碳酸盐—硫化物平衡和层控浸染状后生金矿化:研究美国加里福尼亚州Alleghany金矿田所取得的见解

在Sierra Nevada变质带,中生代后生含金石英脉群中的层控浸染状黄铁矿型金矿体由围岩与贯流(Through—flowing)流体之间的反应而形成的.含Fe碳酸盐和硫化物的相平衡关系对于确定什么样的围岩最有利于在不整合矿脉中形成浸染状矿化是极为重要的。在美国加里福尼亚州Alleghany金矿田中,热液蚀变围岩中交代成因的碳酸盐矿物的成份在很大程度上取决于未蚀变岩石中Fe、Mg和Ca的相对比例。这样,不同围岩中共存的菱镁矿—菱铁矿和白云石—铁白云石固溶体系列就可以用来确立在交代作用温度条件下(325±50℃)大部分CaCO_3-MgCO_3-FeCO_3体系的经验相图,因为Fe、Mg硅酸盐矿物在近矿脉的蚀变中是不稳定的,围岩中的Fe在碳酸盐矿物和硫化物中重新分配.黄铁矿化和浸染金矿化可出现一系列作为围岩的岩浆岩和变沉积岩之中,这些岩石的Fe/(Fe Mg)初始摩尔比值≥0.5.当蚀变岩石中Fe/(Fe Mg)摩尔比值≤0.5时,Fe差不多全部地被分配在富镁的碳酸盐矿物之中(在菱镁矿一菱铁矿固溶体中XFeCO_3<0.6)。本文提出当与蚀变和矿化有关的富CO_2的含矿流体,流经中性火山岩和沉积岩并使其蚀变时,H_2S/CO_2/H_2比值由于黄铁矿和Mg_(0.4)Fe_(0.6)CO_3( 百墨?)之间的平衡而被部分地缓冲.含矿流体在局部与低Fe/(Fe Mg)比值的岩石反应,形成含铁的白云石十菱镁矿组合;与高Fe/(Fe Mg)比值的岩石反应形成铁白云石 黄铁矿组合.金之所以能从双硫络合物饱和溶液中沉淀下来,部分是由于黄铁矿化所引起的流体脱硫化和还原作用所导致的。在以变中性火山岩和变沉积岩为主的地块中,对这种类型金矿化的有利围岩并不需要含铁量高,但却必须具备高的Fe/(Fe Mg)比值,和长英质火山岩相深成岩,富铁的拉斑玄武岩质分异物,条带状铁建造以及许多硅质和泥质沉积岩.由于超镁铁质和镁铁质岩浆岩以及一些泥质沉积岩中的初始Fe/(Fe Mg)比值低,所以它们的硫化程度也较低.上述规律所揭示的勘探方向,如果修改后能够反映流体流动过程中起缓冲作用的主要岩石类型,那么对于在Sierra Nevada和其它类似非均一性的变质地块中指导找矿将具有重大的意义.碳酸盐一硫化物相平衡大致能缓冲富CO_2含矿流体中的碳酸盐一硫化物比值(325℃时fCO_2≥10~(2.8),200MPa).假定石墨饱和,Alleghany金矿田中含矿流体(fCO_2≈10~(3.2),或10mol％CO_2)的CO_2/H_2S摩尔比值大致为10~3.在较低的CO_2活度条件下,含铁的硅酸盐矿物也会起到缓冲作用.碳酸盐化可以潜在地使一些围岩脱硫化,使硫(包括有关的金属?)释放到流体中.这种情形最可能出在现含黄铁矿的镁铁质和超镁铁质岩石及一些泥质岩石中.