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1 全球金-碲化物型矿床的主要分布规律
金-碲化物型矿床至今发现的产地并不是很多,这可能与碲化物矿物颗粒较小,而不为人们所注意有关。
前人也未曾将金-碲化物型矿床在全球范围内进行系统的、从宏观到微观、由纵向至横向的对比研究。
从现有资料来看,金-碲化物型矿床具有特定的产状与时空分布特征。
全球金-碲化物型矿床的空间展布极不均匀(图1)。
从地理位置来看,低纬度的金矿星罗棋布,而高纬度愈渐减少。
而且大多数金-碲化物型矿床集中分布于北半球的欧洲、亚洲与北美洲,少数分布在南半球的非洲、大洋洲与南美洲,受纬向构造体系控制非常明显,受经向构造体系控制次之。
此外,环太平洋带分布较多。
具体分布情况如表1。
图1 全球主要金-碲化物型矿床分布图
Distributionofthemaingold-telluridedepositsintheworld
表1 全球主要金-碲化物型矿床一览表
Table1 Scheduleofthemaingold-telluridedepositsintheworld
洲名
国家
矿 床 产 地
北美洲
美国
克里普里克、博尔德、梅弗劳尔、戈尔德菲尔德、克雷森、斯普林格斯、卡罗尔、圣胡安、库克、共和、延边克、达洛尼加、沙斯塔、爱达荷斯普林斯、谢拉布兰卡、艾迪塔罗德等
加拿大
克尔克拉德湖、林莱克、蒂明斯、班诺克本、桥河、皮克尔克劳等
墨西哥
莫克特苏马、克雷塔罗
古巴
弗洛伦西亚
欧 洲
罗马尼亚
布拉德、德瓦、萨尔姆
保加利亚
洛佩奇
捷克
伊洛韦、莫克尔斯科、克雷姆尼察、兹拉塔
波兰
克拉科夫
奥地利
米特贝格
葡萄牙
帕拉纳什凯拉
瑞士
贡多
瑞典
谢莱芙特奥
挪威
埃斯珀兰
芬兰
伊洛曼齐
英国
泰恩德拉姆
亚 洲
中国
河北(宣化小营盘、东坪、迁西金厂峪、峪耳崖、遵化田家村、青龙夏仗子)、北京(得田沟)、河南(洛宁上宫、栾川北岭、潭头、嵩县祁雨沟、文峪、杨寨峪)、陕西(洛南、双王、蒲峪)、山西(义兴寨、灵邱太那水)、山东(金青顶、平邑归来庄、焦家)、吉林(赤卫沟、延边刺猬沟)、内蒙(乌拉山、金厂沟梁)、四川(康定黄金坪与白金台子、石棉大水沟)、湖北(黄陵水月寺、秭归茅坪、随县荞麦冲)、湖南(大坊、宝山)、广东(河台)、浙江(银坑山)、江苏(溧水)等
前苏联
北哈萨克、塔吉克斯坦、乌兹别克斯坦、亚美尼亚、佐德、科奇布拉克、莫诺戈弗新诺、特尔内奥兹、科科奇卡里科、克里沃罗格、伊塔什、乌鲁普、乌拉尔、西伯利亚金矿田等
日本
佐渡、伊达、串木野、须坂、磐田、诹访、手稻、千岛、野尻等
朝鲜
东阳
菲律宾
阿库潘-安塔莫凯
印度
戈拉尔
沙特
迈赫德宰海卜
土耳其
哈塔伊
非洲
埃塞俄比亚
登比
津巴布韦
布拉瓦约
大洋洲
澳大利亚
卡尔古利、诺斯曼、芒特摩根、巴瑟斯特、克拉科等
斐济
瓦图库拉
南美洲
秘鲁
库斯科
哥伦比亚
普里西马
巴西
戈亚斯
全球金-碲化物型矿床的成矿时代与产出位置之间密切相关,呈现一定的规律性(表2)。
表2 典型金-碲化物型矿床地质特征对比
Table2 Contrastofgeologicalcharacteristicsoftypicalgold-telluridedeposits
矿床产地
成矿时代
地质构造背景
赋矿围岩
控矿构造
矿物组合
矿石组构
围岩蚀变
卡尔古利
(澳)
太古代
古老地盾(伊尔岗地块)
诺斯曼-维卢纳绿岩、金英里粗玄岩
区域断裂构造带、剪切带
碲金矿、针碲金矿、针碲金银矿、碲金银矿、碲铅矿、碲镍矿、黄铁矿、石英等
自形—他形粒状、交代等结构;
浸染状、网脉状等构造
碳酸盐化、硅化、绢云母化、青盘岩化等
克尔克拉
德(加)
古老地盾(安大略省阿比提比造山带)
阿比提比造山带绿岩带
区域断裂构造带
自然金、针碲金银矿、碲金银矿、碲铅矿、方铅矿、黄铁矿、石英等
浸染状、条带状、网脉状等构造
碳酸盐化、绢云母化、钾长石化、黄铁矿化等
克里普里
克(美)
第三纪
渐新世
环太平洋带活动陆缘区科罗拉多成矿带
碱性火山岩(碱性玄武岩-粗面岩-响岩)
火山中心、破火山口机构、矿区断裂构造
碲金矿、针碲金矿、碲金银矿、碲银矿、黄铁矿、闪锌矿、石英、白云石等
自形-它形粒状、交代等结构;
交代浸染状、条带状、晶洞等构造
钾长石化、硅化、黄铁矿化、绢云母化等
(斐)
上新世
环太平洋带岛弧
橄榄粗玄岩、火山碎屑岩、安山岩等
破火山口机构、放射状及环状断裂
碲金矿、斜方碲金矿、针碲金矿、针碲金银矿、自然碲、碲银矿、黄铁矿、石英等
自形-他形粒状、交代等结构;
块状、角砾状、带状和环状等构造
钾长石化、硅化、碳酸盐化、绿泥石化等
串木野、
佐渡(日)
白垩纪—
第四纪
火山岩(英安岩和安山岩)
火山中心、矿区断裂构造
自然金、自然碲、碲金银矿、针碲金银矿、黄铁矿、石英等
块状、网脉状等构造
绢云母化、硅化、泥质蚀变等
河 南
杨寨峪
秦岭东西向复杂构造带复背斜南翼
混合杂岩、变中-基性火山岩(绿岩)
区域褶皱、断裂构造
自然金、银金矿、针碲金银矿、碲银矿、碲金银矿、碲铋矿、黄铁矿、黄铜矿、石英、方解石等
自形-他形粒状、交代残余等结构;
块状、角砾状、条带状、浸染状等构造
硅化、黄铁矿化、绢云母化、碳酸盐化、黑云母化等
河 北
小营盘
华北地台北缘燕山沉降带
变中-基性火山岩(绿岩)、变质岩系(麻粒岩-花岗片麻岩侵入体)
区域构造、断裂
自然金、碲金矿、针碲金矿、银金矿、黄铁矿、褐铁矿、石英、长石等
块状、角砾状、浸染状等构造
钾长石化、碳酸盐化、绢云母化、硅化、绿泥石化等
河北东坪
中生代
华北地台燕山沉降带
水泉沟碱性侵入杂岩体(碱性长石、石英、正长岩、石英二长岩等)
自然金、银金矿、碲金矿、碲铅矿、黄铁矿、黄铜矿、石英、长石等
块状、网脉状、浸染状等构造
钾长石化、硅化、绢云母化、黄铁矿化等
河南洛宁
上 宫
中元古代
华北地台南缘内侧秦岭东西复杂构造带的北亚带
熊耳群中-基性火山岩(安山岩、玄武安山岩、安山质角砾熔岩、流纹岩等)
区域构造断裂、破碎蚀变带
自然金、碲金矿、针碲金银矿、银金矿、碲镍矿、碲铅矿、碲汞矿、黄铁矿、石英、绢云母等
自形-他形粒状、鳞片花岗变晶等结构;
角砾状、浸染状、条带状、块状构造等
铁白云石化、绢云母化、硅化、绿泥石化等
江苏溧水
溧水火山岩断陷盆地中部
粗安岩、粗安质凝灰岩和粗安质次火山岩
破火山口机构、区域断裂构造破碎带
自然金、碲银矿、碲金矿、碲金银矿、针碲金银矿、黄铁矿、石英、重晶石等
角砾状、浸染状、块状等构造
黄铁矿化、绢云母化、绿泥石化等
四川
黄金坪
中晚元
古代
扬子准地台西缘康滇地轴北端
康定杂岩中基性混合岩化变质岩
脆-韧性剪切破碎带
自然金、银金矿、自然碲、碲金矿、碲金银矿、六方碲银矿、黄铁矿、石英、绢云母等
自形-他形粒状、交代残余、溶蚀、压碎等结构;
细脉状、浸染状、条带状等构造
黄铁矿化、绢云母化、硅化、铁白云石化、绿泥石化等
金-碲化物型矿床大体上有两大类:
一类产在太古代绿岩带,这类矿床最大特征是矿化与古老火山岩变质而来的绿岩密切相关。
绿岩带主要的含金矿物为自然金、方金锑矿及金银碲化物矿物。
主要集中于古老地盾的绿岩带,如西澳伊尔岗地块东部诺尔斯曼-维卢纳绿岩带南部的卡尔古利、加拿大安大略省阿比提比造山带绿岩带中的克尔克拉德湖;
另一类是与年轻的火山岩(一般是第三纪,也包括部分中生代)有关的浅成热液金(银)矿床。
其中第三纪的矿床主要产于环太平洋带的岛弧和活动陆缘区的钙碱性-碱性火山岩内,岛弧地体和大陆边缘火山带相结合,决定了环太平洋带大陆部分的构造特点。
在其不同的发育阶段,环太平洋的火山弧是晚新生代和现代岛弧地体的类似物。
金银矿化同增生后俯冲火山作用密切相关,而这类矿床某些相似的特征是常有碲化物,矿物沉淀时具有相近的温度、压力条件,与火山活动具有密切时空联系。
低温热液矿床在环太平洋成矿带的分布特征客观地证明了这一点,如美国科罗拉多州的克里普里克、斐济的瓦图库拉等地。
中生代的矿床主要集中于中国、日本以及俄罗斯远东地区。
在中国金-碲化物型矿床大体上可分为三类:
第一类是产于华北地台南北两侧太古代变中-基性火山岩(绿岩)中的石英脉型矿床,如小秦岭的杨寨峪、张家口的小营盘等。
第二类是产于中元古代熊耳群中-基性火山岩中的破碎蚀变岩中的矿床,如洛宁上宫、栾川潭头等。
第三类是与中生代火山岩、次火山岩和浅成小侵入体有关的浅成热液型矿床、热液爆破角砾岩型矿床和某些接触交代型矿床,此类矿床在中国东南沿海地区分布较广,如浙江遂昌银坑山、江苏溧水等。
中国东部地区中-新生代火山岩基底岩石类型、含Au和Ag元素的丰度、火山机构特点和构造破碎带发育程度、蚀变强度及蚀变类型等与环太平洋成矿域浅成低温火山热液型金、银成矿带矿化类型和形成条件相近,故应在此区注意寻找该类矿床。
2 全球金-碲化物型矿床的主要成矿条件
2.1 地质条件
2.1.1 地质构造背景
H.C.Bopthnkob等(1988)认为金-碲化物型矿床产于绿岩带和岛弧环境;
康斯坦丁诺夫(1981)认为该类型矿床产于大洋型或过渡型岛弧或裂谷内。
根据已有的资料分析,金-碲化物型矿床产出的大地构造环境并不只有上述这些,而是可以出现于各种环境之中。
如古老地盾(西澳伊尔岗地块绿岩带中的卡尔古利、加拿大安大略省阿比提比造山带绿岩带中的克尔克拉德湖等)、地台(华北地台南北两侧太古代变中—基性火山岩(绿岩)中的河南杨寨峪、张家口的小营盘以及扬子地台西缘的四川黄金坪与白金台子等)、岛弧(环太平洋带岛弧中的斐济瓦图库拉、日本的串木野与佐渡以及菲律宾的阿库潘-安塔莫凯等)、大陆边缘(环太平洋活动陆缘区的美国克里普里克、浙江银坑山等)、弧后盆地(河南祁雨沟)、火山断陷盆地(江苏溧水)。
2.1.2 赋矿围岩
金-碲化物型矿床围岩的岩石组合也是多种多样的,主要有以下几种类型:
a.太古代绿岩带,由一套超基性、基性、酸性火山岩系和部分沉积变质岩系组成。
太古代绿岩带是地壳最古老的岩石之一,它赋存着丰富的成矿元素。
西澳伊尔岗地块绿岩带中的卡尔古利碲金矿床,是世界上最富金的地区。
加拿大阿比提比绿岩带也是世界上有名的富金矿带。
b.火山岩、次火山岩与碱性侵入体(岩)等。
其中火山岩、次火山岩主要是中-酸性岩石系列,即安山岩、英安岩、流纹岩、凝灰熔岩、凝灰角砾岩及爆发角砾岩等;
也包括碱性火山岩系列,即碱性玄武岩、粗面岩、响岩、正长岩、橄榄粗玄岩以及碱性超镁铁质杂岩、钠质正长斑岩等。
环太平洋成矿带上的金-碲化物型矿床大多与这类岩石有关,如美国的克里普里克、斐济的瓦图库拉、日本的佐渡、伊达与串木野、中国浙江银坑山等。
古巴弗洛伦西亚的金银碲化物也是产于火山岩系中。
豫西熊耳群火山岩中产出各种类型的金矿床,金-碲化物型(构造蚀变岩型)是主要的金矿类型。
如河南洛宁上宫、栾川潭头等。
四川康定大渡河两岸的金-碲化物型矿床(黄金坪与白金台子等),其赋矿围岩“康定群”混合岩原岩也为一套中-基性火山岩,经区域变质和混合岩化作用形成的。
碱性侵入体(岩),其围岩既可以是火山岩和变质岩,也可以是沉积岩。
其中碱性侵入岩主要是以二长岩类为主的侵入杂岩及正长岩类。
代表性矿床有冀北东坪,与水泉沟碱性侵入杂岩体有关;
美国蒙大拿州朱迪斯山的吉斯金银碲化物矿床,其矿化与蒙大拿州中部的碱性侵入岩有关;
北哈萨克加里东造山带深成成因金-碲化物矿床也与北哈萨克Stepnyak碱性侵入体有关。
2.1.3 控矿构造
无论哪个成矿时代的金-碲化物型矿床都受区域性断裂构造的控制。
产于火山岩、次火山岩中的该类矿床基本上与破火山口有关。
矿体空间位置严格受火山构造带、火山喷发中心、火山机构的控制,一般产于破火山口边缘的一些断裂中以及一些岩脉的两侧。
而与侵入体有关的矿床则基本上是在岩体边缘的接触带附近。
如斐济瓦图库拉金-碲化物型矿床就产于该岛上一个橄榄粗玄岩盾状火山(塔乌阿火山)的破火山口西缘,与破火山口有关的陡倾和缓倾断层及岩石破碎带为含矿流体的垂直和侧向运移提供了通道,并为矿石沉淀提供了有利场所。
再如,菲律宾阿库潘-安塔莫凯金-碲化物型矿床位于太平洋板块和欧亚大陆板块之间俯冲带近侧的岛弧区,具有典型的环太平洋岛弧区的地质和成矿特点。
岛弧内自北向南贯穿全岛的主干断裂构造为菲律宾大断裂,该断裂及其附近的破碎带就控制了整个成矿带。
2.2 物理化学条件
由表3可知,矿化形成温度范围为70~400℃,碲化物形成温度多为120~350℃,为中-低温范畴。
成矿压力变化范围很大,山东平邑、菲律宾阿库潘-安塔莫凯与斐济瓦图库拉金-碲化物型矿床属于同一类别,成矿与火山岩有关,成矿压力较低。
而与侵入体有关的矿床,如河北东坪,成矿压力相对要高一些(为40MPa);
与深成侵入体有关的矿床,如北哈萨克,成矿压力更高(260~350MPa)。
张招崇(1993)等研究认为,大多数金-碲化物型矿床矿化形成温度为70~370℃,碲化物形成温度一般为110~240℃。
据张招崇(1993)等所测的流体包裹体压力资料表明,成矿压力变化范围也很大,为4~70MPa,多数为30MPa。
总体上,与火山岩有关的金-碲化物型矿床的成矿温度和压力相对较低,与深成侵入体有关的该类金矿床的成矿温度和压力范围较宽,可以出现较高的温度和压力。
表3 部分金-碲化物型矿床的地球化学特征
Table3 Geochemicalcharacteristicsofsomegold-telluridedeposits
矿床产地
t/℃
p/MPa
盐度/%
pH值
fO2/Pa
120~320
4.1~5.6
弱还原
河南上宫
120~360
≤5
5.47~7.58
10-40~10-35
>200
40
四川黄金坪
100~392
6.75~7.62
10-37~10-37.42
山东平邑
200~300
4.6
1.28~5.3
5.0~5.5
10-52~10-43
河北遵化
130~350
河北小营盘
200~400
斐济瓦图库拉
160~340
≤4
4.6~7.1
5.47
菲律宾阿库潘-安塔莫凯
290
7.9
0.4~4.6
美国吉斯
180~300
5.1~8.0
近中性
北哈萨克
325~365
260~350
中等
日本佐渡等
古巴弗洛伦亚
70~280
成矿流体的盐度变化范围为0.4%~8.0%,属中等盐度。
如斐济瓦图库拉的盐度为4.6%~7.1%,平均为5.5%,与河南上宫(≤5%)、美国吉斯(5.1%~8.0%)及北哈萨克(中等)相当。
而菲律宾阿库潘-安塔莫凯为0.4%~4.6%,山东平邑为1.28%~5.3%,相对要低一些。
酸碱度范围为4.1~7.62,偏酸性-中性-偏碱性都可能存在。
江苏溧水(4.1~5.6)、山东平邑(5.0~5.5)及斐济瓦图库拉(5.47),成矿相对为偏酸性环境;
美国吉斯及日本佐渡、串木野等则为近中性环境。
河南上宫(5.47~7.58)与四川黄金坪(6.75~7.62),都是由成矿早期弱碱性向晚期弱酸性演化。
氧逸度变化范围为(10-35~10-52Pa),为相对还原的环境。
如江苏溧水为弱还原环境,河南上宫(10-40~10-35Pa)与四川黄金坪(10-37~10-37.42Pa)接近,为封闭还原条件下成矿;
而山东平邑(10-52~10-43Pa)为相对较强的还原环境。
Markham(1960)和Cabri(1965)对Ag-Au-Te体系三元相相关系做了大量的实验工作,分析得出:
当t=300℃时,正是碲化物形成的良机,碲化物的形成有利于金银矿物的进一步富集。
A.M.Afifi(1988)等研究认为,已有的地质测温资料表明了大多数脉状碲化物在温度低于350℃时沉淀,个别低于250℃。
成矿溶液沸腾的证据以及成矿深度的地质恢复结果,表明矿床形成的压力很低(<50MPa)。
碲化物沉淀时成矿溶液往往较稀释,所测盐度介于<1至6当量百分比的NaCl。
以上所述该类矿床的物理化学参数与此基本相符。
由表2知,矿物共生组合中的碲化物除金银碲化物(如碲金矿、碲金银矿、针碲金银矿、碲银矿和斜方碲金矿等)常见外,还有自然碲和其他碲化物,如碲汞矿、碲铅矿、碲镍矿、碲铋矿和辉碲铋矿等。
这些碲化物经常与自然金共生,充填于一些脉体的细小裂隙中,或者被包裹于其他硫化物中。
H.C.Bopthnkob(1988)等研究古巴弗洛伦西亚金碲矿床时认为,金银碲化物共生组合在不同矿床中出现的多样性表明,这些矿床的沉淀条件是不一样的。
碲化物参与下的矿物平衡多半与温度、碲的活度以及碲与硫的活度比值有关。
如通过热力学分析资料表明,弗洛伦西亚矿床的碲化物是在fTe2=10-16~10-11条件下沉淀。
北京得田沟碲矿物系列是在fTe2=10-15.1~10-11.2条件下沉淀的(崔艳合等,1996),二者数据很接近。
元素地球化学研究表明,碲与硫的地球化学性质有一定的相似性,因而它们可以形成类质同象关系。
碲在地壳中呈分散状态,绝大部分分散到硫化物矿物晶格中去;
只有在硫的浓度明显降低的条件下,才能形成独立的矿物。
所以,形成碲化物的条件有二:
一是硫的活度很低;
二是碲的活度很高。
而且,由于碲的离子半径比硫大(rS=0.174nm,rTe=0.211nm),电负性较硫小(
OS=2.5,
OTe=2.1),故碲与金、银常形成复杂的碲化物使成矿溶液中残余的金、银沉淀下来。
由矿物共生组合分析得知,金-碲化物型矿床绝大部分是低硫型,符合其形成条件。
东坪金矿床硫化物在矿石中的含量低于3%,其中黄铁矿是最主要的矿石矿物,石英是最主要的脉石矿物。
日本几乎所有的金-碲化物型矿床都属于低硫化物型。
在大多数金-碲化物型矿床中,碲化物一般是晚阶段的产物,其沉淀晚于硫化物。
反映了流体中fTe2/fS2比值在矿物沉淀过程中增大,这可能是由于岩浆中H2Te加入所致。
3 结 论
a.金-碲化物型矿床是一种重要的金矿床,它有三种矿物组合类型。
b.全球金-碲化物型矿床具有特定的产状与时空分布特点。
其分布呈现一定的空间展布规律,大多数分布于北半球,受纬向构造体系控制明显。
其成矿时代与产出位置密切相关,一般产在太古代绿岩带与年轻的(中-新生代)火山岩中。
c.除古老地盾和岛弧外,金-碲化物型矿床还可以产于各种其他的地质构造环境,其赋矿围岩组合也多种多样,可以是绿岩、火山岩、次火山岩或碱性侵入体等,成矿受区域性断裂构造及火山构造带的控制。
d.金-碲化物型矿床受温度、压力、盐度、酸碱度、氧逸度以及碲与硫的活度等物理化学条件的制约,一般在中-低温、弱酸-弱碱、中等盐度、还原以及硫活度较低的情况下易于沉淀。
基金项目:
国家自然科学基金资助项目(49633110,4957
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