模型三十三 绿岩带金矿床找矿模型

一、概 述

“绿岩带”是个通俗的术语，指在古老的克拉通、地盾和地块上多为前寒武纪早期低级变质的火山 － 沉积岩层的出露地区。在全球范围内目前已识别出了 260 个太古宙绿岩带，其中西澳大利亚的穆奇孙 ( Murchison) 和加拿大的阿比提比 ( Abitibi) 是两个最大的绿岩带，面积分别为 12 ×104km2和 11. 5 ×104km2。

绿岩带的含矿性很高，矿产类型多样，不仅有金矿，还有铜、镍、铂族金属、铬及铁矿等。绿岩带对金矿来说具有重要的意义。据统计，全世界有 28 个超大型金矿床或矿田位于绿岩带中，赋存在绿岩带中的金矿总吨位达到 16000t ( Au) 以上。其中像澳大利亚的卡尔古利 ( Kalgoorlie) 金矿田( 2230t) 、加拿大的提敏斯 ( Timmins) 金矿田 ( 1388t) 、美国的霍姆斯塔克 ( Homestake) 金矿床( 1319t) 和加纳的奥布阿西 ( Obuasi) 金矿床 ( 1648t) 等金的储量都在千吨以上 ( 图 1; 表 1) 。需要指出的是，这里统计的金矿床或矿田只是绿岩带中同造山期形成的，还没有包括绿岩带中造山期后形成的金矿床或矿田。

对我国来说，绿岩带金矿床也具有重要的意义。据不完全统计，绿岩带金储量占我国岩金储量的70% 以上，而且有不少是大型、超大型的金矿床。据沈保丰等 ( 1996) 的研究，我国早前寒武纪绿岩带主要分布在华北地台的北缘、西南缘、胶东、鲁西和地台内部的五台山等地。此外在扬子地台的西南缘和西北缘也有少量分布。在这些绿岩带中产出有一些金矿密集区，如小秦岭、胶东、张宣、遵化、辽西、夹皮沟等。

图 1 绿岩带超大型金矿床和金矿田的全球分布示意图( 引自 P. Laznicka，2006)

表 1 世界早前寒武纪同造山期金矿床 ( 矿田)

续表

资料来源: P. Laznicka，2006

二、地 质 特 征

1. 绿岩带地质特征

绿岩带普遍产于古老的地台、地盾和克拉通区，年龄多在 24 亿 ～36 亿年。关于绿岩带，尤其是太古宙绿岩带的成因及大地构造环境一直争论不断，在 20 世纪 70 年代板块构造学说引进之后，大多数观点倾向于 “绿岩”是大洋或岛弧成因的，也有一种观点倾向于裂谷成因。

太古宙绿岩带通常具线状地质构造 ( 长可超过 100km) ，这些区域线性构造是古断裂系统的踪迹，它们往往控制着金矿床的分布。在许多情况下，线性构造切穿了绿岩层，但它们有时也沿地层界线产出。在露头好的地区，可以见到线性构造由受到强烈剪切的岩石构成，并能见到走向滑动的痕迹。

绿岩带多半由火山或沉积成因的岩层组成。许多大型绿岩带金矿床都赋存在火山 － 沉积岩中，产金最多的绿岩带以具有巨厚 ( 7 ～10km 以上) 的火山 － 沉积岩层为特征。绿岩带中也常见到花岗岩类侵入体，如英云闪长岩、花岗岩、石英斑岩和二长岩等。这些花岗岩类岩株和岩墙及其接触带有时也含有金矿化。

绿岩带岩石的变质程度介于绿片岩相到角闪岩相之间，并常具有变质分带现象。

2. 绿岩带中的含金剪切带

含金剪切带是指一种成矿和控矿的韧性和脆 － 韧性剪切构造体系。现已查明，前寒武纪地盾区绿岩带中许多脉状和浸染状金矿床都与剪切带和糜棱岩带有关 ( 表 1) 。这些矿床通常产于剪切带中部变形最强烈的糜棱岩中。金矿体产状和形态变化与剪切带构造组构特征密切相关。如加拿大雷德湖( Red Lake) 地区含金绿岩带主要金矿床及其伴生的强蚀变岩石空间上就与大的复杂剪切构造体系一致，金矿床沿强烈变形带或剪切带分布。又如著名的加拿大阿比提比绿岩带，其中的德斯托尔 － 波丘潘断裂和基尔克兰德湖 ( Kirkland Lake) 的卡迪亚克断裂系附近集中了许多金矿床和矿点，这些线性断裂构造都是大型剪切带。它们在地表多显示为脆性、脆 － 韧性断裂，在深部则表现为韧性剪切带。金矿脉系产在剪切带变形和糜棱岩化最强烈的地段，以及与塑性褶皱作用有关的扩容带内。而特大型的赫姆洛 ( Hemlo) 金矿就产在大而宽的不均匀韧性剪切带中心部位。

3. 赋矿岩石及成矿建造

所有绿岩带金矿都赋存在优地槽的火山 － 沉积岩层中，这些岩层成分多种多样，从超基性镁铁质火山岩到酸性长英质火山岩，火山岩中夹有大量的沉积岩层，特别是贫矿碎屑岩、浊积杂砂岩和铁质建造。火山 － 沉积岩中还发育有大量火山期后的小侵入体及钾钠质系列的花岗岩类岩株和岩墙。金矿床几乎可以形成在任何岩石中，但是对澳大利亚和加拿大许多金矿床的研究发现，大多数大型金矿床趋向于形成在比较富铁 ( Fe/Mg 比值高) 的岩石中，如拉斑玄武岩，以及条带状铁质建造，这些岩石在发生硫化期间铁的硫化物和金同时沉淀。

俄罗斯学者 Г. B. Ручкин 等 ( 2000) 根据含矿岩石、矿化产出形式等将绿岩带金矿成矿建造分成6 种类型 ( 表 2) : ①科马提岩 － 玄武岩建造的火山岩中金 － 碳酸盐硅酸盐细脉浸染状和层状成矿建造 ( 谢巴型) ; ②碧玉铁质岩 － 玄武岩建造的条带状含铁石英岩层中金 － 碧玉铁质岩透镜状和细脉浸染状成矿建造 ( 伍巴奇克韦型) ; ③流纹岩 － 英安岩 － 安山岩 － 玄武岩和英安岩 － 玄武岩建造的火山 － 沉积岩层中金 － 硫化物层状成矿建造 ( 赫姆洛型) ; ④流纹岩 － 英安岩 － 安山岩 － 玄武岩和玄武岩 － 科马提岩建造的各种围岩中金 － 硫化物 － 石英和金 － 石英脉状和网脉状成矿建造 ( 波丘潘型) ;⑤花岗闪长岩 － 闪长岩 － 正长岩建造的小型侵入体中金 － 石英 － 硫化物脉状和细脉状成矿建造 ( 基尔克兰德湖型) ; ⑥与霏细斑岩岩墙有关的金 －斑岩型细脉浸染矿化带成矿建造 ( 拉克 －特罗伊卢斯型) 。

图 2 加拿大赫姆洛金矿 Page － Williams 矿山的横断面图( 引自 P. Laznicka，2006)

4. 矿化形式和矿体形态

绿岩带金矿的一个重要特点是矿化形式和矿体形态极为多样。有的矿床为层状整合矿层，没有或只有非常少的矿脉。这种矿层被称为 “流状矿体” ( 如加拿大的赫姆洛金矿，图 2) 。有的矿床为块状黄铁矿组成的整合层状矿体 ( 如加拿大的 Bousquet 金矿) 或块状含金黄铁矿透镜体 ( 如加拿大的Agnico Eagle 金矿) 。

绿岩带金矿中较多的是各种各样的脉状或细脉浸染状矿体，有的是在独特的层间流沉积层中的整合脉状体 ( 如加拿大 Dome 矿床中铁白云石脉) ，有的是不整合的后生脉状体和网状脉 ( 图 3 和图 4) 。绿岩带中还有一种是富含金的硫化物、硅酸盐或氧化物相的铁质建造 ( 如津巴布韦的 Vubachikwe 矿床) 。总的来看，绿岩带金矿的矿化有层状、透镜状、脉状、网脉状。有的与沉积层呈整合产出，有的呈不整合产出，甚至有的绿岩带金矿产在铁质建造中。

图 3 澳大利亚卡尔古利矿田 “金英里”矿带横断面图( 引自 P. Laznicka，2006)

图 4 加纳奥布阿西金矿田的横断面图( 引自 P. Laznicka，2006)

矿体规模随容矿岩石和构造型式变化而变化，但大多数矿床的特征是，相对于沿走向的延伸度来说，沿倾伏向下方向延伸很长，有的延深达千米以上。多数矿床有明显的蚀变晕。它们不仅有强烈的钾云母、铁白云石 － 菱铁矿和铁硫化物蚀变带，而且在这些蚀变带的周围还有较宽的碳酸盐化蚀变带。

5. 围岩蚀变和矿石组成

绿岩带金矿常见的围岩蚀变有绿泥石化、硅化、碳酸盐化 ( 方解石、铁白云石、菱铁矿) 、硫化、绢云母化、钠长石化等。由于绿岩带金矿多与剪切带有关，含金剪切带岩石普遍经受了蚀变作用，一般在镁铁质火成岩中，阳起石 － 绿帘石 － 钠长石 － 石英组合的绿片岩形成绿泥石外蚀变带和碳酸盐内蚀变带，前者以绿泥石 － 方解石组合为特征，后者以铁白云石 － 绢云母 － 黄铁矿 － 石英组合为特征。

绿岩带金矿的矿石矿物主要是黄铁矿、磁黄铁矿、毒砂、自然金; 次要矿物为黄铜矿、闪锌矿、方铅矿，有时还有碲化物; 副矿物有电气石、白钨矿，以及特征的绿色云母 ( 铬云母、铬硅云母) 。

三、矿床成因和找矿标志

1. 矿床成因

绿岩带金矿的成因有多种假说。早在 20 世纪 50 年代以前有人认为是花岗岩岩浆期后成因的，到70 年代则强调同火山作用或同沉积作用 ( 层状矿床) ，为此有人提出热卤水对流成矿模式，认为向下渗透的卤水当受热达到 500℃时能把金和其他金属从绿岩中淋滤出来。500℃大体上相当于绿片岩变质作用温度的上限。这样富含金属的热卤水 ( 金 － 氯络合物) 就向上对流，使金发生运移，并在大约 400℃等温线附近沉淀在绿岩中的裂隙里，形成脉状金矿。当温度梯度较大时，卤水可以把 Au 和Fe、As、Si、S 以及 Mn、Ti、Cu、Pb、Zn、Co 和 Ag 等金属从基性 － 超基性火山岩层中淋滤出来，这种含有大量金 － 硫络合物的热卤水可以上升到海底而沉淀，形成含铁硅质建造中的层状金矿床。还有人提出，超基性岩蚀变为滑石 － 碳酸盐岩时，可以释放出大量的 Au 和 Si，因而在一些有利的裂隙构造中可形成含金石英脉，在一些破碎带可形成含金石英细脉和网脉带，或较均匀硅化的蚀变金矿化带。

目前，许多人把大多数典型的同造山期金矿床归因于因变质脱水而释放出来的低盐度中温热液成因。变质脱水是在短期碰撞事件期间或碰撞后在深部与局部岩石的变质作用 ( 进化变质作用或退化变质作用) 同时发生的。来自花岗岩类的热可能有助于流体循环。当流体上升到地壳比较浅的层位，在冷却、降压，并与围岩 ( 尤其是条带状含铁建造、黄铁矿质片岩、富炭质岩石) 发生反应时，金从流体中沉淀下来 ( 图 5) 。金的沉淀主要是一种深成作用 ( 深度约 10km) 。虽然金矿床出现在从麻粒岩相到次绿片岩相各种变质程度不等的岩石中，但是大多数金矿床还是产在绿片岩相变质带中。

2. 找矿标志

不同的成矿建造中产出的绿岩带金矿床，在找矿标志方面存在一定的差异 ( 表 2) ，但总体上还是有一些共同的地质、地球物理和地球化学标志，归纳如下:

( 1) 区域地质找矿标志

1) 在古老地台、地盾和克拉通上出露的前寒武纪早期 ( 太古宙和古元古代) 的绿岩带。绝大多数大型绿岩带金矿床都赋存于 3000 ～2600Ma，相当于新太古代形成的火山 － 沉积岩中。

2) 绿岩带中有很厚的火山 － 沉积岩系，尤其是科马提岩 － 玄武岩建造、碧玉 － 铁质岩 － 玄武岩建造、流纹岩 － 英安岩 － 安山岩 － 玄武岩建造等，它们是潜在的富金源岩。

表 2 绿岩带中不同建造类型金矿床 ( 矿田) 的赋存环境和找矿标志

资料来源: Г. В. Ручкин 等，2000

3) 绿岩带中的金矿化规律性地赋存于较弱变质作用出现的地区。

4) 有重新活动的大断裂存在。这些大断裂提供了重要的流体通道，并且在同变质作用期金矿化活动期间使流体在其内活动。

5) 变质作用期间具有高于正常的地温梯度，这有助于富金源岩中金的淋滤和沉淀。

( 2) 局部地质找矿标志

1) 容矿岩石多为科马提岩、拉斑玄武岩、中酸性成分火山岩和熔岩流，以及含铁石英岩等。

2) 多数矿床明显受构造控制，矿体产在剪切带、断裂破碎带、褶皱闭合或接合部位，以及拗折地段的片理化带中。

3) 绿岩带中金的工业富集形成于与变质作用有关的区域交代改造作用过程中。一些大型矿床都赋存于强交代改造带中，其主要组成是石英 － 绿泥石 － 碳酸盐、石英 － 绢云母 － 钠长石、石英 － 碳酸盐和单矿物的石英岩。

图 5 太古宙绿岩带金矿化变质成因模式示意图( 引自 D. I. Groves 等，1987)

( 3) 地球物理找矿标志

1) 磁法虽不能反映出含矿层，但它可用于追索地层的标志层 ( 如含条带状磁铁矿的杂砂岩) 。

2) 电磁法 ( 甚低频法) 对含矿层反映不明显，但它可查明某些控矿构造，并且在有利条件下可揭示出与黄铁矿型含矿岩石有关的良导区。

3) 激发极化法对于赫姆洛型矿床是一种有效的方法，它可直接反映矿带的存在。实际工作中，许多钻孔的布设是以激电异常为主要依据的。

( 4) 地球化学找矿标志

1) 多数矿床存在有 Au、Ag、As、Sb、Pb、Zn 等元素的原生晕和次生晕，有时还有 Cu 的地球化学异常。有些矿床还会有 Te、W 和 Mo 的原生和次生晕。

2) 土壤地球化学测量对金含量异常反应良好，可作为找矿的一种地球化学标志。在赫姆洛矿区某矿地所做的土壤采样表明，土壤中金异常值高达 10. 0 ×10－ 6。

( 项仁杰)