金礦的形成
發表時間:2023-8-18 瀏覽次數:134
世界上的黃金寶藏,主要以巖金和沙金兩種形態蘊藏于地下,此外還有伴生金。天體運行、地球形成、火山爆發、古造山運動、巖漿噴涌、金元素從地核中被夾帶噴薄而出等形成巖金;富含金元素的崇山峻嶺,在日照風化、雷鳴電閃、狂風暴雨、山體滑坡、泥石俱下、洪水泛濫、河流穩水地段沉淀等形成沙金。
據科學的測定與推斷,大約在二十六億年前的太古代,火山噴發把大量的金元素,從地核中沿著裂隙,帶到地幔和地殼中來,后經海洋沉積和區域變質作用,形成最初的金礦源,大約在一億年前的中生代,因受強大力的作用,地殼變形褶,褶露出海面,金物質活化遷移富集,形成金礦田,即我們所說的巖金。
在巖金富集地帶,巖石氧化后往往留下多自然金,地表淺層的巖金,經過數千萬年的風化與剝蝕,巖石變為沙土。因金的性質穩定,因而被解離為單體,在河水的搬運過程中,又因其比重大,因而在河流的穩水處沉積下來,于是形成沙金礦。同時由于沙金具有親和力,在河水的搬運過程中由小滾大,形成大小不等的顆粒金。迄今為止,人類發現的最大的金塊重達280公斤,它產于美國的加利福尼亞州。
大自然變遷中形成的黃金礦床,大致可劃分為三大類:巖金礦床、沙金礦床和伴生礦床。在世界上,巖金、伴生金和沙金的儲量比例,大約為:70:15:15。其中,巖金礦床,又可劃分為若干成因類:巖漿熱液型、變質熱液型、火山熱液型、沉積變質型、熱水溶濾型和變質礫巖型等。
各種類型的金礦床,在世界總儲量中所占的比例,依次為:變質礫巖型56.2%,變質熱液型12.4%,伴生金9.5%,沙金8.9%,巖漿熱液型及火山熱液型7.0%,熱水溶濾型0.9%。
從全球范圍來看,按金礦產出的大地構造單元來分,又可分為四類:地盾成礦區、地臺及邊緣成礦區、地槽褶皺帶成礦區和環太平洋成礦帶。其中,產于地盾的金儲量,占世界總儲量的25.6--27.8%;古地臺蓋層局部中生代活化區,占1.1--1.3%,優地槽區,占12.9--15.6%;冒地槽區,占 1.1--1.2%;而古地臺蓋構造區,則占47.1--47.7%。
在宇宙很遠的地方,有著比太陽系還大的恒星,他們在燃燒中,發生聚變反應,由氫到氦,再由氦到更重的金屬,最后,當聚變到金這種物質時,恒星就會發生爆炸,爆炸把大量的金原子噴射到宇宙中。之后,由一個原子一個原子組成大的物質。
在45億年前,地球形成的時候,很多宇宙中的小天體帶有一些金,在撞擊地球的時候被熔化,由于金的密度大,于是,金便往地心下沉,所以現在挖金礦都在地下,
所以,也許在地心附近有大量的黃金。金礦的形成是地球形成時期的寶貴遺產,凡此類物質均被人類稱之為金。地球形成時期由于超新星爆炸,制造了很多重金屬元素,其中就包括金,碎片聚合成為了類地行星,而木星、土星就沒有這樣的遺產。
一、金礦床成因
金礦是一個多元、多期、多階段成礦、演化復雜的“復成金礦床”(改造迭生),金礦床的成因,經多年研究探討,主要是成礦作用和金的礦源問題。
1、金礦質來源
金礦質主要來源于地層圍巖,礦區的淺變質巖層是金的容礦巖組成的,區域上屬加里東地槽沉積建造,其中夾有含金高的基性火山熔巖層遷移—沉積型的含火山凝灰質的硅質—碎屑巖,該地層含金豐度高。據不同方法統計平均,地層中各類巖性的含金豐度值,一般都比地殼各類巖性的含金豐度平均值高1—2個數量級,故地層是礦區的“衍生礦源層”,該地層經歷了多期、多階段的變質作用和各種熱液活動的改造,使其中的金礦質發生遷移、聚集,再分配、富集成礦,形成了金礦床。
金礦質的次要來源是自華力西期的超基性巖,據不同方法統計平均,巖體的含金豐度高于地殼超基性巖的含金豐度平均值,從巖體侵入礦區時起,通過巖漿接觸變質熱液,巖漿期后熱液、巖體自變質熱液等活動方式、巖體中部分金礦質轉移到淺變質圍巖中富集,使淺變質巖中的含金礦體、礦化帶得到外來金礦質的迭加、改造。
金礦質還有一個更次要的來源(遠源),即燕山期的遠源中—低溫熱液活動,對金礦中砷硫化物礦床的形成顯示了強烈的成礦作用,熱液源于區域再生巖漿(酸性)活動,經歷長遠距離的運移,沿途從各種熔礦巖石中溶解攜帶出部分礦質,包括少量金礦質,如區域深變質巖系—哀牢山群即是金礦的初始礦源層之一,為之提供了部分金礦質。該期熱液活動為金礦床形成提供了部分遠源金礦質,再次改造、迭加富集了金礦。
2、金礦的成礦作用
金礦經歷了長期、復雜的改造、演化,其成礦期分為四期:
(1)沉積容礦期即含金地層沉積形成期:區域加里東地槽沉積形成時,伴隨有火山噴發活動,富含金礦質的火山凝灰硅質、碳質形成了礦床的容礦巖石。金礦質呈細粒分散狀態分布,礦區當時處于還原沉積環境,海水硫酸鹽濃集使巖石中形成相當數量的黃鐵礦,含金礦質的火山凝灰硅質可能為遷移沉積型的,礦區內尚未發現火山噴發的直接證據,該期為金礦床形成的儲存礦質階段。
(2)變質熱液成礦期:金礦床的儲礦質層形成后,金處于分散狀態,又經歷了華西期區域淺變質作用,在區域變質熱液活動作用過程中,硅質巖中部分Sio2以側分泌方式析出,沖填或交代于層間裂隙和部分張性裂隙中,形成礦床中最早期的含金石英脈雛形,同時容礦地層中的分散金礦質也因熱液活動而引起遷移,再分配,尤其是含碳質(石墨)石英的脈體。更易引起金礦質聚集,但這種聚集的富集程度尚低,形成的還是一些含金石英脈體,脈體的形成大致奠定了該金礦床的格局。區域變質熱液活動,同時還引起硫的遷移,再分配活動,形成了一系列硫化物礦,總的看來,此階段內,各種礦物質的外來迭加是極微弱的,主要是儲礦(也是容礦)層自身的變質改造為主導成礦作用。屬金礦床貧金石英脈成礦階段,這種成礦作用范圍嚴格受層位(含金地層)控制。區域變質熱液成礦作用是金礦床的主要成礦地質作用。
該期內區域還發生了超基性巖侵入的地質事件,巖體侵入礦區及自身變質引起的一系列熱液活動(接觸巖漿熱液、巖漿期后熱液、超基性巖自身變質熱液),使巖體近傍的圍巖中的貧金石英和金石英巖,受到了相應的改造,并發生滑石化,蛇紋石化等蝕變,部分脈體和礦體中添加(或蝕變)入更多的有吸附金礦質能力的成分后(滑石、蛇紋石等),金礦質再次發生進一步的聚積、富集,熱液富含氧、硫組分,且從巖體中溶解攜帶了部分金礦質,促成貧金脈體和礦體的迭加富集,石英脈、巖體中的硅質發生大規模重結晶(硅化)作用,脈體的帶狀構造更加復雜化,外來石英細脈穿插也出現于此時,裙邊帶狀構造的富金石英脈體多形成于此階段,這是金礦的早期改造富集階段。
(3)再生熱液改造富集期:燕山中、晚期,區域發生的再生巖漿熱液活動(酸性巖侵入)使金礦床再次受到改造,礦區內中(偏高)溫—低溫熱液成礦作用的結果,生成了規模相當的砷硫化鎳礦床。由于成礦熱液富含多種礦質和具有絡合金離子的組分(Cl-、S-2、SO-24);遠源運移過程中,沿途溶解攜帶了許多礦質,如從巖體中溶解大量的鎳,從遠源溶解了部分的金等。礦區的硅質巖,也是砷硫化鎳的容礦空間,所以形成了金、鎳迭生礦床。礦區中原來形成的金礦體、礦化帶外,大量生成含鎳砷硫化物和硫化物、硫化銻銅銀礦—含銀黝銅礦系列礦物的生成,致部分自然金進一步隨之聚積(可能是吸附作用),高嶺石化蝕變,使脈體吸附自然金的成分有所增加。礦床的金礦質和外來的金礦質,再次發生遷移、再分配、優先選擇交代的是富含蛇紋石、高嶺石等成分的石英脈體,部分富含金石英脈即形成此改造富集階段。礦化石英巖也隨之廣泛發生了熱液蝕變和成礦迭加。部分金質遷移富集形成品位不高的含金石英巖礦體,并迭加(或蝕變生成)了較多的含鎳礦物,硫化礦物、綠色水云母,形成較復雜的礦物組合。因為硫銻銅銀礦(含硒)—含銀黝銅礦的出現,也使極少部位生成樹枝狀的巨!懊鹘稹、“塊金”,同時形成富金也富銀的格局,這是金礦床的主要再改造富集成礦階段,就金而言,其成礦作用仍是改造為主,迭加是少量的。
變質熱液成礦作用至此基本結束,喜山期該礦床中尚有少量低溫無金石英脈穿插切穿早期的含金石英脈,有的穿入紅層中。
(4)表生期:礦區隨喜山期的強烈造山運動,地層褶皺、礦體、礦脈隨地層發生倒轉、斷裂,并遭受構造擠壓,部分超基性巖塊呈舌狀受構造運動擠壓楔入變質圍巖或紅層中,構造運動對礦床改造主要表現于破壞、位移和壓碎現象,但未見大的錯移、斷失現象,一般僅3—5m斷距,隨著地勢抬升,部分礦體遭受剝蝕,暴露地表,淺部礦體在地下水和空氣的作用下發生氧化作用,礦床在表生期的成礦作用表現為淋失和次生富集兩種,礦床中的黃鐵礦因表生地質作用氧化生成大量褐鐵礦膠體,成為活躍的自然金吸附劑,有的原位殘積,有的隨地表水逕流遷移,有的隨地下水滲透遷移,所吸附包裹的金粒呈機械轉移方式,并未發生化學反映,部分金礦體露頭淋失貧化,露頭坡向之下的部位則發生次生富集形成淋漓式的金礦體,但在礦區并不普遍,這是金礦床的氧化淋漓次生富集階段。
3、礦床的成因類型
從礦床的金礦質來源于地表的硅質圍巖,儲礦巖層和石英脈體主要生成(或形成)于區域變質作用,礦床的主要格局形成于變質熱液作用期及硫同位素特征對比等礦床地質特征表明,金礦床屬復成的改造迭加生成式層控變質熱液金礦床類型。
另一種認為,金、鎳礦體賦存于超基巖體傍側同一地質體中,巖體含金豐度值高,巖體是金礦質的主要來源,金礦化與硅化(與金礦生成有密切關聯)程度隨離巖體距離遠近變化、愈近愈強、愈遠愈弱,金礦床是一個受斷裂構造控制的、與超基性巖有生因聯系的石英脈型金礦床,成因類型屬巖漿期后中溫熱液沖填交代金礦床。

二、金礦床成礦基本規律
1、金廠式金礦床成礦受地層層位和研性控制:礦區98%以上金礦體賦存于下元古生界淺變質巖系“金廠組爛山段”層位中,含金石英巖分布嚴格受變余粉砂巖(硅質建造)層位控制,產狀基本與地層一致,含金石英脈產于“爛山段”板巖夾變余砂巖層中,含金石英巖成礦受粉砂巖(容礦巖石)沉積環境控制,處于氧化—還原過渡相帶的硅質建造,有利于金礦沉淀,聚集形成含金豐度高的巖層,是沉積—改造—再富集成礦的最基本前提,在氧化相帶(含赤鐵礦的相帶)基本未見富集有金的工業礦體。
2、金廠式金礦床成礦受區域變質活動的控制:金礦床賦存于哀牢山變質帶的淺變質巖系中,在區域變質早期(海西期),同時發生了超基性巖體侵入,巖體自變質和地層褶皺等一系列巖漿活動和構造運動,區域變質活動顯然與這些地質事有關,使地層遭受動熱變質作用的熱源和部分礦質來源以及機制,明顯與超基性及其自變質作用均有一定關聯。區域淺變質后期,含金石英脈以側分泌方式充填交代于容礦裂隙中,形成早期的脈體分布格局,空間分布上反映了與巖體緊鄰的特征,礦區內含金石英脈絕大多數分布于超基性巖體西側200m以內范圍,脈體形成溫度較高,伸入巖體(被巖體夾持)中的秒年淺變質巖(稱“頂垂體”),其中的金礦體石英脈型礦石約占30%,離巖體較遠的金礦體中,石英脈型礦石僅占5%以下。
3、金廠式金礦床受構造控制:含金較富的金礦多表現為石英脈型金礦,金礦體形成后經歷了進一步改造—迭生富集作用,這與成礦期前后一系列構造活動有關,表現在其提供了動熱能量和有利于遷移聚集的容礦部位(構造有利部位),礦區可見含金石英巖走向和分布方向與“紅層”底板褶皺軸向一致,褶皺強烈部位與金礦體聚集部位相一致,礦區內“明金”出現的部位,常為構造活動強烈、高嶺土化或構造糜棱角礫帶分布的部位,顯然,自然金的粒度加大作用,明顯與構造活動有關。另在后期“冷侵入”的超基性巖“底辟”、“壓入體”附近金礦化亦相對較好。
4、金廠式金礦床成礦受熱液活動的控制:除形成金礦床雛形的與區域變質有關的變質熱液作用外,礦床還經歷了多次金、鎳熱液成礦作用的迭加富集,礦床中有一套復雜的近礦圍巖蝕變,常見桂化、綠色水云母化、蛇紋石—鐵白云石化等,反映了有關成礦熱液的特征。
5、金廠式金礦床成礦受地球化學環境的控制:礦床賦存地層含金豐度高,礦區內的銀、銻、砷元素組合常?酆辖鸬V賦存部位,反映了金礦成礦地球化學環境特征,銀元素具有標型元素意義。
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