韧性剪切带中金成矿研究的若干问题——刘继顺

百花草

韧性剪切带中金成矿研究的若干问题
刘继顺
原载：《地质论评》，1996，42（2）：123-128

在80年代以来的全球找金热潮中，人们发现世界上许多大型和超大型金矿床产在不同时代的韧性剪切带中[1-3] ，并从空间上、时间上和成因上试图揭示韧性剪切带与金矿床的关系，提出了各种不同的成因模式[4-7] 。至今，韧性剪切带与金矿床之间密切的空间关系业已得到公认，人们有意识地把韧性剪切带作为金矿床的重要勘查目标，并取得了找矿突破。然而对于韧性剪切作用与金矿化在形成时间和成因上的联系仍众说纷纭，对于成矿物质和成矿流体的来源亦莫衷一是。即使对于同一个金矿床，看法也不尽一致，甚至截然相反。本文试图理清韧性剪切带中金成矿研究所存在的重大争论问题，并提出本人的一些看法。

1 韧性剪切期及其期后金矿化
按金矿化与韧性剪切作用的时间关系可划分为韧性剪切期前、韧性剪切期和韧性剪切期后矿化。韧性剪切期前矿化发生于韧性剪切作用之前，剪切作用仅引起先存矿体中成矿物质的再活化和重富集，这类矿化一般没有疑议。韧性剪切期矿化是指在韧性剪切带形成期间就位的矿化；而韧性剪切期后矿化则指在韧性剪切带形成之后就位的矿化，相对于剪切作用而言，金矿化是后生成因的，如北澳Tennant Creek金矿田[8] 。
目前对于某一金矿床是韧性剪切期还是期后形成的这一问题，国内外争议都很大。如对于海南抱板金矿，王鹤年等认为金矿化与韧性剪切作用基本上是同时发生的[9]；而刘连登等则认为两者之间存在着明显的时间间断(早古生代抱板群一韧性剪切带一闪长玢岩、花岗闪长斑岩一脆性断裂一燕山期矿化)[10] 。再比如冀东金厂峪金矿，张秋生等根据成矿前煌斑岩和成矿期钠长石脉的Pb—Pb法年龄(分别为2611Ma和2391Ma)，认为矿化是在韧性剪切期间发生的[11]；而杨应平则根据成矿期钠长石脉的裂变径迹年龄和K—Ar法年龄(50一167Ma)，推测金矿化时代为燕山期[11] 。又比如对江西金山金矿，肖勇（1992）认为金矿化与脆一韧性剪切带都是在晋宁期形成的；朱庆祖（1992）根据金山金矿与德兴斑岩铜(金)矿对比及矿石年龄测定(167.9 -5.2Ma)，推断金山金矿属斑岩成矿系列，其形成时代大大晚于韧性剪切时代。
上述争论的关键在于金矿化和韧性剪切的时代难以确定。
由于金元素只存在一种天然同位素，不能直接作为同位素测年的对象，因此不得不根据容矿岩和构造热事件的时代及成矿期间所形成的各种矿物的年龄测定来推断。因目前蚀变矿物和硫化物的年龄测定方法有很大的局限性，测定结果存在很大的不确定性，如对于金厂峪钠长石脉的年龄测定就是如此。这就使得金矿化时代的推断存在很大的不确定性和主观成分韧性剪切带的形成时代更难确定，目前大多根据韧性剪切带内的粘土矿物的年龄测定来推断。由于断裂带是多期活动的，要确保提纯韧性剪切期间形成的粘土矿物是极为困难的。这个问题的最终解决只能借助于新的有效测定方法(如单颗粒或单包体溶液的测年法)和系统的年龄测定。

2 韧性剪切带型和蚀变破碎带型金矿
按韧性剪切带与金矿化的成因关系可分为韧性剪切带型(或糜棱岩型)和蚀变破碎带型金矿。前者是指由韧性剪切成矿作用形成的严格受韧性剪切带控制的并与之有时空和成因联系的金矿床，是韧性剪切期矿化[13] 。韧性剪切活动可以改变岩石的组构特征，促使矿物、岩石细粒化和矿物晶格变形，增加元素的活性、扩散系数和扩散速度，加速流体的对流循环，从而增大渗透率；可使机械能转化为热能，提高被剪切岩石的温度，为各类岩石中金的活化迁移提供动能；还可改变岩石中金的赋存状态，产生捕金岩相—— 糜棱岩、超糜棱岩、微砂糖状石英和滑石菱镁片岩等，提供动力变质热液和流一岩反应环境，产生利于金沉淀富集的动电、压电和摩擦电等。因此在韧性剪切递进变形过程中完全可以发生金的活化迁移并富集成矿，模拟实验和构造地球化学研究成果证明了这一点[14]。
蚀变破碎带型金矿是指产在韧性剪切系统内由后期热液蚀变成矿作用所形成的金矿床，为典型的韧性剪切期后金矿床。它与韧性剪切带仅有空间关系，而无必然的时间和成因上的联系。部分矿区成矿年龄的测定(如江西金山金矿)就证明了这一点。韧性剪切带仅作为有利于含矿溶液运移的通道，容矿构造为非连续变形的晚期脆性断裂和破碎带。韧性剪切期间受剪切岩石的化学位高于围岩，金等成矿物质和变质流体是迁出流失的。在强大的剪应力作用下不可能发生大规模的流体活动，受剪切岩石本身难以提供足以形成大型、超大型金矿床乃至金矿化集中区所需要的成矿物质和流体。
这两种观点争论的焦点在于容矿的脆性断裂和破碎带是韧性剪切作用递进变形的产物抑或后期叠加其上的脆性构造，韧性剪切带仅提供成矿物质和流体运移的通道及捕金岩相抑或产生了重要的韧性剪切成矿作用。对于韧性剪切成矿作用而言难以解释只有特定韧性剪切带的特定地段才产有金矿床(体)，对后期蚀变成矿作用而言，较好地处理了与含矿岩浆热液、深部含矿热液和地下水热液的关系，但难以解释金矿化与剪应变强度的正相关关系。

3 浅源说和深源说
浅源说认为韧性剪切带中成矿物质来自于受剪切的容矿岩石。勿庸置疑，容矿岩石提供部分成矿物质是完全可能的，但能否提供全部成矿物质尚存疑议。在层控观点影响下，许多研究者试图论证容矿岩石为金的矿源层，其丰度为陆壳的数倍至数十倍。随着测试精度的提高和资料的积累，发现绝大多数金矿区容矿岩的金丰度均很低，甚至低于上部陆壳丰度(1.8ppb)。这种低丰度与金矿化集中区的矛盾,有人解释为易释放金被浸出所致[17]，有些学者试图论证金的亏损(矿区外围)一富集(矿体)共轭现象[18]。但就目前测试技术的水平和精度，无法区分所测金含量是原始的还是残存的，矿区内外岩性和岩相的一致性难以保证，也就难以确保对比的基础。这就使得在目前技术条件下还不能肯定，矿体周围岩石的低含量是其固有的特征，还是金被浸出所致。即使存在金源层，仅靠受剪切岩石所释放的金，也难以形成超大型金矿和金矿化集中区。一般情况下，大型狭长带状韧性剪切带并不含矿，含矿构造均为一些中小型剪切带，宽不过数米，长不过数千米，对于一个宽10m，长5km，深5km的韧性剪切带，较高金含量的矿源层(10ppb)受剪切后金全部迁出成矿，也只能形成小于5t的小矿。更何况在矿化集中区内，不论容矿岩石如何不同，成矿特征都大体上一致[11,18]。剪切带内金矿化深度大于长度，浅源说难以说明探部金矿化的来源。
深源说认为成矿物质来自于地壳深部抑或上地幔，通过地幔脱气、岩浆活动、深大断裂活(包括地壳级韧性剪切活动)使得深部物质上升成矿[1，18-20]。有利于成矿的岩浆岩为长英质碱性杂岩、斑岩、煌斑岩和重熔花岗质岩石。Cameron认为氧化条件下富CO2。流体能够萃取金等成矿物质，然后沿高渗透性韧性剪切带从下地壳迁移到浅部成矿[19]。张秋生提出地下800-4500km深处存在液态矿源层的假设，当大型韧性剪切带穿透深部液态矿源层时，含矿流体便上升到浅部成矿[11]。Groves根据太古宙受构造控制的脉金矿床的研究，提出了金矿化的地壳连续统一体模式(crustal continuum model)，认为晚太古代时存在着巨大的深部来源的原始含矿流体[18]。矿化的层控特征主要表现在有利的岩性和岩相优先捕获成矿流体中的成矿物质方面。深源说较好地解释了金成矿对围岩的非选择性和金矿化集中区大量金的来源，但难以解释仅在特定韧性剪切带的局部地段才有金矿床(体)出现的事实。

4 含金剪切带三阶段成矿模式讨论
Bonnemalson于1986年提出含金石英脉为含金剪切带特例的观点，于1988年和1989年又提出了含金剪切带的三阶段成矿模式[8]。这一模式一发表便受到了我国地质学者异乎寻常的重视，并将其融合到各自提出的模式中。由于该模式将容矿的脆性构造均作为韧性剪切带递进变形的产物，致使我国地质界出现了将一切受断裂带控制的金矿床作为韧性剪切带型金矿的趋势。笔者剖析了Bonnemaison的系列论文后，认为该模式比较适用于富含硫化物的金矿床，而且模式本身也存在不少值得商榷之处。
该模式的要点是：在早期韧性变形阶段，最初形成浸染状含金磁黄铁矿，接着被含金黄铁矿一白铁矿和毒砂所取代，显示了不可见金的初步富集；在中期韧一脆性变形阶段最初形成无矿石英脉，接着石英脉碎裂发生细粒金矿化。在晚期张裂阶段形成网状石英脉和块金矿化。随着韧性剪切带的发展演化，金含量逐步升高，含金磁黄铁矿形成后，剪切带内没有金的迁入现象，仅发生金的赋存状态和矿物形式的改变，换句话说，就整个剪切带而言，金是等化学的。按这些思想，有以下问题难以理清：(1)糜棱岩面理内浸染状含金磁黄铁矿被黄铁矿一白铁矿交代时反映体系的fo2和AH2S 由低向高演化，温度由高向低演化。这种体系内难以形成中部低砷而边部高砷的带状毒砂，因为这种带状毒砂形成于温度由低向高演化的环境中[21]，这两种矿物组合同处于一个体系中难以置信。(2)磁黄铁矿的形成条件下相当苛刻，多见于镁铁质一超镁铁质岩及有关岩浆矿床和高温热蒗矿床中，一般热液条件难以大量形成。模式中含金磁黄铁矿很可能在剪切作用之前就存在于镁铁质一超镁铁质岩石中，根据少量残留的磁黄铁矿推定早期韧性变形阶段曾广泛发生磁黄铁矿化缺乏依据。由于磁黄铁矿和毒砂的含量为微量级，即使其中的金全部贡献出来也难以形成脉金矿体，再说金的赋存状态的改变并不会增加剪切带的金含量。(3)中期阶段出现了锡、钨、铋、钼等高温矿化组合，而这一阶段已由韧性变形过渡为韧一脆性阶段，温度应比早期阶段低，靠剪切带自身演化难以说明中期阶段明显的升温过程事实上这反映了有与花岗质岩浆活动有关的物质的加入。(4)该模式在早期初步富集和中期工业富集之间插入了无矿乳白色石英脉形成阶段，其金含量低于早期糜棱岩化岩石，令人不可思议。既然剪切过程中流体是含金的，石英脉形成时温压降低必然导致金的沉淀，除非它不是剪切过程中形成的。诚然含矿漉体物理化学条件的急剧变化会导致金大量沉淀在碎裂状石英脉中。因此笔者推测无矿石英脉很可能是剪切变形前由区域变质所形成的侧分泌脉(阿尔卑斯脉)。(6)晚期网状石英脉中的块金还有可能是表生淋滤次生加大的产物。
因此，笔者妄测：磁黄铁矿要么在剪切之前就已存在于镁铁质一超镁铁质岩内，要么与早期毒砂及钨、钼、铋、锡矿物同是与花岗质岩浆活动有关的高一中温热液条件下形成的，其中的金很可能是在晚期进入这些矿物的裂隙和晶体间的，无矿石英脉为剪切带形成之前就已存在的侧分泌脉，部分成矿物质和流体与花岗质岩浆活动有关，并非Bonnemaison所认为的那样，韧性剪切成矿系统为一封闭系统，其间只有金的赋存状态改变而无金的加入。因此在应用该模式时应慎重考虑。

5 有关与韧性剪切带有关的金矿床的术语问题
在我国，韧性剪切带型金矿、剪切带型金矿和含金剪切带常被用来称呼与韧性剪切带有关的金矿床，特别是前两个术语出现的几率最高。与此形成鲜明对照的是，国外文献中很少使用ductile shear zone—type和shear zone—type这两个术语。“Gold’89”国际会议安排了一个shear zone专业组，但在其刊出的论文集中却极少见到shear zone—type这一术语[22]，大量见到的术语有：hosted in(ductile)shear zone，related to(ductile)shear zone和Located in (ductile)shear zone等，即使对于“auriferous shear zone 这一术语也只有少数学者使用。
原因何在呢?这是因为韧性剪切带型(或糜棱岩型)金矿暗示着与韧性剪切带有时空和成因联系，这只有在大量研究后才能被确定下来，更何况对于韧性剪切作用是否为主要成矿机制尚有很大争论，目前还无法将剪切变质热液与后期各种热液所致的蚀变和矿化界线定下来。“剪切带型金矿床”术语含意更广泛，既包括韧性剪切带又包括脆性剪切带，而所有的断裂带及有位移的小裂隙都可以说是剪切带。这样除砂、砾岩型等步数沉积矿床外似乎所有的金矿床都可称为剪切带型金矿，而可能陷入无限扩大化的泥潭，最终将失去找矿意义。因此韧性”二字不容省略，以免造成语义上的混乱。“含金剪切带”易被引伸为泛指所有的剪切带，仍难免出现语义扩大化的现象。不过这一术语还有可取的一面，从字面上理解，剪切带有含金和非含金之分，若能建立起剪切带含矿性判别准则，以便在实际操作中能迅速地从众多剪切带中找出含矿的剪切带来，就会大大提高找矿效果。
“与(韧性)剪切带有关的 、 产于(韧性)剪切带内的’．和 (韧性)剪切带容矿的”金矿床这些术语，均指与(韧性)剪切带有空间关系的金矿床，当然也可以有时间上和成因上的联系。这在(韧性)剪切成矿作用的重要性一时尚未查明或难以查明的情况下，使用比较笼统的这三个术语就比较科学。
由于一种或一次成矿作用很难形成矿床(体)，因此我们建议：一般情况下使用“与韧性剪切带有关的金矿床”这一不必限于成因关系而又具找矿勘查目标特性的术语为好，只有在详细研究之后有确凿证据表明韧性剪切作用是主要成矿机制的情况下才使用“韧性剪切带型金矿”这一术语。若将“含金韧性剪协带”这一术语仅限于空间关系而不必赋予成因意义时也可使用，其它任何可能引起语义上的扩大化或易于误解的术语最好废弃不用。

6 基本看法
韧性剪切带控制金矿带和金矿床的空间展布是明显的，对于它提供导矿构造、流体运移的通道、围岩蚀变作用和矿质沉淀的场所都无异议。至于韧性剪切作用是否为一种重要的成矿机制，当前在国内外学术界，特别是在构造地质学家与矿床学家之间仍存在很大分岐。
笔者认为韧性剪切成矿作用是完全可以发生的，可以产生剪切变质成矿热液及递进变形的容矿的脆性构造和捕金岩相，使含金建造改造成矿，但难以形成大规模金矿床和矿化集中区。然而更重要的是韧性剪切作用增强了岩石的活性和渗透性，提供了成矿物质和流体运移的通道，便于在剪切活动消失期及以后流经其中的各类流体(包括深部含矿流体、含矿岩浆流体、地下水流体等)浸取成矿物质，上升到浅部为有利的捕金岩相捕获富集成矿。特别是在大规模剪切活动趋于停止时，应力释放发生“构造崩塌 (orogenic collapse)”，导致流体灾变性通过韧性剪切带运移、对流循环，加速流体与处于活性的变形岩石灾变性地反应，形成退化变质带、蚀变带和矿体。岩石受剪切变形越强烈，活性就越大，就越易于发生后期的退变质、蚀变和矿化。这种灾变性运移的流体通过液压致裂作用可以产生脆性破裂，(隐伏)岩体的侵位也可产生脆性破裂，非连续的后期构造变形作用还可产生脆性构造。
从金的丰度可知：要形成一个矿床必须要有3—4个数量级的富集，仅凭任何一次成矿作用都是难以完成的。因此同一个金矿床既可有浅部成矿物质来源又可有深部成矿物质来源，既可有韧性剪切期矿化又可有韧性剪切期后矿化，既可有韧性剪切带型金矿化又可有蚀变破碎带型金矿化。这类矿床实际上是多因复成矿床，具有多期多源多成矿作用的特点。但在众多因素中，只有一个因素居主导地位，决定了矿床的形成，这就要求研究者要全面审视整个成矿过程，抓住主导因素，这样才可能理解只有特定韧性剪切带的特定地段产出的金矿床。Bonnemaison的含金剪切带的三阶段成矿模式有其局限性，其本身还有待于完善，切忌盲目套用。
笔者建议使用“与韧性剪切带有关的金矿床”和“含金韧性剪切带”这两个术语。

参考文献


http://bbs.3s001.com

wakes123

刘老师辛苦了，呵呵

jzh0312

我复制下来了

ZHXLLF

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