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韧性剪切带型金矿研究进展

2021-09-16李顺庭龙灵利王宁

矿产勘查 2021年4期
关键词:岩浆金矿矿床

李顺庭,龙灵利,王宁

(北京矿产地质研究院有限责任公司,北京 100012)

0 前言

韧性剪切带型金矿在世界范围内广泛分布,经常形成世界级的金矿床,如中亚地区的穆龙套金矿,黄金储量超过6100 t(谭娟娟和朱永峰,2008),澳大利亚卡尔古利的高登麦尔金矿,黄金储量约2000 t(江思宏和梁清玲,2013)。韧性剪切带型金矿是一种非常重要的金矿类型。

自上世纪八十年代以来,广大地质工作者在对韧性剪切带型金矿床漫长的勘查实践和地质科研工作过程中,已经认识到其成矿作用过程严格受韧-脆性剪切带的控制(段嘉瑞等,1992;涂荫玖和陈成涛,1993;梁一鸿等,1993;吕贻峰和李江风,1993;孙晓明,1998;陈柏林等,1998,1999;谭娟娟和朱永峰,2008;莫江平等,2010;闫晓兰等,2014;韩珂等,2020)。这类矿床的命名方式种类繁多,如按照矿化类型的不同有石英脉型、构造蚀变岩型、糜棱岩型(陈柏林等,1998,1999),如按照矿床产出地称之为玲珑式、焦家式等(邱玉民等,1988),或根据成矿物质来源划分为岩浆热液型等(吕贻峰等,1989)。Groves et al.(1998)提出造山型金矿的概念(Goldfarb et al.,2001),并将以往称之为同造山型、浊积岩型、中温热液型和太古代脉型金矿等概念都涵盖于其中。然而这种提法更多的是强调矿床形成过程与同造山-后造山过程密切相关,对于成矿地质作用以及矿床成因并没有过多约束。因此这种定义相对以往的金矿类型而言,包含的内容更宽泛,且针对性不强。因此造山型金矿的定义对于区域找矿具备一定的指导意义,但在具体矿床的找矿勘查中适用性有限。

与此同时,随着韧性剪切带型金矿研究的不断深入,逐渐认识到这类矿床的主要特点即成矿作用过程受控于韧性-脆韧性-脆性剪切带(段嘉瑞等,1992;孙晓明,1998;陈柏林等,1998,1999),明显有别于其他成因类型金矿床。上世纪九十年代开始,韧性剪切带型金矿这一概念逐渐得到广大地质工作者的认可(陆建军,1993;银剑钊,1993;刘玉琳,1996;陈柏林等,1999;方贵聪,2010)。因此,本文仍将沿用韧性剪切带型金矿,同时也并不排斥造山型金矿这一称谓。

目前,对于韧性剪切带型金矿的控矿构造、成矿作用过程和成矿机制已经形成了许多共识。如韧性剪切带型金矿严格受控于剪切带,在韧性剪切过程中伴随着糜棱岩化发生金的活化,以变质流体为主的成矿热液携带金在脆-韧性变形转换部位发生金的沉淀富集成矿,金的沉淀机制与闪蒸作用和沸腾作用等有关(曲亚军,1991;张连昌,1999;陈柏林,1999,2000a;范宏瑞等,2003;王义天等,2004;邱正杰等,2015;程南南等,2018)。但是对于某些问题的认识,仍存在较大争议,如韧性剪切带型金矿对围岩是否有一定的成矿专属性,韧性剪切带型金矿的形成与岩浆岩是否存在成因关系,韧性剪切带型金矿的金沉淀富集机制是什么,如何正确地认识韧性剪切带型金矿成矿的漫长性和复杂性等。

本文对韧性剪切带型金矿的特征、控矿因素和成矿作用过程及机制进行总结,梳理了韧性剪切带型金矿的有效勘查手段,并对韧性剪切带型金矿的研究前景进行了展望。

1 韧性剪切带型金矿主要特点

1.1 韧性剪切带型金矿产出的大地构造位置

韧性剪切带型金矿多发育在板块边缘的构造背景下,受造山作用过程控制(陈衍景,2006;方贵聪等,2010)。如夹皮沟金矿发育于晚太古代大陆边缘(关键等,2004),辽东半岛金矿发育于辽南地块和辽北地块的拼合地带(倪培和徐克勤,1993),湖南龙王江金矿形成于陆陆碰撞造山带中(陈明辉等,2018),河台金矿的韧性剪切作用与造山作用有关(焦骞骞等,2017),凌东金矿床形成于天山造山带的陆陆碰撞动力学背景下(王雪峰等,2016),新疆卡拉麦里造山型金矿是增生型造山作用的结果(闫晓兰等,2014),红土沟川刺沟金矿产在早古生代碰撞造山带中(吴鸿梅等,2008),谢家沟金矿形成于碰撞造山晚期的伸展构造环境(辛洪波等,2007)。板块边缘深大断裂发育,为岩浆-热液、深部流体活动提供通道,同时造山作用引发的韧性剪切作用、造山后伸展阶段的脆性变形以及岩浆侵位等都是韧性剪切带型金矿成矿的有利因素。

1.2 韧性剪切带型金矿的空间形态和矿化类型

韧性剪切带型金矿的矿体严格制约在韧性剪切带内。受脆-韧性变形或脆-韧性断裂控制,大多数韧性剪切带型金矿,在其上部呈陡倾脉状产出,矿体走向、倾向与剪切带的产状保持一致。随着勘查实践的深入,已有资料证明韧性剪切带型金矿矿体在深部产状逐渐变缓(于学峰等,2019)。矿体的垂向延深比水平走向上延长要大,纵向上的延伸可能达到或超过20 km(涂光炽,1991;刘玉琳,1996;陈柏林等,1999;陈昌明,2016;王庆飞等,2019)。但是韧性剪切带型金矿的矿体在垂向上的连续性并不稳定,常出现尖灭再现、分支复合的现象(叶天竺等,2017)。

韧性剪切带型金矿最主要的矿化类型包括石英脉型、构造蚀变岩型和糜棱岩型(何绍勋等,1992;陈柏林等,1999)。对于这三种类型的金矿石(矿化)的不同成因,何绍勋等(1992)认为与其在脆-韧性剪切带中所处的深度有关。陈柏林等(1999)系统地进行了总结,认为对单个韧性剪切带而言,在韧性剪切带的韧脆性转换区域、韧脆性转换带之上和地壳浅部的脆性区域,因剪切带的脆韧性转换特征,以及不同温压条件,分别形成糜棱岩型金矿化、构造蚀变岩型金矿化和石英脉型金矿化。

随着成矿深度和变质程度的增加,矿化构造样式由脆性向脆-韧性,再向韧性过渡。矿石构造由角砾型石英脉向平行片理和剪切交代型过渡。浅成矿床表现出梳状、皮壳状和晶洞充填状,中成矿床表现为块状和雁列状,深成矿床表现为粗粒脉状(王庆飞等,2019)。

然而,韧性剪切带型金矿的形成过程往往是伴随着持续进行的造山作用。首先形成的韧性剪切带不断被挤压抬升,导致前一轮构造蚀变岩型金矿化被抬升起来,变成脆性区域,从而叠加了石英脉型金矿化。而更深处的糜棱岩型金矿化被抬升至脆韧性转换带之上,叠加了构造蚀变岩型金矿化,从而形成了一系列叠加复合的金矿床(陈柏林等,1999)。因此韧性剪切带型金矿矿体可能多为叠加复合状态。

1.3 韧性剪切带型金矿的成矿流体和成矿物质来源

韧性剪切带型金矿的流体来源具有多源性特点。韧性剪切作用过程中产生的变质流体是主要的流体来源(陈衍景等,2007;卢焕章等,2018;陈柏林,2000a),它的出现导致了金的活化和迁移,并体现出低盐度、富CO2的特征。许多韧性剪切带型金矿的成矿流体显示出以变质流体为主的特征,如北阿尔金大平沟金矿(雷如雄等,2019),北山南带金矿(陈柏林等,2002),海南二甲、抱板、不磨金矿(涂绍雄和高艳君,1993),辽宁暖泉子金矿(胡大千等,1992)等。然而随着勘探实践和综合研究的不断深入,岩浆-热液逐渐被认为是韧性剪切带型金矿中重要的流体来源,如河台金矿的早期热液为变质水和岩浆水的混合(何文武和张文淮,1993);金厂峪金矿、新疆康古尔金矿和五台山区金矿的成矿流体为变质水、岩浆水和天水的混合(贾三石等,2012;徐俊,1992;曾章仁等,1994);煎茶岭金矿成矿流体初始热液为岩浆热液,后期有天水加入(姜修道等,2012)。岩浆-热液流体所代表的顺构造侵位岩浆活动积极参与了韧性剪切带型金矿成矿作用过程。韧性剪切带型金矿在成矿带上多由深大断裂控制,使得深部地幔-上地壳的流体也参与了成矿作用(李德威,1993;韦延光等,2005;杨富全等,2006;吴鸿梅等,2008)。在成矿作用的晚期,绝大部分有天水加入。

成矿流体的复杂性,暗示其成矿物质来源也可能存在多源性。一般认为,韧性剪切带型金矿的成矿物质来源于围岩地层。但越来越多的研究表明,岩浆和地球深部也提供了成矿物质(段嘉瑞等,1992;涂荫玖和陈成涛,1993;李德威,1993;曾章仁等,1994;肖凡和班宜忠,2017;李成禄等,2020)。

因此,韧性剪切带型金矿的成矿流体包括变质流体、岩浆-热液、深部流体和天水,变质流体和岩浆-热液流体可能是其主要成矿流体。成矿物质来源包括围岩地层、岩浆和地球深部,但围岩地层和岩浆活动可能提供了主要的成矿物质来源。成矿流体和成矿物质的多源性显示了韧性剪切带型金矿成矿过程的复杂性。

此外,韧性剪切带型金矿还表现成矿作用过程可能并不完全与韧性-脆韧性-脆性剪切作用同步,成矿作用时间存在滞后性(曲亚军,1991;陈柏林等,1999;王庆飞等,2019)。韧性剪切带型金矿的形成一般都经历了多期多阶段,并且其经历的过程越复杂,形成大型金矿床的可能性就越大。围岩蚀变类型按照温度高低可以划分为高温蚀变(面状钾化)、中温蚀变(带状黄铁绢英岩化或绢英岩化)和中低温蚀变(线状多金属硫化物和黄铁绢英岩化或绢英岩化),其中金矿体多与中低温蚀变密切相关。韧性剪切带型金矿水平蚀变分带明显,但垂直蚀变分带基本不发育或不明显(刘忠明等,2001;陈昌明,2016;叶天竺等,2017)。

综上可知,韧性剪切带型金矿多分布在板块边缘,与碰撞造山活动关系密切;空间上呈现出上部陡倾,下部平缓的脉状特征,且垂向延伸远大于水平延伸;矿化类型从下往上依次出现糜棱岩型→构造蚀变岩型→石英脉型矿化,但多表现不同类型矿化的叠加复合;成矿流体和成矿物质具有多源性和复杂性特点,显示成矿作用过程的复杂性。

2 韧性剪切带型金矿的控矿因素和有利成矿条件

2.1 韧性剪切带

深大断裂和脆-韧性剪切构造等共同组成了一个区域构造系统。深大断裂和大规模韧性剪切带控制着金矿集区的展布,次级的韧性剪切带控制了金矿床,而再次一级的断裂和变形区域则控制了金矿体的产出状态(张连昌,1999;王义天等,2004)。

而对于具体的矿床而言,一般认为,韧性剪切带型金矿的成矿机制和控矿因素都受“韧-脆型剪切构造体系”控制(Boyle,1979)。现有研究表明(Sibson,1977),区域构造带从地表至地下深处因温压等条件变化依次体现为脆性、韧脆性和韧性变形。在构造带深部的韧性变形区域,因温压较大,且岩石处于韧性变形状态,导致其中的Au等成矿元素发生活化。因变质作用而产生的变质热液可萃取其中的成矿元素,在深部或岩浆热液驱动下,顺着韧性剪切带向上在韧脆性或脆性剪切带区域就位,因温压条件改变而发生成矿元素的卸载(陈柏林等,1999)。

同时,曲亚军(1991)认为以河北金厂峪金矿和广东河台金矿为代表的叠加型金矿和改造型金矿,其成矿作用过程与韧性剪切带的形成并不是同步的,或者说在韧性剪切作用结束之后仍有由其他地质作用如发育在剪切带内的后期热液成矿作用叠加在原有的矿体或矿化之上。虽然这类矿床中的成矿作用与韧性剪切带的形成时间并不同步,但毫无争议的是,这些矿床都严格限制在韧性剪切带的范围之内,并且与勘查实践相吻合。因此将这类矿床也被划为韧性剪切带型金矿(曲亚军,1991)。

因此,韧性剪切带在这类型金矿形成过程中,提供了热液通道和容矿空间,并且大量韧性剪切带型金矿在形成过程中,韧性剪切作用导致处于韧性或韧脆性变形区域中的金活化,并发生驱动运移(陈柏林等,1999;邱正杰等,2015)。

2.2 赋矿围岩

韧性剪切带型金矿最早引发人们关注是在前寒武纪尤其是太古宙绿岩带中,如加拿大的Abitibi绿岩带(罗毅,1995;池国祥和Jayanta,2011),西澳大利亚伊尔岗绿岩带(齐立平等,2014)。与此同时,我国境内的韧性剪切带型金矿也大量发育在前寒武纪地层中。如柴北缘滩间山金矿赋矿围岩属中元古界(赖华亮等,2019;刘嘉等,2019);辽宁暖泉子金矿的围岩地层为太古界鞍山群(胡大千等,1992);河台金矿产在新元古代中(段嘉瑞等,1992);辽东半岛金矿的围岩地层为元古代地层(倪培和徐克勤,1993);金厂金矿的围岩地层为太古宙斜长角闪岩(林传勇等,1994)。

然而也有一部分韧性剪切带型金矿并不产在古老地层中,且围岩的岩石类型多样。如南秦岭汉阴北部金矿田的赋矿围岩为志留系中浅变质岩(张康等,2020);康古尔金矿田的围岩地层为古生代火山岩(曾章仁等,1994);八卦庙金矿赋矿围岩属上泥盆统(李永勤等,2015);穆龙套金矿的围岩是晚奥陶世—早志留世黑色碳质页岩(谭娟娟和朱永峰,2008)。

围岩地层是韧性剪切带型金矿成矿元素的重要物质来源。古老的围岩地层,尤其是绿岩带中金的背景值高,是理想的“矿源层”。目前的矿床实例证明,韧性剪切带型金矿对于成矿围岩没有选择性,韧性剪切带型金矿成矿的关键在于金的活化、迁移和沉淀富集。具备金的高背景值,只是“锦上添花”,而并非“雪中送炭”,即它是一个重要条件,但并不是必要条件。而古老的围岩地层,尤其是绿岩带中,出现了一大部分韧性剪切带型金矿尤其是大型-超大型金矿,说明它是成矿的有利条件。

2.3 岩浆作用

关于岩浆作用对于韧性剪切带型金矿的作用,至少存在两种观点。一种认为韧性剪切带型金矿的成矿作用中没有岩浆活动的参与,变质流体是成矿流体(陈衍景等,2007),这种观点也符合韧性剪切带型金矿最初的定义。另一种观点则认为韧性剪切带型金矿的成矿作用经历了一个漫长的过程,在此过程中韧性剪切带是构造的薄弱部位,又处在板块边缘地带,是区域内岩浆侵位的最佳位置。这些岩浆的侵位,带来了岩浆热液,以韧性剪切带为通道和空间,引发了金的再次富集(徐俊,1992;倪培和徐克勤,1993;吕贻峰等,1993;孙晓明,1998;张达玉等,2012;李成禄等,2020)。在大量韧性剪切带型金矿中,岩浆作用在成矿过程中起到重要的作用,提供了成矿物质、热源和驱动力。

因此,韧性剪切带型金矿后期的叠加作用在韧性剪切带型金矿中较常见。频繁的岩浆活动,导致后期叠加富集成矿。但岩浆活动也并非成矿的必要条件,也有许多韧性剪切带型金矿中,没有发现与成矿作用密切相关的岩浆活动。但成矿作用过程越是复杂,成矿条件越是有利,越容易形成大型-超大型金矿。

综上可知,韧性剪切带是这类型金矿的主要控矿因素,而具备金高背景值的古老围岩和成矿作用过程中频繁的岩浆活动,是韧性剪切带型金矿成矿的有利条件。

3 韧性剪切带型金矿的成矿作用过程和成因机制

3.1 韧性剪切带型金矿中金的活化迁移

金的活化和迁移都与韧性剪切作用有关。伴随着韧性剪切作用,发生了金的活化,而韧性剪切带就是金迁移的通道。

在韧性剪切作用过程中,岩石处于高温高压状态,发生糜棱岩化。由地球深部流体、围岩变形导致矿物尤其是含水矿物的脱水产生变质流体(刘忠明等,2001)、岩浆流体等形成来源复杂的混合流体(王义天等,2004;方贵聪,2010),将处于糜棱岩化岩石中的金元素萃取出来,并随着成矿流体在韧性剪切带内活动并发生迁移,此过程得到了实验岩石学的证明(杨元根等,2004)。位于深部的流体能够以络合物形式溶解大量金,剪切带本身就是流体运移的通道(吴鸿梅等,2008)。韧性剪切作用是金活化的重要条件,而晚期的脆性断裂是金沉淀富集的重要条件(邓国辉,2006)。与韧性剪切作用相对应的糜棱岩化并不是韧性剪切带型金矿成矿的部位,而是金元素的迁出区域,起到类似于“矿源层”的作用,金的沉淀富集发生在浅部脆-韧性转换带(陈柏林,2000a)。

3.2 韧性剪切带型金矿中金的沉淀富集机制

关于韧性剪切带型金矿中金的沉淀富集机制,目前至少存在三种观点。一般认为成矿流体因“断层阀”机制(王义天等,2004)或构造应力发生转化(刘忠明等,2001)使得成矿流体压力降低,进而引发成矿流体沸腾导致金的卸载成矿。流体包裹体研究证明,在压力突然降低的条件下,成矿流体的沸腾是成矿元素卸载和富集的重要因素(范宏瑞等,2003)。

王玉明(1998)认为伴随着韧性剪切作用发生的石英压电效应是金在剪切带及石英中富集的主要机制。石英的压电效应,导致石英颗粒形成局部负电荷集中,创造强还原环境即形成还原成矿界面,导致含金的络合物所处的环境发生改变,从而导致其携带的金发生沉淀。这一论断实际上将韧性剪切带型金矿的金沉淀过程和剪切带的韧性变形过程结合起来,甚至与以往的一般认识即韧性变形过程是金的活化阶段相冲突(陈柏林等,1999;陈柏林,2000a),尚值得商榷。

程南南等(2018)通过梳理胶东地区金矿的成矿流体特征,发现其均一温度集中在200~330 ℃。金在这一温度范围,其溶解度基本不随压力(50~150 Mpa)不同而发生较大变化,这说明金在温度和压力降低的情况下,若无其他因素,可能并不能引发良好的沉淀富集。而脆-韧性转化带中的开放-半开放环境可能导致减压沸腾,并引发流体中的气体发生逃逸,发生闪蒸作用,改变流体的物理化学性质,使得流体中的石英和金都达到极度过饱和,从而导致石英和金的沉淀富集。

考虑到韧性剪切带型金矿中金的沉淀富集被严格限定在脆-韧性转换带,甚至原有的韧性变形区域即糜棱岩带只有在叠加了后期的韧-脆性变形阶段,才能发生矿化蚀变这一事实(陈柏林,2000a),可以认为韧性剪切带型金矿的金沉淀富集更有可能出现在一个由密封环境转化为开放-半开放的环境中,从而引发流体系统压力骤降、流体沸腾和流体中气体大规模逃逸,进而导致闪蒸作用的进行,从而使得金发生富集沉淀。

3.3 韧性剪切带型金矿成矿过程的复杂性

韧性剪切带型金矿成矿过程的复杂性主要体现在多阶段、多期次的韧性剪切作用所导致的成矿作用叠加以及因岩浆作用导致的成矿再富集。

很显然,在韧性剪切带型金矿成矿作用过程中,伴随着造山过程中韧性剪切带持续演化变形,在同一次韧性剪切作用中,存在不同的矿化类型,且相互之间存在时间的早晚关系,证明其极有可能分属于不同的成矿阶段(陈柏林,2000b)。段嘉瑞等(1992)将韧性剪切带型金矿的成矿作用划分为四个阶段:①早期初步富集阶段、②中期富集成矿阶段、③晚期再成矿阶段、④后期叠加改造阶段。从第一阶段到第三阶段伴随着剪切带的逐渐抬升,第四阶段则是多来源热液导致金的再活化和再富集。涂荫玖和陈成涛(1993)将成矿作用过程划分为四个阶段:①黄铁矿-石英阶段、②石英-黄铁矿阶段、③石英-多金属硫化物阶段、④石英-碳酸盐阶段,其中第二阶段与第三阶段为主要的金成矿期。

一方面,作为成矿构造的韧性剪切带一般具有多期次活动特征(李德威,1993);另一方面,韧性剪切带型金矿多具有多期次、多阶段活动的特点,成矿作用过程比较复杂,尤其容易受到岩浆作用的叠加(徐俊,1992)。如青海柴北缘地区韧性剪切带型金矿存在465~395 Ma、360~330 Ma、330~201 Ma三个成矿时期,且与侵入岩的侵位时代形成良好对应,岩浆作用与金成矿作用相互对应(图1,表1);辽东半岛的韧性剪切带型金矿大致形成于中元古代,但明显受到中生代岩浆活动的影响,发生了叠加成矿(倪培和徐克勤,1993);丹东五龙金矿的成矿作用过程中,韧性剪切形成变质热液为主,并形成了金的初步富集,而脆性变形阶段则受到岩浆-热液系统的控制(吕贻峰和李江风,1993);科洛金矿的韧性剪切成矿作用发生在三叠纪,而白垩纪的浅成低温热液成矿作用在此基础上进行了成矿叠加(李成禄等,2020)。韧性剪切带中存在同期和后期两类脆性构造,后期构造一般为破矿构造,但岩浆-热液系统起到控制作用时,可能起到叠加富集成矿作用(孙晓明,1998)。陕南汉阴北部金矿韧性剪切带的活动时代为侏罗纪,成矿作用从晚三叠世至侏罗纪都有活动,持续了一个较为漫长的地质历史时代,且明显受到多期次岩浆-热液成矿事件叠加(韩珂等,2019a,2020)。康古尔地区韧性剪切带型金矿存在295~280 Ma和260~240 Ma两个成矿期,且分别与早二叠世岩浆活动和晚二叠至早三叠世的韧性剪切变形作用有关(张达玉等,2012)。

图1 青海柴北缘地区韧性剪切带型金矿成岩成矿时代分布图

表1 青海柴北缘金矿集区成岩、成矿时代统计表

续表

由此看来,韧性剪切带型金矿的成矿作用可划分为不同的成矿阶段,更为重要的是,韧性剪切带的形成时代和成矿时代存在较大的时代差异,且韧性剪切作用也可能存在多期次,而后期的岩浆作用也对金矿的形成起到了叠加作用。多期次的韧性剪切作用和岩浆作用使得金的成矿作用可能持续很长一段时间。而成矿作用的时间越长,成矿作用越复杂,越能引发巨量金属的迁移堆积,从而导致了大规模的金矿产生。

综上可知,韧性剪切带型金矿伴随着由区域造山作用引发的韧性剪切作用而产生金的活化、迁移,并在物理化学条件发生突变时,由沸腾作用和闪蒸作用引发金元素的沉淀富集。而韧性剪切带型金矿的成矿作用,往往经历了一个复杂而漫长的过程。

4 韧性剪切带型金矿的有效勘查手段

4.1 遥感

韧性剪切带型金矿因受控于大规模的韧性剪切构造,在平面上呈现出特征性的线状或带状形态特征,在遥感影像上易识别。如青海黑刺沟金矿的勘查过程中,通过对遥感影像的解译,识别出区内的主要构造及控矿构造(李根军等,2017);滩间山柴北缘地区青山金矿的勘查过程中,通过对遥感信息的提取,结合实地查证,圈定了区内的控矿构造(赖华亮等,2020)。

与此同时,与韧性剪切带型金矿成矿作用密切相关的蚀变作用产生的特征性矿物组合如绿泥石、方解石、白云石、菱铁矿、绢云母等具有自身的光谱特征,利用遥感高光谱可以对这些矿物进行识别,并建立不同的特征矿物组合,进而对蚀变信息进行提取,从而圈定韧性剪切带型金矿的找矿靶区。如对东昆仑采用航空高光谱遥感异常提取,总结出区内金矿床标志性蚀变矿物组合和地表找矿标志,并提出该区潜在找矿靶区(任广利等,2018);新疆—甘肃境内的北山裂谷一带,利用遥感技术,提取与金矿有关的各类异常,筛选出有利的蚀变异常,并通过野外查证发现韧性剪切带型金矿2处(刘建宇等,2019)。

韧性剪切带型金矿因其自身的构造-矿体展布形态特征以及特定的蚀变矿物组合特征,使其在遥感影像中具备较好的识别度。因此,对于韧性剪切带型金矿的找矿勘查,遥感以及异常信息提取,建立不同蚀变矿物特征组合,可以作为一种先行性的、有效的勘查手段,并已经得到广泛运用。

4.2 地球化学

地球化学方法在韧性剪切带型金矿找矿勘查中的运用,主要体现在区域地球化学测量找矿和已知矿体深边部的地球化学晕找矿中。

大量已有的勘查实践表明,地球化学方法,尤其是区域地球化学测量是区域普查中找金最有效的方法(朱有光和蒋敬业,1988;王学求,2013)。如青海柴北缘滩间山地区通过区域化探工作,分别获得滩间山、青龙沟等一系列Au、As为代表的元素异常组合,在此基础上,进行化探异常查证,在柴北缘地区陆续取得了以滩间山金矿、青龙沟金矿为代表的找矿成果(赖华亮等,2020);青海五龙沟金矿集区在上世纪八十年代中后期之前,都是以寻找铜多金属为区域找矿的主攻方向,而随着区域化探工作陆续完成,并获得了一批金的异常线索后,五龙沟地区的金矿找矿工作才陆续获得突破(田承盛,2012)。

李惠等(1999)自上世纪八十年代末以来,通过对大量韧性剪切带型金矿在垂向上地球化学晕的分带规律进行归纳,总结出一套利用金的地球化学晕进行已知矿体深边部找矿预测的方法。首先通过总结单矿体的原生晕异常,主要是区分矿体前缘晕及上部晕、矿体中部晕、矿体下部及尾晕,对矿体进行深部预测;其次,通过已经总结的单矿体原生晕异常,探讨埋深不同的矿体产生叠加晕,进行矿体深部预测。最新成果表明,可将地球化学晕和矿体的构造蚀变带结合起来,展开构造叠加晕总结研究,进行矿体深部预测(李惠等,2016)。这种找矿方法被称为“构造叠加晕找盲矿法”,在矿床的深部寻找盲矿体取得了良好的找矿效果(李惠等,2019)。

4.3 地质找矿理论

地质找矿理论在找矿勘查中的运用,本身就是一种找矿手段。近年来,随着地质理论和勘查找矿的紧密结合,已经出现了一些地质找矿手段,如“三位一体”的找矿方法、结合韧性剪切带型金矿自身特征而衍生的构造-蚀变岩相填图方法。

“三位一体”既是找矿预测理论,同时也是找矿方法(叶天竺等,2017)。贾凤仪等(2016)在陕西坝王沟韧性剪切带型金矿的勘查中,运用“三位一体”的找矿方法,确定了成矿地质体、成矿构造和成矿作用特征标志,并进行了成矿预测和工程验证,使得矿床达到中型规模,取得了良好的找矿效果。

构造,尤其是成矿构造,在矿床中常与蚀变作用相互叠加,具备良好的找矿指示意义。构造-蚀变岩填图方法找矿在上世纪末就已经在找矿实践中得到运用(吕古贤等,1998)。韩珂等(2019b)在南秦岭汉阴黄龙金矿中采用构造-蚀变岩填图方法,确定了控矿脆-韧性剪切带、成矿蚀变组合,并开展了成矿预测。

其实无论是“三位一体”的找矿方法,还是构造-蚀变岩填图方法,其本质都是将与成矿作用关系最为密切的地质信息,如控矿构造、特殊的蚀变组合等从纷繁复杂的地质现象中抽离出来,并对成矿特征开展精细化工作,建立模型或识别标志,从而指导找矿勘查,进行成矿预测。

4.4 三维模拟分析

矿体的形态、主要的控矿构造以及矿体的品位变化情况是矿床的重要特征。已开发的韧性剪切带型金矿中,可以对原有的坑道、槽探和钻探等工程数据等资料进行归纳,运用三维软件如Surpac等建立“数字矿床”。以矿床的三维模型为研究对象,分析矿床的主要控矿构造、矿体的形态特征和空间展布规律、矿体在倾向和走向上的品位变化规律等,开展成矿预测。目前已有报道显示,在澳大利亚西部、我国南秦岭长沟金矿等地开展了这类工作,并取得了良好的找矿效果(李希等,2018;杨龙伟等,2018;高雅宁等,2017)。随着三维模拟分析手段在矿山的逐渐推广,运用矿床三维模型进行成矿预测和找矿将变得更为普遍。

由此看来,韧性剪切带型金矿具有特殊的空间形态展布、代表性的地球化学元素异常组合和构造蚀变特征,因此遥感、地球化学测量、地质找矿理论以及三维模拟分析等工作手段是对其开展勘查和科研工作的有效方法。

5 韧性剪切带型金矿研究展望

韧性剪切带型金矿是复杂造山作用过程中的产物。在漫长的地质演化过程中,其成矿作用表现为多期次、多要素参与的特点。因此,韧性剪切带型金矿必然记录了漫长地质历史过程中各阶段的地质信息,是研究古老地质体演化的理想对象。与此同时,其中复杂多期次的构造形变经常导致原有的地质信息被破坏,从而对地质研究产生困扰。因此,对韧性剪切带型金矿开展精细构造解译和定量化的研究越发显得重要。与此同时,实验岩石学以及新手段新方法的运用必将在韧性剪切带型金矿的研究和勘查中得到更为广泛的运用,同时也将人类对它的认识推向新的高度。

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