花崗巖類和金屬成礦的實(shí)際作用

1、花崗巖類和金屬成礦的實(shí)際作用 1. 為什么要研究花崗巖類？ 2. 為什么花崗巖類與金屬成礦關(guān)系密切？ 3. 含水花崗質(zhì)巖漿能否侵位到地殼淺部？ 4. 什么樣的花崗巖有可能成礦？ 5. 判斷揮發(fā)分飽和/熱液出溶的巖石組構(gòu)標(biāo)志 6. 小巖體成大礦與巖漿巖頂上帶的找礦意義1. 為什么要研究花崗巖類？自從De Launay,L.,(1913,Traite de Mineralagie, Gites mineraux et metalliferes. Beranger,Paris)的先驅(qū)性工作以來，已經(jīng)證實(shí)，巖漿侵入體在礦石沉淀過程中起著積極的作用(play an active role)。巖漿巖所起作

2、用取決于礦床類型。分為三類(Eldursi et al.,2009,EPSL, 288:70-83)：1. 侵入體與礦床之間存在化學(xué)和礦物學(xué)的密切成因聯(lián)系。如鎂鐵質(zhì)-超鎂鐵質(zhì)巖漿中的Ni-Cu硫化物礦床；2. 侵入體起中介(an intermediate role)作用，大部分成礦流體、成礦物質(zhì)源自巖漿。如斑巖Cu-Au-Mo礦床；3. 侵入體起著有限和/或間接的作用，巖漿與礦床有關(guān)的證據(jù)缺乏或模糊不清。如與非斑巖侵入體有關(guān)的Au-Sn礦床(Thompson et al.,1999, Miner Deposita 34:323-334)。三類礦床的形成都離不開巖漿侵入造成的圍繞侵入體的熱傳輸和

3、流體流動?；◢弾r類與成礦關(guān)系歸為2和3類。Russ Kinne/ ComstockExtrusiveIntrusiveBasaltGabbroRhyoliteGraniteGraniteCoarsely Crystalline GranitePhotomicrograph of Granite花崗巖類巖石 是含石英的侵入巖(含侵出巖) 而花崗質(zhì)巖石含義更廣，還包括相應(yīng)噴出巖。 狹義花崗巖：指堿性長石數(shù)量(面積/體積%)或斜長石，石英約占礦物總量1/3的花崗巖類。 花崗巖類巖石，約占我國大陸面積9(80余萬km2)，分布于各種大地構(gòu)造單元，是大多數(shù)金屬礦產(chǎn)成礦母巖/母巖漿?；◢弾r類是研究地殼發(fā)生

4、、演化和成礦過程的重要對象。川西 1997花崗質(zhì)巖石，是水平巖層之外構(gòu)成旅游自然景觀唯一地質(zhì)體火成巖分類花崗巖嚴(yán)格意義-狹義花崗巖類礦物組合及與其他巖石關(guān)系花崗巖類花崗巖 包括英云閃長巖、花崗閃長巖、閃長巖、雖然花崗巖類是大陸地殼中最為豐富的巖石類型，但是沒有一種分類方案能夠得到廣泛的使用。問題是一些相同的礦物集合體包括石英和斜長石，以及許多鐵鎂質(zhì)礦物，許多過程都可以形成?；◢弾r類可以通過任何含紫蘇輝石標(biāo)準(zhǔn)礦物熔體的分異和許多巖石部分熔融形成。花崗巖熔體可以通過地殼物質(zhì)，也可以是演化的幔源熔體，或通過地殼和幔源熔體混合而成。由于這種復(fù)雜性，巖石學(xué)家依賴地球化學(xué)分類來判別各種類型花崗巖類。過去半

5、個世紀(jì)以來，學(xué)者們提出了約20余種花崗巖分類方案，大部分分類的性質(zhì)或是成因或是構(gòu)造的。Classification of GranitoidsA ternary QAP plot showing the relative modal proportions of quartz (Q), alkali feldspar (A) and plagioclase (P) defining the IUGS fields for granitic rocks, after Le Maitre(2002); * v-marks indicate 10% divisions. Lines radiatin

6、g from the Q apex are boundaries at plagioclase/ total feldspar =10, 35, 65 and 90% (by volume).For plotting a rock mode in this figure, scale up the proportions of quartz, alkali feldspar And plagioclase so that they sum to 100% exclusive of other minerals (see Fig. B1 b, Appendix B ). For guidance

7、 on the petrographic distinction between alkali feldspar and plagioclase in plutonic rocks, see Box 8.1 . IUGS defines plagioclase as feldspar with 5% An and alkali feldspar as having 200Ma的大陸生長速率。4個大陸快速生長期和超大陸的就位：新太古代，古元古代，新元古代，至今。4個超大陸的就位不同成因礦石半壽命期(再循環(huán)速率) (Veizer et al. 1989) 類 型半 壽 命 期（Ma）表 生 礦 床

8、大部分金屬32Al、Fe、Mn3112砂礦床5020熱 液 礦 床不成熟造山階段礦床9541成熟的造山階段礦床48358化學(xué)沉積礦床414194火山沉積礦床800高級變質(zhì)礦床組合1350鎂鐵質(zhì)/超鎂鐵質(zhì)巖礦床1700據(jù)Cawood & Hawkesworth(2013)，礦床在時空上都呈現(xiàn)非均勻分布的特征，其變化反映了礦床賦存的構(gòu)造位置、地質(zhì)演化的環(huán)境條件，包括大氣圈和水圈的演化，以及地球熱歷史的長期變化。形成構(gòu)造位置與板塊邊緣過程密切相關(guān)礦床類型(如造山型金礦、VMS礦床、MVTPbZn 礦床等)的分布與超大陸旋回密切關(guān)聯(lián)，而與克拉通內(nèi)環(huán)境和幔源火成事件有關(guān)的礦床，如NiCuPGE礦床，則與

9、超大陸旋回缺乏清晰的相關(guān)性。與超大陸旋回有關(guān)礦床在時間上的周期性分布，因在超大陸集合過程中巖石單元和事件的選擇性保存和偏置而得到加強(qiáng)(is accentuated(強(qiáng)化) by selective preservation and biasing(偏置) of rock units and events during supercontinent assembly(拼接,結(jié)合)，這一過程將礦床納入拼接而成的超大陸內(nèi)部，并與其后板塊邊緣的移除和再循環(huán)相隔離。Barley & Groves (1992) suggested that Mineral deposits are heterogeneo

10、usly distributed in both space and time, 礦床在時空上的非均勻分布與三個因素有關(guān)： (a) 水圈和大氣圈的演化； (b) 地球熱流的長期變化; (c) 大地構(gòu)造的長期發(fā)展趨勢。前兩個因素與特別的礦床類型有關(guān)。如含鐵建造和與碎屑巖Pb-Zn礦床的時間分布至少部分反映了全球大氣圈和水圈氧化還原條件的演化，而地球的熱流演化影響著與鎳礦床有關(guān)的科馬提巖的分布。礦床形成時間分布的長期構(gòu)造演化趨勢與超大陸周期性會聚和裂解相關(guān)(Barley and Groves (1992; Groves et al. 2005b; Groves & Bierlein 2007)。地

11、殼生長速率模式(Robb,2005)據(jù)Sm-Nd年齡確定平均200Ma的大陸生長速率。4個大陸快速生長期和超大陸的就位：新太古代，古元古代，新元古代，至今。4個超大陸的就位(a) 超大陸會聚、集合和裂解階段，巖漿產(chǎn)生的體積(藍(lán)線)和保存潛力(紅線)。根據(jù)巖石記錄的超大陸平均持續(xù)時間700-200Ma，平均500 Ma。與圖上垂直尺度相關(guān)的地殼加入和移除數(shù)值可以達(dá)到每年約35 km3 a-1。第一階段(會聚期)，俯沖帶向大洋退縮形成張性盆地大陸邊緣的保存潛力大于俯沖帶向大陸推進(jìn)大陸邊緣的保存潛力。被保存巖石(陰影區(qū))的峰值年齡反映三個階段初生巖漿的體積及其與保存潛力間的平衡。(b) 超大陸循環(huán)的

12、會聚、碰撞和張性板塊邊緣示意剖面，表示加入大陸或大陸增生量(km3 a-1)(地表之上括弧中數(shù)字)和大陸移出的量 (地表之下括弧中數(shù)字)。Fig. 3.根據(jù)超大陸循環(huán)與廣泛地球動力學(xué)有關(guān)礦床類型的時間分布圖。時間分布據(jù)Groves et al. (2005b)。Fig. 4.與超大陸循環(huán)有關(guān)的會聚、碰撞和伸展板塊邊緣示意剖面，表示了主要礦床的分布。VMS-volcanic massive sulphide; CD PbZn- clastic-dominated lead zinc; IOCG, iron oxidecoppergold; PGE,platinum group elements;

13、 MVT, Mississippi valley type; CuAu, coppergold.Fig. 5. 被動陸緣(Bradley 2008)、冰期(Hoffman 2009)、含鐵建造(Bekker et al. 2010)、非造山侵入(Parnell et al.2012)以及造山型金礦(Goldfarb et al. 2001; Groves et al. 2005b)的時間分布圖。 The period 1.70.8 Ga, which is marked by a paucity of a number of Mineral Q7 deposit types, is highl

14、ighted.據(jù)Cawood & Hawkesworth(2013, Geological Society, London, Special Publications, 393,)，匯聚板塊邊緣礦床的保存潛力是可變的，不僅體現(xiàn)出與超大陸循環(huán)的偏向性(Figs 13)，也是巖漿侵位深度的函數(shù)，深度影響著剝蝕作用的差異及隨后的保存(but is also a function of level of emplacement, which impacts on the propensity for erosion and removal of the deposit and hence its su

15、bsequent preservation)。淺成熱液AgAu、斑巖Cu和造山型Au礦，平均成礦深度分別為 和10 km，成礦年齡相應(yīng)為2, 11和199 Ma (Wilkinson & Kesler 2007; Wilkinson et al. 2009; Gombosi & Wilkinson 2012)。因此，中生代之前的淺成熱液AgAu和斑巖Cu礦非常罕見(are rare).鈾礦床時空特征(Misra,2000).前無任何類型U礦。礫巖型(源自古砂礦)；與古陸有關(guān)的不整合型；以砂巖型為主。U礦時空分布?xì)w結(jié)為兩個相互作用的控制因素1.地殼演化造成富U源巖花崗巖和克拉通沉積盆地發(fā)育以容納

16、富U沉積物堆積；2.地質(zhì)歷史上大氣圈的演化。與三箱模式預(yù)測的大氣組成變化一致(Misra,2000).CO2曲線兩個誤差棒示冰期時PCO2上下限。O2曲線上誤差棒為和2.5 Ga之間PO2的上下限。H2,CH4和NO2曲線為理論估算的。礫巖型U礦與太古代/早元古代缺氧大氣圈有關(guān)，允許晶質(zhì)鈾礦UO2的存在還原期 氧化期 需氧期 最早的藻類生物礁休倫冰期最早的真后生動物最早的真核生物群晚前寒武冰期表示全球熱產(chǎn)生隨時間的指數(shù)型降低和與此同步的形成科馬提巖火山作用的減弱。圖中也表示了地殼增長曲線和晚太古代和早元古代鎂鐵質(zhì)或“蘇長巖”巖漿活動的擴(kuò)大。巨型礦床和礦區(qū)分布的地質(zhì)時代 2) 南嶺中生代礦床成礦

17、時代分布 印支期、燕山早期和燕山晚期 金屬成礦強(qiáng)度： 燕山早期燕山晚期印支期年代分布礦床數(shù)量占中生代礦床總數(shù)%印支期260-203Ma13/6*10%/8%燕山早期203-135Ma81/5258%/68%燕山晚期135-70Ma45/1832%/24%數(shù)據(jù)引自戰(zhàn)明國(1994)/王登紅(2010)華南中生代內(nèi)生成礦時代(絕對年齡)分布（十余個礦種，109個礦床）（戰(zhàn)明國，1994）華南中生代內(nèi)生金屬礦床形成的時代分布華南中生代金屬成礦發(fā)生頻率(f)對地質(zhì)年代(t-Ma)雙對數(shù)圖成礦時代分形特征變量頻譜(S(f) vs. 頻率(f)雙對數(shù)圖斜率為負(fù)的直線表示“反冪律”：1/f，為直線斜率三類噪

18、聲分布 1/f0，=0，白噪聲。水平直線，音符間缺乏關(guān)聯(lián)，雜亂無章。 1/f， =1，直線傾斜度適中。音樂美妙動聽，藝術(shù)賞心悅目具典型的分形行為。1/f2，=2，布朗運(yùn)動。直線斜率過大，頻譜隨頻率增大迅速增強(qiáng)，高頻時音樂單調(diào)刺激，令人厭煩中生代金屬成礦的優(yōu)先性標(biāo)度不變噪聲的“譜密度S(f)-頻率(f)”雙對數(shù)與相應(yīng)“速度V(t)-時間(t)”圖華南中生代花崗巖與火山巖分布面積(周新民等,2007)面積：侵入巖 火山巖，I型+S型侵位深度印支期主要為S型花崗巖，侵位深度成礦高峰期正是花崗巖活動高峰期活動強(qiáng)度最強(qiáng)次強(qiáng)最弱華南陸塊花崗巖出露面積與W,Sn含量(10-6)(遲清華等,2012)時 代不

19、同花崗巖面積及在同期花崗巖中所占比例%總面積(km2)占華南花崗巖出露面積%WSn強(qiáng)過鋁弱過鋁準(zhǔn)鋁質(zhì)燕山晚期940018.72160042.91930038.45030029.6%1.12.4燕山早期2090033.32930046.71250020.06410037.0%3.28.7印支期1520072.7440021.113006.22090012.3%3.59.1海西期160044.450013.9150041.736002.1%2.58.3加里東期1290058.6750034.116007.32200013.0%1.85.6前寒武紀(jì)800078.47006.9150014.71020

20、06.0%1.52.4總計5800034.16400037.73770022.2169700100%2.36.1成巖與成礦峰期吻合成礦與巖漿活動強(qiáng)度一致上：中生代花崗巖年齡分布下：中生代礦床年齡分布花崗巖類成礦潛力的主要約束：1. 花崗質(zhì)侵入巖元素分異程度火山巖。分異有利成礦2. 揮發(fā)分逸出是成礦發(fā)生的關(guān)鍵花崗巖富含揮發(fā)分3. 深度/壓力影響揮發(fā)分的分離花崗巖侵位深度適宜4. 鋁質(zhì)花崗巖漿具有出溶富成礦元素?zé)嵋旱哪芰?Urabe,1985) 5. 印支期三疊紀(jì)是中國大陸板塊碰撞強(qiáng)烈期，不利于金屬成礦(萬天豐，2004)Laznicka(1999)建立了金屬最大堆積量的礦床數(shù)據(jù)庫GIANTDEP

21、，包括486個巨型和61個超巨型(共547個)礦床。對全球超大型礦床品位和噸位數(shù)據(jù)進(jìn)行定量研究，用兩個參數(shù)測量成礦金屬堆積的相對程度：濃集系數(shù)(CF)：礦石品位/金屬克拉克值-成礦難易程度噸位堆積指數(shù)(TAI)：礦床金屬量(噸)/金屬克拉克值-金屬的聚積能力礦床規(guī)模及巨/超巨型礦床的TAI標(biāo)準(zhǔn)不同，可對克拉克值相差懸殊金屬堆積能力比較排序，以判斷哪種金屬成礦效率更高3) 巨型礦床與花崗巖類金屬礦石堆積體的濃集系數(shù)(CF)與噸位堆積指數(shù)(TAI)關(guān)系CF高，富集品級效率高，TAI高富集規(guī)模效率高。Au成礦效率高Al成礦效率低離子電位與巨型礦床數(shù)量關(guān)系(礦床數(shù)引自Laznicka,1999)元素活

22、動性：低/高離子電位中等離子電位規(guī) 律：元素愈活潑，配合物愈穩(wěn)定，遷移富集效率愈高元素的離子電位與其形成離子的關(guān)系(Mason,1982,Principles of geochemistry)Ratio of average elemental riverine particulate to dissolved concentrations vs. ratio of charge to ionic radius. 元素河流顆粒物濃度與溶解物濃度之比與離子電位關(guān)系圖高離子電位Z/r離子形成含氧陰離子易溶，Mo6+4H2O(l) MoO42-+2H+低離子電位Z/r 離子作為簡單離子溶于水，如Cl

23、-,Na+,Ca2+.中等離子電位Z/r 離子作為氫氧化物或氧化物沉淀，包括REE.難溶易溶海水物質(zhì)總量與巖石風(fēng)化帶入海水總量之比與陽離子離子電位之關(guān)系(Garrels and Christ,1965)難溶易溶元素在海水中駐留時間(log)與元素海水/上地殼分配系數(shù)(logKySW)關(guān)系(Taylor & McLennan,1985)駐留時間短,海水/上地殼分配系數(shù)小的REE,Y,Sc,Ti,Zr,Hf,Al,Nb,Sn,Be主要轉(zhuǎn)入碎屑沉積物，最大限度保存上地殼組成。頁巖REE,Y,Th,Sc真實(shí)反映上地殼組成易溶中等易溶難溶與巖漿有關(guān)的巨型礦床和超巨型礦床 數(shù)據(jù)庫中巨型和超巨型礦床有182

24、個呈現(xiàn)良好的巖漿/金屬相關(guān)性。其中與花崗巖類有關(guān)礦床占77%-占全部火成巖3/4。與巨/超巨型礦床有關(guān)花崗巖類多是形成于消減大陸邊緣的鈣堿性準(zhǔn)鋁質(zhì)花崗閃長巖石英二長巖。花崗巖類與金屬成礦具有密切成生聯(lián)系。446個巨型礦床中92.5%依靠水作為形成的主營力：水是最佳成礦介質(zhì)。中溫中深后生成因熱液礦床有271個是巨型，占數(shù)據(jù)庫巨型礦床總數(shù)52，熱液是最佳成礦介質(zhì)。包括噴氣成因和淺成熱液在內(nèi)的與巖漿熱液有關(guān)的礦床有333個是巨型，占巨型礦床總數(shù)，巖漿熱液成礦效率最佳?！熬扌汀苯饘俚V床形成的一個顯著特征就是所有規(guī)模礦床的絕大部分是從水溶流體中沉淀的(Fyfe et al.1978)。Laznicka(

25、2007)把基于流體的成礦體制分為兩類：1. 冷的低溫地表水和地下水。沉積成因和化學(xué)風(fēng)化礦床；2. 巖漿出溶和/或被巖漿和變質(zhì)(地?zé)?體系加熱的熱液流體；熱液礦床(hydrothermal deposits)構(gòu)成最大的巨型礦床成因家族。分為熱泉型、淺成熱液、中溫?zé)嵋汉蜕畛蔁嵋?，以及與特別巖漿有關(guān)的熱液礦床和過渡性礦床(熱液沉積礦床)。熱液礦床空間上常與同時代巖漿巖伴生，而許多情況下似乎又相互獨(dú)立。過去20年間，標(biāo)志著又回到將晚期巖漿與熱液過程相聯(lián)系觀念盛行的時期。這一概念建立于二次世界大戰(zhàn)前(Lindgren,1933)，在1970年代的層控年代(Age of Stratiformity)曾一

26、度被冷落(temporarily deemphasized)(Burnham,1979;Brimhall and Crerar, 1989;Candela,1989;Hedenquist and Lowenstern,1994)巖漿熱液礦床表現(xiàn)出與巖漿侵入體具有密切的因果聯(lián)系(casual link)和熱液流體搬運(yùn)金屬的證據(jù)。這些礦床是Cu,Mo,Sn, W和Bi的主要來源，是Au,Ag,Pb,Zn的重要來源。礦床類型包括脈型、矽卡巖型、云英巖及斑巖型等。MAGMATIC-HYDROTHERMAL ore deposits show a close association with igneo

27、us intrusions and evidence for metal transport by hydrothermal fluids. Such deposits are our main source of Cu, Mo, Sn, W, and Bi, and a significant source of Au, Ag, Pb, and Zn (Kesler, 1994). Styles of mineralization vary from vein, skarn, and greisen to porphyry type( Audetat et al.,2008,Econ Geo

28、l.,103:877-908). 礦床特別是斑巖礦床成因模式，隨時間推移發(fā)生了明顯演進(jìn)，從早期將侵入體作為礦床所有組成的源巖(from early days when the intrusions were regarded as the source of all components of the ore deposits)(Lindgren,1905; Bowen,1933; Emmons,1933; Fenner,1933)，到大多數(shù)學(xué)者僅僅將侵入體作為成礦熱源(to a time when most researchers regarded the intrusions only a

29、s heat sources), 以驅(qū)動大氣降水發(fā)生對流淋濾出圍巖中的金屬(driving large convection cells of meteoric water which leached metals out of the surrounding country rocks (Sheppard et al.,1971; Taylor, 1974; Cathles,1981; Norton,1982)，最后又以更寬廣胸懷接受最初的觀念(finally back to a broader acceptance of the original view) (Burnham,1967;

30、Nielsen, 1968; Lowell and Guilbert,1970; Roedder, 1971; Henley and McNabb, 1978; Cline and Bodnar,1991; Bodnar, 1995).1.礦床(特別是熱液礦床)與花崗巖類具有密切的時/空(成因)聯(lián)系礦床與侵入巖特別是長英質(zhì)花崗巖類呈現(xiàn)密切時間和空間聯(lián)系。礦床在空間上與侵入體緊密相伴，許多巖體本身就是礦床，如斑巖型礦床，一些礦床分布在巖體與圍巖接觸帶上及其附近，如矽卡巖礦床、脈狀礦床等，一些礦床分布遠(yuǎn)離巖體，然而這些礦床多為中低溫?zé)嵋旱V床，是熱液礦床分帶的遠(yuǎn)端產(chǎn)物。時間上，成礦在成巖之后。4)

31、金屬礦床與花崗巖類具有密切的時空(成因)聯(lián)系花崗巖與金屬成礦存在成生聯(lián)系的關(guān)鍵證據(jù)之一礦床相對于花崗巖產(chǎn)出空間位置的頻率分布與花崗巖有關(guān)的礦床集中分布在巖體頂上帶(Laznicka,1985)過鋁質(zhì)花崗巖與Sn-W-U及親花崗巖礦床空間上金屬礦床分布于侵入體頂上帶1.花崗巖巖鐘浸染狀云英巖化Sn-W-Mo-Nb-Ta-F-B-P-L礦化；2. 具有分帶性的細(xì)晶和偉晶巖，后者富集BeBLiP等；3.角礫巖Sn-B礦化；4.云英巖鑲邊的脈狀礦化，呈自侵入體向外的礦化分帶，從親石向親硫元素變化。分帶是溫度和熱液相(Sn,As,W,Mo,Cu,Pb,Zn,Bi,U,Sb,Hg)的函數(shù)；5.矽卡巖型Sn

32、,As,W,Cu,Pb,Zn礦化。與侵入體有關(guān)的熱液成礦系統(tǒng)(左圖)和云英巖型(右圖)礦化類型的側(cè)向和垂向分布示意圖(Pirajno,2009). 與高位花崗巖巖鐘相伴的云英巖型成礦體系(Pirajno,2009)在鋁硅酸巖,碳酸鹽和超基性巖中云英巖的蝕變分帶模式(Strong,1982)典型熱液礦化花崗巖鐘(cupola)的示意性剖面(Cerny et al2005)表示了淺成的與花崗巖有關(guān)的Sn-W-Mo成礦系統(tǒng)的顯著特征準(zhǔn)鋁質(zhì)親銅元素Cu-Mo礦床 侵入體及其冷凝殼破裂(流體釋放體積膨脹)、高侵位(次火山巖相)使P流體P靜巖，蝕變分帶(鉀化絹云母化泥化青盤巖化)發(fā)育、以及控制成Cu還是成

33、Mo的T-P-X條件。1.高位次火山巖巖鐘；2.網(wǎng)脈狀Cu-Mo礦化；3.火山通道或角礫巖墻Cu-Mo礦化；4.矽卡巖；5.中心式蝕變環(huán)帶(由內(nèi)向外：鉀長石化、絹云母化、泥化、青盤巖化)；6.巖漿水；7.大氣降水。斑巖銅礦成礦系統(tǒng)一個套疊斑巖Cu成礦系統(tǒng)解剖圖。表示在一多期斑巖巖株及其鄰近主巖中以斑巖Cu Au Mo 礦床為中心的空間關(guān)系。 近端和遠(yuǎn)端外圍矽卡巖、碳酸鹽交代巖(煙囪-manto)、碳酸鹽巖中沉積巖容礦(遠(yuǎn)端-浸染狀)和非碳酸鹽巖中次淺成熱液礦脈，以及上覆巖帽中的高-中-低硫化作用淺成熱液礦床。圖例解釋了巖石的時間序列，早于低平火山機(jī)構(gòu)侵位的斑巖巖株，后者又疊加了巖帽和蒸汽角礫巖

34、(phreatic brecciation)。通常情況下，單一體系很少包含幾類礦床(Silitoe,2010,EG)。過堿性稀有金屬Nb-Ta-Zr-Hf-REE-U-Th礦床 礦化呈浸染狀賦存于主巖侵入體和角礫巖筒中，或富集在細(xì)晶巖-偉晶巖-礦脈中。Nb,Zr,Y,Sn,Ta,U,Th,REE,F富集于侵入體頂上帶1.顯微花崗巖巖株；2.頂部角礫巖；3. 角礫巖筒；4.巖體頂部細(xì)晶巖-偉晶巖；5.近水平產(chǎn)狀的扁透鏡狀偉晶巖; 6.顯微花崗巖-細(xì)晶巖-偉晶巖墻和巖脈；7.石英-螢石,石英-閃鋅礦脈Carlin金礦成礦模型-證明與演化為Carlin型金礦成礦流體的熱液流體產(chǎn)生相伴隨的過程。圖中表

35、示了地殼內(nèi)可能供給Au和成礦流體組成的位置(Cline et al.,2005)Carlin型金礦形成模式Evans,1993卡林型金礦-遠(yuǎn)端的細(xì)脈浸染型礦床(DDD型)Carlin-type deposits-Distal disseminated deposits(R.,2007)似碧玉巖Volcanogenic Massive Sulfide Deposits火山成因塊狀硫化物礦床(VMS)Polymetallic: one or more of copper, zinc, lead, silver and gold; some with recoverable tin, cadmium

36、, bismuth, selenium and tellurium. Mineralogy: pyrite, pyrrhotite, sphalerite, galena, chalcopyrite, tetrahedrite-tennantite, native gold, (magnetite, hematite, cassiterite); chert, quartz, chlorite, sericite.多金屬組合-銅,鉛,鋅,銀,金的一種或多種組合,一些含有可回收的錫,鎘,鉍,硒,碲.礦物學(xué)-黃鐵礦,磁黃鐵礦,閃鋅礦,方鉛礦,黃銅礦,黝銅礦-砷黝銅礦,自然金,(磁鐵礦,赤鐵礦,錫石

37、);燧石,石英,綠泥石,絹云母.Model of Volcanogenic Massive Sulfide (VMS)Deposits(S.Scott,2007)VMS礦床成礦模式-證明高溫VMS熱液體系的基本組成(Franklin J M et al.,2005.Econ Geol 100th Anni Vol.523-560)高溫?zé)嵋合到y(tǒng)的形成(A) 蝕變初始階段；(B) 組成的變化；(C) 礦物集合體的變化；該實(shí)例是以鎂鐵質(zhì)為主的體系，產(chǎn)生在Juan de Fuca Ridge的Middle Valley沉積物容礦鎂鐵質(zhì)體系中。Permissive fluid sources for t

38、he formation of gold deposits in metamorphic terranes include meteoric, metamorphic, magmatic, and mantle reservoirs. Stable isotope data, however, generally rule out significant meteoric waters, and a variety of geochemical data are not consistent with fluid components derived from the mantle(R. J.

39、 Goldfarb,2005).Local Versus Regional Flow-局部與區(qū)域流體對比顯生宙與侵入體有關(guān)金礦有許多共同特征：與中等還原(鈦鐵礦系列)I型花崗巖侵入體具有時、空和成因聯(lián)系。成礦深度范圍10km。淺部礦床(5km)具有中溫?zé)嵋撼傻V環(huán)境。賦存于含席狀巖脈、云英巖和浸染狀金礦化侵入體中。與侵入體有關(guān)Au-W-Sn-Bi-Te礦床-IRGD-成礦深度與侵入體有關(guān)金礦(IRGD)系統(tǒng)的空間地質(zhì)和勘查模型(Baker,2002)由于CO2含量與壓力即深度相關(guān)，因此礦床形成深度不同，成礦流體的組成也不同，特別是CO2包裹體以及CO2的含量不同。自上而下，礦床類型、特征、成礦物

40、理化學(xué)條件以及流體包裹體特征呈現(xiàn)以下的變化趨勢：與侵入體有關(guān)金礦(IRGD)的類型、成礦深度和流體類型之間的關(guān)系圖(Baker,2002)A comparison of granite-related Tin,Tungsten,and Gold-Bismuth deposits: Implication for exploration(T.Baker,P.J.Pollard,R.Mustard et al., SEG.Newsletter,2005,No.61:5-16) 共同特征：流體富CO2Sedex礦床深部流體對流成礦模式下伏高產(chǎn)熱HHP花崗巖之上盆地沉積物中成礦對流可能的流線花崗巖類的

41、成礦專屬性(Metallogenic Specialization)最早是前蘇聯(lián)的.(1952 )提出，成礦專屬性是指一定的金屬和礦石類型(族) 與不同成分、深度及其他形成條件巖漿巖的共生關(guān)系，基本任務(wù)是試圖闡明各種構(gòu)造巖漿雜巖體成礦專屬性的特征，以確定何種金屬及礦石族專屬于某一定的構(gòu)造巖漿雜巖體類型。同年，謝家榮(1952)把它譯成礦床專屬性。2. 花崗巖類的成礦專屬性-偏愛性1958年聞廣在第一屆全國礦產(chǎn)會議上將此改譯為成礦專屬性，并從巖石化學(xué)途徑討論了我國東部花崗巖類成礦專屬性，認(rèn)為巖漿( 硅酸) 酸度控制了所含主要成礦金屬的種類，隨酸度變化存在著一定的成礦專屬性系(序)列。在1962年

42、的中國地質(zhì)學(xué)會第二屆年會上，他進(jìn)一步討論了鈣堿系列巖漿巖的成礦專屬性，隨酸度增高的成礦序列是： Cu-Ni(Cu)-TiFe(V)-Fe-Cu-Mo-W-Sn指出了研究具體成礦專屬性的意義。聞廣說他只是改譯了術(shù)語和應(yīng)用了巖石化學(xué)研究大區(qū)域多礦種巖漿巖成礦專屬性的一般性規(guī)律，提出了成礦專屬性序列。金屬礦床與不同成分侵入體的關(guān)系(斯米爾諾夫1982)侵入體總組成和形成的矽卡巖之間的緊密相關(guān)性。矽卡巖礦床與巖漿巖之間存在專屬性(Meinert,1992)?；谇秩塍w和主巖特征的矽卡巖礦床氧化態(tài)。侵入體氧化態(tài)由全巖Fe2O3/(Fe2O3+FeO)比值確定。另一氧化態(tài)指標(biāo)包括氧化礦物(鈦鐵礦,磁鐵礦,

43、赤鐵礦)和鐵鎂質(zhì)礦物中的鐵含量(輝石,角閃石和黑云母)。主巖氧化態(tài)通過碳(石墨,碳和碳?xì)浠?、硫化物(磁黃鐵礦,黃鐵礦)和氧化物(鈦鐵礦,磁鐵礦和赤鐵礦)含量確定。形成深度粗略估算，淺5km，深10km(Meinert et al.,2005)花崗巖的I-S-A分類(Gill,2010, Igneous Rocks and Processes)Be,Sn,Mo,FChristiansen and Keith, 1996,In:Trace element geochemistry of volcanic rocks.Wyman D.D(Editor) GAC, Short Course Not

44、es, Vol.12.115-151.不同類型硅質(zhì)巖漿巖的特征OR-型-洋中脊型花崗巖I型和S型花崗巖特征及其成礦偏愛性。磁鐵礦和鈦鐵礦系列是根據(jù)磁鐵礦對鈦鐵礦標(biāo)準(zhǔn)礦物含量和Fe2O3:FeO比值大致對應(yīng)I型和S型花崗巖類(Misra,2000)基于與長英質(zhì)-中型侵入體和氧化還原條件相關(guān)的成礦系統(tǒng)和金屬組合(據(jù)Barton,1996,Thompson et al.(1999)和Lang和Baker(2001)修改,Pirajno,2009)與Cu,Mo,Sn,W礦有關(guān)花崗巖w(SiO2)-w(Fe2O3/FeO)變異圖(Lehmann1990)CuSnWMo與不同金屬組合有關(guān)巖漿的分異程度和氧

45、化狀態(tài)間的關(guān)系(Thompson et al,1999,Mineralium Deposita,34:323-334)Modified from Blevin, 2003Magma Chemistry巖漿化學(xué)Cu - AuSn WMoWW - MoCu - MoSnIncreasingFractionation分餾作用增強(qiáng)IncreasingOxidation氧化性增加Rb/SrFe2O3 /FeO10110010-110-110-210-3102101100103Metal endowment of intrusion-related deposits controlled by the m

46、agmas:oxidation statecompositional evolutionsilica contentAnhydrite phenocryst with apatite inclusions, North Parkes, NSW與侵入巖有關(guān)礦床中金屬的供應(yīng)受巖漿條件控制氧化態(tài)成分演化SiO2含量Interpretive plot comparing the relationships between the metallogeny of intrusion-related mineral deposits, primary redox state, and fractionati

47、on.The field of reduced intrusion-related gold deposits in this figure are for those in the Tintina gold province(R. J. Goldfarb,2005).耐人尋味的是，盡管成礦專屬性最早由前蘇聯(lián)學(xué)者提出，但弗.伊.斯米爾諾夫在其所著的“礦床地質(zhì)學(xué)”(1982，第四版)中并未使用該術(shù)語。在熱液礦床形成地質(zhì)條件，即熱液礦床和巖漿巖成因聯(lián)系標(biāo)志部分，使用“一定成分的巖漿巖和礦床共生”術(shù)語，表現(xiàn)在超基性、基性、中性、酸性和堿性侵入體與某些類別礦床之關(guān)系（圖）。其中含有專屬性意思，但是沒有

48、使用專屬性的術(shù)語？發(fā)達(dá)國家的礦床學(xué)教材，包括Guilbert and Park的“The Geology of Ore Deposits”等書中，鮮見成礦專屬性術(shù)語。Misra(2000)在“Understanding Mineral Deposits”第二章: Formation of mineral deposits中的火成巖組合(igneous association)中寫道：A strong argument for a genetic relationship between magmas and mineral deposits is the observed consistent

49、 association that can be rationalized on the basis of magmatic crystallization. 巖漿和礦床之間具有成因聯(lián)系的有力論據(jù)之一就是觀察到巖漿礦床之間存在穩(wěn)定的組合，這也得到巖漿結(jié)晶原理的理論闡釋。Deposits of iron, copper, nickel, chronium, and platinum, are restricted to mafic and ultramafic rocks which also show markedly higher concentrations of some of thes

50、e elements compared with more siliceous varieties. 一些金屬礦床特征地產(chǎn)在特殊類型的鎂鐵質(zhì)和超鎂鐵質(zhì)巖石中，如純橄巖與鉻鐵礦、橄欖巖與蘇長巖中的鎳礦、輝長巖和斜長巖中的鈦等。In addition, deposits of some of these metals characteristically occur in particular kinds of mafic and ultramafic rockse.g., chromium in dunite and peridotite, nickel in peridotite and no

51、rite, and titanium in gabbro and anorthosite. 由于溶解水量少，鎂鐵質(zhì)和超鎂鐵質(zhì)巖漿很少能夠產(chǎn)生大量的成礦熱液流體，除了當(dāng)涉及顯著同化含水地殼巖石時。Because of the small quantity of dissolved water, crystallization of mafic and ultramafic magmas seldom leads to the generation of large amounts of ore-forming hydrothermal fluids, except perhaps when su

52、bstantial assimilation of water-bearing crustal rocks is involved. A genetic relationship between felsic magmas and mineral deposits is much less convincing, because the association of metals with specific felsic rocks is not as clear as with mafic and ultramafic rocks長英質(zhì)巖漿和礦床之間存在成因聯(lián)系的論點(diǎn)說服力不強(qiáng)(很難令人信服

53、)，因?yàn)榻饘倥c特定長英質(zhì)巖石的共生不像鎂鐵質(zhì)和超鎂鐵質(zhì)巖那樣清晰(Krauskopf,1967,Introduction to Geochemistry).Of the deposits commonly associated with felsic intrusives, only those of tin are restricted to granites and these granites themselves are often anomalously rich in this metal. 其它礦床，如Cu，Ag，Au，Pb，Zn，Mo，W等金屬，與組成從花崗巖到閃長巖的花崗巖類

54、有關(guān)，雖然在特定的地質(zhì)位置與偏向與特殊的巖石相關(guān)。然而這些礦床的主巖似乎并不表現(xiàn)出相應(yīng)金屬的富集或貧化。Other depositssuch as those of copper, silver, gold, lead, zinc, molybdenum, tungstenare associated with rocks ranging from granite to diorite, although there may be a preferential association with a particular rock type in a given geologic setting

55、. Moreover, the host rocks of these deposits do not appear to be consistently enriched or depleted in the respective elements. 成礦專屬性- specialization專門用途，專門化； exclusivity獨(dú)家的，唯一的，專有的有排他性。1. 對于熱液礦床，最好不用成礦專屬性術(shù)語；2. 如要使用建議使用偏愛、偏好、偏向等術(shù)語。preference, favoritism, propensity成礦偏愛性-Metallogenic propensity；或成礦親和性

56、-S-type infinity.Taylor RG(1978,錫礦床地質(zhì)學(xué),地質(zhì)出版社,1-488,P87)，常量元素的專屬性錫礦床通常位于花崗巖體之內(nèi)或其附近。這種確切的空間關(guān)系常被說成是成因關(guān)系的反映。雖然這種空間關(guān)系很少正式加以說明。但是Stemprok(1963,1965)則肯定了這樣的信念，他考察了363個錫、鎢、鉬礦床，得出如下結(jié)論：1. 285個礦床與花崗巖緊密共生；2. 11個礦床與基性程度高于花崗巖的火成巖共生；3. 31個礦床與噴出巖和各種巖墻(長英質(zhì)?)共生；4. 36個礦床難以觀察到與火成活動有密切的關(guān)系。以錫礦為例討論成礦專屬性問題即使在與較基性巖石共生的地區(qū)，這可

57、能是由于花崗巖巖漿的同化混染起了重要的作用。得到公認(rèn)的是并非所有花崗巖都含錫。為了確定識別含錫花崗巖的方法，曾進(jìn)行過大量的研究工作。含錫花崗巖類巖石通常與重要的斷裂帶和錫礦蝕變帶相伴，僅在勘查工作程度較低的區(qū)域早期的地球化學(xué)和礦物學(xué)判別才具有直接的勘查價值。這樣的地區(qū)確實(shí)存在，特別是在前蘇聯(lián)的極地和邊遠(yuǎn)地區(qū)。因此蘇聯(lián)科學(xué)家非常注意用此方法尋找錫和其它金屬。起初曾預(yù)想含錫花崗巖類巖石在礦物成分或主要元素成分上有明顯的特征，如許多含錫花崗巖富含二氧化硅和鉀。可是很快就證實(shí)這種特征并不普遍適用。研究表明，除SiO2和K2O含量增高的一般趨勢外，主要元素沒有特別明顯的特征平均含錫花崗巖與平均花崗巖(中

58、央線)之間的氧化物組成之比較(Taylor,1979)全球錫礦省含錫花崗巖氧化物平均值的變化。垂直線為算術(shù)平均值。數(shù)字表示錫成礦省(Taylor,1979)二氧化硅和鉀含量的增高反映了許多與錫礦有關(guān)的淺色花崗巖和白崗巖。Stemprok和Skuor(1974)復(fù)查了16個礦床的260個含錫花崗巖類巖石的分析結(jié)果，得出如下結(jié)論：“一般說來，貧錫和含錫花崗巖之間的差別很小，大多數(shù)氧化物的含量只有區(qū)域性的變化。SiO2和K2O含量增高的一般趨勢是導(dǎo)致巖石最終成分的一系列作用所造成的”。含錫花崗巖的二氧化硅含量比花崗巖的平均含量高，但這既可以包括硅化和云英巖化在內(nèi)的次生作用，也可用含錫花崗巖的淡色化趨

59、勢給予解釋。K2O含量的增高，部分也可以在這些花崗巖中所見的鉀交代作用給予解釋。微量元素專屬性在研究常量元素變化的同時，還研究了花崗巖類巖石及其組成礦物中微量元素的專屬性。一般認(rèn)為，從含Sn熔漿中結(jié)晶出的巖石和礦物，可含有高于平均值的Sn和相關(guān)元素，即具有地球化學(xué)專屬性。盡管已認(rèn)識到這種簡單方式的危險性，但早期研究成果還是令人鼓舞的。Barsukov(1957)報道了蘇聯(lián)境內(nèi)含錫花崗巖的錫含量為16-30ppm，貧錫侵入體平均錫含量為，Rattigan(1963)，Hesp和Rigby(1975)報道過澳大利亞花崗巖類巖石的類似結(jié)果。但進(jìn)一步的研究證明，實(shí)際情況比預(yù)想的更為復(fù)雜，值得注意的是從

60、1960到1967年大量地球化學(xué)收據(jù)得出了矛盾和混亂的結(jié)果(Hosking,1965,1967)。經(jīng)過調(diào)查的所有錫礦區(qū)都發(fā)現(xiàn)與錫礦有關(guān)的具有地球化學(xué)專屬性的花崗巖和礦物，即下列一種或多種元素的含量異常：Sn，F(xiàn)，Cl，Li，B，Rb。然而，這種地球化學(xué)專屬性在一些礦區(qū)常見(塔斯馬尼亞東部)，而在另一些礦區(qū)鮮見(康沃爾)。在康沃爾(Hosking,1967)和法國西北部均得出混亂的結(jié)果。Chauris(1965)對法國西北部研究得出結(jié)論是：花崗巖樣品和黑云母碎片的錫含量，均不能解決花崗巖含錫潛力問題。一般來說，專屬性高的花崗巖類巖石，幾乎無不直接或間接地與錫礦有關(guān)。但許多研究也表明，一些明顯含錫