含金石英脉形成机制新探.ppt

含金石英脉形成机制新探 前 言 众所周知，氧和硅是地壳中最丰富的两种元素，由两者形成的石英在自然界中分布非常广泛。石英脉作为其重要的产出形式之一，与许多热液金矿床密切相关，尤其是石英脉型金矿更是众所研究者关注的对象。但在已往的研究中人们主要针对石英脉中金的来源、搬运、沉淀机制等做了大量的工作，而对占绝大多数的石英却研究甚少。提到石英脉，人们往往只是简单地认为由热液沉淀而成，对其形成机制缺乏更深入的探讨。而实际上，研究石英脉的形成机制比研究矿脉中占极少数的金或其它金属更容易揭示成矿作用的全过程，可对矿床成因研究提供更有用的信息。从现有的资料和石英本身的特点看，石英脉的形成可能并非象原来认为的那样，是一个简单的热液沉淀过程，而可能经历了含矿流体从溶解到流体分异再结晶定位的复杂的动力学过程。 含金石英脉成因特征 石英脉型金矿作为一种重要的金矿类型，在各地质时期及各种地质环境中均可形成，因此含金石英脉具有广泛的时空分布特点。关于该类金矿床的特点已经积累了大量的资料，本文对此不再赘述，主要涉及石英脉的特征。经过近几年的研究，笔者认为石英脉的形成虽然与断裂带内流体活动密切相关，但其某些特点又显示其经历了复杂的形成过程，而非简单地从热液流体中直接结晶而成。 首先，石英脉的某些特点显示其结晶前有较大的粘度。第一，石英脉中发现有围岩的捕虏体（图1）。 含金石英脉成因特征 一般说来，热液流体因其粘度和密度均较小，很难捕虏围岩碎块，这说明石英脉在结晶前可能并非热液流体，而可能是一种比热液更粘稠且密度更大的富硅流体。 第二，石英脉大小规模不等，但它沿延伸方向突然尖灭却是一种常见的现象（图2），具有类似岩浆岩的特点，也显示其结晶前具有比热液流体更大的粘度。 含金石英脉成因特征 第三，同一阶段石英脉常具块状构造，沿其厚度和延伸方向不存在明显的分带，试想若石英脉直接从含二氧化硅含量为百分之几的热液中结晶出来的话，石英脉沿厚度方向应该发育明显的生长条带构造，并且应具有明显的结构构造分带特点。 另外，含金石英脉有无可能是由二氧化硅的熔融体形成的呢？答案应该是否定的。第一，石英脉的石英中常常含有大量的流体包裹体，说明石英脉的形成理应与热液流体具有密切关系；第二，流体包裹体测温显示其形成温度多落在200~400oC的范围内，与典型的中温热液矿床一致。 总之，石英脉的形成与热液流体活动关系密切，但其形成可能经历了复杂的动力学过程，而不是简单的热液结晶作用。因为含金石英脉产出严格受断裂构造控制，故其形成受断裂带中热液流体的活动和演化制约。从而，分析研究断裂带中热液流体的动力学活动是研究含金石英脉形成机制的关键。 热液流体的溶解作用 要研究石英脉的形成机制，就应分析热液流体的溶解作用及含二氧化硅热液流体的卸载过程，尤其应分析研究断裂构造对热液流体动力学的控制作用。 石英在热液中的溶解已经做了大量的工作，尤其是实验工作。Kennedy在温度和压力分别小于560oC和1.75×108Pa的条件下做了石英在水中溶解的开创性实验。随后，更多的研究者（如Weill等，1964）做了温度范围更大的类似实验。石英在纯水中的溶解度受温度影响很大（图3），温度和压力的升高可使溶解度明显升高。Rimstidt（1998）研究认为盐度和PH值的升高也会使石英的溶解度增加。 除石英外，关于矿床中其它脉石矿物的溶解度实验也已积累了不少资料。如部分硅酸盐、碳酸盐、硫酸盐和氟化物等。除石英的溶解外，硅酸盐的溶解也应与石英脉的形成有关。Fyfe等（1978）总结了前人的实验资料，认为钠长石、钾长石等在水溶液中具有不一致溶解（incongruent dissolution）现象，如钠长石的溶解，硅质和钠质比铝质更容易进入流体中，也就是说，水—岩反应后，溶液中溶质的成分已经与钠长石的成分明显不同。这种不一致溶解是温度和压力的函数，在600oC、0.75×108Pa的条件下，钠长石在水溶液中溶解的溶质成分含量是：SiO2 90%、Na2O 6%、Al2O3 4%，与钠长石的成分相比，此时Si比Na和Al更容易被溶解；在400oC、0.75×108Pa的条件下，溶质成分含量是：SiO2 67%、Na2O 26%、Al2O3 17%，此时Na比Si和Al更容易被溶解。但各种条件下，溶质中Al的比例总比在钠长石中要低，说明钠长石在发生溶解时，Al总倾向于分配在固体相中。另外，许多资料显示大离子不相容元素在硅酸盐溶解过程中多倾向于分配到流体相中。 笔者认为，这种不一致溶解可以给我们一种重要的启示，即：在适当条件下可以通过溶解硅酸盐即可以使热液流体富含硅质，而不需要向有些研究者认为的那样通过碱质交代使热液富硅，这有助于解释热液矿床中大量硅质的来源。 流体的不一致溶解是一个普遍的现象。