【文章內(nèi)容簡介】 ong gold deposit gold ore source bed the relationship of formation Metallogenic model峨眉地幔熱柱活動與貞豐水銀洞金礦床形成關(guān)系研究第一章:緒論“滇黔桂”金三角是我國主要金礦礦集區(qū)，其中的黔西南地區(qū)是“滇黔桂”金三角的重要組成部分。黔西南地區(qū)已有超大型金礦床、大型金礦床多處，如水銀洞金礦、爛泥溝金礦、紫木凼金礦、板其金礦、丫他金礦及戈塘金礦等。在這些金礦床中，水銀洞金礦床尤其引人注目：礦體賦存于二疊系龍?zhí)督M地層中，礦體以層控型為主，礦體產(chǎn)狀與地層產(chǎn)狀一致，空間上多個礦體重疊，單個礦體規(guī)模大。其中主要礦體規(guī)模大，組分均勻，厚度穩(wěn)定，成礦期后破壞小；勘探類型簡單,屬Ⅰ勘探類型卡林型金礦床；礦床礦石品位高，平均達20g/t以上，最高達3位數(shù)(聶愛國,2006),儲量大，累計提交黃金資源儲量達XXX噸，已達超大型規(guī)模。這些顯著區(qū)別于其它礦床的特征引起礦床學界的高度重視和廣泛關(guān)注。水銀洞金礦位于貴州省西南部，貞豐縣北西直距約18km，隸屬于貞豐縣小屯鄉(xiāng)所轄（）。地理位置：東經(jīng)105176。30′00″105176。33′38″，北緯25176。31′00″25176。33′28″。 研究區(qū)位置圖眾所周知，中國西南地區(qū)是我國重要礦集區(qū)之一，具有礦床產(chǎn)出集中，礦種類型多樣，超大型，大型礦床大量產(chǎn)出等特點。如攀枝花釩鈦磁鐵礦、個舊錫多金屬礦床、白牛廠超大型銀多金屬礦床、臨倉超大型鍺礦床、玉龍超大型銅礦床及川甘陜、滇黔桂微細粒浸染型金礦等。西南地區(qū)之所以有大量的礦產(chǎn)產(chǎn)出,與該區(qū)的峨眉地幔熱柱活動密切有關(guān)(李紅陽等,2002)貴州貞豐水銀洞金礦位于峨眉地幔熱柱活動區(qū)。通過研究發(fā)現(xiàn)水銀洞金礦的成礦與峨眉地幔熱柱的活動密切相關(guān)：成礦物質(zhì)來源、含礦建造、熱液活動及成礦作用等均與峨眉地幔熱柱活動有內(nèi)在的聯(lián)系。本文擬從地幔柱構(gòu)造角度運用地幔柱理論、峨眉地幔熱柱研究成果、水銀洞金礦床研究成果探討水銀洞金礦成礦機理及成礦模式，對水銀洞金礦成礦進行綜合剖析和研究。本課題來源于貴州省委組織部高層次人才特助經(jīng)費項目《峨眉地幔熱柱活動與黔西南卡林型金礦成因關(guān)系研究》（TZJF200605）（1）學術(shù)意義自Morgan1971年提出熱柱概念以來的三十余年里，人們對地幔柱構(gòu)造理論的研究主要集中在以下幾個方面：（1）地幔柱的理論研究：熱點對地球表面的影響，熱點與地幔柱的分類及分布，熱點與地幔柱的熱動力學研究等；（2）地幔柱理論運用:主要從區(qū)域上研究了與地幔柱活動有關(guān)的巖漿作用，成礦作用，超變質(zhì)作用及大地構(gòu)造等，如牛樹銀教授等研究了河淮地幔亞熱柱的演化及其對華北地區(qū)成礦的控制作用。但目前鮮見有學者利用地幔柱構(gòu)造理論研究某一具體礦床的成礦作用和成礦過程。水銀洞金礦是黔西南地區(qū)最具代表性的卡林型金礦之一，許多單位及學者運用多種研究手段和技術(shù)對它進行較為深入地研究，取得許多研究成果。目前水銀洞金礦的研究大都停留在地殼范圍內(nèi)，多從礦床地質(zhì)特征、礦床地球化學特征及成礦作用等方面探討礦床成因，沒有從地球深部（地幔）構(gòu)造活動、巖漿構(gòu)造活動角度深刻認識水銀洞金礦的成礦過程。因此，本項研究以地幔柱構(gòu)造理論為指南，以峨眉地幔熱柱研究成果為支撐研究水銀洞金礦床的成因具有創(chuàng)新性、開拓性的學術(shù)價值，該研究起到以點帶面的作用，對其它礦床的成礦作用、成礦過程的認識具有借鑒作用，對于豐富和深化峨眉地幔熱柱理論及其成礦作用具有重要理論意義。因此，本項研究具有重要的學術(shù)參考價值。（2）經(jīng)濟社會意義水銀洞金礦在黔西南地區(qū)眾多卡林型金礦床中具有突出的地位：該金礦儲量大，品位高，產(chǎn)出穩(wěn)定，具有良好的找礦前景。貴州是我國經(jīng)濟落后的地區(qū)之一，研究、尋找、開發(fā)該類型金礦床為推動地方經(jīng)濟發(fā)展具有重大現(xiàn)實意義；金礦作為重要的礦產(chǎn)資源，無論在工業(yè)、金融業(yè)還是在政治等方面都具有重要的地位，在保證國家經(jīng)濟健康穩(wěn)定發(fā)展中有重大作用；隨著人們物質(zhì)文化生活水平的提高，對金等貴金屬的需求量也越來越大。因此，研究、尋找該類型金礦床具有重大的現(xiàn)實意義。（1）闡述峨眉地幔熱柱活動理論研究現(xiàn)狀、峨眉地幔熱柱活動特征；（2）探討峨眉地幔熱柱活動形成水銀洞金礦的地熱背景、特殊的巖相古地理條件及含礦建造、成礦熱液來源、成礦物質(zhì)活化遷移及成礦過程；（3）研究晚二疊紀以來峨眉地幔熱柱活動對貞豐水銀洞金礦床物質(zhì)來源的貢獻；（4）建立峨眉地幔熱柱活動形成水銀洞金礦床的成礦模式。 （1）收集峨眉地幔熱柱研究資料、水銀洞金礦資料，野外對水銀洞金礦床進行調(diào)研，采集有代表性的樣品進行相關(guān)分析測試；（2）論述在峨眉地幔熱柱活動作用下，對黔西南地區(qū)區(qū)域地質(zhì)背景的影響；（3）根據(jù)礦石的相關(guān)測試分析，探討水銀洞金礦成礦物質(zhì)來源；（4）根據(jù)鏡下鑒定、電子探針、掃描電鏡、單礦物含金測試等研究成果，論述水銀洞金礦床的物質(zhì)組成特征、結(jié)構(gòu)構(gòu)造特征及金的賦存狀態(tài)；（5）研究在峨眉地幔熱柱活動作用下，水銀洞金礦床的形成機理及過程；（6）建立水銀洞金礦床的成礦模式。（1）查閱相關(guān)文獻資料完整100余篇，引用70余篇；（2）對黔西南進行區(qū)域地質(zhì)調(diào)查兩次，測制路線剖面10余條，水銀洞金礦實地調(diào)查30余天；（3）采集代表性巖礦樣品100余件，野外照片50余張；（4）磨制光、薄片50余件，顯微照相30余張；（5）樣品測試分析30余件；（6）發(fā)表學術(shù)論文兩篇。20世紀70年代，貴州地質(zhì)礦產(chǎn)勘查開發(fā)局區(qū)調(diào)院首次在黔西地地區(qū)發(fā)現(xiàn)了冊亨板其金礦，由此揭開了在黔西南地區(qū)尋找卡林型金礦的新篇章。在三十多年的時間里，貴州地質(zhì)礦產(chǎn)勘查開發(fā)局10111011112及區(qū)調(diào)院、物化探院及測繪院等多家單位和許多地質(zhì)工作者在該區(qū)系統(tǒng)地開展了1:20萬區(qū)域地球化學測量、1:20萬區(qū)域重力測量、1:5萬區(qū)域地質(zhì)調(diào)查及該區(qū)大部分地區(qū)的1:10萬航空磁力測量等。通過這些系統(tǒng)扎實的地質(zhì)工作，積累了大量的參考資料，提高了該區(qū)的地質(zhì)研究程度，圈定了大量金異常區(qū)，發(fā)現(xiàn)了一批金及與金相關(guān)的礦床、礦點。這些成果為發(fā)現(xiàn)水銀洞這一特大型金礦起到了奠基性作用。水銀洞金礦的發(fā)現(xiàn)較晚，20世紀80年代，在灰家堡背斜汞礦帶中尋找金礦取得了進展，發(fā)現(xiàn)了雄黃巖等一系列金礦點。在此基礎(chǔ)上，勘查評價了紫木凼、太平洞兩個大型金礦床。通過對礦體賦存規(guī)律及控礦因素的研究，提出了“兩層樓”模式及“構(gòu)造熱液”成礦模式，總結(jié)出“沒有構(gòu)造就沒有金礦”的規(guī)律(郭振春,1998,郭振春,2006),在該模式的指導下，貴州地質(zhì)礦產(chǎn)勘查開發(fā)局105地質(zhì)大隊于1995年在水銀洞施工鉆孔5個見礦，計算金礦資源量XX噸, 106，標志著水銀洞金礦床的成功發(fā)現(xiàn)。19961998年，貴州省地礦局105地質(zhì)隊與貴州丹斯通礦業(yè)有限公司合作勘查，施工21個鉆孔，探求資源量XX噸。20012004年，貴州省地礦局與紫金礦業(yè)公司合作，進一步勘探水銀洞金礦，獲資源量/儲量XXX噸,106。綜觀前人對水銀洞金礦床的研究成果和觀點,水銀洞金礦床成因觀點較多,分歧較大：（1）105地質(zhì)隊劉建中、劉川勤等認為，該礦床是產(chǎn)于沉積碳酸鹽巖的卡林型金礦床，屬中低溫熱液礦床，與構(gòu)造、蝕變、巖性關(guān)系密切；（2）福建紫金礦業(yè)股份公司陳景河、葛廣福等從礦相特征及沉積相出發(fā)，認為火山沉積物是金礦的主要物質(zhì)來源，并闡述了有機質(zhì)成礦、油氣成礦的可能性等；（3）張成江、劉家鐸、劉顯凡等通過峨眉山火成巖省研究提出峨眉山火成巖對區(qū)內(nèi)金礦起著非常重要的控制作用，高振敏、李紅陽等也持有與此相似的觀點；（4）郭振春指出在黔西南臺地相區(qū)的龍?zhí)督M地層中有多層產(chǎn)出的層間型礦體，并建議應(yīng)積極探索龍?zhí)督M地層中層間型礦體存在的可能性。（7）張興春、蘇文超、夏勇等作包裹體研究，包裹體有液相CH4N2CO2，氣相CH4N2CO2，氣液相VCH4+N2+CO2+H2O，溫度200℃220℃，壓力1106～2106KPa，顯示超壓流體性質(zhì)，具中～低溫超高壓熱液成礦特點。（8）劉建中等在長期研究后，建立了水銀洞層控特大型金礦成礦條件與成礦模式：即與深部隱伏花崗巖有關(guān)的富含CH4N2CO2和Au2+、Sb3+、Hg2+、AsH2O的熱液，在燕山期區(qū)域構(gòu)造作用下沿深大斷裂上涌，沿P2m與P3l間的不整合界面（區(qū)域構(gòu)造滑脫面）側(cè)向運移與巖石產(chǎn)生交代形成構(gòu)造蝕變體，局部形成金礦體或礦床（如水銀洞Ia礦體、戈塘金礦床）。背斜核部附近發(fā)育的F16F163等斜切層面的斷裂構(gòu)造或一系列節(jié)理成為成礦流體穿透一些構(gòu)造封閉層（如碳質(zhì)頁巖）到達另外一些滲透性較好的地層—碳酸鹽巖（這些地層上必須有封閉層覆蓋的通道），熱液向上運移過程中，碳酸鹽巖的頂?shù)装逭惩翈r形成良好的封閉層阻止熱液擴散而導致含礦熱液沿孔隙度大的碳酸鹽巖側(cè)向運移并富集而成黔西南獨特的層控型礦床—水銀洞金礦。（9）莊漢平、盧家爛、傅家謨等研究認為，黔西南金礦整合產(chǎn)于地層中，層狀金礦形成與油氣運移有關(guān)，與古油藏有關(guān)。（10）張竹如、沈文杰、李小永、唐波、黃建國、張敏等對水銀洞金礦成因、含礦建造等進行系統(tǒng)研究，完成了相關(guān)碩士論文，并提出龍?zhí)督M煤系地層與水銀洞金礦成因關(guān)系的論點。（11）張敏建立了水銀洞金礦的成礦模式：水銀洞金礦為沉積—成巖及后生改造微細粒金礦床，其形成機制為晚二疊世早期及中期伴隨貴州西部峨眉山玄武巖大規(guī)模噴發(fā)活動，于興仁—貞豐一帶受潘家莊斷裂及紫云—埡都斷裂同生斷裂夾持的三角形斷塊地段，為潮坪泥質(zhì)～潮下局限臺地相中形成的“大廠層”及龍?zhí)督M富含Au—As—Hg—Tl—Sb的沉積物。此套沉積物進入成巖期后，使炭硅質(zhì)層及不純灰?guī)r夾層中多處發(fā)生選擇性溶蝕形成次生孔隙發(fā)育的儲集層，為古地下水流動的通道及排泄場所。在成巖及后生作用過程中，沉積同生孔隙水變成成礦介質(zhì)溶液，受上覆地層壓力等所致，水流從高壓向當時低壓空間流動，形成匯集、淋濾、萃取地層中成礦元素介質(zhì)溶液—徑流—排泄的古水文地質(zhì)單元系統(tǒng)，并在排泄地段及地下水穩(wěn)定水位上下的儲集層中充填、交代就位形成。縱觀以上各種成因觀點，可以看出：上述研究成果對地球淺層作用研究較多、對地球深部內(nèi)層作用研究較少；從熱液成礦作用角度研究較多、從地幔巖漿成礦作用角度研究較少。因此，有必要用峨眉地幔熱柱的觀點全面、深入、綜合研究水銀洞金礦的形成過程及成礦規(guī)律，以便對貞豐水銀洞金礦成因得出較為客觀的認識。第二章:峨眉地幔熱柱活動特征廣布于中國西南三省的峨眉山玄武巖是我國唯一被國際地學界公認的大火山巖?。↙arge Igneous Provinces,稱LIPs），LIPs的形成是峨眉地幔熱柱活動的結(jié)果(Mathoney J J，1997；Courtillot V，1999)。目前眾多學者的研究證實：西南地區(qū)許多礦床的形成均與峨眉地幔熱柱活動有著直接或間接的關(guān)系。地幔柱理論起源于熱點假說：Wilson首先提出熱點假說，用于解釋夏威夷群島火山巖的成因（Wilson,.,1963），Morgan認為地幔內(nèi)部存在一種上升的、圓柱狀的、局部熔融的物質(zhì)流即“熱柱”(Hot Plume)（Morgan ,1971, Morgan,1972）熱柱到達地表之處或地幔熱流上升之處即成為“熱點”。上升地幔熱柱可以將上覆巖石圈抬升，使地殼呈現(xiàn)大面積隆起并形成穹窿構(gòu)造，當?shù)蒯Ｖ鶝_破巖石圈則形成熱點，因此熱點是地幔柱在地表的表現(xiàn)，以火山作用和高熱流值及隆起為標志（Wilson,1973）因此,熱點的概念僅僅代表了地幔柱到達地表的的現(xiàn)象和征狀。而沒有揭示出內(nèi)部規(guī)律。Morgan于1971年進一步提出太平洋中的熱點是一系列狹窄的熱隆起，并將其稱為地幔柱，熱點是被地幔柱的物質(zhì)上涌形成的。Morgan同時認為地幔柱可能起源于接近地核的地幔深部，由于熱不穩(wěn)定而上升，為火山作用提供熱和火山物質(zhì)，是板塊移動的驅(qū)動力。Morgan（1971，1972）又指出，熱點是地幔頂界面隆升在地殼中的一種表現(xiàn)形式，是地幔柱上升的地點，并認為Wilson所提出的固定熱地幔源區(qū)，實際上是一個產(chǎn)于地幔底部熱邊界附近的熱幔柱，并把熾熱上升的圓筒狀物質(zhì)流稱之為地幔柱（Morgan1971，Morgan 1972）。至此，地幔柱構(gòu)造的雛形基本建立起來了（）。地幔熱柱具有脈動式特征。Scott（1986）用一個細管將稀溶液從盛滿蜂蜜容器的底部注入，在液柱中產(chǎn)生了單波，當注射速度加快時，液柱中單波由線形變?yōu)榉蔷€性，據(jù)此Scott等（1986）認為熱幔柱是以單波脈沖形式向上運動，這種認識被后期許多研究者所證實、承認。Deffeye認為熱幔柱是由下地幔上涌形成的（Deffye,，1973），Anderson認為熱幔柱是一種化學柱，其化學成分與周圍地幔物質(zhì)有明顯的差別。而Olson和Yuen則認為地幔柱既是熱柱，又是化學柱，并稱之為地幔熱化學柱（）關(guān)于地幔熱柱的啟動力，宋曉東等通過分析世界不同區(qū)域的南北向剖面地震波的波形，發(fā)現(xiàn)內(nèi)核有很強的各向異性，沿內(nèi)核南北向的P波波速比東西向的要快3%左右。據(jù)此提出來了內(nèi)核差速旋轉(zhuǎn)的驚人論述：推測地球內(nèi)核以約1176。/a的速率相對于地幔向東差速旋轉(zhuǎn)（宋曉東等，1996）。除此而外，研究發(fā)現(xiàn)地幔底部存在超低速層，其厚度不超過40km，是地球核－幔邊界一個非常重要的界面（CMB），且在這一界面兩側(cè)的地核地幔間存在很大的物質(zhì)差、粘度差、溫度差及密度差。值得一提的是，在CMB界面之上發(fā)育“超臨界層”，即D″層，該層的S波快速和慢速異常與上地幔中的相應(yīng)異常存在著相當好的對應(yīng)關(guān)系和垂向上的連續(xù)趨勢。正是由于在核幔邊界的差異旋轉(zhuǎn)及活動性很強的CMB層及D″層存在，D″層從外地核聚集大量的放射性元素，為地幔柱的啟動提供了能量保障，造成核幔之間物質(zhì)交換及地幔熱柱的啟動（牛樹銀等，2002）（引自Campcell等，1989）至此奠定了地幔柱理論的基礎(chǔ)：①地幔熱柱往往發(fā)育于地球的核幔邊界，并且在向上上升的過程中逐漸擴大；②當垂直的地幔熱柱上升到巖石圈底部時，幔流變?yōu)橄蛲獾某冯x擴散，形成具火山活動的熱異常區(qū)，并可能使巖石圈上?。虎叟c