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6.2 峨眉山玄武岩差异性成矿物质运移沉淀方式
所属图书：《贵州峨眉山玄武岩差异性成矿研究》 出版日期：2014-11-01

6.2 峨眉山玄武岩差异性成矿物质运移沉淀方式

6.2.1 黔西北地区成矿物质运移沉淀方式

6.2.1.1 铜的运移沉淀方式

对于黔西北地区玄武岩型铜矿床，大量的学者作了相关实验来证明其成矿物质运移方式。发生铜矿化的同时伴随着透闪石-阳起石化与沥青化，而透闪石-阳起石化与沥青化的形成温度在400 ℃左右；炭泥质岩和沥青岩中沥青的反射率为1.6%～1.95%，表明沥青变质温度也在350～450 ℃之间。实验表明SiO2胶体表面的氢离子携带铜，在温度达到400 ℃以上时，使铜以CuO（黑铜矿）形式析出，这时硅酸介质中的SiO2与炭泥质岩中的碳酸盐反应形成透闪石-阳起石化或形成硅华。在这一温度下油气等有机质则产生烃和形成沥青或形成CO，导致体系处于一种还原环境。CuO与CO、烃等发生还原反应，形成自然铜矿化。

从上述实验结果可以得出黔西北地区玄武岩型铜矿床的成矿物质运移方式为：峨眉山玄武岩浆喷发后，岩浆中携带的铜随着同生火山热液向上迁移富集，此时成矿体系正处于一个贫硫、Cl-等阴离子的环境，铜以硅酸胶体或有机络合物形式迁移，富含铜的成矿热液则在火山口周围的孔隙度较高的角砾岩和凝灰岩中沉淀。这与野外调查显示的峨眉山玄武岩上部普遍存在硅化的现象一致。在同生火山热液向上迁移的同时，油气等也沿构造断裂带上升并就位于角砾状玄武岩裂隙中。由于受到火山热液的热烘烤，油气等有机质变质为沥青、液态烃和气体，而后气态物质挥发，残留固态的沥青。这一现象也符合宏观的地质事实，即玄武岩型铜矿床中普遍存在大量沥青。因为有机质的存在，使得成矿体系的物理化学条件发生变化，铜以自然铜的形式在沥青的裂隙及炭质附近沉淀成矿（许连忠，2006）。

6.2.1.2 铅、锌的运移沉淀方式

方铅矿、闪锌矿是难溶电解质。铅、锌在溶液中要以氯化物络合物的形式迁移、富集就必须要有一个贫硫的溶液环境。经研究证明，在220 ℃以下，铅、锌元素全部存在于溶液相中；在弱酸性条件下，硫主要以挥发性的H2S形式存在于蒸汽相中。在贫硫富氯的溶液相中，铅-氯、锌-氯络合物为主要迁移形式。Pb2+、Zn2+具有亲硫、亲氯性，与硫形成难溶的方铅矿、闪锌矿，而与氯及大多数有机酸类形成稳定的络合物，容易被胶体吸附沉淀。由于铅、锌具有相似的离子构型，所以在活化、迁移富集以及在沉淀的过程中，具有比较一致的地球化学行为。总之，富氯、贫硫及含少量有机酸的溶液相中，铅、锌的主要迁移形式可能是氯化物络合物及有机酸络合物。在有利的构造条件下，由于周围物理化学条件的改变，引起方铅矿、闪锌矿的沉淀。

6.2.2 黔西南地区成矿物质运移沉淀方式

6.2.2.1 金的运移沉淀方式

对于黔西南地区的金矿，前人对金-硫和金-氯配合关系分别进行了研究，认为在较还原和近中性的介质中金在热液中主要呈Au（HS）2-形式迁移，而在氧化和酸性条件下则呈AuCl2-形式进行迁移。但这并未解释区域上金等成矿物质与硅化的关系。涂光炽等（1998）进行了金与SiO2配合关系研究，认为金在酸性和碱性含硅热液中均可与SiO2形成稳定的AuH3SiO49787553203027_0络合物。金在含SiO2热液中的溶解度随SiO2浓度和氧逸度的增高而增高，富硅热液有利于金以AuH3SiO49787553203027_0形式活化迁移。当溶液中SiO2浓度由于硅化作用等而降低时，将导致AuH3SiO49787553203027_0不稳定沉淀出金。

由于硅的丰度远远大于金，因此，热液中AuH3SiO49787553203027_0所含H3SiO4浓度远达不到相平衡的程度，所以只有在热液中SiO2消耗到一定程度发生硅化时才能引起金的沉淀。这正是黔西南地区众多卡林型金矿床大量金的沉淀富集与中晚期的硅化密切相关的原因所在。在适量的SiO2浓度下，成矿热液体系由还原到氧化可促使金的活化，反之将导致金的沉淀富集。同时，SiO2的溶解度多随压力的增大而增大，因此，压力突然下降将使大量的SiO2迅速沉淀，进而导致金的大量沉淀富集。

对于金的迁移富集说来，由于SiO2的丰度较高，故其比硫和氯更具普遍的地球化学意义。而且AuH3SiO49787553203027_0比AuCl2-和Au（HS）2-更稳定，具有更强的携带和迁移金的能力。另外，在含硫、含硅的热液体系中，只有在硫含量较高的条件下Au（HS）2-大于AuH3SiO49787553203027_0。但是随着体系中SiO2浓度的增高，金主要是以 AuH3SiO49787553203027_0络合物进行活化迁移的，而在含氯、含硅的热液体系中AuH3SiO49787553203027_0的浓度远高于AuCl2-。综上所述，金主要是以AuH3SiO49787553203027_0络合物的形式进行活化迁移，其次为Au（HS）2-和AuCl2-，这也正解释了黔西南卡林型金矿床中硅化普遍存在且蚀变程度大于黄铁矿化等热液蚀变。然而这些含金的热液又是如何最终就位成矿的呢？

由于构造运动使得含矿热液沿着断裂裂隙系统向上迁移，到达近地表的容矿和赋矿构造空间。由于含矿热液周围的地球物理化学条件发生变化，打破了原含矿热液体系的化学平衡，使得含矿热液中的原先稳定的络合物失稳，并且SiO2的浓度达到过饱和状态，含矿热液中的AuH3SiO49787553203027_0、AuCl2-和Au（HS）2-等含金络合物伴随着大量隐晶-微晶二氧化硅-似碧岩和热液期黄铁矿及含砷、锑、汞等硫化物的沉淀而成矿，最终形成黔西南地区卡林型金矿床及层控型砷、锑、汞、铊矿床（高振敏 等，2002）。

6.2.2.2 砷的运移沉淀方式

砷是一种亲铜元素，主要以正3价和正5价为主，As3+主要出现在硫化物和含硫盐中，As5+主要以砷酸盐形式存在。陈萍（2003）认为我国煤中砷的赋存方式主要为：以类质同象形式赋存于黄铁矿中；以稀有的含砷矿物和黏土矿物为载体，缔合于有机质中。丁振华等（2003）对黔西南高砷煤中的砷的赋存形式进行了研究，发现高砷煤中的砷主要以高价砷的形式存在，也有少量以As2O3、砷硫化物、砷黄铁矿的形式存在。在热液系统中，砷主要是以HS-、S2-的络合物形成存在和运移的。

中晚二叠世间的峨眉山玄武岩浆喷发，为黔西南地区带来了大量的砷等成矿物质。由于火山喷发过程中气液活动强烈，火山气液携带砷等成矿物质进入水体，被黏土矿物吸附而沉淀，同时峨眉山玄武岩浆与海水发生海解作用，形成初始的矿源层。晚二叠世由于海侵作用，沉积了一套海陆交互相的含煤地层，此时煤中的砷等微量元素是均一分散的。由于峨眉地幔热柱的活动，造成黔西南地区的区域热异常，该区大气降水、地下水等深渗循环不断从初始矿源层（峨眉山玄武岩、大厂层、煤系地层等）含砷建造中萃取大量的砷等成矿物质，并以络合物含矿热液形式发生迁移。燕山期，由于峨眉地幔热柱的再次强烈活动产生大规模的断裂裂隙系统，在构造应力驱动下，含矿热液就在这些低压空间发生热液改造成矿作用，大量的砷等成矿物质与形成的胶状黄铁矿和其他硫化物发生共沉淀，砷被黄铁矿等吸附或包裹，形成矿体，最后形成高砷煤矿床（聂爱国 等，2004；谢宏 等，2007）。

6.2.2.3 锑的运移沉淀方式

对晴隆大厂锑矿床中矿物包裹体研究发现，其包裹体形式主要以液体包裹体为主，阴离子主要是SO42-、Cl-、F-，锑与这些阴离子易水解形成络合物。锑的主要络合物有HSbS2、H2SbS4、Sb（OH）39787553203027_0、Sb（OH）2+、SbS2-、SbCl4-、SbF3等。在地质条件下，锑的主要络合物是二硫化物络合物及Cl-、OH-、HS-的络合物。另外，从锑的原子结构分析，锑可形成以共价键为主的非常稳定的氯化物络合物和二硫化物络合物。在热液系统中，锑的二硫化物络合物、氢硫络合物在锑的活化迁移中起主导作用。构造地球化学实验表明，辉锑矿在热液中迁移再沉淀的特征表现为：在石英集中部分裂隙中没有其他充填物，而当裂隙穿过角砾状黏土岩时，有隐晶质石英伴随辉锑矿充填在裂隙中。这可能与角砾状黏土岩吸附的液体携带着硅、锑在裂隙中沉淀有关。然而这些含锑的热液又如何最终就位成矿的呢？

由于构造运动产生大量构造断裂裂隙系统，含有大量锑的成矿热液充填到这些对成矿有利的构造空间，由于温度、压力降低，氧逸度增高，锑的络合物的稳定性被破坏，FeS、SiO2及Sb2S3依次从热液中沉淀出来。由于多期次的构造运动，产生多次层间滑动，构造应力驱动成矿溶液多次充填，形成多阶段的石英-辉锑矿脉。多次构造活动使得下渗水增多，成矿热液的氧逸度增加，硫逸度降低，成矿热液逐渐变成酸性，并且热液中出现大量SO42-，最终辉锑矿沉淀成矿。其反应方程式可能为：2（SbS2）- +2O2→Sb2S3+ SO42-（毛德明 等，1992）。

6.2.2.4 汞的运移沉淀方式

对于汞矿床的成矿溶液性质，大多数学者认为是碱性或偏碱性的，因为辰砂在稀的弱酸性溶液中几乎不溶解，而在碱性溶液中则有较大溶解度。对于汞的迁移形式认识不一，一些学者做了汞与卤素和碳酸有关的实验，认为汞主要呈HgCl3-、HgCl42-、HgCO39787553203027_0等形式迁移；另一些学者做了汞与硫化物有关的实验，认为汞主要以HgS22-、HgS2H-、HgS2H2、Hg（HS）29787553203027_0等形式迁移。根据黔西南地区汞矿床主要矿物为硫化物以及包裹体中含较高SO42-和Cl-，说明汞在成矿溶液中主要是以硫和氯的络合物进行迁移的。而且在汞矿床中硅化普遍强烈，可推测，SiO2是汞搬运的载体。成矿流体就位于一定的构造部位，由于周围氧化还原条件、氧逸度及pH、Eh等条件的改变，导致汞沉淀成矿（涂光炽 等，1984）。

6.2.2.5 铊的运移沉淀方式

目前对分散元素的赋存状态的研究表明，可将其赋存状态分为独立矿物、类质同象、有机结合态及吸附3大类。兴仁滥木厂铊矿床中85%的铊是以类质同象的形式赋存于黄铁矿、雄黄、雌黄等硫化物中，15%的铊是以红铊矿等独立铊矿物形式存在。因为铊的地球化学参数与碱金属钾、铷相近，它们的地球化学性质也十分接近，所以在成岩过程中，铊表现出强烈的亲石性。同时铊又是亲硫元素，特别是在低温热液硫化物成矿的高硫环境中，铊表现出强烈的亲硫性，其地球化学性质与汞、砷等亲硫元素相似，故铊常以微量元素形式进入黄铁矿、辉锑矿、黄铜矿、雄黄和雌黄等矿物中。此外，在表生条件下，铊可形成表生铊矿物，如硫酸铊矿等，还易进入明矾石等表生矿物中。在特殊地质条件下，铊也可以富集成矿并形成独立的铊矿物。

铊的超常富集基本上都出现在成矿热液的晚期阶段。铊矿化形成的温度范围为150～300 ℃，铊矿物的形成温度为150～200 ℃；成矿流体盐度小于10%并且具有弱酸性；成矿压力一般较低。因此，铊矿床的成矿流体认证为低温、中低盐度和弱酸性。研究表明，铊在低盐度、酸性至微碱性流体中以二硫化物或铊的氯化物的形式搬运。一些学者通过实验，得出大部分铊矿物形成于低温（＜250 ℃）、较低压力（＜250 MPa）、高硫逸度和微酸性的封闭还原环境，并且导致铊沉淀的主要机制为温度下降和pH值上升。铊在表生条件下活动性很高，很容易被再次分散循环。在兴仁滥木厂铊矿床的表生氧化带中，铊就以氧化物如褐铊矿（Tl2O3）、矾类[TlFe3（SO4）2]以及胶体吸附的形式而形成局部富集（范裕，2005）。

贵州峨眉山玄武岩差异性成矿研究