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中国金的地球化学省及其成因的微观解释

发布时间:2016-07-10 04:05

  本文关键词:中国金的地球化学省及其成因的微观解释,由笔耕文化传播整理发布。


第87卷 第1期 

  2013年1月   

地 质 学 报  ACTA GEOLOGICASINICA   

Vol.87 No.1

Jan.013 2   

中国金的地球化学省及其成因的微观解释

王学求,徐善法,迟清华,刘雪敏

中国地质科学院地球物理地球化学勘查研究所,河北廊坊,065000

42 

内容提要:利用全国1∶2和东天山、中蒙边界1∶10万区域化探扫面600×10km00万地球化学填图86×42 

的金分析数据,在全国圈定了1并发现与金矿成矿带或大型矿集区有关的地球10km5处金的地球化学省集中区,

成矿作用和矿床化学省都具有多层套合结构特征。这种具有多层套合特征的地球化学省的形成是由高背景岩石、

风化产生的次生分散相互叠加的结果。高背景岩石提供了成矿元素的初始物源,成矿过程使得元素的进一步活化和富集,矿床风化产生元素的点源分散进一步形成叠加异常浓集中心,最后形成了具有多层套合的地球化学异常。通过使用微米和纳米观测手段发现地球化学样品中存在大量微米至纳米级金微粒,这种金微粒具有极强的活动性,能被各种营力作长距离搬运,形成了大规模具有多层套合特征的金地球化学省。

关键词:金地球化学省;套合地球化学异常;成因机制;微观观测;纳米微粒

)地球化学省(被定义为相eochemicalrovince gp对较大范围的一套岩石,这套岩石化学组分与地壳的平均值有显著的不同,这个省的位置及其范围可以提供具有相当经济意义的初始勘查靶区(Hawkes,。自从地球化学省的概念被提出以al.1962)et 

来,上个世纪8地球化学省仅限于文字0年代以前,,,描述(Garrettetal.1967;ArmourBrownetal.  -  

,,1970;Hawkes1976;Beusetal.1977;Roseet   ,)。8随着一些大规模地球化19790年代以后,al.一些元素的地球化学省逐渐被学填图计划的开展,

圈定出来,并且以图件的形式进行展示(Plantet ,,,al.1990,2003;Bovikenetal.1990;Xieetal.    

,)。2根1991a1993,1997;谢学锦等,1999000年,

42 

据截至1的区域化探全国扫995年的540×10km

地球化学省成因的研究,仅限于宏观描述性的研究,如与成矿省的关系、与高背景岩石的关系、与人类活动的关系等。对元素如何分散形成地球化学省的微观证据和机理缺少了解,而世界上所有地球化学省都是用次生介质(水系沉积物、土壤等)圈定出来的,因此只有通过对元素次生迁移机理的微观精确认识,才能对地球化学异常成因的研究上升到理论高

42  

度。本文使用全国600×10km1∶20万区域化探42 

、扫面为主,辅以东天山1中蒙边界76×10km0×4242   

、黑龙江东北部110km2×10km1∶100万地球

化学填图的高质量金分析数据,圈定了中国金的地球化学省,并从微观实证角度对具有多层套合特征的地球化学省的成因进行了研究。

面数据编制了中国金地球化学省图,并将全国划分。近些成1王学求等,1个金的地球化学省(2000)年,随着一些国家或区域大面积高质量地球化学数并制作出地球化学图,世界范围内相继发据的产生,

现了一批地球化学省,开始掀起对地球化学省的成,,因进行研究(Bovikenetal.1990;Plantetal.    ,,1990,2003;Remannetal.2001;Wanetal.   g 

,11996,2007;Swennenetal.998;王学求等,  。这些对2007;师淑娟等,2009;申伍军等,2010)

1 中国金的地球化学省空间分布

1.1 数据来源与金地球化学省的圈定方法

对中国金地球化学省的圈定使用了2套数据:,0万区域化探全国扫面计划数据(Xieetal.①1∶2  

)。该计划使用水系沉积物作为采样介质,覆1991b盖6约涵盖900余万平方千米,00个1∶20万图幅,

24

,共有近1个原始数据。本1个数据/4km70×10

每个数次研究使用每1∶5万图幅1个平均值数据,

,据面积大约代表4共有约100km6000个数据。

”(、“注:本文为科技专项“的第四项目“地壳全元素探测技术与实验示范”编号S项目(编号2和SinoProbeinoProbe04)973”007CB411406)-)多尺度地球化学数据开发利用与化学地球构建项目(编号1资助成果。212011120210;;收稿日期:改回日期:责任编辑:周健。2012030120120529----

:w作者简介:王学求,男,研究员,从事勘查地球化学与全球地球化学基准研究。E1963年生。博士,mailanxueiu@ie.cn。gqgg

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00万地球化学填图数据。对于1∶20万化②1∶1

或者没有开展化探扫面的探扫面效果不好的地区,

如受到风成沙影响的东天山和中蒙边界荒漠地区,

戈壁区,受到有机物影响的黑龙江部分森林沼泽区,开展了以汇水域为单元、以土壤为采样介质的1∶东天山1∶100万地球化学填图。共包括三部分:

采样介质为汇水域细粒级土100万地球化学填图,

42 

(覆盖面积为1王学求,壤,6×10km2000;王学

/景值加上1倍离差的2.5ngg作为异常下限作图,相当于累计频率的8即只有2%圈定地球化学异常,18%的数据为地球化学异常。连续出现5个点以上

)的地球化学异常(面积大于2共有7000km4处,

考虑异常与成矿带的关联,将位于同一成矿带的异常进行合并,全国共圈定15处金的地球化学省集中)。将这个地球化学省集中区按照所在的地图1区(

理位置结合成矿带给予命名。

1.2 金地球化学省的空间分布

从图1可以看出,金的地球化学省主要分布于扬子地台周边、华北地台北缘、环准格尔盆地周边(天山、阿勒泰)以及藏南、海南岛、黑龙江北部有零西秦岭-星分布。分布于扬子地台周边的有小秦岭、松潘、三江、长江中下游、滇黔桂交界区、粤桂湘交界区、湘中-湘西地区,分布于华北地台北缘的有胶东、燕辽、内蒙古中部、吉林东部,分布于环准格尔盆地周边的有东天山-北山、西天山、阿尔泰。现将主要地球化学省空间分布描述如下:

);求等,中蒙边界1∶1使200700万地球化学填图,

42 

(用土壤细粒级采样,覆盖面积为7申伍0×10km

;军等,黑龙江东北部1∶12010)00万地球化学填图,使用河漫滩土壤细粒级采样,覆盖面积为12×

42 

(。1∶程志中等,km2005;胡忠贤等,2005)10

100万地球化学填图的采样密度是每1个1∶2.5万图幅采集1个样品,本次使用每个1∶5万图幅1

。个平均值数据,每个数据面积大约代表400km

经过数据调平处理和统计分析后,求得全国金/,标准离差是1.用近似于背的背景值是1.4n0,gg

图1 中国金的地球化学省

Fi.1 GeochemicalrovincesofoldinChina     gpg

第1期王学求等:中国金的地球化学省及其成因的微观解释

()小秦岭金的地球化学省:这个地球化学省位1

于河南省西部与陕西省东南部的交界处,面积约

。在整个地球化学省内共有两个巨大的20000km

浓集区,其一包含了大湖、文峪、桐峪等大型金矿床,

中型独立金矿床30多处。代表性矿床有贵州的烂泥沟、紫木函、戈塘、丫他、板其,广西的金牙、高龙、浪全,云南的革当、堂上等,均为卡林型金矿。()粤桂湘交界区金的地球化学省:这一金巨量6

与湘赣粤桂成矿带西聚集区位于粤桂湘三角地带,

部吻合,是华南褶皱系成矿域内最重要的成矿区带。含金剪切带型金(银)成矿系统,如河台、新洲、二甲等矿床。这一异常的形成与燕山期浅成、超浅成花铅、锌、钼、金、银、钨、铋成矿系统,岗岩类有关的铜、

如水口山、大宝山等有关;还和碳酸盐岩中的层控型铅、锌、铜、锡、锑、金、钨、汞、砷、铀成矿系统,代表性矿床有凡口铅锌矿、锡矿山锑矿、铅锌矿等有关。()湘中-湘西金的地球化学省:该区主体位于7

湘东-中-西南线上,与湖南境内分布于雪峰弧形构湘中东西向构造和湘东北东向构造3个古老的造、

构造隆起区内广泛分布的金矿(点)相吻合。该区包含了湖南最主要的黄金产区。金矿类型主要是产于元古宙变碎屑岩、泥质岩中的脉型和蚀变岩型,以及古生代碎屑岩和碳酸盐中的微细浸染型。这一金地球化学省的另一重要特征是与锑的地球化学省相伴生,应注重寻找低温热液型金锑矿或锑金矿。著名湘西金矿,汨罗砂金的金矿有常宁水口山铅锌金矿,

黄金洞、龙山、大坊、镇头、黄龙桥等金矿。矿,

()胶东金的地球化学省:胶东金的地球化学省8

西自莱州位于山东省胶东地区。呈近东西向分布,境内的三山岛-焦家-新城金矿带,东至乳山和牟平境内的金青顶-邓格庄金矿带,南自莱州市区-大尹格庄-乳山县城以北,北到海岸线,面积约40000

。在这一地球化学省里存在4层套合地球化学km模式,即地球化学巨省、地球化学省、区域异常和局

。另一产于太古宙绿岩带中,累计探明储量约450t

,处面积为4包含了上宫、祁雨沟等大型金381km

。产于元古宙的蚀变岩中,探明储量约为1矿床,80t()西秦岭-松潘金的地球化学省:位于“川-陕-2

,甘金三角区”包含西秦岭和松潘两个规模巨大的地球化学省,形态不规则,为一北西和北东向展布的

“,。其主体部分位于甘三角形”面积近50000km

肃省东南部西秦岭地区,向西南跨入四川省的龙门山及松潘以北地区。区内金矿就有几十处,为“川-陕-甘”金矿密集区。重要金矿有:产于泥盆系碎屑志留系黑色岩系和三叠系复理石及碳酸盐岩建造、

沉积建造中的微细浸染型金矿(如甘肃省的李坝、拉坪定和四川省的马脑壳、东北塞等大中型金尔玛、

,矿)产于元古宇变质碎屑岩中的构造蚀变岩型金矿(如甘肃省的石鸡坝、观音坝和四川省的金洞沟大中。型金矿以及甘肃的阳山大型金矿)

()三江金的地球化学省:三江(怒江、澜沧江、3

金沙江)成矿带地跨青藏东部,川、滇西部的横断山

42 

。金地球化学省有若干浓面积约5脉,0×10km

集中心,沿三江成串珠状分布。在西藏境内已发现中型铜多金属矿床多处,在四川境内玉龙斑岩型大、

有色巴沟、相曲多、降曲砂金型和呷村伴生金矿数处,云南境内已发现老王寨、金厂、大红山、希拉河等特大型、大中型金矿,主要有蚀变岩型、石英脉型、伴生金型等金矿类型。

()长江中下游金的地球化学省:分布于湖北、4

安徽、浙江、江苏省境内,跨越四省,成为规模巨大的

。金地球化学省地球化学巨省,面积约80000km

部异常。这种非常集中的套合关系极有利形成大型金矿床。金矿储量(包括探明及已开采的)估计约为,是目前我国金矿产量最大的金矿集中区。1400t

()燕辽金的地球化学省:燕辽金的地球化学省9

42 

。从辽宁西部至河北东北部,面积约1.5×10km

核心主要分布于大冶-阳新、武穴、铜陵-德兴、绍兴-杭州-苏州、广德庙西和马鞍山-九华山。金的地球化学异常主要作为铜矿,特别是斑岩型铜矿和矽卡岩型铜多金属矿的伴生指示元素,部分异常是由金矿引起的,如马山、狮子山、璜尖、金山、铜井和汤山等金矿床。

()滇黔桂金的地球化学省:位于“滇、黔、桂”接5

为汞-锑-金-铅-锌低温成矿带,面壤区三角形地带,

。产于古生代和三叠纪碳酸盐岩积约150000km

这一地球化学省的分布与已知的华北地台金成矿带相一致。囊括了河北省北部和辽西的几乎所有中型以上的金矿床,如迁西县金厂峪特大型金矿,宽城县峪耳崖大型金矿,遵化县马兰峪、宽城县山家湾子、宽城县牛心山、青龙县三家中型金矿;崇礼县东坪、宣化县小营盘大型金矿,宣化县张全庄、宣化县韩家沟、赤城县黄土梁、赤城县后沟中型金矿;辽宁排山楼金矿。

()内蒙古中部金的地球化学省:该地球化学10

中的微细浸染型金矿,或称卡林型金矿,为本区最有特色的成矿系统。本区是我国卡林型金矿床产出的集中区之一。迄今为止,已经在区内发现众多的大

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省位于内蒙古中部狼山、大青山、色尔腾山附近,该地区大面积分布有新太古界乌拉山群、色尔腾山群绿岩。岩浆岩分布广泛,从元古宙至中生代均有岩体出露。本区的金矿集中分布在该典型的花岗岩-绿岩带组合内,并受区域深大断裂带及韧性剪切变质带的控制,构成内蒙中部金的矿化集中区。代表摩天岭、后石花、东伙房等蚀变岩性矿床有乌拉山、

型和石英脉型金矿,新地沟金矿,卯独庆金矿等。哈达门沟大型金矿床即位于伟晶岩脉带中。

)(天山金的地球化学省:分布于西天山一直11

到东天山,有若干个地球化学省组成,比较集中的有东天山康古尔塔格、西天山的伊宁。东天山该地球化学省位于吐哈盆地南缘康古尔塔格一带,延伸至

4甘肃省交界处,呈东西向分布,总面积约3×102

。但该金地球化学省内金含量梯度变化平缓,km

没有明显的套合谱系关系,只有几个区域异常。目

间分布关系,暗示了中新生代构造-岩浆活动对金和锑矿床的制约作用。代表性金矿床有马攸木、哈翁、倒不拢和查拉普;金-银矿床为娘姑处;金-锑矿床有马扎拉、哲古错和古堆、乌拉堆和然巴。其中马攸木金矿床是近年来在西藏境内找到的规模最大的岩金矿床。

)(黑龙江北部金的地球化学省:黑龙江北部14

地球化学省有3处,分别位于漠河、多宝山到呼玛团结沟。漠河地球化学省分布于漠河、塔河、呼县、

中一带,西北至中俄蒙边界,总面积20000余平方千米。区内发现多处银多金属矿床、铜钼矿床、贵金属,矿床(点)如甲乌拉、查干布拉根、额仁银铅锌矿床,乌山、八大关、八八一、二十一站铜矿床;热液网脉型金矿床和与韧性剪切带有关的小伊诺盖沟金矿床,页索库、奥拉奇、马达尔、二根河等浅成低温热液金、银矿床以及产于侏罗纪含碳砂岩中的砂宝斯金矿床。多宝山金地球化学省分布于多宝山到呼玛县之间,已发现多宝山斑岩铜-钼矿床、谢尔塔拉铁-锌矿床、莲花山铜(银)矿、区内砂金矿广布,共计19处,其中大型3处,中型6处;岩金矿床仅有四道沟东山小型矿床及黑龙沟、瓦拉里、北西里等矿点,其成因与燕山期中—酸性岩浆作用有关。团结沟金矿集中区位于小兴安岭-佳木斯成矿带。共有18个金矿,床,探明储量1其中岩金矿床4处(大型194.3t,处,中型1处,小型2处)砂金矿床14处。岩金矿床以团结沟大型斑岩型金矿床为代表。

()海南岛金的地球化学省:该地球化学省分15

别在海南岛的西部和东部分布有浓集中心,大体呈出露地北东向展布。海南岛地处环太平洋构造带,层主要为古生界变质岩系和中生界白垩系,岩浆活分布有海西、印支、燕山和喜马拉雅等4个动强烈,,

旋回的侵入岩和喷出岩。东西向构造和北东向构造构成了海南岛的构造格架。海南岛金矿分布广泛,主要产在混合岩和古生界变质岩中,其次是中生界白垩系红色岩系及印支、燕山期花岗岩中,与断裂构造关系密切,多数金矿点出现在东西向及北东向主干断裂旁侧的次一级构造裂隙中。典型的金矿床有抱伦超大型金矿、二甲红甫门岭大型金矿等。

石英滩、金窝子、金沟井等大型金前有康古尔塔格、

矿被发现。西天山金的地球化学省位于西天山西段

42 

,至南天山西段,面积约4×1总体呈南北向0km

但其内的区域异常呈东西向分布。分为明显展布,

的两处,北部一处位于西天山的伊宁地区,南边一处位于南天山靠近吉尔吉斯坦和哈萨克斯坦边界。北已经找到阿希大型金矿,南部异常应是与乌部异常,

兹别克穆龙套位于同一成矿带上,极有可能找到穆龙套型大型或巨型金矿。

)(阿尔泰-西准噶尔金地球化学省:集中分布12

于阿尔泰和西准格尔两处。阿尔泰金地球化学省分布于阿尔泰苏木代尔格、红山嘴、福海一带。区内砂岩金矿床有多拉纳莎依、赛都金矿。西金分布广泛,

准噶尔金地球化学省为哈萨克斯坦成矿带的东延部本区成矿条件极为有利,与石炭系火山岩-火山分,

碎屑岩建造和中酸性侵入体内外接触带有关的金矿十分发育,是新疆重要金矿密集区,已发现大中型金矿床和矿点近百处,其中大型矿床1处,中型矿床2处,小型矿床4处,已探明储量占新疆总储量的三分之一。重要的大中型矿床有哈图金矿、齐依求Ⅰ号金矿、齐依求Ⅱ号金矿、阔个沙依金矿等。

()藏南金的地球化学省:该地球化学省位于13西藏南部,地处雅鲁藏布江缝合带与高喜马拉雅北属特提斯喜马拉雅构造域东段的组成部分。坡之间,

包含青藏高原最具特色和最重要的金-锑成矿带。成矿带内的矿床(点)在各类不同的容矿围岩内产出,但是大多数矿床(点)与燕山晚期—喜马拉雅早期富碱中基性侵入岩体和南北向张裂构造具密切空

2 金地球化学省的成因

2.1 金地球化学省的特点

与金成矿有关的地球化学省有一个共同特点:具有多层套合结构,即套合地球化学模式谱系。该谱系是指一系列由高到低多层套合异常组成的地球

第1期王学求等:中国金的地球化学省及其成因的微观解释

化学分布模式,局部异常被区域异常所包裹,而区域异常又依次被更大规模的地球化学省所包裹。如小/秦岭地区用水系沉积物测量,用2ngg作异常下

限,圈出面积达1的金地球化学省,在这个0000km

/面积达地球化学省里包裹着用3ngg作异常下限,这个区域异常又包裹2000余平方千米的区域异常,

。图2着若干个局部异常(

图3 50g水系沉积物样品中实际测试

出金颗粒的大小分布

图2 小秦岭金地球化学省及其内部套合结构Fi.2 Geochemicalrovinceanditsnestedeochemical     gpg

,,ofXiaoinlinnorthernHenanChinaatterns   qgp

Fi.3 Goldsizedistributionina50garticle      gp

streamsedimentsamle  p

计算机自动记录结果(截取前200次测试)Theresultwasautomaticallrecordedbcomuter    yyp  

()onlthefirst200tests

  y 

这种具有多层套合特征的地球化学省的形成是由高背景岩石、成矿作用和矿床风化产生元素次生分散相互叠加的结果。高背景岩石提供了成矿元素的初始物源,成矿过程使得元素的进一步活化和富集,矿床风化产生元素的点源分散进一步形成叠加最后形成了具有多层套合的地球化异常浓集中心,

学异常。但问题的核心是这些地球化学省是用次生水系沉积物圈定的,而传统理论认为金是惰性的,比重又大,不会在水系中长距离迁移。那么水系沉积物获得的这些大规模金地球化学异常是如何形成?2.2 大规模金地球化学异常形成的微观证据

现代观测手段,使我们有可能从微观、甚至纳观尺度精细观测金的颗粒分布。笔者利用光谱矿物定),量分析方法(沈瑞平,发现1976;谢学锦等,1992了地球化学样品中大量<5μm的超微细金的存在(),,图3含量占总金量的30%~90%(Wanetal. g 

。由表1可以看出无王学求等,1995;1996,2000)论是矿石、围岩、土壤,还是水系沉积物都大量存在比例一般从3m的超微细金,0%~90%。<5μ

进一步使用可以观测到微米尺度的透射电镜(。单个金属观测到纳米金微粒(图4,图5)TEM)

微粒粒径主体在几十纳米,最小到1大到上百0nm,)。

纳米(王学求等,2011

上述观测结果可以将金的颗粒分布用连续的图

图4 透射电镜观测到的纳米金颗粒articlesoldFi.4 NanoofobservedbTE

M-p    ggy 

图5 自然金粒度大小的分类图谱Fi.5 Cateoriesofnativeoldarticles    gggp

)。这一分类主要考虑物理概念的几谱来表示(图5个关键尺度和现有的分析测试技术。

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