滇黔桂卡林型金礦物質來源及與有機質的關系探討

摘要：前人就卡林型金礦與有機質做了大量研究。分析顯示有機質的對金礦成礦元素的富集、遷移、沉積有很重要的作用。本文在同位素研究的基礎上來分析滇黔桂地區卡林型金礦成礦機制。

關鍵詞：卡林型金礦有機質滇黔桂

1、區域概況

滇-黔-桂微細浸染型金成礦帶位于揚子地臺西南緣的滇-黔-桂晚海西—中印支裂谷帶中，周邊為深大斷裂限定（圖1）。區域出露的地層主要為泥盆系、石炭系、二疊系及三疊系。礦床中金礦體產于細碎屑巖-碳酸鹽巖-粘土巖的沉積建造中。礦體一般呈似層狀、透鏡狀及陡脈狀與圍巖界線漸變。礦石中的主要金屬礦物有自然金、黃鐵礦、毒砂、雄(雌)黃及輝銻礦。石英、方解石、白云石等為礦石中的主要非金屬礦物。

前人在研究我國滇黔貴及美國內華達州的卡林型金礦時發現在礦石和儲礦地層中含有大量的有機質-黃鐵礦的草莓結構和生物結構。蘇文超在揚子地塊西南緣卡林型金礦床成礦流體研究中用激光拉曼分析得出:黔西南卡林型金礦包裹體中含有機成分[1]。張志堅(1999)研究黔西南卡林型金礦成礦流體時發現大量有機包裹體，通過分析發現了較多的C2H2、-CH3及C6H6原子團[2]。

2、成礦物質來源

部分研究人員認為成礦物質來源于沉積地層，另一部分則主張成礦物質既有殼源物質又有幔源物質，即殼幔物質混合作用。本文作者經過研究認為成礦物質主要來源于地層，后期熱液與沉積圍巖發生廣泛交換反應，從圍巖中淋濾出成礦物質，后期熱液的作用是提供能量活化轉移成礦物質，在有利地方成礦，關于成礦物質來源與巖漿作用還有待研究。

2.1穩定同位素研究

我國于70年代后期在揚子地塊西緣的黔西南、川西北地區根據礦床的元素組合特征，找到了卡林型金礦，并對其成礦作用類型、成礦物質來源、形成時間等做了大量研究。

在美國卡林型金礦中，成巖期黃鐵礦的δ34S為11.7‰～14.3‰，礦石中熱液黃鐵礦的δ34S為4.2‰～16.1‰，礦化所需的硫絕大部分來自沉積地層。美國卡林金礦床中礦石的δ13C值均落在未蝕變海相碳酸鹽巖的區間內[3]。

前人對我國的卡林型金礦作了大量穩定同位素研究。石英礦物的δ18O主要分布在+11.3～+26.1，與石英平衡時，水的δ18O主要在-0.4～+14.6范圍內變化，高于該區的大氣降水范圍（-8.7～14），而石英流體包裹體中水的δO在-51.1～-104.3范圍，與該區大氣降水（-88.6～103.2）相當。可以發現滇黔桂卡林型金礦成礦流體主要來源于大氣降水，并與沉積型圍巖（δ18O范圍在+5～+25之間）發生了廣泛的交換作用，δ18O發生正漂移。

滇黔桂地區金礦床中黃鐵礦硫同素δ34S一般為正值。金礦床中熱液期硫化物的δ34S值明顯繼承了地層中沉積硫的硫同位素組成特點，即熱液成礦期硫化物和成巖期黃鐵礦的硫為同一沉積硫源，成巖期、成礦期、成礦晚期的δ34S有很好的相關性，成礦熱液期黃鐵礦與賦礦地層沉積成因的黃鐵礦的δ34S值相當，說明成礦物質主要來自于沉積地層。

2.2放射性同位素標志

美國卡林型金礦鉛同位素組成比值為206Pb/204Pb=19.92、207Pb/204Pb=16.04、208Pb/204Pb=40.10，其值均落在羅伯茨山組巖石中鉛的范圍內，與地層關系密切。我國黔西南地區礦石鉛同位素組成平均值為：206Pb/204Pb=18.61、207Pb/204Pb=15.62、208Pb/204Pb=38.43。通過數據整理得到*Pb=72.66，208Pb/207Pb=0.839，在我國不同地區卡林型金礦的鉛同位素變化值很小，組成基本相似，反映一種統一來源。表明Pb主要來源于賦礦地層[4]。

所以我們可以初步得出成礦物質主要來源于賦礦地層，也就是說滇黔桂卡林型金礦完全成礦之前有一個富含有機質的礦源層的存在，成礦物質在富含有機質的地層中富集，經后期熱液改造，在適合的構造環境下成礦。

3、有機質在金礦成礦中的作用

3.1富集成礦元素

有機質通過多種途徑富集成礦元素，下表是藍藻對金的富基實驗數據。

數據來源：胡受奚，王鶴年，王德滋，張景榮，等主編.中國東部金礦地質學及地球化學。[5]

從表可以看出藍藻對金有極強的富基能力，富基系數在5500～85220范圍之內，即使在海水中，特別是在淺海地區，金的富基也在5500以上。滇黔桂地區在泥盆紀至早二疊世屬被動大陸邊緣裂陷盆地，沉積物以淺水碳酸鹽為主，晚二疊世至早三疊世轉化為被動大陸邊緣裂谷盆地，深水碳酸鹽和細碎屑沉積占主導地位，中、晚三疊世期間，受特提斯的影響轉化為周緣前陸盆地，沉積了巨厚的復理石建造[6]。所以本區在泥盆紀到三疊紀有形成含大量有機質沉積巖的條件。

李兆麟等（1995）研究結果顯示草酸對金屬有極強的淋濾能力和效率，并與溫度有關，在150℃時淋濾效率最高。這也可以說明在中低溫下有機質對金屬的淋濾效率高。高于200℃時有機質的分解對金屬的淋濾量下降[7]。

3.2成礦物質的活化

3.2.1溶解作用

流體中含有有機質時金的溶解度會大大增加[8]，這主要與生物體在生活、分解過程中所產生的氨基酸有關，特變是天冬氨酸、絲氨酸、組氨酸和谷氨酸與金配合，生成陰離子配合物。如：氨基酸的溶金反應：

4Au+4NH2CH2COOH+2NaOH+1/2O2→2Na[Au(CH2NH2COO)]2+3H2O

3.2.2吸附作用

吸附途徑有：1.微生物通過胞外多糖、蛋白質、和核酸等吸附可溶性金；2.腐殖酸不僅和金發生強烈的配合作用，還能大量吸附游離態的金[9]。古老沉積巖中的高演化干酪有類似于活性炭的性質，吸附作用可能更廣泛[10]。

3.2.3陽離子交換

這種作用可能在腐殖酸的沉積物中存在，沉積物孔隙中的過渡金屬元素不斷與腐殖酸吸附的K+、Na+、Ca2+、Mg2+等離子交換而在有機質中富集。

4、討論與結論

通過以上分析我們可以得出這樣的結論：卡林型金礦的形成確實有一個富含有機質的礦源層的存在，有機質對成礦物質的初富集起到了非常重要的作用。該類型金礦與火成巖關系不明顯，但也有潛在作用，可能給風化剝蝕后的金元素的活化（搬運）提供熱源。該類型礦床成礦溫度一般都低于200攝氏度。這個礦源層在后期的熱作用下使成礦物質進一步富集、活化、遷移、成礦。

參考文獻：

[1]蘇文超.揚子地塊西南緣卡林型金礦成礦流體地球化學[D].博士論文，2002.

[2]張志堅，張文淮.黔西南卡林型金礦成礦流體性質及其與礦化的關系[J].地球科學.中國地質大學學報，1999，24(1):72–78

[3]A.S.拉德克(季文明，鄧少清，陳波等譯).卡林金礦地質學[M].1987.140-159

[4]A.S.拉德克(季文明，鄧少清，陳波等譯).卡林金礦地質學[M].1987.140-159

[5]胡受奚，王鶴年，王德滋，張景榮，等主編.中國東部金礦地質學及地球化學[M].科學出版社，1998.266.

[6]韓至鈞，盛學庸.黔西南金礦及其成礦模式[M].貴州地質，1996，13(2).

[7]李兆麟，郭洪中，王玉榮.草酸對沉積地層中Fe、Cu、pb、Zn元素的淋濾實驗研究[M].地球化學，1995，24

[8]劉金鐘，傅家謨，盧家爛.含有機質熱水溶液對金、銅、汞相互作用的實驗研究[M].現代地質，1992，6(3):309～316

[9]莊漢平，盧家燦.腐殖酸與金結合狀態的實驗研究[M].巖石礦物，1995，增刊

[10]盧家燦，傅家謨，莊漢平.有機質在金銀低溫成礦作用的實驗[M].低溫地球化學.北京：科學出版社，1998.139-153.