滇黔桂卡林型金矿物质来源及与有机质的关系探讨
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摘要：前人就卡林型金矿与有机质做了大量研究。分析显示有机质的对金矿成矿元素的富集、迁移、沉积有很重要的作用。本文在同位素研究的基础上来分析滇黔桂地区卡林型金矿成矿机制。
关键词：卡林型金矿有机质滇黔桂
1、区域概况
滇-黔-桂微细浸染型金成矿带位于扬子地台西南缘的滇-黔-桂晚海西—中印支裂谷带中,周边为深大断裂限定（图1）。区域出露的地层主要为泥盆系、石炭系、二叠系及三叠系。矿床中金矿体产于细碎屑岩-碳酸盐岩-粘土岩的沉积建造中。矿体一般呈似层状、透镜状及陡脉状与围岩界线渐变。矿石中的主要金属矿物有自然金、黄铁矿、毒砂、雄(雌)黄及辉锑矿。石英、方解石、白云石等为矿石中的主要非金属矿物。
前人在研究我国滇黔贵及美国内华达州的卡林型金矿时发现在矿石和储矿地层中含有大量的有机质-黄铁矿的草莓结构和生物结构。苏文超在扬子地块西南缘卡林型金矿床成矿流体研究中用激光拉曼分析得出:黔西南卡林型金矿包裹体中含有机成分[1]。张志坚(1999)研究黔西南卡林型金矿成矿流体时发现大量有机包裹体，通过分析发现了较多的C2H2、-CH3及C6H6原子团[2]。
部分研究人员认为成矿物质来源于沉积地层，另一部分则主张成矿物质既有壳源物质又有幔源物质，即壳幔物质混合作用。本文作者经过研究认为成矿物质主要来源于地层，后期热液与沉积围岩发生广泛交换反应，从围岩中淋滤出成矿物质，后期热液的作用是提供能量活化转移成矿物质，在有利地方成矿，关于成矿物质来源与岩浆作用还有待研究。
2.1稳定同位素研究
我国于70年代后期在扬子地块西缘的黔西南、川西北地区根据矿床的元素组合特征，找到了卡林型金矿，并对其成矿作用类型、成矿物质来源、形成时间等做了大量研究。
在美国卡林型金矿中，成岩期黄铁矿的δ34S为11.7‰～14.3‰，矿石中热液黄铁矿的δ34S为4.2‰～16.1‰，矿化所需的硫绝大部分来自沉积地层。美国卡林金矿床中矿石的δ13C值均落在未蚀变海相碳酸盐岩的区间内[3]。
前人对我国的卡林型金矿作了大量稳定同位素研究。石英矿物的δ18O主要分布在+11.3～+26.1，与石英平衡时，水的δ18O主要在-0.4～+14.6范围内变化，高于该区的大气降水范围（-8.7～14），而石英流体包裹体中水的δO在-51.1～-104.3范围，与该区大气降水（-88.6～103.2）相当。可以发现滇黔桂卡林型金矿成矿流体主要来源于大气降水，并与沉积型围岩（δ18O范围在+5～+25之间）发生了广泛的交换作用，δ18O发生正漂移。
滇黔桂地区金矿床中黄铁矿硫同素δ34S一般为正值。金矿床中热液期硫化物的δ34S值明显继承了地层中沉积硫的硫同位素组成特点，即热液成矿期硫化物和成岩期黄铁矿的硫为同一沉积硫源，成岩期、成矿期、成矿晚期的δ34S有很好的相关性，成矿热液期黄铁矿与赋矿地层沉积成因的黄铁矿的δ34S值相当，说明成矿物质主要来自于沉积地层。
2.2放射性同位素标志
美国卡林型金矿铅同位素组成比值为206Pb/204Pb=19.92、207Pb/204Pb=16.04、208Pb/204Pb=40.10，其值均落在罗伯茨山组岩石中铅的范围内，与地层关系密切。我国黔西南地区矿石铅同位素组成平均值为：206Pb/204Pb=18.61、207Pb/204Pb=15.62、208Pb/204Pb=38.43。通过数据整理得到*Pb=72.66，208Pb/207Pb=0.839,在我国不同地区卡林型金矿的铅同位素变化值很小，组成基本相似，反映一种统一来源。表明Pb主要来源于赋矿地层[4]。
所以我们可以初步得出成矿物质主要来源于赋矿地层，也就是说滇黔桂卡林型金矿完全成矿之前有一个富含有机质的矿源层的存在，成矿物质在富含有机质的地层中富集，经后期热液改造，在适合的构造环境下成矿。
3、有机质在金矿成矿中的作用
3.1富集成矿元素
有机质通过多种途径富集成矿元素，下表是蓝藻对金的富基实验数据。
数据来源：胡受奚,王鹤年,王德滋,张景荣,等主编.中国东部金矿地质学及地球化学。[5]
从表可以看出蓝藻对金有极强的富基能力，富基系数在5500～85220范围之内，即使在海水中,特别是在浅海地区,金的富基也在5500以上。滇黔桂地区在泥盆纪至早二叠世属被动大陆边缘裂陷盆地，沉积物以浅水碳酸盐为主，晚二叠世至早三叠世转化为被动大陆边缘裂谷盆地，深水碳酸盐和细碎屑沉积占主导地位，中、晚三叠世期间，受特提斯的影响转化为周缘前陆盆地，沉积了巨厚的复理石建造[6]。所以本区在泥盆纪到三叠纪有形成含大量有机质沉积岩的条件。
李兆麟等（1995）研究结果显示草酸对金属有极强的淋滤能力和效率，并与温度有关,在150℃时淋滤效率最高。这也可以说明在中低温下有机质对金属的淋滤效率高。高于200℃时有机质的分解对金属的淋滤量下降[7]。
3.2成矿物质的活化
3.2.1溶解作用
流体中含有有机质时金的溶解度会大大增加[8]，这主要与生物体在生活、分解过程中所产生的氨基酸有关，特变是天冬氨酸、丝氨酸、组氨酸和谷氨酸与金配合，生成阴离子配合物。如：氨基酸的溶金反应：
4Au+4NH2CH2COOH+2NaOH+1/2O22Na[Au(CH2NH2COO)]2+3H2O
3.2.2吸附作用
吸附途径有：1.微生物通过胞外多糖、蛋白质、和核酸等吸附可溶性金；2.腐殖酸不仅和金发生强烈的配合作用，还能大量吸附游离态的金[9]。古老沉积岩中的高演化干酪有类似于活性炭的性质，吸附作用可能更广泛[10]。
3.2.3阳离子交换
这种作用可能在腐殖酸的沉积物中存在，沉积物孔隙中的过渡金属元素不断与腐殖酸吸附的K+、Na+、Ca2+、Mg2+等离子交换而在有机质中富集。
4、讨论与结论
通过以上分析我们可以得出这样的结论：卡林型金矿的形成确实有一个富含有机质的矿源层的存在，有机质对成矿物质的初富集起到了非常重要的作用。该类型金矿与火成岩关系不明显，但也有潜在作用，可能给风化剥蚀后的金元素的活化（搬运）提供热源。该类型矿床成矿温度一般都低于200摄氏度。这个矿源层在后期的热作用下使成矿物质进一步富集、活化、迁移、成矿。
参考文献：
[1]苏文超.扬子地块西南缘卡林型金矿成矿流体地球化学[D].博士论文,2002.
[2]张志坚,张文淮.黔西南卡林型金矿成矿流体性质及其与矿化的关系[J].地球科学.中国地质大学学报,1999,24(1):72–78
[3]A.S.拉德克(季文明,邓少清,陈波等译).卡林金矿地质学[M].1987.140-159
[4]A.S.拉德克(季文明,邓少清,陈波等译).卡林金矿地质学[M].1987.140-159
[5]胡受奚,王鹤年,王德滋,张景荣,等主编.中国东部金矿地质学及地球化学[M].科学出版社,1998.266.
[6]韩至钧,盛学庸.黔西南金矿及其成矿模式[M].贵州地质,1996,13(2).
[7]李兆麟,郭洪中,王玉荣.草酸对沉积地层中Fe、Cu、pb、Zn元素的淋滤实验研究[M].地球化学,1995,24
[8]刘金钟,傅家谟,卢家烂.含有机质热水溶液对金、铜、汞相互作用的实验研究[M].现代地质,1992,6(3):309～316
[9]庄汉平,卢家灿.腐殖酸与金结合状态的实验研究[M].岩石矿物,1995,增刊
[10]卢家灿，傅家谟，庄汉平.有机质在金银低温成矿作用的实验[M].低温地球化学.北京：科学出版社,1998.139-153.