LS型浅成低温热液金矿床水
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[摘要]近年来的研究表明，低硫化（ls）型金矿床大致可区分为受斑岩（体）侵位机制下热体系控制的低硫化型Au系统和弧后-裂谷环境产出，与斑岩体无直接关系的Au-Ag系统。不同类型的LS型Au系统在上升含矿流体与下降不同性质地下水之间的水-岩相互作用也存在差异。LS型矿床的水-岩作用受pH及温度变化影响，范围较广。从特有的明矾石矿物组合到近中性的绿泥石组合及碱性环境下的钙-硅酸盐矿物组合。该类金矿床沸腾现象常见，蚀变矿物在结构构造、组分组合上有标志的特征。
[中图分类号] F407.1 [文献码] B [文章编号] 1000-405X（2015）-7-112-2
0前言
浅成低温热液金矿是一种非常重要的金矿床类型，由于其对大构造背景极强的专一性及同一构造环境大规模成群出现的特点，使得对它的研究更具有推广性和经济性。自上世纪末，对其广泛研究得到了许多突破，并在找矿勘查中更取得了显著成效。
LS型（低硫化型）金矿是浅成低温热液金矿床中最重要及最广泛的矿床类型，其成矿流体特征为还原、近中性的流体，即等同于Heald等（1987）依据矿物组成及蚀变特征划分出的冰长石―绢云母型。
1矿床地质背景
LS型浅成低温热液金矿床主要产出于俯冲带上盘、岛弧区及活动大陆边缘，少数产于弧后伸展的裂谷环境，总体上为拉张应力场。在地球动力背景上，洋脊和海岭与洋岛弧、大陆岛弧相互作用（或者俯冲于岛弧区），这些构造扰动促进了平板俯冲及地壳增厚、隆起，同时诱发了埃达克质―类埃达克岩的岩浆作用，这为形成巨大的斑岩―浅成低温热液矿床体系提供了能量及物质场（Cooke D R，et al.2006）。
浅成低温热液金矿的矿化作用发生在火山活动的晚期，LS型金矿床最迟可以延续到容矿岩石形成后的1Ma内，一般比HS型（高硫化型）金矿床形成的要晚。由于这类矿床主要形成于隆起带、埋深程度浅、易剥蚀风化并具有成矿专属性的特点，所以现在保存下来的LS型金矿床主要是集中在古生代之后的三个构造岩浆活动带中，如环太平洋成矿域; 地中海―喜马拉雅成矿域;和古亚洲成矿域（陈根文等，2001）。特别是环太平洋地区，几乎集中了全球最著名的大型和超大型LS型浅成低温热液金矿床。
2矿床地质特征
LS型金矿床形成于一系列的火山环境中，主要产出于弧后盆地的构造环境中，在控矿构造上，基本上都会受控于区域性深大断裂，这些断裂形成于板块斜向俯冲，板块会聚速度较快的近中性的拉张应力环境下，在地震的应力释放过程中，成为横切岛弧的高角度走滑断裂（Corbett G J，et al.1995）。LS型金矿床在能量场上属于侵入体热能系统的末梢，于是一个可膨胀扩容的构造环境对成矿物质的运移是至关重要的，从深部到浅部，矿化主要呈膨胀构造-壳状条带脉状-角砾状-网脉状，主要受多组断裂，放射状和环状裂隙系统控制。
3水-岩作用
热液矿床的水-岩作用（water-rock interaction）其实就是流体-围岩互相的作用，这种作用是围岩与热液体系处于热力学不平衡状态所引起的，为了使围岩与热液达到平衡状态，围岩与热液组分之间发生化学反应及其他变化，使新矿物形成，旧矿物消失（姚凤良等，2006），这个作用过程使得成矿物质发生溶解、运移并沉淀富集，从而形成矿床。
3.1热液的来源及形成
LS型金矿床成矿流体的来源，如果按其衍生源区划分的话，大体上是由两大类别构成的：①岩浆成因热液，确切的说是含H2S、CO2的气相流体，它是通过围岩对初生岩浆组分SO2、HCl进行中和作用之后形成的，它是携带有用组分的含矿热液;②大气水热液，这是成矿流体的主要组成部分，是卸载成矿物质的最重要媒介。主要包括潜水面之下不含气的大气循环水，它是形成石英-硫化物Au±Cu型矿床的重要流体;碳酸氢盐流体，这是由于CO2沿构造裂隙溢出，到达较浅的含水层形成的，是形成碳酸盐-贱金属Au型矿床的流体;氧化的地下水，是形成更浅的浅成低温石英Au-Ag型的主要流体。
LS型金矿床成矿流体的形成主要是一个流体中和作用的演化过程，这个演化过程通过理想模式建立起来大致为：①岩浆初始脱气，主要为SO2、CO2、HCl、HF;②岩浆气体活跃组分的中和作用，形成含H2S、CO2的气相流体;③大气循环水的下降加入，热液对流过程;④气液两相沸腾带，即张性构造造成的压力突然释放区域，气体溢出，矿质沉淀;⑤上升的溢出气体在近地表发生氧化，形成酸性硫酸盐流体，蚀变形成一系列硫酸盐，位于LS型金矿床矿体的顶部。
3.2容矿火山岩特征
LS型金矿床与陆相火山岩的岩性有密切的关系（庞奖励，1995），大多数LS型金矿床产出于岩浆弧作用环境， 其围岩主要为岛弧安山岩，以钙碱性系列为主，总体上为一个钙碱性安山岩―英安岩―流纹英安岩―流纹岩的岩石系列。近期的研究表明，LS型金矿床的围岩具有中高钾的特征，这与汇聚板块边缘消减作用形成的高钾岩浆组分有直接关系（陈衍景等，2007）。并且环太平洋地区的LS型金矿床与钾质火山岩之间的密切关系已从很多研究成果中证实。如在LS型金矿床经常出现的富含K的流纹岩，被认为是冰长石化发育的直接原因（Corbett G J，et al.1995）。
3.3水-岩化学作用
LS型金矿床的水-岩作用是还原（m（H2S）>> m（SO4-2）的近中性流体与中性-中酸性的陆相火山岩反应形成的一系列蚀变相.从强酸性环境-弱酸性-近中性，这些蚀变组合依次为：硅化组合-明矾石组合-（明矾石-高岭石）组合-高岭石组合-（伊利石-高岭石）组合-伊利石组合-绿泥石组合-（钙-硅酸盐化）组合（Corbett G J，et al.1995），这些蚀变组合主要受温度和pH值控制，它们不仅记录了流体的演化史，更直接影响了矿质的沉淀。
3.3.1围岩蚀变组合
3.3.1.1硅化矿石组合
硅化蚀变伴随着水-岩作用的每一步反应，贯穿整个低温热液体系，是与矿化最为密接的围岩蚀变，并且在低的pH值（pH<2）流体环境中，只有硅化相是最重要的水-岩作用（Hedenquist J W， et al.1988）在酸性的环境下，蛋白石，方石英和鳞石英会在近地表的环境下出现，通常是在低于100℃的条件下（Leach T M， et al.1988）而石英主要是更高温度下出现的硅化相。
3.3.1.2明矾石矿物组合
LS型金矿床的明矾石组合区别于HS型的硫酸盐组合，它是一定深度下发生沸腾上升的逃逸气体（H2S，CO2）在近地表被氧化形成酸性流体，在下降加热的过程中形成的.这种明矾石组合可能发生在低温热液系统衰减期，大致在1-1.5Km的深度.这种LS型特有的硫酸盐组合反映了一定深度的沸腾“漏气”作用，所以它的大量出现会一定程度反映深部的大规模矿质的卸载，也可以是找矿的一种标志.
3.3.1.3绿泥石矿物组合
绿泥石相是由更低温度下，围岩中的暗色矿物黑云母及角闪石发生硅化形成的，在浅成低温热液系统中，是LS型特有的蚀变矿物。它的发育代表着近中性的还原环境，与之伴随的还有冰长石化及碳酸盐化的蚀变矿物，这些在酸性环境下不会出现或酸性条件下化学性质活泼的矿物是LS型矿床类型的标志性矿物组合。
3.3.1.4钙硅酸盐矿物组合
在近中性到碱性的条件下，钙硅酸盐矿物才会出现。在较低的温度下，沸石―绿泥石―碳酸盐化矿物出现，由于沸石类矿物对压力及温度较敏感，并具含水沸石族（<150-200℃）―无水沸石族（150-200℃）的垂直分带现象，从浅部到深部，依次为钠沸石―菱沸石―丝光沸石―片沸石―辉沸石―浊沸石。这些垂向连续的蚀变矿物组合对矿体的剥蚀程度有一定的表征作用。
3.3.2矿质的溶解、运移及沉淀
整个低硫化作用过程是岩浆热液（已用硫同位素研究证明）脱气（一次沸腾）产生含H2S的气相流体，在低温热动力驱动下，溶解容矿岩石中的矿质，同时伴随一系列的围岩蚀变。溶解Au的化学反应式为：
Au+2H2S= Au（HS）2-+1/2H2+H+
在中低温（<300―350℃）的热液系统内，几乎在任何条件下，Au都是以Au（HS）2-络合物的形式迁移，而在更高的温度下才会以（AuCl）-氯络合物的方式迁移。Large（1994）进一步研究得出，Au以二硫化物络合物迁移，需要在一个近中性（pH4）的低硫化热液系统内;同样在
高硫化作用的酸性体系，是以（AuCl）-氯络合物形式迁移。Au（HS）2-络合物的溶解迁移主要受流体的pH环境及温度控制，在低温范围（150―300℃）内，Au（HS）2-的溶解度随着温度降低而缓慢增大，并且在低硫化系统下（pH4），Au（HS）2-的溶解度随着流体性质趋于中性而明显增大。所以可以看出一个更低温度（150―200℃），还原性质（pH介于6―8）的流体是对矿质溶解迁移的最佳载体。
在低温热液系统中，矿质是从上升的含矿流体中沉淀而来的，而导致这样的矿质沉淀作用则需要整个化学场平衡被破坏，流体性质改变。LS型的成矿作用总结起来为：①沸腾作用;②与低pH流体的混合作用;③与氧饱和流体的混合作用。
流体的沸腾作用是LS型金矿床最普遍的现象，大量的矿物学、流体包裹体和稳定同位素证据表明，沸腾可能是导致低硫化型浅成低温热液型矿床贵金属和贱金属沉淀的主要原因.
流体的混合作用是LS型金矿床另一个成矿机制，当富含CO2的地下水下降与上升的含矿热液混合后，发生沉淀.所以在LS型金矿床的成矿过程中，内生相的赤铁矿是Au大量沉淀的一个重要标志.。
3.4水-岩作用系统
低硫化热液系统的水-岩作用分为两大方面：1.S+4向S-2转换的还原过程引起矿质溶解的作用;2.与之伴随的围岩蚀变.矿质溶解与围岩蚀变的诱发关系尚不清楚，假设矿质溶解破坏了整个化学场平衡。当大量的Au被溶解，发生碳酸盐化，进入另一个成矿机制。
LS型金矿床的围岩蚀变是在开放热液系统下发生的，总体上反映出流体性质从弱酸性到近中性的演化过程。在蚀变矿物方面具有以下的显著特征：（1）浅部具有明矾石―硬石膏硫酸盐矿物组合，作为矿化部位的盖层产出;（2）石英―绢云母―伊利石―绿泥石蚀变矿物组合，一般在垂向上具有线性蚀变展布的特点，是伴随成矿元素溶解运移的最重要水-岩作用;（3）表征中性还原环境的碳酸盐化矿物组合及在碱性岩系统下广泛发育的冰长石化蚀变;（4）代表沸腾作用的玉髓及在迅速冷却作用下形成的无晶形硅石等。
4 LS型金矿床分带性
由于LS型金矿床产出的专属性及集中性，使对其的亲缘性及组合关系的研究更具有意义。通对西南太平洋板块区域内LS型金矿的研究得出，不同地壳深度的LS型热液系统都受到同样的热事件作用，并且在垂向上具有分带性，整个热事件作用是由深部侵入体的侵位造成的，它提供一个巨大的热源，加热盐度低的大气循环水，进而形成一个低温热液的对流系统，被加热的流体压力驱动进入构造单元及渗透性好的区域，在已存的构造上，进一步形成垂直分带的裂隙构造、角砾岩充填、角砾岩筒、卵石岩墙、席状脉及带状脉。
5讨论
Corbett（2002）通过对环太平洋区域的研究，对LS型金矿床进一步分类，并指出了它们在相似的低温热液系统下，不同的地壳深度，水-岩作用有着重要的差别，同时也认为这些矿床在成矿上属于一个垂向上具有分带性的系列（Corbett G J，2002） ，这就暗示了在一个合适的低温热液系统中，巨大的伸展构造环境下LS型金矿床不会仅为单一、零星的产出。
我国东北地区位于太平洋成矿域的外带，浅成低温热液成矿作用与燕山晚期的伸展机制的断裂活动关系密切（胡朋等，2004）。近年来，在该区域陆续发现了一些LS型浅成低温热液金矿床，于是对其围岩蚀变及矿物组合的深一步研究，能否来进一步划分亚类，建立一个成矿系列，并在已知矿区是否存在别的亚类 矿床是一个值得研究的问题。