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中国金矿床成矿规律与找矿预测研究
薛建玲1，庞振山1，叶天竺1，甄世民1，陶文1，杨添天2
2 中国地质调查局
第一作者：薛建玲，高级工程师，主要从事找矿预测、矿物学及矿床学研究。通讯作者：庞振山，教授级高级工程师，主要从事找矿预测、矿物学、岩石学方面研究工作。
导读：
作者系统分析研究了中国1572座规模以上金矿床资料，总结提出了中国金矿床空间分布不均衡性和成矿时代爆发性特点，以找矿预测为目的摒弃繁杂的传统金矿分配方案，新提出了沉积型、火山岩型、岩浆热液型和剪切带型金矿4种类型，化繁为简！在此基础上系统总结了准确识别隐伏岩体空间位置及其含矿性的地质标志和专题样品研究方法等，方便实用！薛建玲、庞振山等研究成果进一步丰富了“三位一体找矿预测理论”，为金矿找矿预测提供了理论依据和特征标志。基金项目：国土资源部公益性行业科研专项(201411024)； 中国地质调查局地质矿产调查与评价专项全国重要矿集区找矿预测(DD20160052)； 老矿山典型矿床成矿规律总结研究(12120114092501)和勘查区找矿预测示范(12120115037201)。------内容提纲------
0 引言
1 金矿床分类
2 金矿床的分布和成矿时代
2.1 陆块区是金矿床最主要的分布区
2.2 中生代是金矿床最主要的成矿期
3 金矿床的主要含金建造
3.1 陆块区太古宇—古元古界变质基底含金建造
3.2 陆块区元古宇基底变质岩含金建造
3.3 造山系元古宇褶皱基底含金建造
3.4 古生界—中生界碎屑岩系
4 金矿床的主要成矿地质体
4.1 聚集性分布的脉岩
4.2 热接触变质晕和热液蚀变晕
4.3 地球化学标志
4.4 关于温度和碳氧同位素标志
4.5 物探、遥感等方法
5 金成矿作用及其地质标志
5.1 金的离子电位特征
5.2 金矿物形式
5.3 金的赋存状态
5.4 金在各种物相中的分配
5.5 金络合物沉淀条件
5.6 金的沉淀作用方式
6 结论
矿床类型划分是勘查区找矿预测的基础工作，直接关系到找矿预测地质模型的构建。目前，国内外已有的金矿床分类达数十种，按分类所依据的基本因素，大致可分为4类：一是按成矿作用特点，如朱奉三、毋瑞身；二是按成矿物质来源，如谢家荣、王鹤年与储同庆；三是按产出围岩，如孟宪民、Tatsch、Boyel等；四是按矿化样式，如武警黄金指挥部黄金地质研究所划分的石英脉型金矿、破碎带蚀变岩型金矿等。但尚未有以找矿预测为目的的矿床类型分类。近年来，关于我国金矿床的研究，特别是胶东、小秦岭、冀东北、辽吉黑等矿集区的金矿床研究可谓汗牛充栋，获得了大量微观数据，对成矿物质来源和矿床成因也有颇多认识。自我国危机矿山典型矿床成矿规律研究项目(2008—2011年)实施以来，以叶天竺为首的科研团队，在金矿勘查区找矿预测中获得了重要的认识，但是如何把金元素地球化学和地质事实中的矿物交代关系、包裹体成分、稳定同位素确认的成矿物质来源、共伴生元素组合、元素赋存状态及其矿物等实际数据结合起来，进而说明成矿作用过程，探讨成矿机理，明确成矿作用特征标志，还有待于进一步研究。另外，我国金矿床在各个时代都有产出，但不同金成矿时代有何特点？我国各省均有金矿床分布，但呈现明显的不均衡性，大型金矿床主要集中在胶东、小秦岭、辽东、陕甘川等金矿成矿带。这些矿集区所处的大地构造位置有何异同？基底对成矿影响如何？这些问题，尽管已有不少学者进行过不同程度的探讨，但仍然需要进行系统的总结研究。本文以找矿预测为目的，划分金矿床类型，提出我国金矿床时空分布规律，并以元素地球化学特征为切入点，探讨金从流体组分转变为成矿结构面中的固体矿物组分这一短暂过程的迁移沉淀机制，打通元素从络合物至矿物的通道，为找矿预测提供理论依据和特征标志。1 金矿床分类
本文以找矿预测为目的，以成矿地质作用为基础，将金矿床分为4类，每类矿床均对应特定的成矿地质体和成矿地质作用类型(表1)。其中，火山岩型金矿根据喷发环境划分为海相火山岩型金矿和陆相火山岩型金矿2个亚类。岩浆热液型金矿根据矿体与成矿地质体的空间关系及成矿温度划分为4个亚类，分别为斑岩型金矿、接触交代型金矿、中低温热液型金矿、远成低温热液型金矿。表1 金矿床分类
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需要说明的是：(1)本文所研究的金矿床是指以金为主要矿产的矿床，不包括作为共生或伴生矿产回收的矿床。在我国，很多斑岩型铜矿、夕卡岩型铜矿、铜镍硫化物矿床、海相火山岩型铜矿等均含有数量不等的金，但这些矿床金的产值低于主元素，且金的空间分布与主元素存在不协调性，金是相对集中而不是均匀分布的，其分布范围常常较主元素范围小，表明金是局部富集的。(2)关于斑岩型金矿。根据成矿地质体理论，本文将与次火山岩有关的、矿化作用发生在次火山岩体内或接触带的金矿称为火山岩型金矿，如团结沟金矿、毕力赫金矿、紫金金铜矿等，而不称其为斑岩型金矿。严格意义上的斑岩型金矿是指成矿与斑岩相关，但在矿田尺度上不存在与成矿同时期的火山地质作用的矿床。因此，目前我国以金为主的斑岩型矿床并不常见，但在分类中仍保留。根据我国450个代表性金矿床资料统计所得数据，金矿床的元素组合可以分为两类：(1)第一类金矿床为Au和Ag共伴生，成矿温度250°C左右，成矿早阶段交代矿物钾硅化温度450°C，同时伴生少量Pb、Zn、W等。金的成色一般低于900，As和Sb含量极低，一般低于有害元素最低含量。成矿早阶段蚀变为强度不等的钾长石化、钠长石化，初步分析成矿流体以AuCl或AuHS或(K/Na)AuCl2络合物为主，符合Au+(0.73)和Ag+(0.79)离子电位的特征。至于钾长石化和钠长石化，有的学者将其划为岩浆作用阶段，但根据矿物实验研究认为，其属于热液蚀变产物，且属于(K/Na)AuCl2络合物早期分解的交代产物。所以，钾长石化和钠长石化是十分重要的找矿标志。内蒙古哈达门沟金矿、新疆那拉提金矿、湖南黄金洞金矿等为代表。(2)第二类金矿床Au和As、Sb共伴生，成矿温度低于250°C，Au的成色一般高于900，Ag含量低，常见毒砂(FeAsS)、辉锑矿(Sb2S3)等矿物，成矿早阶段蚀变主要为硅化，有的为次生石英岩。初步分析，成矿流体以AU+络合物为主，其中有的金矿可见热液赤铁矿发育，说明其高氧逸度，符合Au+(3.53)，As3+(4.35)、Sb+(3.33)离子电位的特征。以黔西南金矿、甘肃鹰嘴山、早子沟、两当、鹿儿坝、阳山金矿，吉林南岔金矿为代表，属于远成低温岩浆热液型金矿，其中甘肃早子沟、两当地区金矿常和浅成脉岩(石英钠长斑岩、闪长玢岩)等在空间上伴生。2 金矿床的分布和成矿时代
截至2013年，全国共发现小型及以上规模金矿床1572处(不含外生的砂金矿)，其中特大型(资源储量大于100t)矿床14处、大型(资源储量大于20t)104处、中型254处、小型1200处。不同大地构造单元及成矿期的金矿床分布见图1及表2、3，其中，大中型矿床372处。![]()
图中罗马数字对应表2中不同大地构造单元
图1 中国主要金矿类型分布简图
表2 中国不同大地构造单元中的金矿床分布
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表3 中国不同成矿期的金矿床分布
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据图1和表2、3可见，中国金矿床在所有I级大地构造单元中均有分布，从太古宙到新生代的所有成矿期均成矿。但其空间分布表现出明显的不均衡性，成矿时代具有爆发性，其时空分布具有以下4个特征：陆块区是金矿床最主要的分布区，前寒武纪基底岩石是金矿床最主要的赋矿岩石（层），中生代是金矿床最主要的成矿期，侵入岩和次火山岩是金矿床最主要的成矿地质体。2.1 陆块区是金矿床最主要的分布区
叶天竺等在全国矿产资源潜力评价工作中，以板块构造和大陆动力学理论为指导，以多岛弧盆系观点为切入点，运用大地构造相分析方法，对中国大地构造单元进行了划分，共划分出16个I级大地构造单元，分为三类，分别为陆块区、造山系和对接带。将全国已发现的1572处小型及以上规模金矿投入I级大地构造单元中，可以发现，除我国西南部的印度陆块区和南部的东南亚多岛弧盆系因分布局限、工作程度低，未发现金矿床外，其他14个I级大地构造单元中均发现有不同规模的金矿床。但金矿床在各大地构造单元的分布表现出明显的不均衡性，金矿床分布最多的是陆块区，其次是造山系，在对接带中分布最少。陆块区是金矿床最主要的分布区。占我国陆地面积约30％的华北、扬子和塔里木三大陆块区，已发现小型及以上规模金矿床约938处，占全国已发现金矿床的60％；其中，大中型规模矿床218处，占全国已发现大中型矿床的59％。华北陆块区是我国金矿最主要的分布区，截至2013年，累计发现小型及以上规模金矿床555处，占全国的35.31％。扬子陆块区是我国金矿第二大分布区，累计发现小型及以上规模金矿床357处，占全国的22.71％。造山系是我国金矿的重要分布区。全国六大造山系中已发现小型及以上规模金矿床541处，占全国已发现金矿床的34％；其中，大中型规模矿床141处，占全国已发现大中型矿床的38％。秦-祁-昆造山系是已发现金矿床最多的造山系，共发现小型及以上规模金矿床226处，占全国的14.38％。其中，大中型规模矿床54处，占全国已发现大中型矿床的14.52％。对接带金矿床不发育。全国五大对接带已发现小型及以上规模金矿床约93处，占全国已发现金矿床的5．92％，并以小型矿床为主，仅发现大型矿床5处、中型矿床8处。金矿床分布的不均衡性不仅表现在陆块区、造山系和对接带中，即使在一个大地构造单元内，其分布也具有不均衡性。在陆块区，金矿主要分布在陆块边缘，如华北陆块区，金矿集中分布在陆块北缘的乌拉尔—大青山地区、阴山—燕山地区、清原—桦甸地区，南缘的豫陕小秦岭地区，东缘的辽东、胶东地区。在扬子陆块区，金矿集中分布于陆块东南缘及西缘的康滇地区等；在造山系，金矿多集中分布在褶皱基底出露区，如秦-祁-昆造山系的甘肃省合作地区、两当地区等。金矿的这种分布特征，主要是受基底变质岩系、区域性构造和岩浆活动的控制，陆块边缘及造山系的基底区往往具有长期、复杂的地质活动历史，发育原始含金岩系，构造、岩浆侵入和火山活动强烈，为金的活化、迁移和成矿提供了优越的地质环境。2.2 中生代是金矿床最主要的成矿期
从表3可见，从太古宙到新生代的所有成矿期均有金矿产出。在全国已发现小型及以上规模矿床总数中，燕山期占59.03％、印支期占12.47％、海西期占13.87％。其中，中生代共发现小型及以上矿床1117处，大中型金矿280处，分别占全国总数的71.5％和75％，表明中生代是我国金矿最主要的成矿期。太古宙和元古宙是我国金矿的主要成矿期，目前已发现的矿床多为小型矿床及矿点、矿化点，主要矿床类型为韧性剪切带型金矿和中元古代的古砂（砾）岩型金矿。韧性剪切带型金矿如南龙王庙、柏枝岩、唐家沟金矿等；古砂（砾）岩型金矿如白山、沂水金矿等。但我国大多数金矿赋存在太古宙和元古宙基底变质岩系中，基底变质岩系是金矿最重要的赋矿地层。古生代成矿期是我国重要的成矿期，矿床主要产于加里东褶皱带中，在华北陆块区及塔里木地块区也有分布，主要矿床类型为中低温岩浆热液型、接触交代型，有部分金矿可能属海相火山岩型。加里东期金矿主要分布在秦-祁-昆造山系，如北祁连的寒山金矿（甘肃省）、车路沟金矿（甘肃省），柴北缘的滩间山金矿（青海省）、青龙沟金矿（青海省）。海西期金矿分布范围较广，如兴蒙造山系锡林浩特地区的巴彦哈尔敖包金矿（内蒙古）及包尔汉图—温都尔庙地区的图古日格金矿（内蒙古）、特拜金矿（内蒙古），阿尔泰和额尔齐斯地区的萨热阔布金矿（新疆）、开因布拉克金矿（新疆）、多拉纳萨依金矿（新疆）、布尔克斯岱金矿（新疆）等，伊宁—中天山—北山地区的新疆阿希、卡特巴阿苏、天格尔、萨日达拉、金窝子金矿。华北陆块区，在阴山—冀北地区发现有内蒙古的常福龙、摩天岭、浩尧尔忽洞、十八倾壕、赛乌素、白云鄂博北矿等金矿；塔里木陆块区，在北山地区产有甘肃省的小西弓、新金厂金矿和内蒙古老硐沟金矿；秦-祁-昆造山系，在北祁连地区产有甘肃省鹰咀山金矿。中生代是我国金矿最重要的成矿期，矿床数占全国已发现金矿床的三分之二。成矿与中生代岩浆活动密切相关，主要矿床类型有陆相火山岩型、接触交代型、中低温岩浆热液型和远成低温岩浆热液型，主要分布在我国东部的山东、河南、吉林、辽宁、河北等省及我国西南地区的贵州、云南、广西等省（区）。新生代也是我国金矿的重要成矿期，矿床主要分布在我国西部地区的扬子陆块区西南缘、西藏和三江褶皱系中，成矿与新生代岩浆活动密切相关，主要矿床类型有接触交代型、中低温岩浆热液型、远成低温岩浆热液型等。扬子陆块区，在上扬子康滇地区，产有云南鹤庆北衙、祥云人头箐、东川播卡、康定黄金坪等金矿；在上扬子哀牢山地区，产有金平长安、元阳大坪、楚雄小水井、镇沅老王寨、墨江金厂等金矿。三江造山系，在昌都—兰坪—思茅地区产有云龙县功果、巍山扎村等金矿。3 金矿床的主要含金建造
金矿化在一定地区内明显受某些层位或某种建造控制，并形成金矿化集中区的重要现象。刘英俊等将这种含有一系列含金层位，即金的初步富集层位的建造称为含金建造。我国金矿的赋矿岩石（层）多种多样，包括各种火山-沉积岩、岩浆岩及其变质岩（图2）。![]()
图2 金矿床与前寒武纪基底分布图
3.1 陆块区太古宇—古元古界变质基底含金建造
主要岩性为变中基性火山-沉积岩系及侵入其中的TTG岩系，构成华北陆块区和塔里木陆块区变质基底，为花岗-绿岩带，是我国最重要的含金建造。主要赋矿岩系（层）包括华北陆块北缘的桑干群、迁西群、建平群，冀东—辽西地区的鞍山群，胶东地区的胶东群，五台—太行地区的五台岩群，鲁西地区的泰山岩群、济宁岩群，陕豫皖地区的太华岩群，塔里木陆块区北山地区的北山岩群、圆藻山群及阿拉善迭布斯格地区的雅布赖山岩群、阿拉善岩群。3.2 陆块区元古宇基底变质岩含金建造
主要由变质中基性火山岩（细碧-角斑岩等）和陆源碎屑沉积建造组成，构成扬子陆块区的基底。主要赋矿岩系包括下扬子江南—天目山地区的溪口群、双溪坞群、双桥山群、历口群、河上镇群，上扬子东南缘的冷家溪群、梵净山群、四堡群等，上扬子康滇地区的大红山群、昆阳群、会理群，上扬子哀牢山地区的哀牢山群等。3.3 造山系元古宇褶皱基底含金建造
造山系元古宇褶皱基底含金建造构成我国主要造山系的褶皱基底，主要岩石组合为火山-沉积建造，变质相为绿片岩相-高角闪岩相，局部地区可达麻粒岩相。在阿尔泰—兴蒙造山系主要有大兴安岭地区的兴华渡口群、锡林浩特地区的宝音图群、小兴安岭地区的新开岭群、佳木斯地区的麻山群；在天山—准噶尔—北山造山系主要有温泉群、巴伦台群等；在秦-祁-昆造山系主要有柴北缘的托赖岩群、东昆仑的金水口岩群、北秦岭的宽坪群和秦岭群；在羌塘—三江造山系主要有雪龙山岩群、宁多岩群和德钦岩群；在华夏造山系主要有武夷地区的八都群、龙泉群和马面山群，云开地区的云开群，钦州地区的谭头群，海南的抱板群等。3.4 古生界—中生界碎屑岩系
古生界—中生界碎屑岩系，主要为砂板岩、千枚岩、片岩及碳酸盐岩，不同程度地含有碳质和以黄铁矿为主的原生硫化物，称为黑色岩系。4 金矿床的主要成矿地质体
与金矿相关的岩浆岩类十分复杂，从基性-超基性岩类到酸性岩类都有，无显著的偏好性，但总体上倾向于与中酸性岩浆岩或碱长花岗岩类关系更加密切。研究发现岩浆热液型金矿成矿地质体为侵位深度较大的侵入体，和岩浆热液型矿床构成密切的时空关系；火山热液型矿床的成矿地质体是与火山构造密切相关的次火山岩体。在某些地区，火山岩型矿床和深部浅成斑岩型矿床往往可归于同一成矿系统。浅部矿化的地质体可能就是浅成斑岩体。岩浆热液型金矿绝大多数赋存在侵入体接触带，多数矿区，特别是远成低温热液型金矿区，成矿地质体往往是隐伏的。20世纪80年代，国内学者广泛开展了太古宙绿岩带和金矿成矿关系的研究，将太古宙基底中普遍存在的、赋存于韧性剪切带中脆性断裂结构面中（以韧性剪切带为“形”、以岩浆期后热液成矿作用为“体”）的矿床，经常列入剪切带型矿床。但据研究发现，多数该类型矿床成矿时间与韧性剪切带形成时间往往相差数十到数百Ma。根据叶天竺等研究总结后认为，其中绝大部分应当列入岩浆热液型金矿，如吉林夹皮沟金矿等。在这些矿床深部已发现同时代的岩体，其成矿地质体应为花岗岩类侵入体。因此，确定隐伏侵入体的空间位置，对找矿预测意义十分重要。隐伏岩体空间位置判别包括推测顶部接触带范围、岩体顶部埋深等，对预测隐伏、半隐伏矿体具有非常重要的意义。主要通过地质标志、地球化学标志、物探信息标志等综合信息加以识别，大致圈定其顶部范围，并推测其顶部埋深。必要时还要通过专题样品研究进一步提供依据，准确识别隐伏岩体空间位置及其含矿性。4.1 聚集性分布的脉岩
脉岩是岩浆侵入活动中以脉状产出的侵入体，以各种不同产状产出，称为岩墙或岩脉。总体上可以分为两大类：第一类为区域性脉岩，受区域构造控制的脉岩带，分布范围不受深成岩体控制，有的远离深成岩体几千米，形成时间较晚，已经超出深成岩体冷凝固结阶段，其成分与深成岩体并不相关，经常形成偏基性或碱性辉绿岩、煌斑岩类，往往平行排列成群分布；第二类为与岩株、岩基状侵入体有成生联系的脉岩，和岩株、岩基状侵入体存在时间、空间、物质成分联系，可以作为判别隐伏岩体的直接标志。以下主要讨论此类脉岩与岩体的关系：（1）脉岩和侵入体构造关系。首先，和岩株状、岩基状侵入体具有成生联系的脉岩，其侵入构造与岩体侵入时的原生构造有关，岩浆冷凝过程是个缓慢的过程，当岩体侵位时，由于侵入体接触带表面首先冷凝结晶，而当深部岩浆房岩浆压力大于围岩压力时，可以在侵入体顶部内外接触带形成构造裂隙，岩浆贯入形成脉岩，此类侵入原生构造控制的脉岩，经常在岩体顶部形成放射状或环状分布。如果当时侵入体侵入过程中叠加区域构造活动，或者在侵入活动前已有区域构造存在，此时脉岩可形成受区域构造叠加控制的聚集性分布。高位侵入体在其顶部由于快速、降温、减压更易形成浅成脉岩，因此岩体顶部的脉岩可以分为受侵入原生构造控制的和叠加区域构造控制的两种情况。主动侵位岩体主要形成原生侵入构造控制的脉岩；被动侵位岩体主要形成叠加区域构造控制的脉岩，叠加区域构造控制脉岩发育的隐伏岩体与成矿关系更密切。（2）脉岩与其相关侵入体时空关系。把脉岩分为岩枝、深成脉岩、浅成脉岩三种类型，岩枝状脉岩是从岩体边部、上部，沿构造裂隙侵位的分枝部分，因此，与侵入体关系时间相同，空间相连，成分相同。深成脉岩与侵入体侵位时间更加接近，处于岩体冷凝结晶早期，空间上在接触带数百米之内，成分和侵入体基本相同，由于结晶分异，略显向酸性演化。浅成脉岩一般形成于岩体冷凝结晶晚期，经常和岩浆期后热液形成时间接近，空间上并不和岩体相连，有的在接触带数千米范围内，成分和岩浆晚期相当，向酸性或碱性演化。此类脉岩常见和热液矿化有关，偏中性侵入体的脉岩以细晶闪长岩、花岗闪长斑岩（深成）、闪长玢岩、钠长斑岩（浅成）为主；偏酸性侵入体的脉岩以细晶岩、花岗斑岩（深成）、石英斑岩、正长斑岩（浅成）为主。通过脉岩地质特征及其与侵入体关系研究，可以大致判断隐伏岩体位置和成分。4.2 热接触变质晕和热液蚀变晕
（1）热接触变质晕。中酸性侵入体成岩温度700〜800°C，当侵入到温度较低的围岩中时，在封闭条件下岩体和围岩发生热作用，如果岩体和围岩无较多的物质成分交换，以岩体为中心，随着距离接触带远近形成不同的矿物成分，称为热接触变质晕。一般情况下接触变质岩和围岩成分有关：泥质砂板岩类形成红柱石、堇青石角岩，新生矿物以堇青石、红柱石为主，也有少量黑云母、绢云母、绿泥石；中基性及钙硅质岩类形成钙镁质角岩或钙硅质角岩，新生矿物有钙铝榴石、透辉石、硅灰石、透闪石等；长英质岩类主要形成硅质角岩，新生矿物有石英、绿泥石、红柱石、钠长石等；碳酸盐岩则形成大理岩化。热接触变质岩石的特征是矿物颗粒细小、致密、坚硬。此类变质晕常见于无矿侵入体接触带。（2）热液蚀变晕。侵入接触带发生大量物质成分交换，此时，大量水和其他挥发组分参加了接触交代作用，形成大规模的成矿早阶段热水蚀变作用，其规模、强度和水及其他挥发分的数量呈正相关。接触交代作用产物和围岩岩性有关：在泥质、花岗质岩类岩石中发生水解和氢交代作用(酸性蚀变)，形成大量羟基矿物、黑云母、高岭石、叶蜡石、白云母等；在碳酸盐岩类岩石中发生去C02或碳酸盐化作用(碱性蚀变)，形成大量石榴子石、透辉石、透闪石等夕卡岩矿物。当流体中带入C02时，形成碳酸盐化。在高氧逸度条件下发生氧化反应，形成明矾石、硬石膏、重晶石等矿物，或者出现钾长石、黑云母和磁铁矿共生。（3）特殊矿物标志。隐伏成矿侵入体上部围岩，经常发育特殊的矿物。中国东部次火山热液型矿床，隐伏岩体顶部围岩经常发育萤石、黄玉及电气石等矿物。根据不同的矿床类型隐伏成矿侵入体顶部除了发育规模巨大的热蚀变晕以外，其中常见F、B等挥发分形成的特殊矿物。深色锡石说明离岩体近，浅色锡石说明离岩体远。（4）热液爆破角砾岩体标志。热液爆破角砾岩体经常出现在次火山热液型或浅成岩浆热液型矿床侵入体顶部接触带，因此如果在侵入体围岩中出现热液爆破角砾岩体，其深部必然存在隐伏侵入体。应用水热交代蚀变可推测隐伏侵入体位置及其含矿性：一般非矿侵入体顶部接触变质晕规模小，而且变质矿物多数以无水矿物为主；成矿侵入体的顶部形成规模巨大的热水蚀变，依围岩岩性不同而形成不同矿物组合，但是总体特征与参加交代作用的水及其他挥发分的含量有关。根据热液蚀变范围和强度可以推测隐伏侵入体的范围及顶部位置。成矿侵入体热接触变质和热液蚀变经常叠加存在时，由于同时同位，矿物成分也无法区分，因此没有必要将其严格区别。4.3 地球化学标志
（1）元素分带标志。侵入体顶部围岩中，由接触带向外常见元素形成分带现象，根据不同元素分带可以推测隐伏岩体顶部位置。具体分带模式应根据区域成矿带和不同矿床类型确定。例如岩浆热液矿床中根据温度高低，由高温元素W、Sn、Mo、Bi到中低温元素Cu、Zn、Pb、Ag、Au、Sb、Hg依次分带，也可以根据络合物稳定性区分其含量分带，在配位体相同条件下，按离子电位由大到小依次降温而分带。例如热液硫化物矿床中，同为C1-基或HS-基配位体时，按Mo4+、Cu2+、Zn2+、Pb2+、Ag+、Au+排列，还要结合元素分配受压力、沉淀机制等因素影响综合考虑。以上元素异常分带包括矿床共伴生组分、常量元素组成和微量元素组成。（2）特征元素标志。除元素分带以外，在侵入体顶部经常出现F、Cl、I、B等挥发分形成的异常区。根据矿种、侵入岩岩石特征、矿床类型区别挥发分元素组合及其分布特征，判断隐伏岩体。通过成矿元素含量比值定性判断热液流体运移方向，如利用Zn/Pb等值线、磁铁矿的V205/TFe等值线、W03/Sn等值线、Au的成色(Au/Ag)等值线等判别温度变化，一般高值为源区，指向隐伏侵入体位置。工作方法主要采用岩石测量，应用原生晕数据编制元素地球化学图，测试元素应根据侵入体可能岩性成分、矿种和矿床类型确定。例如中低温岩浆热液矿床或陆相次火山热液矿床应测试Au、Ag、Cu、Pb、Zn、W、Sn、Mo、Bi、As、Sb、Hg等元素。在资料欠缺时，也可以应用土壤地球化学资料。4.4 关于温度和碳氧同位素标志
中酸性侵入体在岩体顶部可以出现温度异常中心，当顶部尚未出现热接触变质晕和热液蚀变晕时，通过包裹体测温确定温度异常区，大致推测深部隐伏岩体顶部位置。具体工作方法，可以在地表采集透明矿物包裹体温度样品，圈定等温线、确定高值区，也可以利用矿体纵剖面和横剖面图，按不同深度采集相同成矿阶段透明矿物包裹体样品，圈定等温线，温度偏高部位可能为隐伏岩体顶部位置。应用碳、氧同位素异常可推测隐伏岩体顶部位置。实验资料认为中酸性侵入岩体可以引起围岩中稳定同位素交换反应，温度越低，分馏越强；温度越高，分馏越弱。同一成矿环境下的热液流体δ180和δ13C值越低，离热流体越近。以碳酸盐岩为围岩的侵入体，热流体周围δ180和δ13C同位素形成低值“谷”，据此可以判别隐伏岩体的存在。4.5 物探、遥感等方法
在围岩和岩体存在磁性差异的勘查区，利用磁测资料可以准确地圈定隐伏岩体顶部接触带范围，同时应用计算机软件估算隐伏岩体顶部埋深深度。中酸性侵入岩体一般具有低密度特征，因此在一定背景数值下可以引起局部重力低值异常，通过局部重力异常预测隐伏侵入体的存在。中酸性岩株状侵入体在侵位过程中，由于岩体成岩过程中热液压力和围岩压力差经常形成原生环状断裂或放射状断裂，因此遥感环状影像特征往往显示隐伏岩体的存在。特别是如果出现重力、磁法、遥感等各种环状异常叠加时，基本上可以判断隐伏岩体的存在。地质作用的差别使得判别标志也多种多样，因此尽量采用综合标志加以判别。对于成矿侵入体和非成矿侵入体尚需进一步根据热液蚀变带、特殊矿物标志和元素地球化学标志加以区别。在上述方法基础上还可以应用其他有效的方法，例如伽马能谱（铀、钍、钾）异常、电法异常等。5 金成矿作用及其地质标志
5.1 金的离子电位特征
金是变价元素，以Au+、Au3+、Au0三种形式存在，总体偏碱性，Au+为强碱性阳离子，其离子电位和Cu+、Ag+属同类型，同为亲硫，和K+、Na+、Ca2+、Mg2+等造岩常量元素外层电子相同，但次外层差别很大，因此后者为亲氧离子。Au3+为过渡型金属阳离子，其离子电位和Sb3+、Fe2+、Cu2+、As3+相近（图3）。![]()
粗黑体元素既是成矿元素又是探途元素。惰性元素集中在离子电位中等区域内，活动元素或为低"或为高心图3 离子电位与元素活动性相关图
Au+和Cu+共生的地质事实，验证了两者离子电位的相似性质。福建紫金山铜矿、蒙古欧玉陶力盖铜矿、西藏驱龙铜矿、西藏多龙地区铜矿、澳大利亚奥林匹克坝铁铜矿等都属于铜金共生，而铜矿物以原生斑铜矿（Cu5FeS4）、黝铜矿（Cu12[Sb4S13]）等Cu+为主，与Au+（0.73）和Cu+（1.04）离子电位相近吻合。5.2 金矿物形式
金的地球丰度值为1.6X10-6，在地壳中的丰度很低，为1.3X10_9。已知自然界金矿物有60多种，主要是自然金、银金矿、方锑金矿及金的碲化物（表4）。其中尤以自然金和银金矿最为重要。目前国际矿物网站上给出的Au的常见矿物是33种。Au和Ag同为IB族，原子半径相同，均为1.44A。，单质晶体构造类型相同，均为面心立方格子，所以Au－Ag可以完全类质同象，形成自然金－金银矿－银金矿－自然银类质同象矿物系列。Au和Cu在高温时完全类质同象，低温时有限类质同象。Au与Pt族元素原子半径相近，可类质同象形成铂金矿、钯金矿和铑金矿。表4 金的主要矿物一览表
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5.3 金的赋存状态
金的赋存状态分为独立矿物、胶体、类质同象和络合物四大类。在金矿勘查实际应用过程中，按照金与载金矿物之间的镶嵌关系，金的赋存形式又可以分为裂隙金、晶隙金、表面吸附金、包体金和晶格金。通过统计发现，第一类矿床中的金矿物主要为自然金和银金矿，有的矿床中也可见金的碲化物，如碲金矿等。金矿物的粒度变化很大，有时在同一光片中可见粒度相差数十倍的金矿物，但总体上多见细粒金和中粒金，有的矿区粗粒金也占很大比例。矿石中的金有以下3种赋存形式：（1）粒间金。它是金矿物的主要赋存形式，存在于石英、黄铁矿等各种矿物颗粒间隙中或边缘。存在于硫化物颗粒之间的金矿物粒度较粗(＞0.001mm），石英颗粒间者粒度更大一些，多见明金。粒间金的形态随其充填空间的变化而变化，常见不规则粒状、三角状、叶片状等。（2）裂隙金。它一般呈微细脉状、树枝状、片状或粒状，粒度一般较粗大，沿碎裂石英、金属硫化物等矿物的裂隙或孔洞分布。（3）包体金。金矿物包含于金属硫化物及脉石矿物中，多呈浑圆状、扁豆状、它形粒状、乳滴状、细脉状等。载金矿物主要为石英黄铁矿、黄铜矿、方铅矿、闪锌矿等，金矿物沿载体矿物内部残留空隙充填或金矿物与载金矿物呈固熔体分离态存在。粒间金、裂隙金占80%以上，而第二类金矿中的金呈显微-次显微状赋存于黄铁矿、毒砂中或被矿物、有机质等吸附。大多数的裂隙金和晶隙金以独立矿物存在，表面吸附金则以胶体或者离子团形式存在，包体金可以为独立矿物，也可以为络合物形式；而晶格金则以类质同象形式存在。另外，在富金的含砷黄铁矿中发现了高浓度的纳米金颗粒，纳米金颗粒很有可能在热液及浅成环境中对金的运移和沉淀产生重要影响。5.4 金在各种物相中的分配
硬软酸碱理论指出，硬酸倾向于硬碱结合，因为硬酸与硬碱的趋向于通过静电作用生成离子键；软酸倾向于与软碱结合，因为软酸与软碱趋向于生成共价键；但硬酸与软碱及软酸与硬碱不能结合，交界酸与软、硬碱都能结合，交界碱与软、硬酸亦都能结合。根据Pearson提出的硬软酸碱原理（HSAB），结合Wood和Samson及戴安邦等提出的计算方法，Au°、Au+和Au3+为软酸（图4、表5），因此Au更倾向于形成HS-基络合物，但也可以形成Cl-基络合物，主要取决于流体中的Cl-和HS-的浓度，当高温时HS-的浓度极低，容易形成Cl-基络合物，当HS-浓度增高时，主要形成HS-基络合物。![]()
以-2.2和0.4为界，Pa<-2.2为软酸，-2.2<Pa<0.4为交界酸，FaA0.4为硬酸。
图4 酸的势标度（Pa）图
表5 金属和配位体的硬软酸碱分类
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Au在流体／熔体中分配系数大于10，比Cu高，和流体Cl浓度密切相关。在高温环境下形成Cl-基络合物，在250°C以下形成HS-基络合物（图5）。根据试验，岩浆条件下金在H20-S-Cl蒸汽的熔体体系中，Au以AuCl、AuHS和（K/Na）AuS络合物存在。![]()
图5 Au氯化物(AuCl)和氢硫化物(AuHS)络合物迁移与共生矿物温度范围
由于Cl-主要分配进入含盐液体，HS-分配进入蒸气，因此Au可以在弱碱性环境下以Au+二硫化物形式在富S蒸气相迁移。5.5 金络合物沉淀条件
络合物按阴离子可以分为两类，一类为Cl-基络合物，另一类为HS-基络合物。前人认为Au、Cu、Zn、As等金属元素以Cl-基络合物形式存在于流体中。上述元素形成何种络合物取决于流体中Cl-和S2-离子的浓度。根据S的地球化学行为特征，当温度高于250°C时，由于H2S气体在流体中难溶入，因此流体中S2-离子浓度低，氯化物络合物比硫化物络合物稳定，Cu、Pb、Zn、As的氯化物络合物在典型的卤水、弱酸性且含ΣS<10-2mol的成矿流体中远比硫化物络合物更易溶，只有在温度低于250°C、中到碱性、ΣS＞10-2mol的成矿流体中，硫化物络合物才变得重要(图5)。（1）Cl—基络合物：MeCln2-n+H2S→MeS+2H++nCl_(Me为+2价金属离子)。造成硫化物沉淀的因素主要有：H2S浓度增加，包括硫酸盐还原、有机质反应、还原反应，生成S2－，含H2S溶液混合和围岩中黄铁矿的溶解等；H+活度减少，包括pH值增加、氢交代作用、羟基矿物的形成，减压沸腾挥发分逸散等；Cl-活度减少，包括大气水加入，生成ci-强缔合剂，Cl-活度降低和温度下降。（2）HS-基络合物：Me(HS)-→MeS+HS-+H2S(Me为+2价金属离子)。压力下降造成H2S气体逸出体系，H2S活度降低。温度下降络合物稳定性降低。氧逸度增高氧化反应造成金属矿物沉淀，Me(HS)-+4O2→MeS+H++2HSO4-和PH值降低。上述两种络合物在成矿作用过程中是可以转换的。本文把成矿作用的研究核心内容确定在成矿物质迁移到达矿床位置以后由流体态转换为固体态的集聚沉淀机制。成矿物质的流体态以络合物存在，固体态以矿物存在，要想说明两者转换标志，必须研究成矿物质的络合物问题。尽管目前尚无能力通过实际测试查明络合物配位体的确切成分，但是通过对矿床成矿作用过程中围岩物质的带入带出以及物理化学条件的查定，结合矿床地质特征的研究，可以给出定性的方向性推测，为总结成矿作用特征标志提供理论依据。5.6 金的沉淀作用方式
充填、沸腾、流体混合、交代等作用方式都可以促使金沉淀。绝大多数与岩浆有关的热液金矿床，金的沉淀主要发生于两种流体的混合作用，几乎所有金矿的氢氧同位素显示成矿流体是岩浆水和天水的混合水。部分金矿流体中含CH4成分，说明还有其他流体和岩浆水混合。次火山热液型金矿普遍存在流体沸腾作用。因此，在浅成侵入体及次火山岩体相关的金矿中，流体沸腾作用是重要的沉淀作用方式。CO2不混溶及含金流体和围岩交代作用是韧性剪切带(造山型)金矿的重要沉淀机制。(1)充填作用。热液脉状成矿以充填作用为主，充填作用是指热液流体在已有或者成矿作用发生时形成的断裂裂隙空间中形成的成矿物质的沉淀作用。充填作用主要有两种模式：第一种为降压泵吸模式，当成矿流体在压力梯度作用下被快速进入断裂裂隙空间中，由于压力快速降低，挥发组分H2O、HCl等大量逸出，引起pH值升高，金属浓度增大，气相中硫溶入液相，或者从围岩中带入硫，氯基络合物分解，金属硫化物沉淀；第二种为增压断层阀模式，由于断裂构造位移，在尖灭闭合部位流体发生阻塞作用，当流体压力增加到足以冲破阻塞时，出现水压破裂，其特征往往在压扭性断裂或韧脆性断裂尖灭封闭部位形成围岩角砾，基本无位移碎裂，可以拼接，胶结物为热液产物或金属矿化。上述两种模式主要发生在次生成矿断裂、裂隙构造中，当叠加交代作用时出现扩散交代，形成脉侧蚀变。在特定条件下有的断裂构造还会叠加强烈的混合作用，形成渗滤交代，例如胶东黄铁绢云岩型金矿脉。(2)沸腾作用。我国东部常见浅成侵入岩有关的爆破角砾岩型样式和细脉浸染型样式金矿，主要有河南祁雨沟金矿、吉林头道溜河金矿，八家子外围侵入体内接触带细脉浸染型金矿，新疆阔尔布拉克金矿等。目前看爆破角砾岩型矿化样式在浅成、超浅成侵入岩有关的金矿中是常见的矿化样式，而且经常和深部侵入体内接触带细脉浸染型矿体构成上下结构，可能和Au+在富S蒸气相中迁移以及沸腾沉淀机制有关。浅成侵入体高位侵入时，由于近地表形成快速减压作用，流体形成水过饱和而产生沸腾形成Au、Ag、Cu、Pb、Zn、Mo等沉淀富集成矿。(3)混合作用。岩浆热液成矿作用常见天水和岩浆水的混合效应，构成重要的金属成矿作用沉淀机制。如胶东莱州地区金矿田和牟乳地区金矿田的金矿床，其同位素年龄、环境、稀土成分、成矿作用等特征基本上可以对比，但是在矿化样式、规模、矿石结构构造等方面存在显著的差别。莱州地区的矿化样式除玲珑一带为石英脉以外，主要以破碎蚀变岩为主，牟乳地区主要以石英脉为主。两个地区成矿年龄均为110～120Ma，胶东古地理资料显示当时恰逢郯庐断裂盆地、莱阳盆地形成时期，莱州隆起夹于两盆地之间，同时郯庐断裂带强烈活动，形成三山岛、招平、陡崖等断裂系统。当时强烈的断裂构造系统的活动，造成郭家岭侵入体岩浆热液流体和地表水盆地的贯通混合效应，形成了目前莱州地区金矿田中非常独特的规模巨大的破碎蚀变岩样式金矿田，其成矿作用中流体的混合作用扮演了重要角色。该区玲珑矿段金矿脉仅以次级共轭剪切裂隙成矿，没有发生贯通效应，因此残留石英脉型矿化样式。牟乳地区不存在贯通条件，因此只存在石英脉型矿化样式，从而推测牟乳金矿带向北海域延伸方向和莱阳盆地相接部位也会出现蚀变岩型矿化样式。据此认为，莱州金矿田的矿化样式是特殊环境的产物。(4)交代作用。交代作用在沉淀作用中普遍存在，主要分四种情况：一是侵入体与碳酸盐岩类形成的接触交代作用，称为夕卡岩型矿床成矿作用；二是热液成矿作用中碳酸盐岩和硅铝质岩类岩性界面形成的“硅钙面”交代作用；三是发生于侵入岩体顶部接触带与沸腾作用共同发生的渗滤交代作用；四是发生于断裂裂隙中与充填作用共同发生的扩散交代作用。6 结论
(1)以找矿预测为目的，按成矿地质作用类型，划分了沉积型、火山岩型、岩浆热液型和剪切带型4种金矿类型。我国金矿床的主要元素组合可分为两类：一类金矿床Au和Ag共伴生，成矿温度250°C，金的成色一般低于900，As和Sb的含量极低，成矿早阶段形成强度不等的钾长石化、钠长石化；另一类金矿床Au和As.Sb共伴生，成矿温度低于250°C，Au的成色一般高于900，Ag含量低，成矿早阶段蚀变主要为硅化，有时形成次生石英岩。(2)中国金矿床具有空间分布不均衡性和成矿时代爆发性特点，陆块区分布的金矿床占60%，中生代金矿占全国总数的71.5%。前寒武纪基底岩系是金矿床最主要的含金建造。(3)侵入岩和次火山岩是金矿床最主要的成矿地质体，根据地质标志、地球化学标志、物探信息标志和专题样品研究等方法可准确识别隐伏岩体空间位置及其含矿性。(4)金存在Au0、Au+、Au3+3种价态。Au0是金的主要矿物形式。离子电位相近使得高氯岩浆流体中Au+和K+、Na+、Ag+、Cu+等离子可以在相同物理化学条件下迁移及沉淀，形成共伴生关系；同理，Au3+也和As3+、Sb3+、Fe3+等离子形成共伴生关系。这些均与地质事实相对应。(5)温度高于250°C时，以Cl-基络合物为主；温度低于250C时，以HS-基络合物为主；Au可以在弱碱性环境下以Au+二硫化物形式在富S蒸气相中迁移。充填、流体混合、沸腾、交代等作用方式都可以促使金沉淀。感谢项目组耿林、张志辉、贾儒雅、陈辉、姚磊、贾宏翔、石光耀、朱晓强、林鲁军等辛勤付出和无私奉献，感谢李胜荣教授、张德会教授、姚书振教授和范宏瑞研究员悉心指导和帮助，感谢全国地质资料馆在资料收集方面提供便利，同时衷心感谢各位专家及编辑在审稿过程中对本文提出的宝贵修改意见。
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原文来源：薛建玲, 庞振山, 叶天竺, 甄世民, 陶文, & 杨添天. (2017). 中国金矿床成矿规律与找矿预测研究. 地学前缘, 24(6), 14.
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