Modelo de enriquecimiento local--modelo de teoría de acoplamiento múltiple--mineralización de cuatro dimensiones
Con base en los datos geológicos, geoquímicos y fisicoquímicos anteriores, podemos resumir las limitaciones en la formación de enriquecimiento local de grandes depósitos de oro de la siguiente manera.
(1) Antecedentes geológicos y geoquímicos sólidos de materiales formadores de minerales
Proporcionar el campo de antecedentes geoquímicos sólidos de materiales formadores de minerales (oro y aniones relacionados), que generalmente es un solo capa en la estructura de los cinturones orogénicos, mientras que en las zonas de activación continental suele ser una estructura de doble capa.
El sólido campo geoquímico de fondo de la estructura monocapa del cinturón orogénico está compuesto por ciertos elementos naturales. Esta diferencia de composición está relacionada con el fondo geológico cuando se formó. Por ejemplo, las zonas de subducción de placas y las zonas de juntas de colisión son agregados de ofiolita; los arcos de islas inmaduras están dominados por basalto lacustre y andesita calco-alcalina; los arcos de islas maduras incluyen grandes cantidades de dacita y flujo además de rocas volcánicas granuladas y. cerca del margen continental activo maduro, hay agregados que aparecen en arcos de islas maduros superpuestos con "basalto potásico" y "andesita olivina" cerca del margen continental activo maduro, hay "basalto potásico" y "andesita olivina" superpuestos con "andesita potásica" " . En la cuenca del rift interno del "arco", hay combinaciones de rocas volcánicas-sedimentarias. Las rocas volcánicas pueden estar compuestas de rocas volcánicas calco-alcalinas o combinaciones de rocas volcánicas bimodales, turbiditas y rocas carbonatadas a menudo van acompañadas de. cantidades variables de materia orgánica, y a veces oro y metales en capas sedimentarias ígneas o capas sedimentarias aluviales. Capa de preenriquecimiento de sulfuro o depósito masivo de sulfuro; en el entorno de la cuenca del arco posterior, también está dominado por series de rocas volcánicas-sedimentarias. Las rocas volcánicas son generalmente basalto y rocas clásticas vitrificadas, y las rocas sedimentarias incluyen rocas silíceas y rocas carbonatadas. y turbiditas, que a menudo contienen cantidades variables de materia orgánica y capas de pirita intergenética. Las rocas volcánicas orogénicas en China se formaron principalmente en la era Paleozoica, y sólo las rocas volcánicas orogénicas relacionadas con colisiones en el suroeste del Tíbet se formaron en el Cenozoico y el Neógeno. Como combinación de rocas en los cinturones orogénicos que rodean las minas, tiene las siguientes características: generalmente hay rocas volcánicas intermedias y básicas, y las reacciones agua-roca ocurren con agua de mar caliente durante el proceso diagenético ② Hay erupciones volcánicas o erupciones volcánicas-sedimentos en; rocas sedimentarias marinas El preenriquecimiento de oro o reacción agua-roca ocurre en salmuera caliente del fondo marino; hay cantidades variables de turbidita, materia orgánica y formaciones de mayor salinidad en las rocas sedimentarias; ③ Hay cantidades variables de turbidita, materia orgánica y sal en las rocas sedimentarias; rocas Estratos con mayor grado de intensidad; ④ Rocas metamórficas generalmente de bajo grado que se deforman y metamorfosean en fase de esquisto verde o fase de anfíbol bajo. Estas características indican que el oro disperso en las rocas puede haber sido preenriquecido o preactivado en diversos grados; ② Las rocas sedimentarias volcánicas pueden proporcionar una cierta cantidad de aniones activados por oro, especialmente Cl- y HS-, para el mineral. formación de fluidos hidrotermales y precipitación atmosférica Los depósitos de oro hidrotermales poco profundos relevantes en cinturones orogénicos a menudo tienen una relación sincrónica con las rocas circundantes, lo que demuestra que la fuente de oro probablemente provenga principalmente de las rocas circundantes y de series profundas de rocas formadoras de minerales. Es probable que la fuente del oro provenga principalmente de sistemas rocosos circundantes y profundos que contienen mineral.
En las zonas de activación continental, las rocas circundantes de los depósitos de oro a menudo tienen estructuras duales. Además de tener una edad más temprana y un metamorfismo más profundo, la serie de rocas metamórficas del basamento es básicamente similar a las características de las rocas circundantes. en cinturones orogénicos Es por eso que muestra una vez más que la composición litológica y las características de las rocas circundantes de los depósitos de oro tienen cierto significado universal. Existen diferentes interpretaciones del papel de la cubierta de roca volcánica en el proceso de mineralización de la zona de activación continental, pero varios datos de composición de isótopos radiactivos y de isótopos estables muestran que la roca volcánica en la cubierta también proporciona diversos grados de materiales para la formación de minerales. Los fluidos hidrotermales, especialmente en el centro de un volcán y cerca de la zona de la caldera, las rocas volcánicas fuertemente alteradas pueden desempeñar un papel más importante. Sin embargo, hay mucha evidencia de que el basamento volcánico puede haber jugado un papel más importante en el suministro de material de oro que la cubierta volcánica, posiblemente debido a un mayor preenriquecimiento o preactivación de la superficie basal.
(2) Características geoquímicas del fundido de materiales formadores de minerales
La investigación experimental actual muestra (Liu Yushan, 1994) que el coeficiente de distribución del oro en fundidos y rocas madre es mayor que 1 Es decir, en caso de fusión parcial de la zona de origen del manto de la corteza, no se excluye que el propio macizo rocoso pueda ser una fuente importante de suministro de oro. Esto se refleja en depósitos de pórfido de oro y cobre y depósitos de calcopirita. y El sistema de roca del basamento juega un papel más importante en el suministro de oro. Esto también se ve confirmado por el hecho de que los fluidos hidrotermales que forman minerales en los depósitos de pórfido de oro y cobre y en los depósitos de sienita y oro son principalmente agua magmática reequilibrada.
Los pórfidos y rocas intrusivas epigenéticas relacionadas con yacimientos de oro tienen las siguientes características: (1) Magma principalmente neutro y neutro-ácido, y el magma derivado de su diferenciación es ácido y puede dividirse en calcio-álcali. Hay dos combinaciones principales de anfíbol de cuarzo-anfíbol granular y dolomita-dolomita-anfíbol granular de cuarzo alcalino. A veces también hay magma de actinolita de cuarzo, pero la cantidad es menor (2) El magma es rico en agua y volátiles, entre los cuales; Además de que el magma en sí es rico en agua, el magma es muy volátil (ii) El magma es rico en agua y componentes volátiles, que además de los componentes del magma en sí, también incluyen componentes recargados por las rocas circundantes y el agua subterránea que se filtra (; iii) Durante el proceso de reacción agua-roca, tiene una gran capacidad para activar y extraer oro y otros elementos metálicos (el macizo rocoso tiene las características de múltiples intrusiones pulsantes; ④ el magma se encuentra en un estado supercrítico y de temperatura ultraalta; Una vez que la presión interna excede la presión externa, especialmente una vez que la presión interna excede la presión externa, especialmente en las condiciones de descompresión local del ambiente externo causada por actividades tectónicas, la expansión del magma puede causar una fuerte ebullición. 6) La cámara de magma es más alta y está bien diferenciada, y hay un suministro de agua subterránea que se filtra en la cámara de magma. (7) El valor inicial del isótopo de estroncio del magma tipo I es bajo, 0,705-0,707, y el magma tipo S es 0,710-0,715; , y otras características geoquímicas también son significativamente diferentes.
(3) Características geoquímicas de los fluidos formadores de minerales
Los resultados de este estudio experimental muestran que la distribución de elementos de oro en los fluidos y El coeficiente de distribución es generalmente de 2 a 4 y, a veces, puede llegar a 10. Es decir, la mayor parte del oro en la masa fundida entrará preferentemente en el estado de equilibrio de magma fluido hidrotermal o magma mezclado con fluido hidrotermal de precipitación atmosférica.
Para las intrusiones subvolcánicas, ultrapoco profundas y poco profundas, el fluido hidrotermal que forma el mineral es principalmente agua de magma mixta reequilibrada, por lo que sus proporciones de isótopos δ18OH2O, δD, δ34S, δ13C y Pb se heredan del. composición isotópica del propio magma.
Para los depósitos hidrotermales de oro poco profundos, el fluido hidrotermal que forma el mineral es principalmente precipitación atmosférica, y su composición isotópica depende de la composición isotópica de la "roca" durante la fusión agua-roca. proceso de reacción, relación de masa agua-roca y grado de reacción agua-roca En áreas volcánicas de cinturones orogénicos, las reacciones agua-roca ocurren principalmente en sistemas de rocas volcánicas o sistemas de rocas volcánicas-sedimentarias con un espesor de menos de 1000 m; en las zonas de activación continental, las reacciones agua-roca a menudo ocurren simultáneamente en las rocas volcánicas y en los basamentos metamórficos. Por lo tanto, la mineralización es caliente y la roca compuesta es la fuente de calor de mineralización del sistema de magma. campo de flujo
Las actividades de magma en áreas volcánicas generalmente ocurren en áreas regionales de fondo con alta densidad de flujo de calor. El valor puede alcanzar 83,76 mW/m2 en la zona de rift, 67 mW/m2 en la zona de activación continental, 54,42 mW/. m2 en el arco de islas y margen continental activo, y 62,79 mW/m2 en la plataforma continental.
La actividad magmática en áreas volcánicas generalmente ocurre en áreas de fondo regionales de alta densidad de flujo de calor p>Mineralización en áreas volcánicas. especialmente aquellos relacionados con sistemas de domos volcánicos, sistemas de fracturas de cráteres, rocas subvolcánicas y sistemas de rocas intrusivas epigenéticas. La mineralización de las áreas mineras de oro depende principalmente de la influencia de la actividad magmática en diferentes profundidades de intrusión, es decir:
Magmática. la actividad en áreas volcánicas generalmente ocurre en áreas de fondo regionales de alta densidad de flujo de calor;
La actividad de magma en áreas volcánicas generalmente ocurre en el área de fondo regional de alta densidad de flujo de calor;
La actividad de magma En el área volcánica generalmente ocurre en el área de fondo regional de alta densidad de flujo de calor. De abajo hacia arriba, son: salas de magma altas, rocas intrusivas mesoplutónicas más grandes, rocas intrusivas epigenéticas y rocas subvolcánicas (o rocas intrusivas ultraepiteliales). ). Una cámara de magma de alto nivel o una intrusión mesoplutónica más grande puede formar una piscina termal o un sistema geotérmico dentro de un campo o área más grande, y la circulación convectiva de la precipitación atmosférica dentro de la región está controlada por el sistema geotérmico. Para un yacimiento o grupo de yacimientos, no son los grandes sistemas geotérmicos los que controlan el proceso de mineralización, sino pequeños sistemas de convección hidrotermal directamente relacionados con canales volcánicos, rocas subvolcánicas e intrusiones epigenéticas. Es en los sistemas convectivos grandes y pequeños donde ocurren las reacciones agua-roca, la interacción entre el agua magmática mixta en cuerpos rocosos consolidados o subconsolidados y la interacción entre la precipitación atmosférica calentada en las rocas circundantes. Durante estas interacciones, las concentraciones de Cl-. y HS- aumentan, formando complejos de cloruro de oro a temperaturas superiores a 300°C y complejos de sulfuro de oro a temperaturas inferiores a 300°C. El complejo de sulfuro se transporta e interactúa con el precipitado atmosférico frío, precipitando así oro.
(5) Condiciones físicas y químicas para la mineralización de diferentes tipos de depósitos de oro
De acuerdo con las características físicas y químicas de los fluidos formadores de minerales de diferentes tipos de depósitos de oro, se pueden dividir aproximadamente en cuatro combinaciones diferentes de condiciones físicas y químicas. Cada combinación es beneficiosa para la precipitación de un tipo determinado o de varios tipos de depósitos de oro (Figura 3-16). ① Si el fluido es relativamente estable en =10-0,5, a∑S=10-2,5 y pH=5,5, es beneficioso que el oro migre en forma de compuestos de sulfuro de hidrógeno en entornos neutros a alcalinos de baja salinidad. sistemas fluidos y precipitar en condiciones físicas y químicas adecuadas para formar depósitos de oro hidrotermales, epigenéticos y con bajo contenido de azufre. La temperatura principal de precipitación de oro es de 280~220℃, y el logaritmo de la concentración de oxígeno [lg(fo2/PΘ)] varía entre -33~-40 entre las condiciones físicas y químicas para la mineralización de los depósitos de oro de tipo piedra verde precámbrico; , El valor del pH, el cloro y la actividad total del azufre son similares a los de los depósitos de oro hidrotermales poco profundos en áreas volcánicas, pero la temperatura de formación es ligeramente más alta, alrededor de 370 a 320 °C, y el logaritmo del enriquecimiento de oxígeno es de -28 a -32 . ~-Bajo las condiciones estables de aCl-=10-0,5 y pH=4,55, en el sistema fluido de formación de mineral de oro y cobre a temperatura media-alta, es beneficioso que el oro migre en forma de cloruro y precipite para formar cuarzo. depósito de oro tipo alúmina (tipo sulfato ácido), el rango de temperatura de precipitación es de 250 ~ 320 ℃ y el logaritmo de enriquecimiento de oxígeno es -32 ~ -28, lo que también favorece la formación de depósitos de oro de pórfido de brecha tipo S. la temperatura de precipitación es de 260 ~ 280 ℃, el logaritmo del enriquecimiento de oxígeno es de -37 ~ -28 la temperatura de precipitación que favorece la formación de depósitos de oro de pórfido de brecha tipo I es de 450 ~ 280 °C y el logaritmo de enriquecimiento de oxígeno es -31 ~ -25; la temperatura de precipitación que favorece la formación de depósitos de hierro y cobre de tipo skarn es de 380 a 310 °C, y el logaritmo del enriquecimiento de oxígeno es de -32 a -27. (3) Si aCl-=100,0, a∑S=10-2,5, pH=5,5 es relativamente estable, la temperatura de precipitación es 380~310℃ y el valor logarítmico del enriquecimiento de oxígeno es -32~-26, lo cual es beneficioso a bloques ricos en cobre Formación de depósitos auríferos de sulfuros. Se forma migración y precipitación durante el proceso de degradación y metamorfismo, formando un depósito de oro y cobre de tipo calcopirita. El rango de temperatura de formación del mineral es de 450 a 300 ℃ y el valor logarítmico del enriquecimiento de oxígeno es de -27 a -22.
(6) Campo de tensiones durante el proceso de mineralización de los depósitos de oro
El campo de tensiones que desempeña un papel en el proceso de mineralización se compone de tres sistemas. Uno es el estrés regional antes de la mineralización. Sistema de campo, el segundo es el sistema de vulcanismo previo a la mineralización y el tercero es el sistema de vulcanismo previo a la mineralización. El segundo son las anomalías del campo de estrés local causadas directamente por la actividad volcánica o la actividad intrusiva antes de la mineralización. El tercero es el efecto del equilibrio de gravedad que ocurre simultáneamente con el proceso de mineralización, induciendo cambios en los dos productos de los efectos del estrés previo a la mineralización. Entre ellas, las anomalías locales en el campo de tensión juegan un papel principal en la mineralización. Esta anomalía local cambia dinámicamente y está relacionada con el sistema de control de la mineralización de diferentes tipos de depósitos de oro. Se puede dividir en cuatro categorías principales: epigenéticas y ultrasuperficiales. Cuando se forma una roca intrusiva, el magma en estado supercrítico crítico provoca un aumento de flotabilidad debido a la diferencia de densidad entre ésta y la roca circundante, invade la posición original mediante la acción de una fuerza mecánica y se expande. está básicamente en un estado de tensión de compresión local. Cuando la presión interna de los componentes volátiles del cuerpo de magma es mayor que la presión externa, especialmente cuando la intrusión se encuentra en la intersección de fracturas y fisuras, provocará una ebullición intensa en el entorno. roca y el borde del macizo rocoso solidificado que se va a abrir, donde se produce la mineralización durante la fase de liberación de tensiones. (La sedimentación por chorro del fondo marino ocurre básicamente en el ambiente estresante de tensión local en el fondo marino. El proceso de mineralización de los depósitos de oro epitermales controlados por el sistema del centro volcánico ocurre en la etapa de ajuste del equilibrio de gravedad local causada por erupciones volcánicas a gran escala, por lo que El estrés El entorno depende principalmente de la anomalía de tensión local causada por la compensación del equilibrio de gravedad. Para los depósitos de oro hidrotermales poco profundos lejos del centro volcánico, el entorno de tensión durante el proceso de mineralización está relacionado con el sistema de fractura compuesto de múltiples niveles o la napa a gran escala derivada de. fallas de deslizamiento de rumbo a gran escala El sistema de zona de corte derivado del deslizamiento está relacionado con anomalías de tensión locales causadas por la reactivación de la herencia, pero en general el proceso de mineralización ocurre durante la etapa de liberación de tensión.
Figura 3-16 Diagrama fo2-T completo de la solubilidad de la zona de precipitación de oro en relación con minerales Fe-S-O, barita, cobre y zinc
1-Lishui; 3-Ashi; 4-Toad Village; 5-Purple Mountain; 6-Longtoushan; 7-Qiyugou; 9-Xiaotieshan; 10-Folded Flame Mountain; 7, sistema epidiagenético sistema de deposición de erupción volcánica, sistema de fallas compuestas de múltiples niveles y control del sistema de zona de cizalla.
Los cuerpos minerales (vetas de cuarzo, cuerpos rocosos alterados con fallas) de depósitos de oro hidrotermales poco profundos pueden formarse en diferentes fisuras estructurales, pero la mineralización se encuentra básicamente en un rango de altitud similar, representando aproximadamente la zona de interacción entre ascendentes. fluidos térmicos formadores de minerales y precipitación atmosférica de enfriamiento descendente. Para los depósitos de oro hidrotermales poco profundos, la ubicación de esta zona de interacción es la "trayectoria límite" de la mineralización de oro y también es una "barrera" geoquímica y fisicoquímica fluida.
La "trayectoria limitante" de la mineralización de depósitos masivos de sulfuro depositados por erupciones volcánicas submarinas es la interacción entre la salmuera caliente y el agua de mar fría es también la geoquímica-física de la salmuera caliente. "barrera". En los depósitos de sulfuros masivos dominados por cobre o cobre-zinc, se producen enriquecimientos locales (lugares límite) de oro en la base del depósito, particularmente asociados con vetas vesiculares debajo del depósito.
Las "trayectorias límite" de los depósitos de pórfido de oro y cobre y los depósitos de oro posdeposicionales asociados con intrusiones superficiales y ultra someras son básicamente zonas de contacto, es decir, agua magmática mixta reequilibrada y zonas de interacción. entre aguas subterráneas convectivas calentadas. Las rocas circundantes, la precipitación atmosférica caliente y la alteración degradativa constituyen en realidad una condición de protección fuera del yacimiento.
Tabla 3-5 Restricciones al enriquecimiento local de oro
(8) La "dimensión temporal" del proceso de mineralización
Los depósitos de oro conocidos en áreas de rocas ígneas El proceso de mineralización ocurre básicamente después de períodos tectónicos, intrusivos y magmáticos. Un entorno geológico relativamente estable, que incluye una napa a gran escala que se convierte en deslizamiento, formando ofiolitas y etapas de actividad hidrotermal; sistemas de fractura y corte a gran escala que cambian de corte por compresión a corte por tracción, y forman fracturas y fisuras por tracción. La etapa de actividad hidrotermal después del sistema. ; la etapa de actividad hidrotermal donde las erupciones volcánicas a gran escala forman cráteres rotos la masa rocosa se erosiona y localmente forma brechas hidrotermales y etapa de fluido en ebullición; Todo esto indica que la mineralización es producto de la etapa final del proceso de disipación de energía material en las actividades tectónico-magmáticas.
La mineralización suele ser de varias fases y etapas, y es el resultado de un "movimiento vibratorio" en el que las condiciones físicas y químicas cambian durante la disipación de la energía material. En términos generales, la precipitación de oro en cada pequeña etapa es rápida y de corta duración, pero la duración del proceso de mineralización de múltiples etapas puede ser mayor, especialmente en áreas de sistemas geotérmicos, donde la existencia y el tiempo de actividad del sistema geotérmico pueden ser más largos. hasta cientos de años Durante miles de años, los depósitos de oro hidrotermales poco profundos con bajo contenido de azufre y los depósitos de oro sedimentarios de erupciones volcánicas submarinas a menudo pueden formar depósitos grandes y extragrandes.
La formación de depósitos de oro a gran escala requiere el desarrollo coordinado y coincidente de varios factores, como el campo material, el campo energético, el espacio tridimensional y las dimensiones temporales relacionadas con el proceso de formación del mineral. la escala de formación del mineral o la ley del mineral se verán afectadas (Tabla 3-5).