重力驱动区域流体运移成矿及锡矿山锑矿床成矿概念模型

一、重力驱动区域流体运移及其成矿

在地壳中流体普遍存在，并且是众多地质作用过程中热流和化学物质迁移的重要营力，有时甚至占主导地位（Jowett et al.，1987；Bethke et al.，1990；Raffensperger，1995a；1995b）。热液矿床的形成、石油运移和圈闭、沉积物的成岩作用及地热异常是大规模（区域规模、盆地规模、大陆规模）水文体系和地壳演化动力学耦合的典型范例（Lioyd，et al.，1978；Issar，1981；Bethke，et al.，1990；Person，et al.，1992；Garven，et al.，1993；Maynard，et al.，1994；）。关于大规模流体运移机制及其成岩、成矿、成油等地质意义Garven（1995）已作了较为详细的论述和总结。马东升教授（1998）也对大规模流体运移的各种机制及其成矿能力作了充分阐述。在流体区域运移的各种机理中，重力驱动较为重要和普遍。这种流体运移机制及其成矿意义越来越受到国内外地质学家的重视，并经研究发现世界上许多层控矿床的形成与重力驱动区域地下水流有关（Garven，et al.，1984a、1984b；Garven，1986；Garven，et al.，1993）。

重力驱动水流体系也称为地形驱动水流体系。在盆地或大陆内部，由于地形起伏产生势能差，使得地下含水层中的水由地势较高的高势能区流向地势较低的低地势能区，即由补给区流向排泄区。地下水在运移过程中淋滤地层中的成矿元素，并于排泄区卸载、沉淀成矿。现代地壳流体研究表明，重力驱动系统的运移距离可达几百公里到上千公里，甚至更远（Habermehl，1980；Banner，et al.，1989；Musgrove and Banner，1993）。重力驱动流体运移速度较大，一般在1～10m/a左右，常常可形成大型、超大型矿床。

显然，在有一定大气降水补给来源的条件下，凡有大范围地形起伏的地区都可能发育重力驱动系统，而这种条件在上部地壳是非常普遍的。因此，至少对中低温层控矿床和油气矿藏而言，重力驱动系统应对成矿有重要意义。

二、锡矿山锑矿床成矿概念模型

湘中区域地球化学研究得知，元古宇Sb明显富集，变异系数较大，最高可达167%（表3-3）。古生代前泥盆纪地层中Sb也明显富集，含量变异系数也较大（表3-4），而泥盆纪地层中Sb含量与地壳丰度值大致相当（解庆林，1996）。元素存在相态实验及含硫开放水热体系中水岩淋滤实验（解庆林等，1998）表明，前泥盆纪地层中Sb的易迁移形式为55.91%，最高淋滤率可达40%左右。以上迹象表明：湘中前泥盆纪地层可能为成矿提供了锑成矿元素。微量元素以及同位素示踪揭示出，湘中在地质历史时期区域地层中存在着由下而上、由外围区域向矿化集中区方向运移的大规模流体活动。流体包裹体研究表明，这种区域古流体是一种来源于大气降水的低温、低盐度、偏碱性的还原性地质流体。古流体包裹体特征与锡矿山锑矿成矿流体包裹体特征极为相似，锑矿成矿流体是由区域古流体演化而来。

图5-1 锡矿山锑矿成矿模式示意图

综合以上认识，笔者认为锡矿山超大型锑矿床的形成与重力驱动区域古流体运移密切相关。中生代时期，湘中盆地古地势格局使得重力驱动区域古流体运移成为可能。在盆地边缘，来源于大气降水的古流体受重力驱动下渗进入盆地底部区域含水层（板溪群—寒武系）（表1-1），这一区域含水层同时也是锑矿矿源层。古流体受重力驱动沿着区域含水层由盆地的南部、北部边缘向锡矿山位置（盆地内部）运移、汇聚。古流体在盆地内部运移过程中不断与岩石发生相互作用，萃取地层中的成矿锑元素等，逐渐演化为锑矿成矿流体。流体运移至锡矿山后沿着断裂（F₇₅断层）上升于浅部构造有利部位成矿。锡矿山锑矿成矿模式（概念模型）如图5-1所示。