第1章 国内外研究现状与关键科学技术问题
　　1.1 世界上主要金矿类型及其特征
　　金矿床在全球分布虽然广泛，但空间上具有显著丛集性分布特征，并以太古宙克拉通绿岩带和环太平洋带为代表（许德如等，2019）。其中南非威特沃特斯兰德（Witwatersrand）盆地具有世界上*大的黄金储量。世界上的金矿大致可划分为砂金型、角砾岩型、浅成低温热液型（epithermal）、沉积浸染型（卡林型）、侵入岩相关型（intrusion-related）和造山型（orogenic）等。此外，Au还以伴生矿种出现在与镁铁质和超镁铁质岩有关的Ni-Cu硫化物矿床、火山块状硫化物（VHMS）矿床和斑岩型（porphyry）铜矿床中。其中，造山型金矿是目前全球发现数目*多，也是*重要的金矿床类型，其产量占全球一半以上，其次是与斑岩型、浅成低温热液型、卡林型、VHMS型、夕卡岩型、热液铁氧化物-Cu-Au-U-REE（IOCG）型和侵入岩相关的金矿。浅成低温热液型金矿几乎均产于环太平洋火山岩带，特别是在美国西部、印度尼西亚、巴布亚新几内亚、日本等地；卡林型金矿*集中分布于美国西部内华达州、中国西南云贵川等地区，东南亚等国和秘鲁也是重要的卡林型金矿产地；造山型金矿广泛发育于加拿大、印度、澳大利亚和津巴布韦等国的太古宙（尤其是在2.7Ga的）克拉通绿岩带内，但大多数古生代脉型金矿则产于北美洲、澳大利亚和乌兹别克斯坦等地大陆边缘浊积岩环境；有意义的脉型金矿也产于如美国和加拿大等国的中生代—新生代增生造山环境（Misra，1999）。
　　世界上金矿床可产于增生-碰撞造山带、岛弧-弧后体系、克拉通边缘、大陆内部等不同构造环境，因而形成各具成矿特点的不同矿床类型；同时，由于全球不同大陆在地壳组成与演化上的差异、地壳/地幔化学组成的不均一性、成矿构造环境的差异、重大地质构造事件对金成矿的影响，以及构造转换或转折和叠加、矿床形成与保存能力等，金成矿作用在时空分布上表现出极不均匀性（许德如等，2019）。
　　1.1.1 造山型金矿床
　　1.1.1.1 概念与基本特征
　　“造山型金矿”概念由Bhlke（1982，1989）提出，后来Groves等（1998）对之进行了系统介绍。造山型金矿是赋存于不同变质程度的变质地体中，在时空上和增生造山作用有关（图1-1），受构造控制的脉状后生金矿床（Groves et al.，1998；Kerrich et al.，2000）。造山型金矿的成矿温度和形成深度变化较大，深可达25km，浅可至近地表，因此，Groves（1993）和Groves等（1998）提出了造山型金矿的地壳连续模式（图1-2）。Kerrich等（2000）根据前人的研究总结了造山型金矿的12个基本地质特征：①成矿作用多和增生造山作用有关；②大多位于重要的超岩石圈构造附近，或位于复杂的变质火山-深成岩地体及沉积地体的构造边界附近；③多个地体不断拼贴增生的造山带，造山作用持续时间长，成矿时间范围大，但总是同步或者滞后于赋矿地质体的峰期变质作用或者构造作用；④矿床分布在复杂的大型地质构造单元中，构造单元的岩性、应变和变质级呈现渐变，反映当时处于造山带环境；⑤很多超大型的成矿省都产在绿片岩相变质地体中；⑥矿床受构造控制，多产在二级或者更次级的断裂中；⑦矿床一般受控于脆性-韧性变形的转换带或者转变期，金沉淀与构造变形同步；⑧绿片岩相域的蚀变矿物组合主要为石英、碳酸盐、云母、（±钠长石）、绿泥石和黄铁矿（±白钨矿和电气石）；⑨与区域背景的元素丰度相比，Au、Ag（±As、Sb、Te、W、Mo、Bi、B）等强富集，而Cu、Pb、Zn、Hg、Tl等弱富集，As、Sb、Hg在矿床的浅部低温域更加富集；⑩成矿流体主要为低盐度的富碳水溶液，盐度一般低于6% NaClequiv.，CO2+CH4的含量为5%～30%，局部发生H2O-CO2不混溶；在脆-韧性剪切带内，流体压力从超静岩到低于静岩压力之间波动；尽管在矿区范围内存在元素分带现象，但是对于某个特定的矿床来说，矿脉的垂直延伸可能超过2km，且没有元素分带现象或元素分带现象很弱。在这些特征中，造山型金矿区别于其他类型金矿床的标志性特征为：主要产于造山带的二级或更次级断裂构造中、低盐度富CO2的成矿流体、成矿时间滞后于造山带峰期变质作用。
　　图1-1 洋陆碰撞环境造山型金矿及相关矿床形成的板块构造模式（据Groves et al.，1998）
　　图1-2 造山型金矿的地壳连续模式（据Groves，1993；Groves et al.，1998）
　　造山型金矿概念的提出及其基本特征的归纳主要来源于对澳大利亚、加拿大和美国等地区的金矿省的研究（Groves et al.，1998），认为这些金矿所需的成矿热液来自增生造山带洋壳俯冲-增生造山过程中俯冲洋壳的变质脱水作用。但目前已认识到，造山作用过程实际上包含增生造山和碰撞造山，上述理论尚有一定的局限性，因为既然在增生造山作用过程中可以形成造山型金矿，那么在碰撞造山作用过程中，是否也可以形成造山型金矿呢？答案是肯定的。中国大陆发育典型的碰撞造山带，如喜马拉雅-特提斯、东秦岭，如今我们已知东秦岭发育大规模的金矿床。通过对东秦岭金矿床如康山金矿（王海华等，2001）、上宫金矿（Chen et al.，2006，2008）等深入研究，在中国确立了大批的造山型金矿（图1-3）。
　　图1-3 陆陆碰撞环境造山型金矿及相关矿床形成的板块构造模式（据陈衍景，2006）
　　MVT型即密西西比河谷型；SEDEX型即富Au的沉积-喷流型
　　1.1.1.2 研究现状
　　从Groves等（1998）对造山型金矿进行系统介绍开始，国际上掀起了开展造山型金矿研究的热潮，而鲜有人讨论是否存在其他矿种的造山型矿床。事实上，造山型金矿的实质是变质热液矿床，即当俯冲板片下插到仰冲板片时，俯冲板片的压力和温度升高；温压环境的改变打破了原有的物质平衡，俯冲板片内低晶格能的活动组分优先活化，形成流体或熔体，产生的流体或熔体向低温低压的浅部或断裂带迁移，并活化萃取浅部或者流体运移通道附近的活动组分，在有利的位置与围岩发生作用，从而形**的矿床（陈衍景，1998）。Au和Ag、Mo、Cu、Sb等成矿元素均属亲硫元素，大多数地质环境下，其地球化学行为具有较多的相似性，这些成矿元素常常共生于同一造山带中，当金在造山过程中发生活化、迁移、富集成矿过程时，这些元素至少也应该发生一定程度的活化、迁移、富集成矿。基于此，陈衍景等根据中国造山带的特点，以比较矿床学思想（涂光炽和李朝阳，2006）为指导，*次提出在世界范围的造山带中除存在大量的造山型金矿以外，也存在有造山型银矿、钼矿、铜矿、锑矿等的可能性（陈衍景，2006）；另外，在同一含矿断裂构造带内，可见从深部高温到浅部低温金属元素的成矿分带现象。据此，建立了多尺度的碰撞造山成岩成矿模式（CMF模式，图1-4），并提出了断控脉状矿床的元素垂向分带模式（图1-5；Chen et al.，1998，2004a；陈衍景等，1990；陈衍景和富士谷，1992；陈衍景，1998，2013；陈衍景，2010a）。
　　图1-4 陆陆碰撞造山型成矿模式图（据Chen et al.，2004a）
　　（a）D带=热液矿床；G带=花岗岩及相关热液矿床；P带=斑岩、角砾岩筒及相关矿床。(b)C1:ΔPs>0，Ps>0，ΔT>0；C2：ΔPs≤0，Ps>0，ΔT>0；C3:ΔPs<0，Ps<0，ΔT<0。(c)Pf.流体压力；Ps.构造附加压力；Pl.静岩压力；Pw.静水压力；BDL.脆韧性转换带
　　以陈衍景为代表的中国学者经过多年研究（陈衍景，2006；陈衍景等，2007；陈衍景，2010b），认为造山型矿床的鉴别关键和标志包含以下几个方面：①造山型矿床是造山作用的结果，造山型矿床的发育时间应该晚于或者滞后于造山事件，而不可能早于造山事件，成矿年龄滞后现象是造山型矿床的典型特征或标志；②造山型矿床矿石中的石英含量高，以发育次生交代石英岩或石英脉为特征，且多遭受构造变形而破碎或呈角砾状构造，发育定向甚至共轭排列的网脉状构造；③成矿流体方面，低盐度、富CO2的成矿流体是造山型矿床或变质热液矿床区别于其他类型矿床的主要标志，正因为热液成矿系统在成矿过程的中、晚阶段往往混入大气降水，所以成矿早阶段的流体包裹体才能作为判别矿床成因的依据。据此，在我国已识别了大量的造山型矿床，如铁炉坪银矿（Chen et al.，2004b）、冷水北沟铅锌银矿（祁**等，2007）、大湖钼矿（Li et al.，2011a，2011b；Ni et al.，2012）、铁木尔特铅锌矿（Zhang et al.，2012）等。
　　图1-5 造山型矿床的地壳连续模式（据陈衍景等，2020）
　　1.1.1.3 存在的主要问题
　　虽然当前关于造山型矿床的研究已经取得了一系列的进展，但是仍然存在很多科学问题亟待解决：①不只对于造山型矿床，对于任何类型的热液矿床来说，成矿时间的准确厘定都是*要的问题，难度在于缺乏与成矿密切相关的适合定年的矿物或者由于形成的矿床被后期的造山作用叠加、改造；②造山型矿床的成矿模式仍然难具有普适性，目前造山型矿床的流体来源被认为是俯冲板片的变质脱水，若在同一地域有着多个时代的造山型矿床，则可能难以运用俯冲板片变质脱水理论来解释每个造山型矿床的成矿流体来源，造山型矿床的成矿流体来源也有可能是多来源的；③造山型矿床的标志性特征是低盐度、富CO2的成矿流体，但是CO2在造山型矿床的成矿作用过程中起到何种作用仍然是一个科学难题；④有些造山型矿床矿区存在同时代的岩浆岩，而另外一些造山型矿床矿区无任何岩浆岩出露，两种类型的造山型矿床在成矿元素组合上有何区别，岩浆岩在造山型矿床成矿作用过程中起到了何种作用；⑤某些造山带可能经历了多期造山事件，某一其他类型的矿床在后期的造山作用过程中被改造成了新的矿床，这个新的矿床能否称为造山型矿床，如何对这个新的矿床进行研究才能反演当时以及更早期的构造热事件；等等。
　　1.1.2 卡林型金矿床
　　1.1.2.1 概念与基本特征
　　自1962年纽蒙特（Newmont）矿业公司根据Roberts R.J.的意见在美国内华达州林恩构造窗*次发现卡林型金矿以来，在美国西部的北部盆地和山岭省（即Basin-and-Range Province）陆续发现了超过100个卡林型金矿，累计资源储量超过4800t，美国一跃成为全球*大的卡林型金矿产地。如何定义卡林型金矿，其能否单*归为某种特定类型的金矿床，以及卡林型金矿和浅成低温热液型矿床、与侵入岩有关的金矿床、造山型金矿床等之间有何联系，卡林型金矿的成矿模式如何等一直以来都是科学家争论的热点（Phillips and Powell，1993；Kerrich et al.，2000）。