1、第二章 金的地球化学金在自然界中是普遍存在的元素之一，也是能够形成独立矿床的元素之一。正如 维尔纳斯基指出的，金这种元素 “广泛分布于所有的土壤、岩石中，并在水溶液中呈现为长久的动态平衡”.A.E.费尔斯曼（1939）曾强调指出： “对金的地球化学性质研究仍不充分；有关金的地球化学迁移的认识至今还非常混乱”。O.E. 兹甫雅采夫（ 1941）曾说过，“现有的精确的科学观察和实验尚不足以充分解决有关金的地球化学问题”。 应该说上述地球化学家们的预言至今仍不失其现实的含义，也就是说有关金的地球化学的看法尚不统一，并且突出表现在矿床的成因、成矿作用过程乃至自然金在矿石中的赋存状态的研究等等方面还存在
2、着很多值得进一步深化认识之处。一、金的地球化学性状、金在元素周期表中的位置金在元素周期表中的位置决定了金的地球化学性质和行为。众所周知，金的原子序数是 79，为奇数元素，原子量为 196.9665（197）；其在元素周期表中属于第六周期（长周期），第一副族；与铜、银合称为铜族元素。其电子构型是 1s2 2s22p6 3s23p63d10 4s24p64d104f14 5s25p65d10 6s1。从上述金在元素周期表中的位置（图-1）及其原子构型，可知：1、金具有十分特征的亲铁性、亲硫性，以及亲铁亲硫性从元素周期表中我们能够直观地看出金恰恰介于过渡性元素族和铜族之间，因此兼具过渡性元素族和铜族
3、元素的地球化学属性。同时，我们业已知道过渡性元素族的第周期元素中的 Fe 是一个最最重要的地球的组成元素之一，并且不仅是一个造岩元素（主要是铁镁质矿物），而且是一个成矿元素（铁的氧化物和硫化物），因此，金的亲铁性应该具图-1 金的伴生元素地球化学表 （据 R W 博依尔 1984）1-普遍与金伴生的元素；2-通常与金伴生的矿物中的典型元素；3-富集在个别矿体的含金伴生矿物组合中的元素；4- 仅见于金矿石内的特征元素；5- 金及其化合物（包括人工杂质）中常见的痕量元素有进入岩石中，以及独立成矿的可能。由此可见，如果金表生铁进入岩石中的话，它必然呈分散状态。这就是金的亲铁性导致金的相对分散富集的地
4、球化学状态。鉴于铁是重要的成矿元素，而且不仅仅能够形成富铁的氧化物矿床（磁铁矿、赤铁矿），很能够形成块状的黄铁矿/磁黄铁矿矿床，也就是说铁具有十分明显的亲氧性和亲硫性。很显然，金的亲铁性，同样应该具有成矿富集状态的亲氧性和亲硫性。金的亲硫（铜）性，表明金能够富集成矿的属性，并且主要富集于含有硫化物的矿床中，以及应该是以铁的硫化物为主的矿床中。这就较好地解释了金能够形成独立矿床或者伴生矿床的矿物学特征及其富集的矿物学标志，即铁的硫化物是金的富集标志。金的亲硫性还表示，金富集的地球化学条件即金在分散富集状态时，不仅仅需要铁的存在，同时还需要有硫的存在，也就是说含有硫化物的岩石是金的相对分散富集的地
5、球化学标志。由于金不同于铜族的其它元素的属性，即金作为第六周期的元素经过了镧系（La 镧、Ce 铈、Pr 镨、 Nd 钕、Pm 钷、Sm 钐、Eu 铕、Gd 轧、Tb 铽、Dy 镝、Ho 钬、Er 铒、Tm 铥、Yb镱、Lu 镥）57-71 之后，出现了原子半径不变、核电核数增加、对核外电子数吸引力增大而不容易失去电子云，导致了金的惰性（称此种效应为镧系收缩效应）。这就是说，金的性质不同于铜族中其它的元素性质，即不能够以硫化物的化合物形式存在于自然界；其化学的活动性大大减弱。因此，金的亲硫性所表现的形式将是一种极为特殊的2、金的分布的分散性由于金是奇数元素，因此在自然界为稀有稀散状态分布的趋势
6、；这种分散分布是趋势显然是不容易富集成矿的。据 B J Bkinner 统计分析表明，元素丰度介于 0.010.001元素如 Cu、 Pb、Zn 不需要预富集过程就能够形成矿床，而 0.001的元素如Au、Ag、Sn、 Hg 等元素则需要一个预富集的过程，才可能成矿。这就是金的成矿的可能性的推理，并且普遍研究者认为这一预富集过程是从含金岩石中通过所谓的“活化-迁移” 作用来实现的。然而，实际上人们并没有明显地观察到岩石的活化迁移现象。有人认为矿床体的围岩蚀变过程是热液从围岩中萃取金和导致岩石中金活化和迁移的地质现象，显然是不合适的。众所周知，围岩蚀变是成矿流体与围岩的水/岩反应产物，并且是不含
7、矿的流体部分与围岩的反应产物。如果仅仅依靠通过围岩蚀变获取成矿的话，那么可能出现两种情况，即围岩蚀变是强度是困惑富集程度的正相关标志；另一个应该出现的地质现象是蚀变的部位富集金，而且应该呈现出从围岩至矿体金的含量具有正态曲线的展布状态。事实上并非如此，蚀变强度不是矿化强度的标志。总之，所谓金的预富集作用是成矿理论中的一个难解之“谜”。或者说金的预富集作用不同于其它元素，而显示出其特殊性。、金的主要地球化学参数及其地球化学性状1、金的主要地球化学参数表-1 给出了铜族元素的主要地球化学参数，从表中对比可见，金的地球化学参数具有明显的特殊性，造成这种特殊性的主要原因，同样是因为 La 系收缩所至。
8、从而使得金与铜、银的地球化学性质显示出既具有相似性，又具有明显的差异性。从表中可见相同性主要表现在它们的氧化价、原子半径、离子半径，因此导致了相互之间能够呈类质同像替代和形成完全的固溶体系列。它们之间的差异性主要表现在负电性、电离势、离子电位和氧化-还原电位方面。为了查明这些差异性对于它们在自然界中的性状，首先需要复习有关的定义：负电性或者电负性（X ）是指元素的原子在化合物分子中，吸引电子的能力，称为元素的电负性，并定义为 F 的负电性4.0；与之关联的参数是电子亲和能，所谓电子亲和能是指气态原子得到一个电子形成气态阴离子所释放的能量，意即电负性越大，电子亲和能越大，也就是说形成阴离子的趋势
9、越大。根据电负性的大小，可以推断元素在自然界中的可能赋存的最佳状态。一般情况下，当 X2.3 时，元素容易形成呈阴离子状态；当2.3X2.0 时，金属元素常常呈自然元素状态；当 1.7X 2.0 时，元素除了呈硫化物（共价键）外，也可以呈自然元素状态。从表中可知，虽然 Cu 和 Ag 能够呈自然元素状态，但是更易于呈硫化物状态。金的电负性决定了它只能呈自然元素状态，以及可能呈现出非金属的性质（金酸）。此外，很显然在铜族元素中，Au 的电负性最大，而 Cu、Ag 相近。所以铜的一些硫盐矿物（黝铜矿，特别是砷黝铜矿含银）。因此，在自然界中很少发现金的硫化物和含金矿物。这就是说，金不可能呈类质同像进
10、入硫化物的矿物晶格中；所谓的载金矿物和自然金之间不可能呈共生（同时沉淀结晶）。电离势（I）是指使一个最低能态的的气态原子失去一个电子形成一价的气态阳离子所需要消耗的能量（ev 23.06kc/mol）。转变为一价阳离子或者说失去一个电子所需要的能量称为第一电离势，依此类推。鉴于 Ie 2/r（e 为电荷数， r 为原子半径），因此在原子半径相近的条件下铜族元素之间的电离势的差别取决于电荷数。即当铜族元素呈+1 价时它们容易共生的；当铜族元素呈高价态时，Cu 和 Ag 的电离势相近，可以共生，而 Au 的电离势大于 Cu 和 Ag，因此 Au 在一般情况下不与 Cu、Ag 共生。离子电位（）是判
11、别元素形成配合物（络合物）的稳定程度（争夺氧的能力）的参数。根据 /r （其中 为电价，r 为离子半径）和当 0.62.5 时，与其它元素争夺氧的能力很小，不能形成含氧的配合物；可能呈形成其它的化合形式（离子形式）； 越大争夺氧的能力越大，但是在 为 2.54.8 时，元素在溶液中通常呈自由离子状态，而不是可溶性的配合物状态。从表中可知，Au +1 不容易形成稳定的配合物，唯有 Au+3 能够呈自由离子状态，而不能形成较为稳定的配合物。尽管 Cu、 Ag 也不能形成含氧的配合物，但是能够呈自由离子状态，特别是 Cu 和 Ag 在+1 价时，Ag 与 Au 的离子电位相近；在高价表-1 Au、C
12、u、Ag 主要地球化学参数一览表元素 序数 原子量 电子构型 氧化价 原子半径（10 - 1 0）离子半径（10 - 1 0）负电性（X）电离势（ev，I ）离子电位（）氧化-还原电位（ v）晶格能系数Cu 29 63.53 3d 1 04s 10,+1,+2,(+3）1.278() 0.96(+1)0.72(+2)1.8(+1)1.9(+2)7.724(+1)20.29(+2)1.04(+1)2.78(+2) Cu + 2Cu 00.3402 .0.70(+1)0.10(+2)Ag 47 107.87 4d 1 05s 10,+1,+2 1.445() 1.26(+1)0.89(+2)1.9
13、 7.574(+1)21.48(+2)1.79(+1)2.25(+2) Ag + 1Ag 00.7996 0.60(+1)Au 79 196.97 5d1 06s 1 0,+1,+3 1.442()1.40()1.37(+1)0.85(+3)33。1 9.22(+1)20.5(+2)30(+3)0.73(+1)3.53(+3) Au 0Au + 31.42Au 0Au + 11.681.65(+1)状态时，Cu +2 和 Au+3 均处于形式的状态。所以，+1 价的 Au 和 Ag 性状相近，即在贫氧富硫的条件下 Ag 和 Au 能够共生；在氧化条件下，Cu 和 Au 具有相似性。这种相似性表
14、征了它们能够在一定的条件下伴生，而它们的差异性则是在一定条件下的分离富集赋存的原因。例如在内生条件下，金银伴生，在外生条件下金银分离；在内生条件下金铜伴生（与岩浆有关的矿床）；而在与岩浆无关的矿床中金铜分离赋存的特征等等。总之，金的地球化学性质表明了金具有十分明显的“二重性”特征。2、金的地球化学二重性金的地球化学二重性是对金的地球化学性质和行为的高度概况和总结，所谓二重性是对于金的地球化学性质和行为具有相反的属性的总体表述，即在特定的条件下金的地球化学性质和行为具有向相反方向转变的特征。具体分述如下：、金的化学性状的惰性与地球化学的活泼性金虽然具有化学性质上的惰性而不溶解于水和任何单质酸，因
15、此金在自然界主要呈单质或者说呈原子状态赋存。但是在氧化剂存在和同时有与金能够形成配合物的物质存在的条件下，金能够以离子形式溶解。如下述金溶解于王水的反应方程式：Au0HNO 3 4ClHAuCl 4（亮黄色晶体） NO2H 2O即：AuHNO 33HCl AuCl 3NO 2H 2OAuCl3（褐红色）HCl HAuCl 4（亮黄色晶体）上式表明，金首先被氧化成为三价金，再与氯结合形成稳定的配合物AuCl 4 ；同样在表生条件下，出现了有强氧化剂Fe 2O3/MnO4存在的条件下，可以溶解盐酸或者硫酸，其反应方程式：2Au0Fe 2O34HCl2AuCl FeCl 2FeO2H 2O地球化学家
16、 A.E.费尔斯曼在论述金的地球化学性状时指出：“如果认为金的较大的比重决定了它的稳定性恐怕是错误的，相反，其金属晶格的综合性质，其离子在化合物中的强烈极化（表现在具有吸引电子的能力）、其特殊的柔软性以及较低的化合价才是金在机械作用下趋于分散和易于生成胶体的原因。”这就是说，金不仅能够以不稳定的配合物形式溶解，而且能够以胶体的形式搬运富集。如前所述，金矿床中经常含碳质物，经研究表明有机酸能够起到保护金的胶体稳定搬运而不沉淀的作用，从而使得金的在沉积时得到富集（加塞斯，1942；费特当，1946）。粘土质对于金的吸附搬运同样是重要的。、在自然界中金具有三个价态的形式存在，并且构成了金在自然界中的
17、循环状态金在自然界中具有三个价态，即 Au（0）、Au （）和 Au（），这正是金的地球化学活泼性的具体体现。同时表明了，金在自然界的成矿行为所显示的成矿的遍在性及其成矿地球化学的循环性特征。金能够成为与镁铁质-超镁铁质岩浆有关的铜镍硫化物矿床、块状硫化物矿床、斑岩铜钼矿床的伴生矿产（伴生金矿床），还能够通过热液成矿作用形成独立的金矿床，乃至表生条件下形成各种外生金矿床，从而显示出金的成矿地球化学行为的活泼性。那么，为什么金在自然界只具有三个价态呢？我们可以从如下列所表征的金的配合物的歧化反应得到解释：3Au 2Au 0Au 3 （K 10 13 ； 25）从上式不仅仅给出了自然金从成矿流体中
18、沉淀是不需要与其他元素或者化合物发生所谓的氧化还原或者交代反应即可以沉淀，同时也表明了金的配合物的不稳定性特征以及表征了一价金在溶液中是不稳定的。、金的亲铁性、亲硫性和亲铁亲硫性的二重性特征大量的实验研究和实际的岩石中金的丰度的查定结果表明，金的亲铁性是金分散富集以及能够作为成矿的物源的重要属性。例如金在铁质陨石和地核的丰度分别为0.0673.71（平均为 1.5106 ）和 2.6106 。金的亲硫性是金的可迁移性，这就是说金将与硫化氢化合形成硫氢配合物Au（HS ） 2 ，Seward T M，1982 的实验结果表明，上述配合物是稳定的。即H2SH HS （K 18.410 8）；HS
19、H S 2 （K 21.210 15 ）Seward 指出，在酸性条件下尽管出现了还原硫的增加和HAuHS 20 的溶解度增大，但是，在中性条件下二氢硫化金（）出现了最高的溶解度（参见图-2 ）。种种迹象表明，金在溶液中是以二氢硫化金Au （）配合物的形式存在的（表-2），这是因为大多数金矿床中的矿石矿物是富含硫化物的。从表-2 中可见，凡是生成自由能（G 0）越大的，其在水溶液中的溶解度越大，即越稳定。相反，生成自由能（ G0）为负值的通常在水溶液中是不稳定的。其中，Au 在表生条件下不能够以SO42-、 SO32-和 S2O32-的形式存在于水溶液中。种种迹象表明，硫的存在是金能够进入热液
20、并形成含金成矿流体的重要条件，换言之，如果含金源缺少硫的存在，那么金将不能够进入溶液中形成含金成矿流体，也就不能够形成热液金矿床。3、金的热归并性和热扩散性是金的又一突出的二重性特征金的热归并性是指矿石中的不可见金经过加热至 350左右之后能够转变为可见金；热扩散性是，如果继续加热至 600之后，则可见金又转变为不可见金，甚至导致含金的石英变成为桔黄色（显然是由于金发生了均匀的扩散所至）。滦世伟（1987）曾经运用金的这一属性提出了我国华北陆台含金岩系经历了区域性均一化作用之后，含金性普遍较低的原因的解释。图-2 金的硫氢配合物在不同温度条件下的溶解度我们认为金的热归并性和热扩散性的更为重要的
21、作用在于金矿床形成之后，对矿床的再造作用。例如，我们经常会发现由于容矿断裂的再活动，在断层面靠近矿体的部位品位增高，变富的现象，甚至出现特高品位和明金。至于热扩散性导致区域性的均一化现象显然是一种理想思维（热扩散属于一种物理迁移，其不可能构成迁移范围的均一化迁移，只能够作些十分有限的迁移而已）。、金在自然界中的分布和分配方面显示出极其明显的相对均匀性和普遍的不均匀性特征这种相对的均匀性和普遍的不均匀性不仅仅表现在含金的地质体中，而且也表现在矿床中。如果说金的相对均匀性属性是金不可能形成富集成矿的原因的话，那么正是普遍的不均匀性属性才成为了金能够富集并形成金矿床的基本属性，以及含金的矿源不可能是
22、固化了的含金岩石或者含金的地质体。关于金矿床的物质来源问题这里将着重说明以下几点：在过去了的漫长时间里，就金矿床的成矿物质来源问题作了大量的研究工作，并因此得出了不同的结论性看法。有人主张成矿物质来源于地幔和地核的接合部的碱性煌斑岩岩浆；有人则主张来源于地壳与地幔的接合部太古代绿岩带；大量的调研统计结果表明，岩石中金的丰度不是判定金能否成为成矿物质的供给者，关键在于岩石中金的赋存状态，即金的赋存状态是判别近能否形成矿床的重要依据，因此提出了岩石中的金应该呈吸附状态、硫化物中的金和赋存于岩石的矿物粒间金的说法；在经过上述的实际调研工作之后人们发现，岩石中金不可能成为矿床的物质供给者，只有而且必须
23、是没有固结的沉积物中的金、岩浆中的金才可能成为金矿床的成矿物质供给者。并且在很大程度上只有沉积物中的金才可能是独立金矿床的真正的成矿物质来源或者说供给者。二、金的地球化学性状与成矿作用问题表-2 Au-Cl-S-Na-H2O 体系中金的配合物生成自由能一览表 （ 1981）化学式 G 0 化学式 G 0 化学式 G 0 化学式 G 0 化学式 G 0 化学式 G 0Au 0p-p 42.7 AuCl2 - -36.1 Au（HS）2 - 7.9 Au(SO3)2 3 - -94 AuCl3 0 -19.9 Au(OH)4 - -116Au 0Cl 0p-p 1.2 AuOH 0 -14.8 A
24、u(H2S3)2 -26.0 Au(SO3)2 2 -230 AuCl4 - -55.6 Au(OH)5 2 - -155AuCl 0 12.8 Au(OH)2 - -66.0 HAu(SO4)2 0-236 Au 3 + 103.6 Au(OH) 2 + 44.2 AuCl(OH)3 - -103AuCl(OH)2 - 52.4 AuS2O3 - -100 AuCl 2 + 57.2 Au(OH) 2 + -15.2 AuCl2(OH)2 -88.7AuHS 0 14.7 Au(S2O3)2 3 -242 AuCl2 + 16.9 Au(OH)3 0 -75.9 AuCl3(OH) - -7
25、3.1金的地球化学 性状是指它在自然界的分布分配、分散富集的状态。很显然，金的地球化学性状取决于它的地球化学性质，特别是它的地球化学性质的二重性。、金在自然界中的状态1、金的地球化学二重性决定了金在分布分配上的二重性特征金的亲铁性是金在分布分配上的主导因素，因此凡是富铁的岩石大多数显示出含金丰度较高，因此在：、金的宇宙丰度查定表明（表-3、4），金在各种陨石中的含量变化是不均匀的，含量最高的是石质铁陨石和铁质陨石，次之的是宇宙尘、磁性金属、磷化物相和硫化物相。虽然大致可以矿床金的亲铁性和亲硫性，显然存在一些需要解释的问题。例如含量最高的是石质铁陨石和铁质陨石，并且两者金的含量极其相近。这一现象
26、表明陨石并没有完全圈层化，或者说指组成物质还没有达到完全的分异。因此，在硫化物相、甚至硫化物结核、表-3 金在月球以及其他星球中的丰度陨石类型 矿物相 样数 变 化 平均（10 6） 分溜系数铁陨石 石墨 3 0.00150.003 0.0023 金属相/石墨753陨硫铁 6 0.0020.008 0.0046 金属相/陨硫铁335硫化物结核 10 0.020.08 0.06 金属相/硫化物结核28磷化物 2 0.150.179 0.165 金属相/磷化物9铁质陨石 140 0.0673.71 1.5球粒陨石 磁性金属 26 0.692.90 0.165 磁性物/非磁性物77非磁性物 26 0
27、.00480.091 0.023石质铁陨石 7 0.273.19 1.63吉林陨石雨 O 群 H 亚群 0.235宇宙尘 0.216表-4 金在月岩中的丰度名称 数据来源 查定样品名称 件数 变化范围（10 9） 平均值月球 阿波罗 11 细粒、细中粒玄武岩 7 0.0150.72 0.23阿波罗 12 细粒、细中粒玄武岩 9 0.00750.08 0.042阿波罗 11、12 火山角砾岩 10 0.355.0 1.7阿波罗 11、12 月壤和月尘（表土） 11 1.45.7 2.5月球 16水星 据加纳帕塞和安德斯（Canapathy and Andes；1974） 516金星 250火星
28、214地球 257陨硫铁之类应该富集金的矿物相含金较低就能够得到较好地解释。这一现象能够给予我们的启示是在地球还没有完全圈层化之前或者说地壳还没有形成的时候，金主要富集在富铁的岩浆或者熔岩中，以及金在地球中分布的无序状态和不均匀特征。这就是说在地球的表壳岩形成时总体上含金较高，但又是极不均匀的。如表4 所示，两次采集的月球玄武岩含金丰度相差较大，由此可见月球的含金丰度也是不均匀的。称为从中可知除火山角砾岩含金丰度较高之外，含金丰度最高的是月尘和月壤。由此可见，风化的物含金最高，似乎可以认为“沉积物 ”含金的丰度最高。物含金最高，似乎可以认为“沉积物”含金的丰度最高。、金在地球各个圈层和不同岩石
29、中的丰度从表5 中同样可以看出铁镍核含金丰度最高，而上地幔和下地幔相当地壳最低。这一现象表明了金元素的向心性或者说是向心元素。既然如此，那么地壳中金矿床中的金来源何处呢？是地核还是地幔，显然地幔中的金难以提供地壳中业已形成的金矿床所需要的物质的量（即镁铁质和超镁铁质岩形成的矿床金的储量并不丰富）。来源于地核，尽管曾有人对此十分感兴趣并且提出过相关的理论，然而却是令人不可思议的。笔者认为地壳中的金矿床的物质来源主要是地壳本身，即地球还没有完全圈层化时期形成的表壳岩-地壳与上地幔的接合部-太古代绿岩带（A A Keays，1982）。表6、7、8 中可知，在各类岩石中沉积岩含金丰度最高，特别是沉积
30、物中的含碳质沉积物最高。上述统计结果表明地壳中金的再富集作用主要是通过风化剥蚀以及搬运过程实现的。这是由自然金的物理性质的二重性所至，即不仅仅能够以“砂金”的系数在表生条件下得以富集，而且还能够以胶体的形式搬运和富集。据此，为我们提出了一个十分重要的问题，这就是某些特定的沉积物是金矿床的成矿物质主要来源。从表8 中可知，含磷化物片岩含黄铁矿杂砂岩、黑色页岩、凝灰岩、海底火山灰是除了含金砾岩之外含金性最好的，其次是地中海沉积物中的含金属沉积物、冲积砂矿等等。从中可以看出金的富集条件是岩石中含有铁、硫和碳（包括有机碳），以及碎屑岩类（特别是分选较好的砂、砾岩）。这就是说，金的亲铁- 亲硫性是金由分
31、散（状态）转变为富集状态的重要属性。此外，从金在沉积物和沉积岩中的丰度与火成岩的丰度相比，其平均值远远高于火成岩的事实也为上述结论性认识提供了令人信服的证据。至于金在矿物中的分配问题实质上是金在矿物中的赋存状态问题，其研究的焦点是金能否以类质同像的形式进入矿物的晶格之中。无论是对含金矿物的加热实验，还是有关仪器的查定都不能给出令人信服的结果表明金是呈类质同像形式赋存于矿物的晶格中。其根本原因是金在固相状态下，只能呈自然金状态，也就是说自然金不可能呈离子状态替换其他元素尔呈类质同像状态加热矿物中。表-5 地球各个圈层含金丰度 （据黎彤；1976）元素 地球（10 6） 地壳（10 6） 上地幔（
32、10 6） 下地幔（10 6） 地核（10 6）Au 0.8 0.0035 0.005 0.005 2.6Ag 3.2 0.08 0.06 0.05 10Au/Ag 0.25 0.0438 0.0833 0.1 0.262、金的赋存状态决定了金矿床的成矿物质来源有关金在各种介质中的状态的研究资料虽然不多，特别是在岩浆中的、岩石中的资料比较缺乏，但是现有的一些资料足以能够说明金在自然界中的赋存状态了。我们讨论这个问题的目的并不是单纯地进行理论上的讨论，而是试图说明在地壳中呈怎样赋存状态的自然金能够成为金矿床的成矿物质。换言之什么样的金能够被溶解形成含金溶液，进而形成含金的成矿流体呢？有关问题的研
33、究由来已久，就此作以简单的回顾：表-6 金在各种岩石中的丰度 （据 Boyle；1979）岩石类型 岩石名称 件数 丰度深成岩硅铝质 花岗岩 310 1.7花岗闪长岩 380 3.0长英质岩（包括花岗岩-长英质岩脉） 23 4.2火山岩浅成岩过渡型 闪长岩、石英闪长岩、二长岩、英云闪长岩 261 3.2镁铁质 辉长岩（包括辉长-闪长岩） 580 4.8超镁铁质 纯橄岩和橄榄岩 149 6.6硅铝质 流纹岩为主（英安岩和黑耀岩） 188 1.5过渡至镁铁质 玄武岩、安山玄武岩、安山岩、粗面岩 696 3.6变质岩粘土质板岩 加拿大耶洛奈夫前苏联、 135 1.0/0.34-10角岩 阿尔泰、乌兹
34、别克斯坦等 43 8.5/0.20-40片岩 耶洛奈夫、阿尔丹、科拉半岛、乌兹别克斯坦 114 2.2/0.38-9片麻岩 澳大利亚、阿尔丹、曼尼托巴 37 4.9/0.20-22石英岩 威士康新 2 4.9/2.4-7.3碳酸盐岩 阿尔丹、哈萨克斯坦、乌兹别克斯坦 50 1.5/0.25-22.4表-7 金在各种沉积岩中的丰度 （据黎彤； 1976）岩性 件数 变化范围 平均值海洋沉积物 299 0.32500 52.3砂砾岩 3479 0.2430 57.2杂砂岩 38 1.0100 13.0含金砾岩（南非） 400230，000 8000粉砂岩页岩 1356 0.1800 8.0含磷化物
35、片岩含黄铁矿杂砂岩、黑色页岩、凝灰岩19 2.52100 132凝灰岩 97 0.5112 6.9石灰岩、白云岩 440 0.288.9 7蒸发岩 石膏、硬石膏 18 585.2 20.8岩盐、钾盐等 15 0.530.0 23.8隧石 3 540.0 16.7磷块岩 1 9.2锰结核 1 1.2全部沉积岩 5761 0.12500 40.3、分泌成矿说成矿物质直接来源于固结的含金岩石分泌说可以算是第一阶段，追索其经历的时间可以说是极其漫长的历史时期，即从 16世纪阿格里拉提出至 20 世纪 90 年代几乎近 400 余年，应该说这一个占统治地位的成矿流体形成的理论。在如此漫长的时间内，特别是
36、 70 年代“层控”理论和“矿源层”的概念提出后，达到了鼎盛时期。分泌说固有的两个基本概念是所谓的“狭义侧分泌 ”，即组成快速和描述的物质直接取自矿脉体附近的围岩；另一个是“广义的分泌”理论，即矿石和脉石组分来源于更为广泛分布的主岩（矿源岩/矿源层），它们通常是赋矿的一大套含矿岩石和岩系，如沉积岩、火山岩，以及与之有关侵入岩。分泌的机制是多种多样的分泌出来的成矿物质可以是从侧向，垂向的（上升或者下降），也可以是斜向的；运移的介质可以是大气降水（地表水），层间（同生）水，变质（热液）水，等等。例如 R W 博依尔（1979）提出的有关基性超基性岩石经过碳酸盐化之后可以使金进入溶液中成矿（他并且进
37、行了计算：1km 3 碳酸盐化基性岩能够提供形成 4t 金属量的金矿床）的认识。1982津巴布维讨论会提出的金的丰度7.210 9 的绿岩带就意味着能够形成金矿床的结论性意见。以至于，自此之后在我国乃至世界范围内开展的有关成矿原岩中金的丰度查定工作。大量的查定工作结果使得人们无所事从，就是说不能够判别出是高含量的有矿，还是低含量的地区有矿。在此条件下，人们开始对于金的丰度查定结果提出了质疑。从而进入了新的认识时期，即金在自然界的赋存状态的查定工作时期。成矿岩元素的赋存状态极其活化-迁移第二时期是 20 世纪 90 年代初期。人们就岩石中的金的是如何发生活化、活化迁移的讨论的同时进行了金的赋存状
38、态的查定。结果认为岩石中的金只有呈矿物粒间状态、硫化物中的金以及呈吸附状态的金才能够被称为活化状态的金，凡是进入矿物晶格中的金都不能提供成矿或者称为“束缚金”。在此结论认识前提下，人们仍然感到存在很多值得思考的问题，例如，像西澳和加拿大绿岩带那样广泛的碳酸盐化现象是很少存在的；不管金在岩石中呈粒间还是硫化物中的状态，总归是赋存于岩石中，因此，只有使岩石发生广泛的蚀表-8 金在各种沉积物中的丰度 （据 Boyle，1979）固结沉积物（地点） 变化范围（10 6） 平均 固结沉积物（地点） 变化范围（10 6） 平均火山灰（智利） 0.15 生物及化学沉积（里海） 0.00460.150 0.0
39、204深海红粘土、火山灰等（大西洋）0.150.267 0.108 （地中海） 0.00110.0065 0.0031红粘土（巴西盆地） 0.00420.0312 （大西洋） 0.00070.0034 0.0015细碎屑岩（阿根廷盆地） 0.00310.0173 火山沉积物（大西洋冰岛） 0.00050.015 0.0092碳酸盐（佛罗里达海滨） 0.0039 （地中海，Sontorinm） 0.0140陆源碎屑沉积（波罗的海） 0.00010.0054 0.003 大洋沉积物（东太平洋隆起） 0.000760.00282 0.0013（里海） 0.0020.024 0.006 红海含金属沉积
40、物 0.02105.6 0.6594（地中海） 0.00110.009 0.0038 大陆架沉积物（美国海湾） 00.006（大西洋） 0.00060.0042 0.0013 冲积砂矿 0.01200.0变才能够释放出金，并参与成矿。然而人们实际上很少看到广泛蚀变的矿源岩的事实，使得人们产生了进一步的思考和异议。在此情况下，人们从 20 世纪 80 年代就提出了金矿床的成矿物质很可能源于“液态矿源”的假设。沉积物中吸附状态的金和同生水（建造水）是初始的“含金溶液”第三时期，也是本人首先提出的含金沉积物中的金是金矿床的成矿物源的提法，以及参考了有关“含金建造 ”的意见（马起波； 1994），提出
41、了“含金沉积建造 ”的看法和“ 液态矿源说，二次迁移论” （周乃武；2000、2004）。为了说明上述有关认识，有必要就金在各种状态的流体中的赋存状态作以讨论和论述：在岩浆中的状态众所周知，岩浆可以呈两种状态进入地壳，即呈侵入状态和喷出状态。此外，我们还可以从岩浆矿床中的各种类型中得到启发，即含金的而且与岩浆有关的矿床是铜镍硫化物矿床、矽卡岩型矿床、斑岩型矿床、块状硫化物矿床等等。这些矿床涉及到基性岩浆的侵入作用、喷溢作用形成的铜镍硫化物矿床；中酸性侵入岩有关的矽卡岩型矿床、浅成斑岩型矿床和海底火山喷气沉积的块状硫化物矿床等等。总之这些矿床的基本特点是富含硫化物的矿床，以及与岩浆活动密切相关的
42、，矿化主要赋存于岩浆岩中、岩体的内外接触带和火山角砾岩中和这些矿床大多数都是含金的，而且金作为伴生状态，即以铜、镍、铅锌矿等等为主的伴生金矿床。我们以铜镍硫化物矿床为例说明伴生金的成矿作用过程（参考图-3）：众所周知，金的熔点为 1063.43，因此在含矿的硅酸盐岩浆发生熔离时金显然进入硫化物熔浆中而不能伴随硅酸盐结晶而固结。换言之，根据金的亲硫性属性，金在伴随硅酸盐结晶的过程中将与铜镍硫化物一起形成了富含硫化物的熔浆。伴随温压的降低，至 400及以下的条件下，金将与硫化物一起，特别是会与黄铜矿等硫化物一起结晶沉淀，从而构成了铜镍硫化物矿床中的伴生金矿。金只有呈吸附状态才能够成为成矿的物质提供
43、者至于与海底火山作用有关的块状硫化物矿床中的伴生金矿的形成过程，A A Keays（ 1982）作了令人十分信服的解释，他指出含矿的基性岩浆进入海底喷溢状态斯，金以及其他成矿元素将伴随岩浆中的硫的过饱和状态脱离岩浆进入海底沉积，形成了富含硫化物的“层流沉积物 ”，从而为形成金矿床或者含金的块状硫化物矿床提供了物源。现代大洋中脊“黑烟囱 ”形成块状硫化物矿床的实例，也证明了 Keays 的解释是合理的。总之，伴生金矿床也好，独立金矿床也罢，其成矿物质的状态只有而且必须是沉积物中的、呈吸附状态的金才能够成为形成矿床的物源。3、矿床实例解析为例进一步说明这一认识，我们不仿就一些典型的金矿床作为实例加
44、以说明和讨论之。实例一：南非“兰德”砾岩型金矿床最著名的南非兰德金矿，为世界最大的金矿，储量占世界黄金储量一半。它是公认的古砂金矿床，以及经历了区域变质作用.在含矿岩系中，含碳质页岩的存在也是不可或缺的必要条件，故金的富集与黄铁矿、砾石的大小和碳质的量呈正相关；其储量之所以巨大则与多渠道供给与形成的巨厚沉积直接相关，即经历了长达 5 亿年的沉积(图-4) 。尚值得一提的是在一些更古老的地盾区如南非和巴西等进入早元古代时间远比其它年轻的地盾区要早，故形成了具有十分独特的“含铀砾岩型金矿“ 如南非的“兰德型“金矿。如前所述，世界上主要砾岩型金矿床及其成矿时间 2.6Ga 前后。其中令人感兴趣的是古
45、老地盾区的砾岩型金矿几乎与较年轻的地盾区中的内生金矿(绿岩型金矿) 同期形成于 2.6Ga 的晚太古代，然而从砾岩型金矿床所形成的大地构造环境上却是处于克拉通化之后的抬升剥蚀期，也就是说从记年角度查似乎可认为是同期的，但从成矿环境上却是不可同日而语。造成此现象的主要原因在于在 2.4Ga 后，大气氧化已变得强烈，再不可能满足于金的最佳富集条件即 Fe、S 、C 的还原状态的条件。因此，自 2.4Ga 之后很多地盾区无形成可与“兰德“ 型砾岩金矿规模之大和品位之高( 平均为 8106 )比拟的砾岩型金矿床了。此例表明，成矿物质直接来源于表壳岩太古代绿岩带大气和上地幔的接合部是形成特大型金矿床的主
46、要条件之一；巨厚的含金沉积物（含碳质的碎屑、砂砾）是形成特大型金矿床的充要条件；稳定的而又缓慢地沉降的大地构造环境又是能够形成巨厚环境沉积图-3 铜镍硫化物矿床成矿作用相图（据韦杰等）在1000条件下硅酸盐岩浆与硫化物熔浆发生熔离，900左右硅酸盐开始结晶，很显然硫化物主要是在 400条件下开始结晶沉淀的。图 -4 南非兰德金矿区域构造地质图物的前提条件；贫氧的还原环境是形成巨型金矿床的基本条件。实例二：西澳卡尔古里金矿（床）田（Kalgorlie ），其中最大的金矿床是 Golden Mile（金厘）金碲化物矿床。矿床矿化带长 4km，宽 1.2km，延深 1.5km。该矿床从1883 年至
47、 1983 年期间已经产出黄金 11312t，平均品位 11.9106 ，最富矿石品位为20030010 6；围岩蚀变以硅化为主，碳酸盐化和绿泥石化较为普遍。矿石矿物以细粒的黄铁矿为主，黄铜矿、毒砂次之；另一特征是富含碲化物（金碲矿、碲汞矿、针碲金矿、碲银矿、针碲金银矿、碲金银矿、碲镍矿、碲铅矿、亮碲金矿、自然碲）发育，本区在有碲化物地段，往往出现富矿体；自然金大部分赋存于细粒黄铁矿中，约 1520的金为碲化物；矿床的矿体为脉状，脉幅宽几毫米30m 左右，单个矿脉长 1000m 以上，最长的 4号脉为 1800m；垂深达 1600m；矿脉完全受到剪切带控制，剪切带构造大多数位于矿脉的底板，围绕
48、剪切带形成错综复杂的细脉带构成了单个矿脉，常见狭窄的细脉平行主矿脉分布的现象，矿脉多达数百条；矿脉总体与褶皱后的倾斜断层有关。卡尔古里金矿田位于西澳诺斯曼乌伦娜绿岩带内的绿岩带型金矿。绿岩带宽100200km，长 400800km ；已经探明储量 5000t 以上，尚保有 4000t。曾被认为是最最典型的与基性岩具有成生关联的金矿床，同时也是世界级金矿的最最突出的代表。关于矿床的成因问题：以往认为该矿床为区域变质热液剪切带型金矿床，其形成温度为 300400，成矿压力为 1210 8Pa；成矿时代为 2.8Ga；成矿物质来源于绿岩带本身的各个层位：层流沉积物、玄武岩、铜镍硫化物矿床和块状硫化物矿床等等；成矿流体为低盐度、偏碱性、还原硫的 H2O-CO2 流体，金在流体中呈 HAu（HS） 2 形式。以及认为成矿流体是在变质变形期流体上升并萃取成矿物质和在适宜的空间沉淀成矿的。但是我们稍微考查其赋矿岩系就不难看出成矿物质实际上具有直接关系的是“层流沉积物”（表9）。 据 A A Keays（1982）揭示的资料表明，在西澳的卡母巴尔达地区的层流沉积物中金的含量可达 800109 ，以及结合表中所示，不难看出卡尔古里金矿田的成矿物质主要来源于含硫化物的层流沉积物。此外，Keays 针对南非绿岩带缺少特大型金矿床的实际进行了相关的研究。例如对
