Question

卡林型金矿床

Answer 1

一、内容概述

图1 卡林型金矿床的成矿模型图

（据Placer Dome公司，2003）

卡林型金矿床指产于未经区域性变质的细碎屑岩、碳酸盐岩和硅质岩中的微细浸染型中低温热液金矿床，又称为微细浸染型金矿床、渗透热（卤）水型金矿床、沉积岩型金矿床以及“化学上有利于成矿的沉积岩层中的浸染状矿床”（图1）。从大地构造位置来看，卡林型金矿带主要产于被动大陆边缘以及岛弧地体上，并伴有变形作用和侵入活动。Grauch等（2003）针对美国内华达州卡林金矿带的铅、锶以及磁场和重力场的数据显示，揭示该地区的地壳包括前寒武纪陆壳、过渡壳和洋壳，分别被北西向和北东向断裂分割开来。矿带定位于易矿化的岩石单元与高角度正常断层相交切的位置（Hofstra et al.，2000）。

卡林型金矿的控矿因素主要有以下几个方面：①古大陆边缘地壳薄弱部位长期活动带，主断层发育；②地壳减薄的区域性构造背景，多次侵入和高热流；③多期次的热液活动；④活化的高渗透性碳酸盐岩。卡林型金矿以白云质灰岩、白云质粉砂岩的含矿性最好，泥质白云岩、钙质页岩和粉砂岩等次之，上述岩石在去钙作用后常能提高有效孔隙率和增加渗透率。除碳酸盐岩外，片岩、燧石岩、凝灰岩、流纹岩、安山岩和白岗岩，也是卡林型金矿的容矿岩石。卡林型金矿的金既浸染于特定的层位，也产于不规则且不整合的角砾岩中。金矿化表现为强烈的硅化、断层角砾发育，伴随有中等亲铁元素，如As、Sb、Te的富集以及石英、黄铁矿、毒砂及少量其他硫化物的沉淀和显微金（＜～30μm）的浸染状产出。虽然卡林型金矿的含矿围岩通常为古生界沉积岩层，但在矿化空间上毫无例外的与中-酸性中、小侵入体，以及次火山岩或火山岩的分布有关，越来越多的矿床和同位素地质证据指示了金的成矿作用与这些岩浆活动存在成因上的联系（Ressel et al.，2006）。这些岩浆活动都晚于古生界含矿围岩的成岩时代，从侏罗纪、白垩纪到新近纪都有发育（Bray，2007）。卡林型金矿的成矿物质主要来自围岩，岩浆活动主要提供成矿作用所需的热和驱动力，在一些局部并不排除岩浆活动与金矿化直接相关。

二、应用范围及应用实例

（一）美国金坑（Gold Quarry）卡林型金矿床

美国金坑（Gold Quarry）金矿床位于内华达州Eureka 县，处在美国卡林带（Carlin Trend）的中南部，是Maggie Creek矿区里最大的金矿床（图2）。金坑金矿的矿化在1752m高的地方出露地表，金储量为306t，金平均品位为1.68×10^-6，其中有35%的矿石平均品位可达2.64×10^-6，金矿可露天开采。金坑金矿的围岩为晚泥盆世碳酸盐岩和硅质碎屑岩，在Roberts山逆断层之上为奥陶纪碳酸盐岩和硅质碎屑岩。金坑矿床包括两个向东倾斜的金矿体，一个是上部的网状矿体——主矿体，一个是下部的层控矿体——深矿体。围岩蚀变主要有去钙化、硅化、明矾石化、泥化和重结晶化。微粒金产在砷黄铁矿和白铁矿中，与异常的砷、锑和汞共生。表生作用极为发育，直到120～180m的深度，产生了分布很广的明矾石和高岭石层。金坑金矿与金矿化有关的热液系统可能有以下特点：深部循环，下部热源驱动大气水产生对流。目前，岩浆对于大气水的贡献仍然不是很清楚。热液活动似乎是广泛的、长期存在的且强度很大，这些特征可以由发育在矿体中和矿体周围广泛的围岩蚀变晕和多次角砾化事件以及矿化事件反映出来。浅成热液系统的上部具有热泉的特征，这个结论仅仅是个推测，因为在金坑没有在地表发现硅质泉华或是剥蚀后的残余。然而，碧玉岩的特殊分布，围岩蚀变的类型以及主要的黏土类别显示，矿床应该形成于相对近地表的环境（100～200m），但是地质模型也不能排除更深环境成矿的可能性。

总之，该矿床具有如下特征：①矿床主矿体为网脉型矿体，产于构造交叉部位及周围高度碎裂岩石中；②矿化和蚀变受断层、褶皱的顶部及岩石的渗透性控制，矿化类型主要有去钙化、硅化和泥化；③找矿勘探历史经验证明，该矿床最初是根据地质填图和土壤化探结果发现的，后期的大胆钻探对隐伏矿体则发挥了作用。

图2 美国金坑金矿地质剖面图

（据Ye et al.，2003）

（二）美国波斯特-贝茨（Post-Betze）卡林型金矿床

美国波斯特-贝茨金矿是目前已知最大的卡林型金矿床，位于美国西部内华达州中北部，60km长的卡林金矿带的北部。矿体大部分位于Popovich建造和Roberts山建造中，少部分矿体位于Goldstrike岩株和岩墙的火山岩中。金以亚微细粒状赋存于蚀变的早古生代Roberts山沉积建造中以及Goldstrike岩株的北缘，金矿的围岩为志留纪和泥盆纪灰岩和粉砂岩。钙硅酸盐角岩和少量的矽卡岩含有少量贱金属硫化物和白钨矿，是岩株的接触变质晕带。矿化和蚀变受断层、褶皱的顶部以及岩石的渗透性所控制。Post-Betze矿床的热液蚀变类型主要有去钙化、硅化和泥化。

始新世时，岩石圈伸展作用导致一系列的岩浆活动，岩浆活动为热液循环提供了热源，加热的大气降水与含金的沉积地层相互作用，形成富H₂S的流体，流体降低了贱金属的溶解度，淋滤了金及部分微量元素。随着上地壳开始发生强烈的伸展作用，含矿热液流体沿着元古宙断裂及裂隙涌入上升，在上升的过程中，大气降水的混入加速了水/岩反应，增加了上升流体中H₂S的浓度，提高了热液流体淋滤古生代或寒武纪沉积岩中金的能力（Titley，1991；Ilchik et al.，1997；Hofstra et al.，1999），继而提高了流体中金的溶解度。当遇到Roberts山建造上部和Popovich 建造的层纹状泥质灰岩时，反应继续进行，围岩发生去碳作用及黏土化，进而提高了渗透率及围岩中铁发生硫化作用（Hofstra et al.，1991，1999；Vikre，2000），黄铁矿大量析出减少了流体中H₂S 的浓度，因此导致金及金属元素的二硫化物同时沉淀或吸附，部分被吸附在富含微量元素的黄铁矿中，形成包含金及亚微细粒结构的原生金。因此，两地层构成了该区金的主要赋存岩石。部分含矿热液流经Rodeo Creek 建造及Goldstrike火山岩时，低渗透率的火山岩和碳酸盐岩阻碍了流体的流动，导致含矿流体在低渗透岩石单元下的褶皱顶部卸载成矿。最终，随矿物的析出，含矿流体系统中成分逐渐变得简单，大气水的混入、稀释及冷却了流体，导致晚期矿物的沉淀，来自钙质及硅质岩石的金属元素嵌入晚期矿物及黄铁矿的外围边缘。随着流体反应变慢，后期方解石脉穿切并叠加在成矿作用之上，局部地区形成未矿化的碧玉。Welches Canyon 岩株的侵位为Post-Betze金矿的矿化提供了热源和驱动（Chakurian，2003）。

总之，该矿床具有如下特点：①卡林带中金矿体沿区域构造背斜的轴部发育；②围岩蚀变主要包括：去钙化、硅化、明矾石化、泥化、重结晶化及后期氧化；③（渐新世）火山活动、多期复杂的挤压、伸展构造事件以及沉积岩石化学特征构成了对矿化有利的环境，大量的深部钻探也更是功不可没。

三、资料来源

毛景文，张作衡，王义天等.2012.国外主要矿床类型、特点及找矿勘查.北京：地质出版社，28～50

应汉龙.2001.卡林型金矿床的特征和成因.地质地球化学，29（4）：56～64

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Grauch V J S，Rodriguez B，Wooden J.2003.Geophysical and isotopic constraints on crustal structure related to mineral trends in North⁃Central Nevada and implications for tectonic history.Economic Geology，98：269～286

Hofstra A H，Cline J S.2000.Characteristics and models for Carlin⁃type gold deposits.SEG Reviews，13：163～220

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Ressel M W，Henry C D.2006.Igneous geology of the Carlin Trend，Nevada：Development of the Eocene plutonic complex and significance for Carlin⁃type gold deposits.Economic Geology，101：347～383

Ye Z J，Kesler S E，Essence E J et al.2003.Relation of Carlin⁃type gold mineralization to lithology，structure and alteration：Screamer zone，Betza⁃Post deposit，Nevada.Mineralium Deposita，38（1）：22～38