卡林型金礦的特征研究

(成都理工大學(xué) 四川 成都 610000)

引言

20世紀(jì)60年代初期在美國西部內(nèi)華達(dá)州的卡林鎮(zhèn)發(fā)現(xiàn)一種微細(xì)浸染型金礦床，因此得名卡林型金礦，主要產(chǎn)于碳酸鹽巖建造中?？辈楣ぷ鞅砻?，該類型金礦容礦巖石在硅質(zhì)巖、粉砂巖、碳酸鹽巖和凝灰?guī)r中發(fā)育。因此，可以將卡林型金礦床概括為：一種微細(xì)浸染型金礦床，主要產(chǎn)于沉積巖。簡稱“微細(xì)浸染型金礦”。卡林型金礦床具有品位低、規(guī)模大、礦體與圍巖界線不明顯的特點(diǎn)。金主要呈顯微-次顯微形式分散產(chǎn)出，普遍發(fā)育中低溫?zé)嵋旱V物組合以及Au、As、Hg等微量元素組合。世界范圍內(nèi)，卡林型金礦主要分布于美國內(nèi)華達(dá)州、猶他州和中國的滇黔桂、川陜甘兩個(gè)金三角內(nèi)，在東南亞以及南美洲的秘魯也有分布。

一、卡林型金礦的成礦原因

(一)大地構(gòu)造環(huán)境

卡林型金礦主要形成環(huán)境是弧后盆地內(nèi)和陸內(nèi)裂谷帶。一些學(xué)者認(rèn)為，從更大范圍的大地構(gòu)造背景來看，美國與我國的卡林型金礦主要構(gòu)成相似，為地幔柱構(gòu)造活動區(qū)。

(二)巖漿巖

大多數(shù)卡林型金礦區(qū)內(nèi)或者其附近都存在以巖墻和巖脈產(chǎn)出的長英質(zhì)侵入體，主要成分變化從花崗閃長質(zhì)到花崗質(zhì)。這些淺成的侵入體有可能為卡林型金礦成礦作用的熱源，也有可能是提供熱液流體?？纸鸬V集中區(qū)有三期巖漿作用：(1)43-34Ma，大量的中性到富硅高鉀鈣堿性熔巖及凝灰?guī)r噴發(fā)；(2)34-18Ma，中性到長英質(zhì)的巖漿作用；(3)18-6Ma，典型的雙峰式火山作用。第一期的巖漿作用、與地殼擴(kuò)張有關(guān)的變形作用、變質(zhì)核雜巖的侵入作用與主要卡林型金礦的成礦作用基本同時(shí)。美國卡林型金礦的主成礦期為喜馬拉雅期。

(三)容礦圍巖條件

卡林型金礦床的含礦圍巖時(shí)代廣泛，巖性主要為海相沉積巖，以不純的碳酸鹽巖和細(xì)碎屑巖為主，富含炭質(zhì)。在一些礦床中，少量的金礦化的圍巖主要是火成巖?？中偷慕鸬V的容礦圍巖可以分為三種情況：(1)原地的大陸架碳酸鹽巖及碎屑巖層序；(2)外來的主要是硅質(zhì)碎屑巖層序；(3)密西西比紀(jì)晚期的超覆層序。

(四)構(gòu)造控礦

構(gòu)造是金礦化的主要因素，構(gòu)造作用甚至強(qiáng)于地層，在不同的地區(qū)的礦區(qū)構(gòu)造的影響不同。如我國的黔西南地區(qū)存在著斷裂型和層控兩種類型的卡林型金礦：斷裂型金礦多產(chǎn)于高角度壓扭性斷裂中，賦礦層位一般為中、下三疊統(tǒng)，容礦巖石主要是泥質(zhì)粉砂巖和粉砂質(zhì)泥巖；層控金礦主要產(chǎn)于上下二疊統(tǒng)巖溶間斷面層間破碎帶和上二疊統(tǒng)中，礦床多為埋藏較深的隱伏礦，礦體呈層狀、似層狀、透鏡狀順層展布，具多層分布特征，容礦巖石主要是不純的生物碎屑灰?guī)r和富含有機(jī)質(zhì)煤系建造中的碳酸鹽巖等，背斜控礦明顯。

二、礦床地質(zhì)特征

(一)礦體特點(diǎn)

礦體一般呈現(xiàn)不規(guī)則的似層狀、透鏡，這類礦體與圍巖界線不清楚，礦體亦有脈狀、條帶狀。在整個(gè)卡林金礦帶，大多數(shù)礦體賦存在具有相似特征的地質(zhì)環(huán)境中，形成3種不同的礦化類型：一種是羅伯茨山組砂質(zhì)碳酸鹽巖層中的層控交代礦體，礦體一般是層控整合的；另一種是脈狀礦體，礦石品位較高，金礦化和相關(guān)的蝕變局限于斷裂構(gòu)造中；還有一種礦化為網(wǎng)脈狀，礦化形成于構(gòu)造交叉部位，含礦巖石強(qiáng)烈變形和破碎礦石具有浸染狀構(gòu)造。我國的黔西南卡林型金礦同樣受到有利巖性和斷層的控制，很大一部分礦體受層間斷層的控制。

(二)圍巖蝕變

卡林型金礦床的圍巖蝕變有去碳酸鹽化、硅化、泥化和重晶石化等。一般去碳酸鹽化和硅化與金礦化時(shí)間接近，礦化在晚期去碳酸鹽化和硅化的巖石中最強(qiáng)烈。

(三)礦石特征

常見礦石礦物包括黃鐵礦、毒砂、輝銻礦、雄黃、雌黃及辰砂等并以缺少其他賤金屬硫化物為特點(diǎn)。脈石礦物以石英、方解石為主。次為重晶石、伊利石、高嶺石、蒙脫石、絹云母、明礬石等粘土礦物。

(四)地球化學(xué)特征

礦石中具有典型的Au-As-Hg-Sb(-T1)元素組合。流體包裹體研究表明，金是以羥基二硫絡(luò)合物的形式搬運(yùn)。含金流體是高度演化的大氣降水與巖漿水的混合流體。流體鹽度低(1～7wt%NaCl)H2S和CO2。H2S的富集度有助于硫化作用和含金黃鐵礦的沉淀，CO2的富集意味著卡林型金礦形成于4.4±2.0km范圍的深度，成礦溫度為180～245℃。

三、礦床地球化學(xué)特征

(一)元素組合

卡林型金礦床中金在礦石中的含量是未蝕變巖石的100至1000倍。伴生砷、銻,常見汞、鉈和銀等伴生元素組合。礦石中這一元素組合的含量一般是為蝕變巖石的1到10倍或更高。

(二)流體包裹體

卡林型金礦床有三種包裹體類型，流體包裹體較細(xì)小。主要類型有：(1)液-氣相包裹體,以液相為主；(2)液-氣相包裹體(以氣相為主)，均一化溫度變化大；(3)三相包裹體。成礦前流體的鹽度可以達(dá)到20wt%NaCl，成礦流體的鹽度為0～6wt%NaCl。流體包裹體中氣體主要為CO2，含微量N2+CH4+H2S±SO2±短鏈烴類±Ar。礦化的似碧玉巖中流體包裹體的H2S/CO2值O2含量比未礦化似碧玉巖高，N2/Ar值接近于38，近似于空氣飽和水的比值。一些礦床的流體包裹體資料表明,卡林型金礦床礦化期間存在兩種鹽度和氣體含量不同的流體,均一溫度一般為175℃～225℃，估算的壓力為1×108Pa。

(三)同位素組成

卡林型金礦床是從與早于金沉淀的沉積巖發(fā)生同位素交換的、δD值比現(xiàn)代大氣降水小得多的大氣降水中形成的。黔西南卡林型金礦床成礦流體的δD為-32.30‰～-104.30‰，大于北美卡林型金礦床成礦流體的δD；δ18O為-3.3‰～-9.6‰，成礦流體可能為混入深部水的大氣降水。卡林型金礦床中未蝕變碳酸鹽巖石的δ18O和δ13C一般為+18‰～24‰和-2‰～+1‰。隨著熱液蝕變的加強(qiáng)，碳酸鹽巖石的δ18O值下降明顯，δ13C值略有減少；在靠近礦脈的部位，δ13C值明顯增高，δ18O值降低。這種同位素組成特征是較高溫下巖石與流體同位素交換的結(jié)果還是熱液帶CO2造成的尚未確定。礦脈碳酸鹽礦物的δ13C值從早到晚隨δ18O值降低而升高。表生碳酸鹽礦物具有較低的δ13C值，與大氣CO2和水來源是一致的。黔西南卡林型金礦床熱液方解石的δ13CPDB為-8.55‰～+2.49‰，地層中方解石的δ13CPDB為+1.01‰～+4.65‰，成礦流體中碳可能為深源碳與地層碳的混合。