卡林型金矿成矿与找矿的问题研究.doc

卡林型金矿 成矿与找矿问题研究 胡明安 目 录 一、 卡林金矿与卡林型金矿3 二、 卡林型金矿形成的大地构造背景32 三、 大地构造边缘成矿37 四、 地球物理-地球化学场与卡林型金矿.43 五、 卡林型金矿的含矿建造52 六、 卡林型金矿中金的赋存状态55 七、 卡林型金矿的成矿地球化学58 八、 卡林型金矿床的成矿地球化学障..63 九、 成矿作用的时间空间物质的内在联系77 十、 盆地流体与成矿81 十一、金矿床的表生变化及次生富集.95 一、 卡林金矿与卡林型金矿 （一） 关于卡林型金矿 关于“卡林型”金矿，目前国内外地质学家都存在各种不同的看法。这类矿床源于最早于1962年在美国内华达州卡林Carlin地区发现的卡林金矿。后来由卡林金矿推广为“卡林型金矿”Carlin Type。“卡林型金矿”最典型的特点是容矿围岩为细碎屑岩（如浊积岩类）及碳酸盐（如灰岩、白云岩）、沉积岩石、岩石变质程度较浅（最多达板岩级）或未经变质、矿体产于角砾岩化、渗透性好的薄层含碳泥砂质岩石、碳酸盐岩石和细粒硅化岩及似碧玉岩中，并受到高角度断层控制。矿石的矿物共生组合及围岩蚀变都显示了中-低温热液成矿作用的特点（成矿温度小于2500C）。金矿物和载金矿物均具有微细粒、超微细粒结构的特点，矿石为浸染状构造，金矿中As、Hg和Sb含量很高，围岩中出现异常，并有它们的硫化物伴生，成矿作用与有机质有关。对于卡林型金矿的成因，国内外地质学界提出过多种不同的观点，作过不少成矿模式，但争议很大，至今尚未有定论。例如，有的认为对于这类矿床的称谓，这类矿床应为“微细浸染型金矿床”、“超微粒金矿”，也有的认为是“浅成低温热液型金矿床”，或“渗流型金矿床”，或“浊积岩型金矿床”，或“热泉型金矿床”等等、在美国，根据成矿方式，卡林型金矿又被称为“热液细粒浸染交代型金矿”。对于这类矿床的成因，也有多种说法，主要有①地层改造成矿；②层控成矿；③岩浆热液成矿；④热泉成矿；⑤混合成矿；⑥浅成低温热液卤水成矿。 由于世界上的矿床是千差万别的，就是同属于相同一个成因大类的不同地区的矿床，在迄今为止已发现的千万个实际矿床中，还没有找到两个完全雷同的矿床，尽管它们作为一个大的类型来说其主要特点是一致的。还有，不少地质工作者在给这类矿床命名时，往往强调了矿床的某一个侧重点，如“微细浸染型金矿”主要强调了矿石及矿石矿物的结构和构造上的特点，“浸染”不是指金的赋存形式，也不是指金的成矿方式，而是指矿床的成因方式。由于只有在极少数卡林型金矿的矿石中，在常规光学显微镜下尚可见到部分金粒，然而极大多数卡林型金矿床中的金即使在高倍显微镜下也难也发现。因此，镜下未见到的金往往被称为“不可见金”。即使是现在，高科技术的发展、高级、大型、精密及新式测试仪器的不断被制造出来，如高性能的电子探针、质子探针和离子探针，也未能确定金在黄铁矿、砷黄铁矿和毒砂等硫化物类载金矿物中的赋存形式。这些金究竟是以晶格金的形式存在（Radtke et al, 1985, Cook et al, 1990, Arehart et al, 1993），还是呈超显微包体金的形式赋存（王奎仁等，1994）。此外，金的大多数载金矿物，如黄铁矿、毒砂等，其粒径多数为零点零零几到几毫米，这在常规的显微镜下可以见到，有时甚至有肉眼就可发现。因此，中国许多学者又称卡林型金矿为“微细粒浸染型”（刘东升等，1994，罗镇宽，1995）。然而，有的学者将其命名为“超微粒型金矿”，本文似觉有些不妥。因为如果说这种“超微粒”指的是金在硫化物或硫砷化物中的存在形式，也不尽符合实际，因为有部分金呈显微粒状，还有的金甚至呈细粒状，也有部分金则呈晶格金的形式，因此，这种命名未涉及金的全部。而如果说这种“超微粒”指的是载金矿物，但绝大部分卡林型金矿中的黄铁矿等载金矿物多呈细粒，而不属于微细粒或超微细粒。根据国内外研究结果可知，卡林型金矿中的金有很大部分为“不可见金”，而“不可见金”可能是晶格金，即以固溶体形式存在于主矿物中的。因此，用“粒”来命名这类金矿床尚觉不够确切。“浅成低温热液型金矿”着重指明了成矿流的地球化学性质及成矿物化条件，而且还包括了产于火山岩地区并与火山活动有成因联系的浅成低温矿床，以及沉积岩地区与火山活动关系不明显的。“渗滤热卤水型金矿床”则体现了成矿流体的来源及性质，至于“碳硅泥岩型金矿”、“碳酸盐岩型金矿”及“浊积岩型金矿”，则突出显示了这类矿床的赋矿围岩特性。 正是由于上述这两方面的原因，才使这类矿床在归类问题上，以及在成因观点上，目前尚存在不少争议。本文不打算对于矿床的名称作过深入的研究，也无法将其统一起来，但为了论述的方便起见，也为了便于与国内外相同类型矿床对比，认为用“卡林型金矿”这个名字为好。卡林型金矿是指产于碎屑岩及碳酸盐岩类、沉积岩及浅变质岩中，显示中低温的矿物共生组合和围岩蚀变特点，金的粒度主要为次显微-显微级的浅成中低温热液金矿床。 上述定义包括了三个方面的涵义 ①金矿床的容矿围岩为未经变质或变质程度极浅的沉积岩，主要为细碎屑岩和碳酸盐类岩石； ②金矿中矿石矿物的共生组合和围岩的热液蚀变，均具有中低温热液成矿作用的特点； ③金矿物及载金矿物都显示了微细粒结构的特点，矿石同以浸染状构造为主。 以上三个特点不仅是卡林型金矿的本质特征，而且是鉴别某个矿床能否归入卡林型金矿的主要标志（张贻侠等，1996）。 自从1962年以美国内华达州的卡林地区首次发现了这种微细浸染型金矿床卡林型金矿床以来，人们对这类金矿进行了几十年的详细系统的研究。作为一类具有重要工业价值的金矿床类型，国内外许多研究者提出了各种成因模型及成矿方式，但由于各地区各个单个的金矿具体情况不尽雷同，它们除了有其共同的特点之外，还具有许多各自的独特性质，因此国内外的研究者们对于卡林型金矿床的形成原因尚未取得共有的认识，尤其是对于其中的若干重大问题的看法，诸如金矿物质的来源、控矿条件、矿质的沉淀富集机制以及成矿规律等，人们曾提出过多种观点。这些观点概括起来有以下四种 1．浅成低温热泉成矿说这主要是L.J.布坎南（1981）、B.R.伯格（Berger，1983）、V.F.霍利斯特（Hollister，1987）等人的观点。他们认为卡林型金矿与火山热泉型金矿床有相似的特征，都属于浅成低温热液矿床，只是一个产于火山岩中，一个产于沉积岩中，是两个重要的分支。这种观点强调金矿的形成与中新生代热泉活动有关。 2．地层改造成矿说这是目前国内外许多研究者比较能认同的观点、如刘东升（1985，1994）、龙伯格（1986）、拉德克（1987）等人，这种成因观点的中心思想是地层是金的矿源层，矿矿热液从地层中萃取了金、砷、汞、锑、钡等元素，再在断裂构造的有利部位使矿质沉淀形成矿床。对于这种观点的人们来说，他们在成矿作用过程中的热性质与来源、热事件的性质以及矿源层等重大问题上又都存在不同的看法。 3．岩浆热液成矿说A.潘捷列夫（1986）、H.西里托（1990）等人认为，卡林型金矿的矿源和热源均来自岩浆活动，而赋矿的沉积岩系地层仅仅是有利于成矿的容矿层位，卡林型金矿是岩浆热液体系的远源低温产物。 4．多源成矿说这种观点认为卡林型金矿的成矿流体以大气降水（即天水）为主，但成矿物质是多源的（张贻侠等人，1996），其中主要有岩浆来源、地层来源、深部来源以及地壳表层来源，在成矿过程中都可能提供了部分成矿物质，而不可能具单一的来源。赋矿地层也可能提供了一定量的成矿物质，也有可能是成矿的有利声场所。 （二）美国内华达州卡林金矿床 自从1962年人们在美国内华达州（Nevada）的卡林地区（Carlin）首次发现了产于沉积岩系地层中的微细浸染型金矿床以来，根据矿床的形成特点及成矿理论，在美国华达州及其他地区相继又找到了类似的金矿床四十余个，尤其是1980年先后在加利福利亚州和内华达州找到了两个世界级的超大型金矿床，即麦克劳林金矿和金坑金矿。这两个矿床金的储量分别为110吨（金品位为5g/T）和127吨（金品位为4.35g/T），因而成为八十年代全球新发现的六个“百吨级以上”超大型金矿床中首批发现的两个佼佼者（在八十年代发现的另外四个超大型金矿床分别是1980年在日本九州鹿儿岛菱刈地区发现的与中、新生代火山岩、次火山有关的菱刈金矿，金的储量为120吨，金平均品位80g/T；1981年在加拿大安大略苏必利文湖东北发现的产于晚元古代绿岩带中的赫姆洛金矿，金的储量为590吨，金品位为4～16g/T；1982年在巴布亚新几内亚这个面积仅有46万平方千米、人口308万的太平洋上的一个小岛国，同时发现了两个世界级的超大型金矿床，即新西兰省与第三纪-全新世碱性火山岩有关的利海尔岛金矿，金的储量为360吨，金品位为6g/T，以及恩加省与中新世火山、次火山岩有关的波格拉金矿（Porgera），金的储量为335吨，金新西兰省与第三纪-全新世碱性火山岩有关的利海尔岛金矿，金的储量为360吨，金品位为3.6g/T。） 于是，“卡林型金矿”新颖的成矿理论和特殊的经济价值引起了全世界的广泛注意，目前在美国，卡林型金矿的金产量已跃居第一位。 自从1962年在美国的内华达州发现了第一个微细浸染型金矿床卡林型金矿床以后，人们又在内华达州的其他地区发现了多个相同的金矿床，其中有代表性的有科特兹、格彻尔、金亩等，从而构成了内华达金矿成矿区。这类金矿床也成为美国最为重要和最有发展前景的金矿床。 1、发现矿体 卡林型金矿山位于美国内华达州北中部地区，在尤里卡郡埃尔秘西以北65千米、卡林镇以北32千米的林恩矿区内的塔斯卡洛拉山，金矿床的露天采矿场拔高程约为2100米，金矿体赋存于罗伯茨断层林恩构造窗东部边缘的志留系罗伯茨山组地层内。 1907年4月人们最早在林恩地区的砂矿床中发现可见金粒。以后，于1962年9月10日，美国地质调查所的勘探钻机首次发现了卡林矿区的原生微细浸杂型金矿石。至1965年初，初步确定卡林矿区金矿石储量为1100万砘，金的平均品位为10g/T（即金的金属储量为110吨），并在同年5月浇铸了第一块金锭。至此，卡林金矿床的发现，为世界黄金的地质勘探及金的成矿理论，开创了新的一页。对世界其他地区的找金工作，产生了巨大的影响。 2、矿区地质概况 卡林矿区位于罗伯茨山逆掩断层的林恩构造窗的东部边缘附近。罗伯茨山逆掩断层的形成与前石炭纪安特勒造山运动有关，是一种形成时间比较早的区域性低角度逆冲断层。在逆断层中分布的林恩构造窗，是控矿的有利通道，也是找寻微细浸染型金的良好标志。林恩构造窗的成因，是由于发生逆掩断层以后，局部地区上升拱起形成隆起和穹窿，使附近的上盘岩石被侵蚀消亡，而使逆掩断层下盘的碳酸盐岩地层形成露头。除了林恩构造窗外，区域上还有多个类似的构造窗，它们均呈北西向排列，在内华达州北部的尤里卡郡和兰德郡构成两个较大的“构造窗带”北带由波茨特拉普、林恩（卡林金矿所在地）、卡林姆和皮洋构造窗组成；南带由金坑科特兹、J.D和罗伯茨构造窗组成多。构造窗的出现显示了构造的软弱地带，其生发生的火山岩及含矿溶液就沿着这种构造薄弱地带进入，而主要矿区都位于逆掩断层下盘碳酸盐岩石被剥蚀的构造窗内或其周围。如卡林金矿，以及其后陆续发现的科特兹金矿、金坑金矿等，其生成和分布均与这些构造窗有密切关联。 3、矿区沉积岩 矿区范围内主要出露地层有中奥陶统维尼尼组（O2v）、志留系罗伯茨山组（Sr）和泥盆系波波维奇组（Dp），其中志留系罗伯茨山组是主要的含矿地层。 ① 维尼尼组（O2v） 在卡林，中奥陶统维尼尼组出现于罗伯茨逆掩断层上盘，该组主要由薄层硅质燧石、含有机质页央、少量石英岩和灰岩透镜组成。在矿区范围内，维尼尼组局部发现金矿化，但并浊主要矿体的分布层位，或者在矿区的中奥陶统岩石露头上，经分析发出有痕量金。 ② 罗伯茨山组（Sr） 在卡林地区，罗伯茨山组地层主要出露于罗伯茨山逆掩断层的下盘，是卡林金矿的主要赋矿地层。原岩大部分由泥质粉砂岩、泥质粉砂质白云岩、灰央、钙质泥岩组成。地层中含有大量有机质，以致使未蚀变的灰岩显示出深灰、灰黑的颜色。该组岩石在成矿前碳酸盐组分含量较高，氧化硅含量相对较低，其中方解石是未蚀变的原生岩石中的重要组分，大部分方解石被热液淋滤消失，形成蚀变后的多孔状、密度相对较低的泥质白云质粉砂岩。罗伯茨山组已广泛遭受蚀变，局部发生淋滤和铁染，但层理特征常被保存下来，显示出板状或薄层状构造特征。局部与层理平行的硅化层或透镜体中有晚期发育的玉。髓状的氧化硅。未蚀变的罗伯茨山组灰岩的密度为2.63，而卡林矿区含矿交代样品的密度为1.95～2.40。 ③ 波波维奇组（Dp） 泥盆系波波维奇组不整合覆盖于志留系罗伯茨山组上，是卡林矿区最年轻的地层。波波维奇组由灰色含化石中至薄层灰岩组成，在该组底部、局部地段含在白云质和粉砂质。 波波维奇组底部节理和裂隙十分发育，并发生了热液蚀变。受蚀变岩石的碳酸盐成分已被淋失，并为粘土和氧化铁所交代。因此，蚀变的岩石常呈现红褐色、松软、多孔和低密度，同罗伯茨山组一样，波波维奇组位于矿体北端北东向断层附近的岩石也发生了硅化蚀变。未蚀变白云岩的密度为2.75，而蚀变白云岩的降为1.60，这说明在蚀变的岩石内存在着显微空隙。 4、矿区火成岩 ①石英斑岩岩脉在卡林矿区切穿波波维奇组灰央和罗伯茨组碎屑岩，产状陡倾，主要沿一组北西向断层及其伴生的裂隙发育，并显示出与卡林矿区的金矿化和重晶石脉及稀疏的贱金属硫化物矿化作用有密切关系。 ②石英闪长岩为一个较小的岩体，出露在卡林矿山北面约5千米的地区。这种侵入体的侵入年龄为121百万年。这也与内华达州埃尔科郡北部的科特兹矿区的侵入体年龄（124～150百万年）相一致，为白垩纪时代的火成活动产物。它们经过林恩构造窗发生侵位。 这些火成岩活动的时间与卡林地区矿石形成的最高峰时期相吻合。 5、重晶石矿化 重晶石矿化在内华达州境内广泛出现，并常与金和贱金属矿化密切伴生。在卡林矿区，出现于金矿体内和上覆波波维奇组地层中。尤其是分布于波波维奇组和罗茨山组地层之间的不整合面中。在重晶石脉及火山岩脉中存在着异常高含量的Pb、Zn、Ni和Cu。重晶石局部被含有细粒晶质的黄铁矿和石英细脉交代，以及晚期的雄黄、辉锑矿和碳质充填。这些交代充填作用可能发生在矿化晚期，与晚期的Au-As溶液相伴出现。 6、金矿体 卡林矿床的主矿体呈一不规则的倾斜状矿层，位于志留系罗茨山组的顶部白云质泥质粉砂岩中，距泥盆系波波维奇组与志留系罗茨山组接触带之下几米至十几米。矿体厚度约几米至三十余米，边界模糊不清，与罗茨山组地层呈渐变过渡关系，矿体下部渐变为浅灰色多孔状硅化带，局部矿段被暗灰色层状玉髓质岩石穿插。在平面图上，矿体沿地层走向呈北东向延长，形成三个矿区（图4，图5）主矿体、主矿体的东延部分、西矿体。矿体随志留系罗茨山组地层倾斜，从地表向地下延伸，直到被北东向断层切割。 矿区范围内发育的构造以断裂为主。矿区断层一般可分为两类一类为罗伯茨山逆掩断层，形成时间较早、低角度，主要分布于泥盆系波波维奇组与其下伏的志留系罗茨山组之间，其产状与地层产状大致一样。另一类为近于直立的高角度断层。它们往往交切了早期形成的罗伯茨山逆掩构造，在卡林矿区主要有北东断层和北西断层两条。 7、含矿围岩及围岩蚀变 卡林矿区志留系罗茨山组泥质白云质粉砂岩是矿体的直接围岩。赋矿地层其次还有富有机质的粉砂质白云质灰岩、钙质页岩、泥质砂质白云岩。 一般说来，卡林金矿的蚀变作用主要有以下4种类型 ①去碳酸盐化作用去碳酸作用代表了矿区蚀变作用的最早阶段。在这种蚀变阶段，原岩中的碳酸盐矿物如方解石，其次可能还有少量白云石被热液选择性地溶滤并被带出原地进行重新分配。其中，原岩中的方解石是主要的淋失矿物（表1）。由于方解石的大量淋失。 造成了原岩结构和成分上的变化（表2），使原岩变得疏松多孔，岩石密度变小。溶解性较方解石差的白云石有时呈菱形晶体残留在多孔的粘土基质内。由于碳酸盐矿物的淋失作用，增强了罗茨山组地层的渗透性。这种渗透性较强的岩石对含矿热液的运移起了良好的通道作用，含矿热液从那里扩散到邻近渗透性较差的岩层的细小间隙和微细裂隙中发生沉淀，后者构成了一种半封闭-封闭的静止环境，形成“地球化学障”，因此金的沉淀大部分 表1卡林矿区志留系罗伯茨山组钙质岩石蚀变前后的矿物组成 矿物组成 未蚀变罗伯茨山组岩石 蚀变罗伯茨山组岩石 剖面A（％） 剖面B（％） 主矿体（％） 方解石 50 40 4 白云石 15 10 10 石英 20 20 40 伊利石 5-10 5-10 10-20 蒙脱石 5-10 10-20 10-20 高岭石 2 2 2-5 黄铁矿 痕量 痕量 痕量 有机质 痕量 痕量 痕量 出现在较细的毛细孔中，而不是沿着溶液的主要通道沉淀，金的分布看来更多地取决于显微渗透性，而不是宏观的渗透性。事实上，在卡林矿区罗伯茨山组地层中，具高度渗透性的粉砂岩层、多孔的硅化带和晶簇状玉髓层，其含金性明显低于邻近的具有显微孔隙的泥质岩石。 表2卡林矿区志留系罗伯茨山组钙质岩石蚀变前后的化学组成 化学组成 未蚀变钙质岩石（％） 蚀变的钙质岩石（％） SiO2 26.46 69.14 Al2O3 9.06 11.18 Fe2O3 1.47 3.23 CaO 30.96 5.12 MgO 3.98 2.45 K2O 1.25 1.75 Na2O 0.05 0.01 TiO2 0.2 0.6 MnO2 0.01 0.02 CO2 最后剩余 0.02 Au 0.005盎司/吨 0.49盎司/吨 ②泥化作用泥化蚀变作用明显地与去碳酸盐化作用相伴随，主要是伊利石含量增多，其次有高岭石，可能还有蒙脱石（表1）。在大部分矿石样本中，粘土成分含量占20％以上，最高可达60％，而其中伊利石量与矿化伴生的主要粘土矿物，它的含量在一些矿石标本中占50％。在原生岩石中，由于碳酸盐组分的淋解和带出，粘土矿物相对富集，并在热液蚀变过程中发生再结晶和直接结晶作用，形成结晶粘土层状伊利石晶体。岩石分析和精矿分析表明，金主要集中在蚀变带内的伊利石中。因此，卡林金矿大部分局限于罗伯茨山组的蚀变岩层内，大量集中在泥质粉砂岩中，而在多孔状、浅灰色含细粒结晶的石英带中，金通常很低。在整个硅化岩中，包括玉髓质透镜体和蚀变火成岩脉中，仅有少量金的浸染。在重晶石交代带中，偶见金的浸染。 ③硅化作用在卡林矿区可以看见有几种类型的二氧化硅 a、 罗伯茨山组地层中原有的碎屑石英颗粒； b、 罗伯茨山组地层中呈疏稀状分布的薄层暗色沉积燧石条带； c、 重晶石形成的细粒石英，构成多孔椭圆形柱状块体； d、 由多孔状、晶簇状和致密块状二氧化硅构成的灰色玉髓质岩石，它们沿地层分布，膨胀狭缩，有的地方类灭，有的地方膨大为几米厚的块体； e、 矿体中再结晶形成的自形程度完好的石英晶体； f、 白色石英小脉。 上述几种类型的二氧化硅，除了a和b外，其余几种均为热液活动的产物，因而与金的成矿活动有关联。 ④钙化作用这主要是指在矿区渗透性较好的岩层内发生晚期方解石及白云石等含钙矿物的结晶充填。这些碳酸盐矿物或呈各种浸染状（稀疏浸染状中等程度浸染状稠密浸染状），或呈细小的碳酸盐脉状，分布于矿区蚀变带内，它们的出现，往往代表了含矿热液的较晚期活动。 在主矿体的去碳酸盐地段，原岩中的方解石被热液淋漓而带走，留下孔隙，但往往又被热液活动过程中重新结晶沉淀的方解石浸染，形成密度较高的钙化岩石。 8、矿物共生组合 卡林矿区主要有黄铁矿、辰砂、雄黄、雌黄、辉锑矿、方铅矿、闪锌矿、砷黝铜矿、重晶石、锑硫砷铅矿以及石英、方解石、白云石、伊利石、高岭石和有机质。其中黄铁矿分布最广，含量最高，一般为0.7～3％，个别样品达10％。 金粒与石英、白云石、重晶石、伊利石粘土矿物、黄铁矿和有机质接触，但与辰砂、自然砷、雄黄、雌黄、辉锑矿等未见有与金有接触共生关系。 卡林矿区的金均呈显微粒级的自然金，其中大约有90％以上的自然金为粒径小于0.2微米；次显微粒级的只有10％一到的自然金为显微级。次显微粒级的金多富集于泥质岩石中，其中一半又与伊利石粘土伴生。而显微粒的金则主要集中于含一定数量的碳酸盐的各种泥质岩石中，它们常常分布于石英碎屑颗粒周围，或在石英碎屑的裂隙内，也可浸染于基质粘土中。在硅化粉砂岩内，显微粒级的金与晚期石英细脉和黄铁矿及重晶石伴生，多分布于黄铁矿的外部边缘上或呈包裹体存在。当黄铁矿由风化作用氧化成赤铁矿、针铁矿和非晶质褐铁矿时，这些金便被释放出来，与铁的风化矿物共生。 9、卡林金矿的成因 卡林金矿的成矿条件为200～2250C，压力为25～30巴，为浅成低温成矿作用，其形成过程可以概括为以下几个阶段 ①奥陶纪维尼组、志留纪罗伯茨山组以及泥盆纪波波维奇组的沉积作用； ②以罗伯茨山逆掩断层为代表的逆掩断层作用； ③白垩纪火山岩的侵入及其伴生的形变作用； ④重晶石脉及贱金属矿物闪锌矿、方铅矿、黄铁矿等的交代充填作用；形成重晶石贱金属硫化物脉； ⑤热液蚀变和金的沉淀成矿作用，是金矿化富集的主期； ⑥浅成热液硅化作用，形成各种石英脉； ⑦表生风化氧化作用。 含矿溶液接近于中性-弱碱性，金呈硫化物络合物的形式在热液中被迁移，成矿组分部分来源于岩浆岩，但大部分可能来自下伏岩系的淋滤作用。含有Si、Al、K、Ba、Fe、As、Hg、Sb、W、Te、Se、Au和还原形式硫的含矿热液，沿着与火山有关的构造作用所产生的高角度断层上升到浅表环境，把成矿物质沉淀在碳酸盐岩和岩层内具有渗透性的层位中，矿石的沉淀是在降温、降压条件下与围岩发生蚀变交换反应，而且是在矿液沸腾时上升到浅表条件下形成的。在矿液沸腾过程中产生的H2O-H2S蒸气转换成富H2SO2的水，随后它以在沸腾的水-气界面上从地层中淋滤出方解石和白云石。晚期的重晶石脉、方解石脉和稀散细小的石英脉就是在这个阶段中形成的。 在卡林矿区，岩性对矿石的影响作用表现得比较明显。罗伯茨山组的粉砂质、白云质灰岩中的渗透层，为矿化溶液提供了一个有利的容矿环境。这些渗透性较强的岩石对矿液的运移起了通道的作用。矿体的矿化部分，常常是在受交代蚀变的泥质-白云质粉砂岩内，有些地方还含有有机质、钙质或硅化。 由于伊利石矿物大致与层理平行排列，显示出蚀变岩石中粘土矿物的定向排列特点，这种主要由伊利石构成的粘土薄层厚度约为十几毫米到几厘米。其中可以见到可见金（用肉眼可以见到），而在不具定向排列的粘土薄层中则未见到金。这种具定向构造的粘土薄层，被认为是一种热液蚀变的通道。当碳酸盐从岩石中被淋滤出来时，金就沿着通道被带入，因此在这种粘土薄层中碳酸盐矿物已大部分不存在。金的沉淀作用主要发生在这种泥质粉砂岩的毛细孔中。在岩性上的一些细小差别，对矿石的金品位高低往往影响较大。厚达一米以上的薄层粉砂岩层，比邻近更细的泥质砂岩的含矿性要差。而渗透性较好的含化石的砂质岩层，通常发生硅化，含金量也较低。在石英斑岩岩脉含金部位，其含金性也比邻近的沉积岩要差。在玉髓质和钙质成分的岩石中，矿石含金性很低，这是因为在金沉淀之后，微晶石英和方解石又在局部地段的多孔状粉砂岩的空隙中充填交代，冲淡了金的含量。而多孔的“白色”硅化作用，它们往往沿着切割主矿体和两矿体的北西向断层最为发育，但其中含金量很低。 人们早就注意到卡林矿区金与伊利石以及高岭石等粘土矿物的共生现象，认为细粒金从溶液中沉淀后，岩石中粘土矿物边缘的正电荷可以吸引带负电荷的胶体粒级的金粒子、粘土矿物晶体边缘的正电偶层要吸收金，而平坦晶面的负电偶层则排斥金。因此，在伊利石、高岭石晶体的平坦表面上没有金，金主要围绕粘土矿物的边缘富集。 在有机质中，金也大量集中，有机质对金是一种有效的沉淀剂。 在罗伯茨山逆掩断层本身并未见有金的矿化，矿石的分布并未受到这种区域性大断层的控制。很显然，罗伯茨山逆掩断层曾作为含矿溶液运移的通道，但作为矿石沉淀的场所并不重要。同样的道理，在卡林矿区发育的两条近于直立的北西和北东向高角度断层，也没有发现明显的金富集现象。矿石富集只是集中于这两条高角度断层附近的岩石中，并且，局部高角度断层被石英斑岩岩脉和重晶石脉充填贯入。因此，区域性的罗伯茨山逆掩断层和北西向-北东向高角度断层，在成矿作用过程中曾起过成矿溶液通道的作用，而其本身未形成重要的有价值的金矿化富集。 表1-1 卡林金矿稳定同位素 新鲜泥质砂质白云岩 热液蚀变矿化岩石 矿物 同位素测定值 矿物 同位素测定值 同 生 黄 铁 矿 σ34S为11.4～14.3‰ 热液黄铁矿 σ34S为4.0～16.1‰ 重晶石脉中的方铅矿 σ34S为5.1～6.5‰ 重晶石脉中的闪锌矿 σ34S为10.1～10.7‰ 雄黄 σ34S为15.2‰ 热液重晶石 σ34S为27.8～31.7‰ 岩石中的方解石 σ13C为0.4～0.6‰ 蚀变岩石中的方解石 σ13C为-1.9～ -1.7‰ 矿化岩石中的方解石 σ13C为-1.3～ 0.9‰ 岩石中的白云石 σ13C为0.2～0.3‰ 矿脉中的方解石 σ13C为-6.2～ .0.4‰ 蚀变岩石中的白云石 σ13C为-0.5～ -0.4‰ 蚀变岩石中的白云石 σ13C为-0.1～ 1.13‰ 围岩 σD（无数据） 热液重晶石 σD为-149～ -139‰ 热液石英 σD为-153‰ 矿脉中的方解石 σD为-143～ -142‰ 全岩火成岩 ΣD为-160～ -145‰ 岩石中的方解石 σ13O为21.2～22.5‰ 蚀变岩石中重结晶方解石 σ13O为12.7～13.4‰ 矿化岩石中重结晶方解石 σ13O为13.9～18.0‰ 矿脉中的方解石 σ13O为2.5～22.9‰ 岩石中的白云石 σ13O为22.5～23.0‰ 蚀变岩石中重结晶白云石 σ13O为24.3～25.2‰ 矿化岩石中重结晶白云石 σ13O为19.4～24.5‰ （逆掩断层→高角度断层→高渗透层→溶液通道，在上述运矿构造附近的渗透性较差的岩层中的细小间隙和微细裂隙、和较细的毛细孔，则是金的主要沉淀场所）。金不是沿着运移的主要通道沉淀。 根据上述资料的观察，对卡林金矿的成因模式可以归纳为 卡林金矿是构造作用、火成作用和受岩浆源加热的大气水联合作用的产物。在内华达州，矿床可能形成于中新世或更新世，与地壳的拉伸、扩张、块状断裂、火成作用和地热活动的高热流等有关的地质作用相对应而生成。首先，高角度正断层的形成，产生了角砾岩化。这种构造活动可能由初期的火成活动引起的，这不仅在构造上准备好了有利的成矿空间，而且也是有利矿液运移通道。矿化最有利的岩石是薄层粉砂质白云质灰岩或灰质页岩。早期热液通常从这些岩石中溶解了方解石和白云石，同时沿着断层通道和角砾岩化带沉淀了硅质、高岭石、黄铁矿和绢云母。而这一阶段及下一阶段的热水溶液在成因上大部分或全部为大气水，由于火成活动使其受热升温，并发生迁移。在最初的蚀变作用之后，发生主期矿化，金的沉淀并伴生As、Sb、Hg组合（还有Se、Te、W）。许多矿床中的似碧玉岩可能即在这个阶段沿着矿化带的边缘形成。这以后可能有一次不太重要的贱金属硫化物。当热水矿液接近浅地表环境时会发生沸腾作用，产生H2O-H2S蒸气，形成富含H2SO2的溶液。这又下降从沉积岩中淋滤出碳酸盐，再把它们重新沉淀为晚期的碳酸盐细脉，淋滤溶液中的硫酸盐也和钡结合形成重晶石脉。 对于卡林型金矿的，Roberts等人（1971）强调指出成矿的三个先决条件①有含金溶液的来源；②有破裂的可渗透的岩石，以便溶液进入；③有诸如碳酸盐和（或）有机质类沉淀剂。 有机炭含0.1％～0.25％，局部高达5％。 流体包裹体和蚀变岩石的σD为-139‰～ -160‰，为天水来源。 不同硫化物σ34S为4.2‰～15.2‰，外来黄铁矿σ34S平均11.4‰，成岩黄铁矿13‰。 矿脉中重晶石σ34S为30‰，略大于下古生代沉积重晶石（24‰）。（见表1-1） （三） 我国的卡林型金矿床 自从70～80年代卡林型金矿的成矿理论和找矿经验传入中国后，我国地质工作者在祖国大地的广阔疆土上相继找到一大批卡林型金矿床，这些现已发现的金矿床，构成了几个重要的卡林型金矿床成矿区（带）（图3）。 1、滇黔桂金三角成矿区位于滇黔桂三省交界地区（黔西南、桂西北和滇东南），典型矿床板其、柴木函、丫他、戈塘、烂泥沟、砂子岭、大海子、三岔口、大厂和金牙、高龙、明山、龙川、浪金等。 2、陕甘川金三角成矿区位于四川省、甘肃省和陕西省三省交会处，典型矿床有东北寨、桥桥上、马脑壳、拉日玛、丘洛、嘎拉、大水、忠曲、坪定等。 3、秦岭成矿带位于陕西省至甘肃省秦岭地区的山阳-镇安-周至-太白-凤县-礼县，呈东西向分布。典型矿床有八卦庙、李坝、庞家河、金龙山、马鞍桥、安家岔和双王等。 另外，在湘中和粤西等地也有此类金矿床产出。 在讨论广西高龙金矿床的特点之前，本章试图列举国内外几个有代表性的卡林型金矿实例，以便进行归纳对比，找出高龙金矿床与国内外典型金矿床的相同之处和特殊之处，并总结出这类矿床形成和分布的规律性。 自从1962年～人们在美国内华达州的卡林地区首次发现了这种产于沉积岩中的微细浸染型金矿以来，根据这类矿床的成矿理论，以后在美国的内华达州等地又找到了类似的矿床四十余个，近年来不断有新的发现，该类矿床的金产量目前已跃居美国黄金总产量的第一位。 我国从七十年代开始注意卡林型金矿的找矿工作，尤其是八十年代以来加强了该类矿床的成因理论研究总结和找矿实际取得了较大的进展。我国卡林型金矿床主要分布于扬子地台周边的古生代、中生代褶皱带内，这些卡林型金矿床往往集中分布，成带产出，集中区内通常有一个、甚至多个大、中型金矿床。目前，在扬子地台周围的滇黔桂、陕甘川以及湖北湖南等地区找到了一大批大、中型卡林型金矿床，它们大致集中于以下几个成矿区滇黔桂成矿区、陕甘川成矿区和湘鄂赣成矿区。典型的卡林型金矿床有贵州的兴仁紫木凼（特大型）、贞丰烂泥沟（大型）、安龙戈塘（大型）、册亨板其（中型）、册亨丫他（中型）、三都苗龙（中型）、丹寨云南的革当（中型）、堂口、广西的金牙（大型）、高龙（大型）、明山，龙川，浪金，四川的马脑壳（大型）、嘎拉（大型）、东北寨（大型）、桥桥上（大型）、甘肃的李坝（大型）、拉日玛（中型）、邛莫，坪定，陕西八卦（大型）、湖南石峡（小型）、湖北张海（小型）。 贵州册亨县板其金矿床实例研究 矿区位于册亨县城西南，直距二十六千米处，属板其乡。矿区分为埃进、弄丁、松林坡及金山四个矿段，面积四十四平方千米。 册亨板其金矿床是1978年经由贵州省地矿局区调队发现的，是贵州发现的第一个卡林型金矿，也是全国最先发现的具有工业价值的第一个卡林型金矿。它的发出及其找矿勘探中的成矿理论和找矿实际经验，不仅为贵州相继发现相同类型的金矿提供了借鉴，也为促进全国范围内寻找到卡林型金矿床提供了典型实例。 1、矿区地层及岩相古地理环境 板其矿区出露的地层为二叠系下统栖霞组（P1q）块状泥晶灰岩，亮晶生物屑灰岩，茅口组（P1m）灰岩；二叠系上统吴家坪-长兴组（P2w-c）灰岩。三叠系下统逻楼组（T1k）粘土岩、粉砂岩、细砂岩，该组底部为灰岩。三叠系中统新苑组（T2x）浊积岩层。本区二叠系吴家坪-长兴组顶部为一岩溶不整合面，早三叠世晚期至中三叠世早期的地层超覆沉积于晚二叠世吴家坪-长兴组之上。 在沉积古地理环境上，矿区位于黔南扩张海盆北缘的纳板弧台上，早二叠世为浅海台地相沉积，晚二叠世为台地边缘沉积。自早三叠世开始，海盆扩张，本区沉积了一套深水碳酸盐相生物碎屑灰岩。中三叠世为洋海盆地斜坡相浊积岩沉积，其早期为陆源碎屑浊积岩，是本区主要赋矿层位，晚期主要为一套火山碎屑浊积岩。 2、矿区构造 矿区位于黔南台陷之东西向构造带上，控制矿田的构造为纳板穹窿，控矿体为构造为高角度纵向断层，矿体赋存于断层破碎带与特定岩性-粘土岩、粉砂岩复合地段。 板其矿区为一近东西向发育的纳板穹窿构造控制（图6）。纳板穹窿长轴约6.5千米，短轴约四千米，轴部开阔平缓，一般倾角在5～150C，局部有倒转现象。在轴部为碳酸盐岩出露地区，褶曲平缓，断裂以高角度正断层为主。在穹窿两翼的碎屑岩地段，褶曲紧密甚至倒转，且以压扭性断层为主。矿区主要矿段埃进、弄丁及松林坡均位于纳板穹窿南翼，受F1断裂控制，呈一北缓南陡的单斜膝状构造。 F1为近东西向逆断层，产矿170～2000，倾角45～500（图7），属压扭性。F1断层是板其金矿主要金矿体的直接顶板，其产状与下伏逻楼组（T1l）地层产状基本一致，与上盘岩层呈牵引角度不整合接触。F1沿走向和倾向均呈舒缓坡状弯曲，金矿体常常赋存于断层面向南弯曲的突出部分。 3、矿体特征 矿区主要矿体受F1断层控制，故矿体产状与逻楼组地层产状基本一致。但由于F1断层在走向和倾向上出现弯曲，因此矿体的形状也随之发生变化当F1倾角由陡变缓处，虚脱空间发育，封闭条件良好，金矿体厚度变大，矿体含金性好，矿体呈透镜状；当F1倾角由缓变陡处，虚脱空间不发育，封闭条件变差，金矿体厚度变薄，金品位变贫。总体表现形式是金矿体在上部地段短、厚而富，到深部变得长、薄且贫，形态简单。 含矿岩石主要为逻楼组细粒岩屑杂砂岩及粘土质岩屑粉砂岩，其次还有粘土岩（夹层）和构造角砾岩（为上述岩石之压碎产物）。细粒岩屑杂砂岩中主要碎屑物为石英，含量占70～80，粒度0.1～0.2毫米；次为硅质岩屑、粘土岩屑及浅变质岩岩屑，粒度0.1～0.3毫米，含量占5～10％；基质为粉砂结构；碎屑以石英为主，粒度0.06毫米，含量50～70％；基质为隐晶质粘土及硅质，含量27～45％，粘土矿物具明显重结晶现象。矿石中金平均品位为17.3 10-6.按化学成分和矿物组合含量，板其矿区可分为四种矿石类型，即“正常矿石”矿石组成与围相同，分布较广，金主要吸附在粘土矿物和有机质中，Au小于5 10-6；“硅质矿石”硅化明显，二氧化硅含量大于80％，Au可达23.45 10-6；“黄铁矿质矿石”富含黄铁矿，Au可达27.32 10-6；“毒砂矿石”富含毒砂（含砷黄铁矿），Au可达10.77 10-6。板其区以硅质矿石和黄铁矿矿石为主。 板其矿床中的金主要呈超显微粒级金出现。水云母KAl2[OH2AlSi3O4]颗粒极细，镜下难以辨其单体，电子显微镜下呈页片状，多属伊利水云母，其结构近似水云母，由于蚀变作用使伊利水云母已趋于白云母化。 表2-1 板其金矿床形成阶段表 矿化期 后 生 期 表生期 矿 化 阶段 1 2 3 4 氧化阶段 黄铁矿-硅化阶段 毒砂-偏胶状黄铁矿-石英阶段 多金属-水云母-石英阶段 辉锑矿-重晶石-方解石阶段 褐铁矿化阶段 矿 物 组 成 金 属 矿 物 黄铁矿（以五角十二面体为主） 毒砂、偏胶状黄铁矿、含砷环带状黄铁矿、白