卡林型金礦的特征研究

(成都理工大學 四川 成都 610000)

引言

20世紀60年代初期在美國西部內華達州的卡林鎮發現一種微細浸染型金礦床，因此得名卡林型金礦，主要產于碳酸鹽巖建造中。勘查工作表明，該類型金礦容礦巖石在硅質巖、粉砂巖、碳酸鹽巖和凝灰巖中發育。因此，可以將卡林型金礦床概括為：一種微細浸染型金礦床，主要產于沉積巖。簡稱“微細浸染型金礦”。卡林型金礦床具有品位低、規模大、礦體與圍巖界線不明顯的特點。金主要呈顯微-次顯微形式分散產出，普遍發育中低溫熱液礦物組合以及Au、As、Hg等微量元素組合。世界范圍內，卡林型金礦主要分布于美國內華達州、猶他州和中國的滇黔桂、川陜甘兩個金三角內，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)大地構造環境

卡林型金礦主要形成環境是弧后盆地內和陸內裂谷帶。一些學者認為，從更大范圍的大地構造背景來看，美國與我國的卡林型金礦主要構成相似，為地幔柱構造活動區。

(二)巖漿巖

大多數卡林型金礦區內或者其附近都存在以巖墻和巖脈產出的長英質侵入體，主要成分變化從花崗閃長質到花崗質。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。卡林金礦集中區有三期巖漿作用：(1)43-34Ma，大量的中性到富硅高鉀鈣堿性熔巖及凝灰巖噴發；(2)34-18Ma，中性到長英質的巖漿作用；(3)18-6Ma，典型的雙峰式火山作用。第一期的巖漿作用、與地殼擴張有關的變形作用、變質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。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代廣泛，巖性主要為海相沉積巖，以不純的碳酸鹽巖和細碎屑巖為主，富含炭質。在一些礦床中，少量的金礦化的圍巖主要是火成巖。卡林型的金礦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)外來的主要是硅質碎屑巖層序；(3)密西西比紀晚期的超覆層序。

(四)構造控礦

構造是金礦化的主要因素，構造作用甚至強于地層，在不同的地區的礦區構造的影響不同。如我國的黔西南地區存在著斷裂型和層控兩種類型的卡林型金礦：斷裂型金礦多產于高角度壓扭性斷裂中，賦礦層位一般為中、下三疊統，容礦巖石主要是泥質粉砂巖和粉砂質泥巖；層控金礦主要產于上下二疊統巖溶間斷面層間破碎帶和上二疊統中，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巖和富含有機質煤系建造中的碳酸鹽巖等，背斜控礦明顯。

二、礦床地質特征

(一)礦體特點

礦體一般呈現不規則的似層狀、透鏡，這類礦體與圍巖界線不清楚，礦體亦有脈狀、條帶狀。在整個卡林金礦帶，大多數礦體賦存在具有相似特征的地質環境中，形成3種不同的礦化類型：一種是羅伯茨山組砂質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，金礦化和相關的蝕變局限于斷裂構造中；還有一種礦化為網脈狀，礦化形成于構造交叉部位，含礦巖石強烈變形和破碎礦石具有浸染狀構造。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間接近，礦化在晚期去碳酸鹽化和硅化的巖石中最強烈。

(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。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，金是以羥基二硫絡合物的形式搬運。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生同位素交換的、δD值比現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，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。