美国与中国西部卡林型金矿的对比.docx

地 质 与 资 源第 ! 卷第 9 期673$ ! 87$ 9&% 年 ! 月GHIJIGK +8: LH/IMLNH/:; !9) # &% * &9 &9( &5美国与中国西部卡林型金矿的对比潘彤 !，孙丰月 !，邵军 !，赵财胜 !，武广 !# !$ 吉林大学 地球科学学院，吉林 长春 !%&!； 青海有色地质勘查局，青海 西宁 (!&) *摘 要：通过对美国的卡林型金矿与我国的卡林型金矿地球动力学、矿床的地质背景、成矿条件分析，其类似表现为：均发育于地壳活动强烈的部位，具有以硅化、碳酸盐化为主的中低温热液蚀变类型，具有以黄铁矿、雄黄、雌黄、辉锑矿、辰砂、重晶 石和石英等矿物组合，且干酪根的成熟度相近；其差异表现为：成矿时代与赋矿围岩的时代相差甚远 # 矿岩时差 * ，与岩浆岩 作用密切程度不同，+,、-.、/0、+1、23 的存在形式不同 $ 并根据以上差异，对有关问题进行了探讨 $ 关键词：卡林型金矿；成矿地球动力学；成矿条件；对比中图分类号：4!($ 5!文献标识码：+自上世纪 & 年代发现卡林金矿以来，美国又陆续找到了 %& 个金矿，占美国金矿总产量的 &A ，美国一卡林金矿位于林恩构造窗北东部的薄层碳酸盐岩地层中 $ 在空间上，卡林金矿与塔斯卡罗拉山背斜以家公司在 9& BC 内获得金储量 !)!& D$世界各地也先及某些高角度正断层有关 $断层所控制的一个薄层碳后发现了一系列与其类似的微细浸染型金矿床 $ )& 年代后期，我国在扬子地块西缘的黔西南、川西北地区根 据矿床的元素组合特征，也找到了卡林型金矿，尔后又 在滇黔桂和陕甘两个地区找到了这种类型的大量金矿床、矿点，使之成为我国的重要金矿类型 $ 此类金矿床 主要分布于我国的西部，即黔、桂、滇、陕、甘、川等地区 $美国的卡林型金矿不仅矿床规模远比我国的大，而且原生矿石品位高，亦能为工业开发利用；而我国的卡林 型金矿，目前只有氧化矿石能够被利用，对于占矿床储 量主要部分的原生矿石，其金的综合回收率极低 !# $酸盐岩组成的断块为含金溶液的贮集创造了有利的构造条件，但它们各自发生垂直运动的时期显然不同 $矿石、元素组合特征# ! * 具有硅化、碳酸盐化为主的中低温热液蚀变类!$ 型；# * 具有黄铁矿、雄黄、雌黄、辉锑矿、辰砂、重晶石、 石英等与成矿有关的中低温矿物组合；# % * 矿石具浸染状、网脉状及角砾状等构造，金呈显 微次显微状赋存于黄铁矿和毒砂中或为黏土矿物、有机质等吸附，自然金赋存于黄铁矿颗粒表面；# 9 * 与金伴生的元素组合为 +,、+1、-.、/0 # +. * 、?F、23 等；# 5 * 与汞、锑、砷矿、重晶石矿、铀矿和油气等低温热 液矿床伴生或共生；# * 矿石和围岩中含大量非正态分布的 +1、/0、-.$多数矿床 # 包括卡林 * 中可以见到晚期穿插进来的石 英、重晶石和方解石的细脉 $造成这种极大差异的机理是什么E本文将从两类卡林型金矿成矿地球动力学、矿床的地质背景、成矿条件进行探讨 $美国卡林型金矿“卡林型金矿”这一名称最早由美国人 /拉德克# !)9 * 提出，指产于渗透性良好的角砾薄层碳质粉砂!质碳酸盐岩中，呈微细浸染状的金矿床 $卡林型金矿围岩蚀变特征与矿化有关的围岩蚀变是中低温含矿热液同围岩 作用的结果 $ 蚀变大致可分为 % 个阶段 #：早期硅 化阶段 # 酸性热液蚀变 * ，酸性热液交代碳酸盐岩类围 岩，导致原岩碳酸盐矿物迁移或被硅质替代；#中期硫 化物矿化阶段 # 弱酸性热液蚀变 * ，以辉锑矿、黄铁矿为!$ %通常称为热液交代型金矿 $ 它们具有与其他金矿不同的地质、地球化学和矿物学特征，特别是对那些脉状矿床来说，其区别更为明显 $由于其规模大，经济价值高，各矿床都在一定程度上具有一些共同特征! $!$ !层控 # 岩控 * 与构造控制显著收稿日期：&% & %$ 张哲编辑 $基金项目：国家科技攻关项目 # &!?+&+ &9 * 资助 $!拉德克 /$ 卡林金矿地质学 $ 李文明，等译 $ 贵州省地质矿产局科技情报室 $ !()第 % 期潘 彤等：美国与中国西部卡林型金矿的对比8%3主，该阶段为金矿的重要成矿时期；!晚期碳酸盐化阶段 ! 中弱碱性热液蚀变 ，方解石大量出现，呈脉状、 网脉状分布 #背斜倾伏端、转折端及翼部，断裂破碎带及交叉部位，尤其是沿不整合面发育的断裂破碎带 #赋矿层位从寒武系至白垩系，矿体呈似层状、板状、脉状、透 镜状、楔状等 # 矿体与围岩界限不清楚 #8# %矿石、元素组合特征! $ 容矿岩石：含碳黏土岩、粉砂岩和泥砂质灰岩及8# /卡林型金矿的成矿控制因素&() 和 *(+,-./#指出，卡林型金矿的控矿因素主要 是 % 个方面，包括：古大陆边缘地壳薄弱部位长期活 动带，主断层发育；#地壳减薄的区域性构造背景，多 次侵入和高热流；!多期次的热液活动；$活化的高渗 透性的碳酸盐岩围岩 #$# 0成矿物质来源矿物包裹体的 % 1 值为 2 $/34 5 2 $0/4，沉积燧 石的 % $67 值为 8%4 5 804，热液似碧玉岩的 % $67 值为34 5 $64，石英细脉的 % $67 值为 $64 5 884，方解石$# %白云岩 #侵入岩主要为超基性岩，其中秦岭地区为浅变质细碎屑岩、碳硅泥质岩 #! 8 矿石类型：硅质型、黄铁矿型、富砷型 ! 毒砂型 及辉锑矿型、辰砂型、碳质型 #! / 矿物组合：自然金、! 砷 黄铁矿、毒砂、辉锑矿、 辰砂、石英、方解石、白云石、重晶石及黏土矿物等 #! % 矿床类型：碎屑岩、碳酸盐岩中的微细浸染型金 矿或沉积岩型金矿，包括细碎屑岩类，#构造 2 热液 角砾岩类，!碳泥硅质板岩0#! 0 火成岩：侵入岩与火山岩附近，特别是基性玄武 岩和超基性侵入岩附近=，#或其中，金矿集中区外围多有花岗岩分布 #! = 结构构造：浸染状、细脉浸染状构造，胶状结构、 交代结构 #! # /8I 5# /3I #8# 0围岩蚀变 包括硅化、似碧玉岩化、黄铁矿化、毒砂化、碳酸盐化或脱碳酸盐化、钠长石化、辉锑矿化、辰砂化和黏土化 #8# =成矿物质来源 黔西南地区的卡林型各金矿区硫同位素组成分别为：板其金矿围岩中硫化物的 % /%; 为 $8# 4，而热液期 硫化物 % /%; 为 # 84 5 $%# 4； 戈塘金矿围岩中硫化物 % /%; 2 $=# =84，热液成矿期硫和白云石的 % $/9 为 2 $# / 4 5 : $# $/ 4#要来源于大气降水 #成矿流体主在美国卡林型金矿中，成岩期黄铁矿的 % /%; 为$# =? A 8%? B$3# 38、8%? B $=# %、86? A 8%? B %# $，其值均 落在罗伯茨山组岩石中铅的范围内，与地层关系密切& #中国西部卡林型金矿我国西部卡林型金矿床主要有两个大的成矿区带： 滇黔桂三角区和秦岭地区的陕川甘交界地带 # 典型的 矿床有贵州的紫木凼、烂泥沟、戈塘、板其、丫他、苗龙， 云南的革档，广西的金牙、高龙，四川的喀拉、马脑壳、 东北寨、桥桥上，甘肃的李坝、拉尔玛，陕西的八卦庙 #我国西部地区卡林型金矿的主要特征可概括为以下几个方面$#8成矿地球动力学我国重要的金矿带受裂谷带、俯冲带和碰撞带控制 #8# $卡林型金矿主要形成于裂谷带和碰撞带 #目前发现的卡林型金矿大多分布于扬子板块周缘的古裂谷带和弧后盆地，如滇黔桂金三角区的卡林型金矿位于扬子板 块东南隅的晚加里东海西期右江裂谷带；川甘陕金 三角区的卡林型金矿与扬子板块西北角附近的加里东印支期秦岭陆间裂谷活动有关%#8# 8 组合构造控矿作用化物 % /%; 2 83# % 4 5 : $3 4#从围岩及矿石中硫化物的 % /%; 对比来看，两者具有一致性，即绝大部分矿床中成矿期硫主要来自围岩的海相碳酸盐岩，生物硫在成矿中也起了重要作用 #在我国西部卡林型金矿中，矿石中的 % $/9 值变化范 围较窄，与海相碳酸盐岩 % $/9 平均值大致相当，与围岩&拉德克 ;# 卡林金矿地质学 # 李文明，等译 # 贵州省地质矿产局科技情报室 # $36%& 年地质与资 源%/&的 ! !# 值相似 $黔 西 南 金 矿 区 矿 石 的 铅 同 位 素 组 成 平 均 值 为 ：%&() * %&+() , !-$ !、%&.() * %&+() , !/$ %、%&-() * %&+() , -$ +$ 通 过 数 据 整 理 得 ! () , .%$ ， %&-() * %&.() ,美国的卡林型金矿床规模大，其原生矿石品位高、能为工业开发利用 $而我国的卡林型金矿原生矿石不能为工业开发利用，说明我国的卡林型金矿与美国的卡林型金矿存在较大的差别 $ 这个问题过去很少有人在我国不同地区卡林型金矿的铅同位素值变化涉及 $这种极大差异主要表现在：&$ -0$很小，组成基本相似，反映了一种统一的来源 $ 特别是! ()、%&-() * %&.() 值，反映了矿质内生来源 $ 矿石铅同位1 ! 2 卡林型金矿的成矿时代一般与赋矿围岩的时代相差甚远 1 矿岩时差 2 $ 我国卡林型金矿的赋矿围岩时 代范围很宽，从元古宙到中生代都有，表现出多时代性!/#$盛产卡林型金矿的黔桂滇和川甘陕两个金三角的赋矿围岩分别以中泥盆统和中三叠统为主 $ 美国西部的卡 林型金矿赋矿地层主要为古生界志留系和泥盆系，成 矿时代为白垩纪晚期第三纪者占 +%$ 0D !#$1 % 2 从国外已发现的该类型矿床来看，金矿化直接 产于不纯碳酸盐岩地层的现象较为常见 $ 而我国此类金矿的产出有所不同，其更多产于碳酸盐岩地层附近的泥质 = 碎屑岩中，且矿化与碳酸盐岩地层在空间上 关系密切 $1 2 与岩浆岩作用关系方面，卡林金矿位于薄层碳 酸盐岩地层中，地层是主要的物质来源，与岩浆岩无必然的演化关系；而中国西部卡林型金矿除产于碳酸盐岩地层附近的泥质 = 碎屑岩中外，还产于侵入岩与火 山岩附近，与岩浆作用有一定的联系 $1 + 2 34、67、8)、35、; 的存在形式方面!.#，这 / 种 元素在美国卡林型金矿中密切共生，系同期的成矿产物，分异现象不明显 $ 我国的卡林型金矿中，从区域上 来看，34、67、8)、35、; 都有出现，但具体到一个矿床 来说，绝大部分金矿床中不含 ; 或甚微 $1 / 2 我国卡林型金矿中，自然金是主要存在形式或 被包裹于黄铁矿、毒砂、黏土矿物及碳质物中；而美国卡林型金矿中自然金不是主要存在形式，矿石中金主 要存在于黄铁矿表面的薄膜中和分散在非晶质碳粒的表面及呈金有机化合物的形式与有机酸共生 $ 黄铁矿 的表面吸附，是造成金在一些含杂质细粒硫化物表面以“不可见”金形式沉淀的有效途径之一，热液流体的E6 值对金的吸附率有重要影响 $ #:FGBH 等 1 !00 2 的穆 斯堡尔研究进一步表明，吸附在表面的金，以 34 离子 形式存在，并未被还原成自然金!-#$素主要显示异常铅 $铅的特征0#$因此，我国铅同位素反映了内生美国卡林型金矿与中国西部卡林型金矿的异同两国卡林型金矿共同点1 ! 2 成矿地球动力学：卡林型金矿往往发育于地壳 活动较为强烈的部位，如不同大地构造单元的结合部 位，稳定大陆边缘的裂谷带 $ 美国的卡林金矿床位于 美国西部陆缘地带中、新生代的弧后盆岭式裂谷带 !$ ($ ?ABC!# 标定的美国西部卡林、阿列盖特山等卡林型金矿床的干酪根成熟度都属高成熟度，它们经历 的热成熟演化作用相似!+#$ %两国卡林型金矿差异+结论与讨论1 ! 2 美国卡林型金矿与中国西部卡林型金矿的差异 体现在：成矿时代一般与赋矿围岩的时代相差甚远，赋矿岩层不同，与岩浆作用密切程度不同，自然金赋存状第 $态不同及 ()、*+、,-、(.、/0 的存在形式等方面 !卡林金的富集迁移和沉淀都能起作用，含有机质的水溶液中矿质的溶解度比只含无机盐的水溶液高得多，一般 可高出几倍到十几倍 ! 如在拉尔玛金矿床中，矿石和 岩石中有机碳具有相同的物质来源，可溶有机质的含 金量平均为 3! 39 : $7 ; ，干酪根中金含量比原岩高5%! = %! % 倍，这说明金被有机质吸附并在烃类运移 的过程中以有机络合物的形式搬运 ! 滇黔桂卡林型金矿区的成矿热液盐度很低，有机质主要为气态烃类物质，因此金除了可呈无机络合物迁移外，更多的可能是 与有机质形成气态金属有机络合物迁移 ! 另外，有机 质裂解生成的低分子烷烃具有强还原性，有利于金的型金矿成矿物理化学环境为浅成、中低温、高硫低氧、中偏酸性的还原环境 ! 在我国西部，岩浆作用、与地壳 扩张有关的变形作用、侵入作用等与主要卡林型金矿的成矿作用基本同时 !在岩浆分异演化过程中，形成了富含 ,、123 4、10 # 等挥发份的岩浆热液 ! 它与大气降水混合，在深部岩浆热源、深部地温热源及构造地温 热源等综合热动力的驱动下，发生对流循环，萃取矿源层、矿源岩石中的金等成矿元素形成混合含矿热液，在 渗滤循环过程中，最后沿上述有利构造组合处发生充填交代作用，从而形成了具我国特点的卡林型金矿床 ! 3 # 区域构造活动造成成矿作用复杂、卡林型金矿 床成矿作用区域集中 ! 我国卡林型金矿形成于西部地区，主要与西部特殊构造背景及三叠纪海盆形成与演化有关，是印度洋与欧亚大陆块相互碰撞而导致地幔 上隆 引起玄武岩喷发 # 和水平拉伸 在构造薄弱地段 造成差异性下陷 # 的结果，形成了巨厚沉积物的三叠纪沉淀和富集 !因此，含金的有机络合物受热裂解，还可能是导致金成矿的主要原因 ! 众所周知，金在低盐度、低温、接近中性的条件下，溶解度是很低的，但若其中 含有机质，溶解度就可以大大增加37，3$#，原因是有机质可以与金形成金的可溶有机络合物 ! 本区成矿流体中 含有大量的有机质，虽然成熟度较高，但仍然保留了烃、烯、炔等物质，表明流体在其形成、演化过程中，没 有经历过很高的温度环境，因为有机质对于热的敏感度是极高的，且有机质对于热的变化是单向的、不可逆的 ! 因此，可以相信，成矿过程的热事件是本区有机成海盆 !特别是在晚二叠世时，印度洋与欧亚两大板块相互碰撞，引起了大量玄武岩沿着断裂大量溢出，随之就在这些喷出岩的附近地区沿岩石薄弱的断裂区形成 了差异性下陷，进而形成一些深度很大的断裂盆地厚度达数千米的中、下三叠统盆地 !滇桂接壤地矿流体经历的最高温度 !这样，成矿流体在成矿前就区与陕甘川接壤地区三叠系中均含有相似的、丰度较高的 ()、(.、,-、*+ 等微量元素，意味着两个地区地层 的形成有一定联系 ! 独特的区域构造活动，造成中国 西部卡林型金矿床区域集中 ! 5 # 成矿热液中含有数量相当高的有机碳化合物 !美国卡林金矿床中含有数量相当高的有机碳化合物 6 7! 38 # ，在我国西部大多数已知的卡林型金矿床的 矿石中也都含有有机碳成分，许多矿床中还发现了含 油气的有机包裹体 ! 近年来的研究表明，有机碳在矿应是温度更低、有机质成熟度也更低的一种流体，其有机质的种类、含量也应更复杂、更高 ! 那些在更低的温 度条件下与金形成可溶络合物的有机质，在成矿阶段 较高温度的作用下发生裂解，一方面使有机质向更成 熟、更小的分子转化，另一方面由于络合物的破坏，金 的载体瓦解，造成金的沉淀33#! # 具有类似的成矿地球动力学背景 !卡林型金矿往往发育于地壳活动较为强烈的部位，如不同大地构造单元的结合部位，稳定大陆边缘的裂谷带中 ! 裂谷 带本身就是地壳不稳定的薄弱带、活动带，在沉积活动 结束后可转化为各种断裂及裂隙继续活动，地球深部石中出现绝不是偶然的 !它是热液中有机质演化的产物，在卡林型金矿的成矿过程中起着非常重要的作用 !有资料表明，产于黔西南下三叠统中的卡林型金矿床 其金含量与有机碳的含量呈不同程度的正相关，有机显微组分的变化趋势与金含量的变化趋势基本一致! !有机质在成矿过程中的作用包括 5 个方面：一是原始 海相菌藻类等有机物可能使金初始富集；二是在热液成矿过程中有机质与金的络合物可能是某些金矿床中 金的运移方式之一；三是有机碳也是金沉淀的有机质的物质流、能量流易从古裂谷带释放出来 !断裂构造在卡林型金矿的形成过程中起着十分重要的作用 ! 活动的大地构造环境为卡林型金矿的产出提供了所需的 物质与能量条件，因此它往往在区域上控制着卡林型金矿成矿区的分布 ! 区域性深大断裂可以是导矿构 造，热液通过它向浅部运移，它往往控制着矿带的分布 !区域主干断裂控制矿床的分布，其次级断裂既是导矿构造又是容矿构造，它一方面使成矿热液向浅部迁移，还原剂和吸附剂 $%# !大量的研究资料表明，有机质对!傅家谟，卢家烂 ! 有机质演化对金属元素离散和富集的控制作用 基金项目科研总结 # ! 中国科学院有机地球化学开放实验室 ! $%&!# 年地质与资源!$!另一方面又破坏了热液系统原有的平衡，促使矿质沉淀，从而控制矿体的产出部位 % 褶皱构造则为矿体定 位提供了必要的容矿空间 % 从我国已发现的卡林型金 矿来看，活动的大地构造环境和发育的断裂构造体系 是卡林型金矿产出的必要构造条件；层控 & 岩控 、构造 控制显著；矿床成群成带分布，矿体呈似层状、透镜状 和脉状等产出；具有以硅化、碳酸盐化为主的中低温热 液蚀变类型；金呈显微次显微状赋存于与矿化有关 的矿物中或为黏土矿物、有机质等吸附，几乎不见明 金；与金伴生的元素组合为 ()、(*、+,、-. & (, 、/0、12 等 %477!% 6$4!%6#陈衍景，富土谷 % 豫西金矿成矿规律#% 北京：地震出版社，477!%774!%7#张贻侠，寸王圭，刘连登，等 % 中国金矿床进展与思考#% 北京：地 质出版社，4778%4#李志锋 % 卡林金矿带勘查的新进展5#% 矿产与地质，4774，$ & 4 ：!6#!%44# R22,U 0?J ,9F GH9 W0?G0,9 ,2J J9K*BG* ; (22B,0GD SBJ,9X/02J )?G0B? VB?B?, JB*GDBG; N9C0J05#% Y?% A92% ;477; 6$P $O$%4!#谭运金 % 扬子地块西北缘、西南缘卡林型金矿的干酪根与金矿化 关系5#% 广西科学，477O，Q & Q ：!$!$6%4#R2GH9DV02 V0G)D0GB? F B?JB,9?)* D,0?BD SBJ,9 ,2J J9K*BG ; N9C0J05#% Y? % A92 % ; 4768 ; 64 & 4 P44#4#%4Q#张晓豪，等 % 扬子板块东南缘微细浸染型金矿带成矿特征分析5#%南京大学学报 & 地球科学 ，477!，Q & # ：O86$%4$#李朝阳 % 有关卡林型金矿的几点认识5#% 矿物学报，477$，4$ & ! %48#谢文安 % 卡林型金矿成矿研究进展5#% 矿物岩石地球化学通讯，477$，& 4 ：$%4O#程敦模 % 湘黔桂汞矿成矿带卡林型金矿成因探讨(#% 见：国际 金矿地质与勘探学术论文集I#% 沈阳：东北工学院出版社，4767%46#张志坚，张文淮 % 有机成矿流体进展5#% 地质科技情报，4776，4O& ! ：Q$Q7%47#赵会庆 % 中国卡林型金矿成矿构造环境及热液特征5#% 地质找 论丛，4777，4Q & # %!#张志坚，张文淮 % 黔西南卡林型金矿成矿流体性质及其与矿化的关 系5#% 地球科学中国地质大学学报，4777，!Q & 4 %!4#刘金钟，傅家谟，卢家烂 % 有机质在沉积改造型金矿成矿中作用的 实验研究5#% 中国科学 & / 辑 ，477#，!# & 7 ：77#44%!#刘金钟，傅家谟，卢家烂 % 含有机质热水溶液对金、铜、汞相互作用 的实验研究5#% 现代地质，477!，8 & # ：#7#48%致谢：本文成文过程中，得到吉林大学刘连登教授认真审阅修改，在此深表感谢3参考文献：4#王登红 % 卡林型金矿找矿新进展及其意义5#% 地质地球化学，!，!6 & 4 %!#陈先兵 % 卡林型金矿地质地球化学特征及成因综述5#% 黄金地质，4778，& ! %#1902 :; 50? % A92,BC9DCB9E F GH9 I02B? 1D9?J ,2J J9K*BG*0?J J9*?* F D99?G J99K JB*C9DB9* L 5 M % -1A N9E* :9GG9D; 477O