卡林型金矿找矿新进展及其意义_王登红

󰀁󰀁󰀁󰀁󰀁󰀁󰀁󰀁󰀁

地󰀁质󰀁地󰀁球󰀁化󰀁学2000年第28卷第1期

󰀁󰀁󰀁󰀁󰀁󰀁󰀁󰀁󰀁󰀁

GEOLOGY-GEOCHEMISTRYVol.28,No.1󰀁2000

卡林型金矿找矿新进展及其意义

王登红

(中国地质科学院矿产资源研究所,北京,100037)

*

摘󰀁要󰀁在我国,卡林型金矿曾被当作典型层控矿床。但近年来在美国卡林型金矿带的一系列找矿新进展说明,地层对于成矿的意义不如构造和深源的成矿流体。对于第三纪热点活动、岩浆作用及卡林型金矿形成之间相互关系的新认识,为卡林型金矿的找矿突破提供了重要的理论依据。我国滇黔桂、陕甘川等卡林型金矿集中区在许多方面可与美国卡林型金矿对比,在找矿方面也应打破单一沿层找矿的旧框框,开拓新思路,注意在有利的构造部位及有岩浆或深源热液活动的部位找矿。

关键词󰀁卡林型金矿󰀁找矿󰀁新进展󰀁热点󰀁滇黔桂󰀁陕甘川作者简介󰀁王登红󰀁男󰀁1967年出生󰀁博士󰀁研究员󰀁从事矿床研究

1󰀁概󰀁况

美国西部内华达大盆地中典型的区域性热液

浸染状金矿,绝大多数局限于北部Battle山区半径100km的范围内,这些金矿床被称为󰀁卡林型󰀁金矿床。自从1961年在碳酸盐岩中发现浸染状金矿化以来,在一个60km长的NNW向线状分布的金矿集中区(称为CarlinTrend),已经发现了40多个金矿床,并已经生产了50多百万盎司(约合1550多吨)的金,成为当今世界上第三大金矿产地。

1992年底,30个深孔中有14个打到了品位>6.17g/t的金矿体。目前,73个钻孔圈定了2.5Mt矿石,平均品位13.59g/t(边界品位6.21g/t)。

Meikle矿床是19年9月在检查一个微弱的土壤As异常时发现的。编号EX--4的钻孔在428~605m的深度打到厚177m、品位12.79g/t的金矿体。到1996年9月,地下开采日处理矿石达2000t,其1997年的金产量估计达12.2t,成为美国最大的地下金矿。到1996年底已证实该金矿床的储量有8.5Mt矿石,品位22.1g/t,含金超过186t。

Goldbug-Rodeo矿床的上矿层位于275~400m的深处,下矿层位于400~520m的深处,部分金矿化出现在140~370m的深部。1987年起开始进行构造投影、土壤地球化学、航空磁法和IP电阻率测量,1988年发现该矿床。到1997年3月,探明的地下资源已达到品位为10.57g/t的5690000t的金矿石。

Screamer矿床是通过对临近的WestBazza进行深部钻探时于1987年发现的。钻探的目的是针对N20󰀁W走向的Buzzard断层的深部投影和IP电阻率异常。已知可采储量超过112t金。

1999年2月4日收稿,12月21日改回。

*国家计委项目󰀁中国喜山期内生成矿作用的主要特点、成矿条件成矿系列及成矿预测研究󰀁和国家重点基础研究󰀁大规模成矿作用及大型矿集区预测󰀁的部分成果。2󰀁卡林型金矿深部找矿的新发现

在卡林矿山,1965年就开始露天开采,但随

着深部矿床或矿体的发现,1993年起也开始坑采。过去十年中,在卡林Trend发现了许多深部矿床,如Storm(Rossi)、Meikle、Goldbug-Rodeo、Screamer、DeepStar、Turf、WestLeeville、HardieFoot-wall、Mike、RainUnderground等矿床。这些深部矿床的规模往往很大,如新发现的派普莱恩矿床和特阔伊斯里齐矿床的金储量分别为251t和155t,因而引起了普遍关注[1,2]。

Storm(Rossi)矿床是卡林成矿带中最北部的一个卡林型矿床。1990年,Meridian金矿公司通过钻探发现了深部(200~600m)高品位金矿化。最初12个钻孔中有2个分别打到了厚6m、品位9.48g/t和厚8.5m、品位达8.80g/t的金矿体。到第1期󰀁󰀁󰀁󰀁󰀁󰀁󰀁󰀁󰀁󰀁王登红:卡林型金矿找矿新进展及其意义

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DeepStar金矿床的金矿石储量目前估计达1505000t(平均品位29.5g/t),它是1988年由Bar-rickGoldstrike矿山公司首先发现的,次年Newmont公司打到了厚70m、品位.0g/t的金矿体。1996年Newmont公司开始地下采矿,目前每天开采500t矿石。

Turf矿床是Newmont公司的地质工程师发现的,目前钻孔控制矿石储量为2531000t(品位13.4g/t),含34t金(边界品位6.21g/t)。该矿床还没有完全控制。绝大部分金矿化出现在NS走向、向西60󰀁倾向的Turf断层中,位于地下540~715m深处。

WestLeeville矿床是1992~1993年期间由勘探发现的,目前钻孔控制矿石储量为7288000t,平均品位12.25g/t,含金.6t(边界品位6.21g/t)。

HardieFootwall矿床位于卡林采坑西北150m处,是Newmont公司1993年通过对卡林东坑的详细填图和对采坑北部钻孔岩芯的重新编录而发现的。钻孔探明的矿石储量为1633459t(平均品位14.78g/t),含金24.1t。1996年后期开始开采。

地层包括:

Roberts山组中含有穿层的薄的生物碎屑流和具有不规则纤细纹层的粉砂质灰岩,由于渗透性较好而有助于含金流体的流通。产于其中的金矿有:Carlin、Betze、WestLeeville、Screamer、Pete、DeepPost、Goldbug-Rodeo和Mike等金矿;

Popovich组中的微晶灰岩、粉砂质灰岩及含化石灰岩也由于渗透性好而有助于成矿,该组在Betze-Post、Genesis-BlueStar、GoldQuarry、MeIkle、Goldbug-Rodeo、DeepStar、Capstone-Bootstrap和Dee-Storm等矿区含矿;

RodeoCreek单元中的粉砂质粘土相有利于大金矿的形成,如GoldQuarry金矿和PostOxide金矿,基底硅质泥岩由于渗透性差而不利于成矿;Vinini组中主要产出一些小的高角度构造控制的金矿床,如Captone、BigSix、Fence和AntimonyHill等矿床。Rain地区的金矿化主要出现在Webb组与下部泥盆系DevilsGate灰岩之间角砾岩化接触带。3.3󰀁构造控矿

现在已经明确,构造对于金矿化的控制作用甚至强于地层,但构造的影响在不同的矿区有不同的表现,可以概括为:

(1)高角度、NW走向断层系是主要的导矿构造,通常被煌斑岩和二长岩岩墙充填。如,在卡林Trend北部,南北走向的Bootstrap断层是Bootstrap-Capstone金矿的主要控矿构造,北西向的Post断层是Meikle和Post矿床的主要控矿构造,北西向的CastleReef断层是NorthLantern和WestCarlin矿床的主要控矿构造,等等;

(2)高角度、北东走向断层是次要的导矿构造,尤其是在与北西向断层交会的部位,如GoldQuarry矿床和Meikle矿床。1993年Moore发现了Newmont的HardieFootwall矿床,他认为北东走向地垒的直接底板对于构造流体的捕获具有重要意义。根据他的模式,1994年在北北东走向WestBounding断层下盘发现了Newmont的WestLeeville矿床;

(3)原地碳酸盐岩中宽缓到中等的背斜。一般来说,北西走向的宽缓背斜无论是对于单个矿床还是区域性流体的捕获都具有重要意义;

(4)高角度和层控的成矿前的坍塌角砾岩体。在Meikle、Rain地下矿床等地都可以找到角砾岩化作用的实例,角砾岩化对于增强后期成矿流体3󰀁卡林型金矿的成矿控制因素

Teal和Jackon(1997)[1]指出,卡林型金矿的控矿因素主要是四个方面,包括:󰀁古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。3.1󰀁岩浆作用

卡林金矿集中区的岩浆作用可以分为三期:󰀁43~34Ma,大量的中性到富硅高钾钙碱性熔岩及凝灰岩喷发;󰀁34~18Ma,中性到长英质的岩浆作用;󰀁18~6Ma,典型的双峰式火山作用。第一期的岩浆作用、与地壳扩张有关的变形作用、变质核杂岩的侵入作用与主要卡林型金矿的成矿作用基本同时[3]。喜马拉雅期是美国卡林型金矿的主成矿期。3.2󰀁容矿围岩

卡林Trend中金矿床的容矿围岩可以分为三种情况:󰀁原地的架碳酸盐岩及碎屑岩层序(即东部组合);󰀁外来的主要是硅质碎屑岩层序(即西部组合);󰀁密西西比纪晚期的超覆层序(在Rain地区也容矿)。金矿主要在原地地层层序中,并且大部分出现在上部四、五百米。主要的含矿94

地质地球化学󰀁󰀁󰀁󰀁󰀁󰀁󰀁󰀁󰀁󰀁󰀁󰀁󰀁󰀁󰀁󰀁󰀁󰀁2000年

的渗透性是非常必要的。在粗粒的沉积岩中,矿化较好,也正是由于渗透性好的缘故。在卡林Trend北部,矿化集中于碳酸盐岩相由块状含化石灰岩向微晶灰岩和粉砂质灰岩过渡的部位。如LowerBetze和DeepPost矿床的高品位矿化出现在下Popovich组的碎屑流相沉积岩中;在Goldbug-Rodeo矿床,高品位矿化出现在碎屑支撑的垮塌角砾岩带;在Barrel矿床也有类似情况。

位素特征显示流体起源于深部地带正常压力与超高压流体之间的混合,但与同时代的岩浆作用没有直接联系。事实上,这种流体并非我们常说的由岩浆结晶分异而成的󰀁岩浆期后热液󰀁,而更可能是从地幔柱中直接分离出来的,或者是被地幔柱加热的各种地下水,当然也可能是两种甚至是多种流体的混合,因而与出露的岩浆岩不一定直接有关,他们更可能是一种󰀁兄弟关系󰀁而不是󰀁母子关系󰀁。

流体作用在卡林型金矿中表现为:󰀁碳酸盐的溶解作用。在卡林型金矿带,沿高角度构造通道和有利层位出现的酸性热液流体引起了成矿前的脱方解石化、岩石致密程度的降低、孔隙度和渗透性增强。首先是方解石(尤其是高角度流体通道及其附近围岩中的方解石)的溶解,然后是方解石与白云石一起溶解。󰀁硅酸盐矿物的泥化。泥化和进泥化蚀变与脱方解石化相伴,在粉砂质灰岩或钙硅质角岩容矿的矿床中特别发育。碎屑粘土和钾长石蚀变为蒙脱石、高岭石、伊利石和少量绢云母。󰀁硅化。硅化与金矿化的关系也是清楚的,硅化强的部位矿化也强。在Meikle矿床至少有5期硅化:󰀁.早成矿前期与侏罗纪侵入岩相伴的变质石英脉;󰀁.晚成矿前期与早期脱方解石化相伴的硅质交代;󰀁.主成矿期硅化,石英脉充填,伴随有细粒黄铁矿的沉淀;󰀁.成矿后的玉燧杏仁充填和膜化;󰀁.最后期出现在Vinin组中的分带石英。在某些金矿床中还出现早期硅化和贱金属的沉淀。

不同的金矿床具有不完全相同的蚀变特点,总体上说,从远而近具有一定的蚀变分带:

(1)新鲜的粉砂质灰岩:方解石+白云石+伊利石+石英+钾长石+黄铁矿;

(2)弱至中等脱方解石化(白云石晕):白云石󰀁方解石+石英+伊利石󰀁高岭石+黄铁矿󰀁金;

(3)强脱方解石化:白云石+石英+伊利石󰀁高岭石+黄铁矿󰀁金;

(4)脱碳酸盐化:石英+高岭石/地开石+黄铁矿󰀁金。脱碳酸盐化作用在卡林型金矿的形成过程中起了重要作用[10]。

卡林型金矿中的金在黄铁矿和毒砂中以显微粒状出现。流体包裹体研究表明,金是以羟基对硫配合物的形式搬运的。含金流体是高度演化的大气降水与岩浆水的混合流体。流体盐度低(1%[9]

4󰀁卡林型金矿集中区与黄石热点

尽管对卡林型金矿的成矿时代还有不同看法,但最近的同位素年代学研究表明,该型金矿化主要发生于43Ma与34Ma期间[4]。这一期间也正是黄石热点在大盆地一带的活动期。Oppliger等(1997)提出,在43~34Ma期间发生的岩浆作用、张性构造以及集中于内华达大盆地中的金成矿作用与黄石古热点的演化之间存在成因联系。他们认为,始新世󰀁渐新世期间的岩浆事件与卡林型金矿之间在空间上的耦合都是由于黄石热点引发的,认为卡林型矿化是与具有漫长历史的黄石热点相伴发生的。黄石热点可能是一个起源于核幔边界的地幔柱,核幔边界被认为是一个异常富集金及与金矿伴生的中度亲铁元素(As、Sb和Te)的地区。来自这一地区的流体可以将金搬运到上地壳。随着60Ma以来黄石热点对俯冲的Farallon板块的裂解,产生了43~34Ma期间大规模的壳内熔融和变质脱挥发份作用。同期进行的地壳扩张与热流体在上地壳中的对流循环有利于构造和岩性对金矿的圈闭,而这正是典型卡林型金矿的特点。始新世晚期热点位于内华达州北中部之下,在那里热点引发了岩浆底侵作用、交代作用和岩石圈的热减薄作用,结果导致下地壳中的岩浆作用和变质脱挥发份作用以及上地壳中含金流体的对流循环[5~7]。

[7]

[5]

5󰀁流体作用与成矿系列

卡林型金矿的矿化特点表现为强烈的硅化、断层角砾发育、伴随有中等亲铁元素如As、Sb和Te的富集以及石英、黄铁矿、毒砂、少量其它硫化物的沉淀和显微金(<5~30󰀁m)的浸染状产出[8]。围岩蚀变与成矿物质的搬运、沉淀离不开流体的作用,实际上导致围岩渗透性提高的角砾岩化作用也离不开流体的作用。流体的地温计研究表明,伴随矿化的温度一般是250󰀁~180󰀁,而同第1期󰀁󰀁󰀁󰀁󰀁󰀁󰀁󰀁󰀁󰀁王登红:卡林型金矿找矿新进展及其意义

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~7%NaCl),富含H2S和CO2。H2S的富集有助于硫化作用和含金黄铁矿沉淀。CO2的富集意味着卡林型金矿形成于4.4󰀁2.0km的深度,成矿温度为180~245󰀁。

与34~17Ma的岩浆脉冲相伴的是火山岩容矿构造控制的斑岩Cu-Mo矿体系和浅成低温热液金矿床;与18~6Ma的岩浆脉冲相伴的是同期的、火山岩容矿的Au、Be、U、Sn和Hg矿床[9]。它们的成矿时代晚于卡林型金矿,但可以说,它们与卡林型金矿一起构成一个与喜山期黄石地幔柱有关的成矿系列组合。

卡林本区在深部找矿方面的突破本身就说明,将思路局限在󰀁层控󰀁或󰀁沿层找矿󰀁上,并不利于对该型金矿的寻找,因而难以期望取得更大的进展。实际上,已经有不少资料显示,滇黔桂地区的卡林型金矿具有成矿物质来源于深部的特征[13];而且,我国某些卡林型金矿受构造控制的特点也是早就清楚的,如紫木凼金矿床和东北寨金矿床。目前而言,需要研究卡林型金矿与构造的关系,查明各种流体的活动规律,尤其是流体对于容矿地层的作用,在被早期流体扩容、改造、增强渗透性的层位与有利构造耦合的部位去找矿,也不失为一种新思路。

应指出的是,热点与卡林型金矿有成因联系,并非说一定要有大规模溢流玄武岩的存在才证明存在热点作用[14]。实际上,大规模溢流玄武岩的喷发对已形成的金矿可能起破坏作用。对应于卡林型金矿的黄石热点轨迹,即SnakeRiver玄武岩形成在17Ma以后,而主要的卡林型金矿在此之前已经形成。我们说地幔柱形成卡林型金矿,是指在地幔柱在与地壳发生壳幔相互作用的过程中成矿,而不是等到溢流玄武岩大规模喷发的时候。热点是地幔柱在地表的显示,卡林型金矿也是地幔柱在近地表的一种显示。寻找卡林型金矿必须注意热点的活动轨迹,更确切地说,应注意陆壳或板块相对于热点的活动轨迹。因此,研究卡林型金矿的成因,对于探讨大地构造环境的演化也是很有意义的。

6󰀁讨论与结论

Radtke(1985)在󰀁卡林金矿地质󰀁一书中明确指出,󰀁该矿床是在第三纪时期,由高角度断裂活动、火成岩活动和热液活动相互配合而形成的󰀁󰀁。在他的书中,并没有说卡林金矿属于层控矿床。在H.K.Wolf主编的󰀁层状矿床与层控矿床󰀁巨著中,也没有把卡林型金矿当成典型的层控矿床。Seedorf(1991)[8]更是认为,卡林型金矿的容矿围岩变化很大,矿化在哪种围岩中产出完全是偶然的,而不是层控的。尽管关于卡林型金矿的成因还有不同看法[11,12],但在我国不少文献中,自觉不自觉地把卡林型金矿全当成了层控金矿床,并出现在许多版本的教科书中。将卡林型金矿当成层控矿床的观点,在我国几个卡林型金矿集中区的找矿实践中也的确起了作用,但美国

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NEWADVANCEINEXPLORATIONOFCARLIN-TYPEGOLD

DEPOSITSANDITSSIGNIFICANCE

WangDenghong

(InstituteofMineralDeposits,CAGS,Beijing100037)

Abstract

InChina,theCarlin-typegolddepositswereoncetakenastypicalstrata-bounddeposits.However,newex-ploratoryadvancesintheCarlinTrendinNevada,America,showthatstructureanddeep-sourcehydrothermalsolu-tionhaveplayedmoreimportantrolesintheformationoftheCarlin-typedepositsthanthestrata.NewinsightsintotherelationshipsamongtheYellowStoneTertiaryhotspot,magmatismandCarlin-typedeposits,provideusefulev-idenceforthesuccessfulexplorationintheCarlinTrend.TheCarlin-typegolddepositsfoundinboththeYunnan-Guizhou-GuangxiandtheShaanx-iGansu-SichuangoldtrigonalareascanbecomparedwiththoseintheCarlinTrend,Nevada.So,itisimportanttoinvestigatetheCarlin-typegolddepositsnotonlyalongfavorablestrata,butalsoalongfavorablestructuresandattheregionactivatedbymagmaandhotspotordeepsourcegeologicalfluids.

Keywords:Carlin-typegolddeposit;exploration;newadvance;Yunnan-Guizhou-Guangxi;Shaanx-iGansu-Sichuan