卡林型金矿的特征研究

巩睿鹏

[摘 要]卡林型金矿床具有分布局限、成矿集中的特点， 形成许多超大型矿床。金矿床成矿域发育一套大面积分布的巨厚的古-中生代冒地槽建造，同成矿期的岩浆活动和构造活动强烈，有利于形成各种地热体系和流体活动。金矿床往往形成成矿带，单个金矿床的规模大小不一，矿化受构造、围岩和深部流体控制，围岩一般具有还原性质。 围岩蚀变为去碳酸盐化、硅化、泥化、硫化物化和重晶石化等。金与砷黄铁矿、黄铁矿及毒砂紧密相关，以次显微金的形式存在。其他矿物为雄黄、雌黄、重晶石、辉锑矿、石英、方解石、含铊矿物以及表生矿物明矾石和黄钾铁矾等。成矿流体中水为大气降水，碳、硫主要来源于矿床围岩和以下岩石， 少量可能来源于深部，矿床形成于浅-中等深度。

[关键词]卡林型；金矿；矿床成因；成矿流体

中图分类号：P618.51 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2017）04-0071-02

1 概述

卡林型金矿，是20世纪60年代初期在美国西部内华达州的卡林镇发现而得名的，是一种主要产于碳酸盐岩建造中的微细浸染型金矿床。

近年勘查工作表明，该类型金矿容矿岩石不仅局限于碳酸盐岩，在硅质岩、粉砂岩和凝灰岩中也较发育。因此，将卡林型金矿床概括为：主要产于沉积岩中的微细浸染型金矿床，又简称“微细浸染型金矿”。该类型金矿床具有品位低、规模大、矿体与围岩界线不明显，金主要呈显微-次显微形式分散产出，普遍发育中低温热液矿物组合以及Au、As、Hg等微量元素组合。世界上已知卡林型金矿主要分布于美国内华达州、犹他州和中国的滇黔桂、川陕甘两个金三角内，在东南亚以及南美洲的秘鲁也有分布。

2、成矿原因

2.1 大地构造环境

卡林型金矿主要形成于陆内裂谷带和弧后盆地内。一些学者认为，从更大的大地构造背景来看，美国与我国的卡林型金矿主要构成基本相似，为地幔柱构造活动区。

2.2 岩浆岩

在几乎所有的卡林型金矿区内或者其附近都存在以岩墙和岩脉产出的长英质侵入体，成分从花岗闪长质到花岗质变化。这些浅成的侵入体有可能为卡林型金矿成矿作用的热源，也有可能是提供热液流体。卡林金矿集中区的岩浆作用可以分为三期：

（1）43-34Ma，大量的中性到富硅高钾钙碱性熔岩及凝灰岩喷发；

（2）34-18Ma，中性到长英质的岩浆作用；

（3）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。喜马拉雅期是美国卡林型金矿的主成矿期。

2.3 容矿围岩条件

卡林型金矿床的含矿围岩时代广泛，岩性主要为海相沉积岩，岩性主要为不纯的碳酸盐岩和细碎屑岩等，富含炭质。在某些矿床中，少量的金矿化的围岩主要是火成岩。卡林Trend中的金矿的容矿围岩可以分为三种情况：

（1）原地的大陆架碳酸盐岩及碎屑岩层序；

（2）外来的主要是硅质碎屑岩层序；

（3）密西西比纪晚期的超覆层序。

2.4 构造控矿

构造是主要的因素，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地区的矿区有着不同的表现。如我国的黔西南地区存在着断裂型和层控两种类型的卡林型金矿：断裂型金矿多产于高角度压扭性断裂中，赋矿层位一般为中、下三叠统，容矿岩石主要是泥质粉砂岩和粉砂质泥岩；层控金矿主要产于上下二叠统岩溶间断面层间破碎带和上二叠统中，矿床多为埋藏较深的隐伏矿，矿体呈层状、似层状、透镜状顺层展布，具多层分布特征，容矿岩石主要是不纯的生物碎屑灰岩和富含有机质煤系建造中的碳酸盐岩等，背斜控矿明显。

3、矿床地质特征

3.1 矿体特点

矿体一般呈现不规则的似层状、透镜，这类矿体与围岩界线不清楚，矿体亦有脉状、条带状。在整个卡林金矿带，大多数矿体赋存在具有相似特征的地质环境中，形成3种不同的矿化类型：一种是罗伯茨山组砂质碳酸盐岩层中的层控交代矿体，矿体一般是层控整合的；另一种是脉状矿体，矿石品位较高，金矿化和相关的蚀变局限于断裂构造中；还有一种矿化为网脉状，矿化形成于构造交叉部位，含矿岩石强烈变形和破碎矿石具有浸染状构造。我国的黔西南卡林型金矿同样受到有利岩性和断层的控制，很大一部分矿体受层间断层的控制。

3.2 围岩蚀变

卡林型金矿床的围岩蚀变有去碳酸盐化、硅化、泥化和重晶石化等。一般去碳酸盐化和硅化与金矿化时间接近，矿化在晚期去碳酸盐化和硅化的岩石中最强烈。

3.3 矿石特征

常见矿石矿物包括黄铁矿、毒砂、辉锑矿、雄黄、雌黄及辰砂等并以缺少其他贱金属硫化物为特点。脉石矿物以石英、方解石为主。次为重晶石、伊利石、高岭石、蒙脱石、绢云母、明矾石等粘土矿物。

3.4 地球化学特征

矿石中具有典型的Au-As-Hg-Sb（-Tl）元素组合。流体包裹体研究表明，金是以羟基二硫络合物的形式搬运。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（1～7wt% NaCl）H2S和CO2。H2S的富集度有助于硫化作用和含金黄铁矿的沉淀，CO2的富集意味着卡林型金矿形成于4.4±2.0km范围的深度，成矿温度为180～245℃。

4、矿床地球化学特征

4.1 元素组合

卡林型金矿床中金在矿石中的含量是未蚀变岩石的100至1000倍。伴生砷、锑，常见汞、铊和银等伴生元素组合。矿石中这一元素组合的含量一般是为蚀变岩石的1到10倍或更高。

4.2 流体包裹体

卡林型金矿床中流体包裹体细小，一般有三种包裹体类型：（1）液-气相包裹体，以液相为主；（2）液-气相包裹体（以气相为主），均一化温度变化大；（3）三相包裹体。成矿前流体的盐度可以达到20wt%NaCl ，成矿流体的盐度为0～6 wt % NaCl。流體包裹体中气体主要为CO2，含微量N2+CH4+H2S±SO2±短链烃类±Ar。矿化的似碧玉岩中流体包裹体的H2S/CO2值O2含量比未矿化似碧玉岩高，N2/Ar 值接近于38，近似于空气饱和水的比值。一些矿床的流体包裹体资料表明，卡林型金矿床矿化期间存在两种盐度和气体含量不同的流体，均一温度一般为175℃～225℃，估算的压力为1×108Pa。

4.3 同位素组成

美国西部卡林型金矿床硫化物的硫同位素δ34S值为-30‰～+20‰，热液重晶石的δ34S值为+15‰～+25‰，δ18O值接近0。含金黄铁矿的δ34S值接近+20‰；成矿前黄铁矿的δ34S值为-5‰～+7‰；成矿后不含金的砷黄铁矿和白铁矿的δ34S值为-12‰～+30‰。成矿阶段硫化物的δ34S值一般为+10‰～+20‰，岩浆岩中硫化物的δ34S值为0～+8‰，围岩沉积岩硫化物δ34S值为-15‰～+5‰，硫酸盐的δ34S值超过+25‰。成矿流体中硫的最可能的来源是围巖中硫酸盐还原作用。

中国黔西南卡林型金矿床黄铁矿δ34S值的变化范围较大，板其金矿床地层中黄铁矿δ34S变化范围为+9.5‰～+17.7‰，热液成因黄铁矿δ34S值的范围为+6.72‰～+14.7‰；戈塘金矿床地层中黄铁矿δ34S范围为-33.29‰～-13.29‰，矿石中热液成因黄铁矿的δ34S为-29.2‰～+8.91‰，成矿热液中的硫可能为幔源硫与地层硫的混合。

成矿流体的δD为<-140‰～-170‰；成矿流体的氧同位素组成重于大气降水（-10‰至+4‰），说明大气降水在金沉淀以前，与沉积岩发生了相互作用。卡林型金矿床是从与早于金沉淀的沉积岩发生同位素交换的、δD值比现代大气降水小得多的大气降水中形成的。

黔西南卡林型金矿床成矿流体的δD为-32.30‰～-104.30‰，大于北美卡林型金矿床成矿流体的δD；δ18O为-3.3‰～-9.6‰，成矿流体可能为混入深部水的大气降水。

卡林型金矿床中未蚀变碳酸盐岩石的δ18O和δ13C一般为+18‰～24‰和-2‰～+1‰。随着热液蚀变的加强，碳酸盐岩石的δ18O值下降明显，δ13C值略有减少；在靠近矿脉的部位，δ13C值明显增高，δ18O值降低。这种同位素组成特征是较高温下岩石与流体同位素交换的结果还是热液带CO2造成的尚未确定。矿脉碳酸盐矿物的δ13C值从早到晚随δ18O值降低而升高。表生碳酸盐矿物具有较低的δ13C值，与大气CO2和水来源是一致的。黔西南卡林型金矿床热液方解石的δ13CPDB为-8.55‰～+2.49‰，地层中方解石的δ13CPDB为+1.01‰～+4.65‰，成矿流体中碳可能为深源碳与地层碳的混合。

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