卡林型金礦

卡林型金礦是20世紀60年代初期在美國西部內華達州的卡林鎮發現而得名的，是一種主要產於碳酸鹽岩建造中的微細浸染型金礦床。

基本介紹

• 中文名：卡林型金礦
• 外文名：Carlin-Type Gold Deposit
• 定義：微細浸染型金礦床
• 分布：川陝甘兩個金三角

釋義

卡林型金礦（Carlin-type gold deposit)，是20世紀60年代初期在美國西部內華達州的卡林鎮發現而得名的，是一種主要產於碳酸鹽岩建造中的微細浸染型金礦床。近年勘查工作表明，該類型金礦容礦岩石不僅局限於碳酸鹽岩，在矽質岩、粉砂岩和凝灰岩中也較發育。因此，將卡林型金礦床概括為：主要產於沉積岩中的微細浸染型金礦床，又簡稱“微細浸染型金礦”。該類型金礦床具有品位低、規模大、礦體與圍岩界線不明顯，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。世界上已知卡林型金礦主要分布於美國內華達州、猶他州和中國的滇黔桂、川陝甘兩個金三角內，在東南亞以及南美洲的秘魯也有分布。

成礦原因

1. 大地構造環境：卡林型金礦主要形成於陸內裂谷帶和弧後盆地內。一些學者認為，從更大的大地構造背景來看，美國與我國的卡林型金礦主要構成基本相似，為地幔柱構造活動區。

2. 岩漿岩條件：在幾乎所有的卡林型金礦區內或者其附近都存在以岩牆和岩脈產出的長英質侵入體，成分從花崗閃長質到花崗質變化。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。卡林金礦集中區的岩漿作用可以分為三期：①43-34Ma,大量的中性到富矽高鉀鈣鹼性熔岩及凝灰岩噴發；②34-18Ma，中性到長英質的岩漿作用；③18-6Ma，典型的雙峰式火山作用。第一期的岩漿作用、與地殼擴張有關的變形作用、變質核雜岩的侵入作用與主要卡林型金礦的成礦作用基本同時。喜馬拉雅期是美國卡林型金礦的主成礦期。

3. 容礦圍岩條件：卡林型金礦床的含礦圍岩時代廣泛，岩性主要為海相沉積岩，岩性主要為不純的碳酸鹽岩和細碎屑岩等，富含炭質。在某些礦床中，少量的金礦化的圍岩主要是火成岩。卡林Trend中的金礦的容礦圍岩可以分為三種情況：①原地的大陸架碳酸鹽岩及碎屑岩層序（即東部組合）；②外來的主要是矽質碎屑岩層序（即西部組合）；③密西西比紀晚期的超覆層序（在Rain地區也容礦）。

4. 構造控礦：構造是主要的因素，構造對於金礦化的控制作用甚至強於地層，但構造的影響在不同的地區的礦區有著不同的表現，可以概括為：⑴高角度、NW走向斷層系主要的導礦構造，通常被煌斑岩和二長岩岩牆充填。如，在卡林Trend北部，南北走向的Bootstrap斷層是Boot-strap-Capstone金礦的主要控礦構造，北西向的Castle Reef斷層是North Lantern和West Carlin礦床的主要控礦構造，等等。⑵高角度、北東走向的斷層是次要的導礦構造，尤其是在與北西向斷層交匯的部位，如Gold Quarry礦床和Meikle礦床。1993年Moore發現了Newmont的Hardie Footwall礦床，他認為北東走向地壘的直接底板對於構造流體的捕獲具有重大的意義。根據他的模式，1994年在北北東走向West Bouding斷層下盤發現了Newmont的West Leeville礦床；⑶ 原地碳酸鹽岩中寬緩帶中等的背斜。一般的說，北西走向的寬緩背斜無論是對於單個礦床還是區域性流體的捕獲都具有重要的意義；⑷高角度和控層的成礦前的坍塌角礫岩體。在Meikle、Rain地下礦床等地都可以找到角礫岩化作用的實例，角礫岩化對於增強後期的成礦流體的滲透性是非常必要的。在粗粒的沉積岩中，礦化比較好，也正是由於滲透性好的緣故。在卡林Trend北部，礦化集中於碳酸鹽岩相由塊狀含化石灰岩向微晶灰岩和粉砂質灰岩過渡的部位。如Lower Betze和Doop Post礦床的高品位礦化出現在下Popovich組的碎屑流相的沉積岩中；在Gold-bug-Rodeo礦床，高品位礦化出現在碎屑支撐的垮塌角礫岩帶；在Baeerl礦床也有類似的情況。

地質特徵

礦床一般特徵

1.礦體特點：礦體一般呈現不規則的似層狀、透鏡，這類礦體與圍岩界線不清楚，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徵的地質環境中，形成3種不同的礦化類型：一種是羅伯茨山組砂質碳酸鹽岩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於斷裂構造中；還有一種礦化為網脈狀，礦化形成於構造交叉部位，含礦岩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岩性和斷層的控制，很大一部分礦體受層間斷層的控制。

2.圍岩蝕變：卡林型金礦床的圍岩蝕變有去碳酸鹽化、矽化、泥化和重晶石化等。一般去碳酸鹽化和矽化與金礦化時間接近，礦化在晚期去碳酸鹽化和矽化的岩石中最強烈。

3.礦石特徵：常見礦石礦物包括黃鐵礦、毒砂、輝銻礦、雄黃、雌黃及辰砂等並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、絹雲母、明礬石等粘土礦物。

礦床地球化學特徵

1.礦石中具有典型的Au-As-Hg-Sb（-Tl）元素組合。

2.成礦物理化學條件：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岩漿水的混合流體。流體鹽度低（1~7wt% NaCl），富H₂S和CO₂。H₂S 的富集度有助於硫化作用和含金黃鐵礦的沉澱，CO₂的富集意味著卡林型金礦形成於4.4±2.0km範圍的深度，成礦溫度為180~245℃。

成因模型及爭論

對礦床成因，成礦的熱源，熱液和水源等，尚沒有確切定論。儘管這些礦床擁有巨大的產量和超過四十年的開採和探究，但是還沒有出現一個普遍被接受的成因模型。由於這些礦床還缺乏一致的成礦年齡，建立一個全面的成因模型已經被大量相互矛盾的數據所束縛。野外關係和常規地質年代學研究表明這些礦床形成於中-晚始新世一個狹窄的時間間隔中，約在42~36Ma。建立這個時間關係可使礦床形成時的構造狀況被納入礦床成因模型，因此非常重要。在中始新世的某一時候，北內華達開始經歷一次上地殼從擠壓向伸展的變形，同時伴隨鈣鹼性岩漿作用。這次構造轉變被認為有助於對礦床的形成。

提出的成礦模型包括（1）大氣降水循環（2）淺成深層岩體提供了熱和可能的流體及金屬，和（3）深部變質流體和岩漿流體。由於一些地區和成礦帶及內華達州內的一些地方賦存在沉積岩中的浸染型金礦與卡林型礦床有些屬性一致，有的特徵又不同，所以關於卡林型金礦的起源有很多爭論。

選礦技術

因為礦石中含有較高的As和Hg，如果不在選礦流程中進行控制，其排放物將會對周邊環境和居民身體健康產生嚴重影響。該礦床中通常含有較多的雌黃、雄黃，儘管按照中醫理論可以作為重要成分，但實際上暴露在空氣中的此類砷硫化物會被氧化為砒霜，而Hg元素無論是在開採過程中和選礦的氣、液、固排放物中，都會導致重金屬富集，破壞人的神經系統。

該類型金礦的選礦技術難點，在於如何將包裹在黃鐵礦和毒砂中的微細粒金（大多小於1μm）釋放出來。較為規範的處理流程中，除了氧化礦石之外，原生礦石需要經歷粗破碎（顎式破碎機）、細破碎（球磨、半自磨，至200目粒度）、浮選（獲得精礦粉），然後使用生物氧化或者高溫焙燒，使黃鐵礦和毒砂的晶體結構被破壞，微細粒金方可在後續浸出流程中被獲取。而無論何種氧化技術，只要設備配置得當、技術到位，都可以有效控制污染物的排放。