卡林型金矿床

美国内华达州大型卡林型科特兹山金矿床~

美国内华达州已知的科特兹-巴特尔山金矿带，通过踏勘性填图和采样、构造地质调研和物化探以及二维和三维建模，进行矿场勘查，发现金资源近280吨较富的深部大型卡林型科特兹山金矿床。
美国内华达州科特兹山（Cortez Hills）大型较富的金矿床，是在一已知金矿带内进行矿场勘查时发现的。它是该州近年最重要的金矿发现，也是近10年来美国最重要的金矿发现之一，在2005年加拿大找矿人和开发者协会年会上获得该协会颁发的“国际发现奖”。
科特兹-巴特尔山带是内华达州北中部的一个主要为卡林型金矿的重要金矿带。已开采30多年的科特兹矿山在埃尔科西南约130公里。40多年来，科特兹地质队在该矿地不断勘查，已圈出3700万盎司（1150吨）金的确定和推定资源，包括2800万盎司（870吨）证实储量和概略储量。约89%的储量是过去11年探明的。科特兹金矿山于1968年投产，据2004年中报道，整个科特兹合营项目（Plaeer Dome公司占60%，其余现属RioTinto公司）已生产1200多万盎司金，其中1000万盎司（311吨）是最近10年生产的。2003年矿山已连续6年每年产金超过100万盎司。2004年产量可能超100万盎司，成本约每盎司160美元。科特兹矿地原有7个金矿床：Pipeline，南Pipeline延伸带，Gap，Gold Acres，Cortez，Horse Canyon和Pediment。目前主要产自1991年发现的Pipeline-南Pipeline矿床组的露采坑，用综合选矿、堆浸和焙烧法从氧化矿石采收金。Pipeline矿床由2个矿化带组成，一个由地下10米起延至180米深，另一个从地下300米起往下延伸。两者均向东缓倾，厚15～110米。据2004年8年报道，科特兹矿山（包括上述几个矿床及新发现的Cortez Hills矿床）合计有证实加概略储量1510万盎司金（2.41亿吨矿石，金平均品位1.95克/吨），其中Cottez Hills和Pediment矿床合计占58%。另有确定加推定资源810多万盎司（2.70亿吨矿石，含0.93克/吨金），推测资源81万盎司（3170万吨矿石，含0.80克/吨金）。
科特兹山矿床在Pipeline-南Pipeline矿床组东南约15公里、最初的科特兹矿床东南4公里、Pediment矿床北0.8公里处，是在2002年晚期进行矿场勘查时，经反循环钻探于近年底时发现的。Placer Dome公司在2003年4月正式宣布此发现，其时已认为约有300万盎司金资源，品位为2.98克/吨。据2004年8月报道，该矿床资源已近900万盎司（280吨金），其中证实加概略储量为4290万吨矿石，金品位5.4克/吨，相当于750万盎司（约233吨金），另有确定和推定资源200万吨，金品位3.7克/吨；推测资源830万吨，金品位1.4克/吨，并已开始进行可行性研究。矿床内高品位段颇厚，品位＞10克/吨。矿床可露采至550米深，往下可井采。采坑范围内矿石约85%为氧化矿，15%为难选冶矿。
科特兹合营项目占地2587平方公里，在矿区的邻接区有丰富的开采历史，多老窿。项目区内有多个矿床产在古生代碳酸盐岩、硅质沉积岩和长英质斑岩侵入体中。卡林型沉积岩容矿的浸染状金矿化是矿山地区主要勘查对象。典型矿床属构造控制，有微米级游离金浸染于强烈蚀变沉积岩中，常伴有次生二氧化硅、铁氧化物或黄铁矿，金与异常的砷、锑、汞伴生。矿化接近大的北北西和北东向断层（多次活化的基底断裂）和中生代侵入岩株。出露在构造窗中的志留系罗伯茨山组和泥盆系Wenban灰岩是主要容矿岩石。北北西和北东向断层交切是控矿因素，也是指导找矿的准则。
为对地区的构造格架和地层情况有更多了解，公司进行了区域地质填图和地球化学取样。所汇集的资料，加上区域物探结果，用来进行二维和三维建模，以查明在山麓堆积下主要的基底构造。同时也继续更详细地查明地区的地层情况，以及不同地层的地球物理特性。在地层剖面上的主要地层组之间，查明存在固有的弱化带，且与区域构造发育相适应。还发现该区几乎所有矿床均位于这些大的反差带或接触带上，大多数矿床位于泥盆纪Wenban灰岩底部与志留纪罗伯茨山组的过渡带上。
Pipeline矿床是该合营项目在Gold Acres矿床东面山麓堆积上钻探时于1991年3月发现的，不久又发现南Pipeline矿床（关于这两个矿床发现的简况笔者曾有报道）。
公司沿Pipeline北西向构造带继续钻进，于1998年发现Crossroad矿床（在南Pipeline矿床东南170米厚的冲积层下），有300万盎司金，但埋藏较深，且有一高透水层，开采不易，目前未考虑该项资源。在Pipeline矿床之西发现Gap矿床。在Pipeline-南Pipeline矿床组西北26公里的“山顶”矿床，为产在奥陶纪硅化沉积岩及第三纪长英质斑岩中构造控制的金矿化。
Pipeline、南Pipeline和Crossroad是同一矿化系统的分隔开的矿床。矿化产在蚀变的、受剪切的罗伯茨山组白云质粉砂岩中，矿床由西北向东南沿一高角度断层成串产出，完全隐伏在厚达100米的第四纪山麓堆积砂砾层下。广泛的蚀变带和矿化系统长逾3公里，宽约1.5公里。
1996年开始钻探科特兹矿山南隐伏矿化。由构造地质调研和物化探指导，用深反循环钻孔着重找断层下盘碳酸盐岩中卡林型大金矿。根据踏勘填图和采样所得的认识，以及物化探所得数据，建立二维和三维模型。重力测量和地震勘探是较有用的2项物探手段，帮助揭示了厚的盖层下的基底的组构。公司地质队根据出露在科特兹老采坑的断层，推测这些组构在覆盖层下延伸情况，认为这是由2个北北西向大致平行相距约1.6公里高角度断层限定的一个构造走廊。在该地区进行了重力测量，为这一推测提供补充证据。
Pediment矿床是1998年在科特兹选矿厂南5公里处找到的，是一独特的经滑坡运移的当地的一个沉积岩容矿金矿床，矿床含在可能属第三纪的砾岩中。金矿化与泥盆系岩石碎屑有关。矿床上覆未蚀变的塌积物。矿床的主矿化体南端位于地下45米，北部深170米，缓倾板状，平均厚76米。北东向长915米，北西向宽180米，由氧化矿组成，硫化矿极少，可堆浸。有3890万吨矿石，金品位0.97克/吨，即含金约37.5吨。但该矿床当时钻探大部分钻孔在砾岩层中终孔，更从未钻至罗伯茨山组接触带。
2002年10月，在Pediment矿床北进行的一项初始的7个反循环钻孔的钻探计划中，第6个钻孔打到36.6米含金9.5克/吨的矿段，这是科特兹山（Cortez Hills）矿床的发现孔。这最初7孔间距大，要试探的面积有2.6平方公里。在此范围内沿一重力低区有一明显重力高区，且其间重力等值线颇密，第6号孔正布在此界面上。认为这一重力反差代表了蚀变。后围绕该孔又打3个钻孔，证实了矿化连续性。到2003年6月钻探已求得各级资源约550万盎司（172吨金）。2003年用6台钻机完成5万多米岩心钻和反循环钻。科特兹山矿床处在科特兹断层系的上盘，产在泥盆纪碳酸盐岩系上部燧石和纹层状粉砂岩段。矿床倾斜大致与主科特兹断层平行，倾角约50°，这是一限定的高角度构造控矿。矿床顶部从地下105米深处开始，其上为塌积层和滑坡碎石带所覆盖。矿床形态稳定。矿化往下延伸超过600米，沿一在Wenban灰岩段大理岩带形成的构造鼻延伸。矿化在整个Wenban灰岩段均有分布，深部延至罗伯茨山组上部，90%以上为氧化矿。矿床核心部打到152米平均含金26.3克/吨的矿段。2004年计划要打100～200个钻孔，到6月底已打94孔，在深部和西面发现高品位带，新增资源200万盎司。矿床内高品位带已圈定范围有550米×300米，平均厚120米，延伸至地表下610米。目前已可认为此矿床实际上比Pipeline矿床还要好。公司将继续进行加密钻探和拓展钻探，以圈定与扩大资源。沿倾伏方向往深处及沿走向向南朝Pediment矿床方向仍有金资源存在，目标是将科特兹山与Pediment矿床连起来。目前还不知Pediment矿床下是否有一不整合，从而可以探到与含科特兹山矿床同样的岩石组合。
科特兹山矿床深部高品位矿化的发现，引起公司要对其沿科特兹-巴特尔山带拥有的825平方公里地区进行再研究。已根据科特兹山矿床所得知识，认定一些有意义目标。要回到某些过去上部中段已采尽而下部可能还有相伴矿化系统的地区去勘查。公司认为整个科特兹地区是一富含金矿的地区，而且也是勘查还很不够的地区。

卡林型金矿（Carlin-type gold deposit)，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。

一、内容概述

图1 卡林型金矿床的成矿模型图

（据Placer Dome公司，2003）

卡林型金矿床指产于未经区域性变质的细碎屑岩、碳酸盐岩和硅质岩中的微细浸染型中低温热液金矿床，又称为微细浸染型金矿床、渗透热（卤）水型金矿床、沉积岩型金矿床以及“化学上有利于成矿的沉积岩层中的浸染状矿床”（图1）。从大地构造位置来看，卡林型金矿带主要产于被动大陆边缘以及岛弧地体上，并伴有变形作用和侵入活动。Grauch等（2003）针对美国内华达州卡林金矿带的铅、锶以及磁场和重力场的数据显示，揭示该地区的地壳包括前寒武纪陆壳、过渡壳和洋壳，分别被北西向和北东向断裂分割开来。矿带定位于易矿化的岩石单元与高角度正常断层相交切的位置（Hofstra et al.，2000）。

卡林型金矿的控矿因素主要有以下几个方面：①古大陆边缘地壳薄弱部位长期活动带，主断层发育；②地壳减薄的区域性构造背景，多次侵入和高热流；③多期次的热液活动；④活化的高渗透性碳酸盐岩。卡林型金矿以白云质灰岩、白云质粉砂岩的含矿性最好，泥质白云岩、钙质页岩和粉砂岩等次之，上述岩石在去钙作用后常能提高有效孔隙率和增加渗透率。除碳酸盐岩外，片岩、燧石岩、凝灰岩、流纹岩、安山岩和白岗岩，也是卡林型金矿的容矿岩石。卡林型金矿的金既浸染于特定的层位，也产于不规则且不整合的角砾岩中。金矿化表现为强烈的硅化、断层角砾发育，伴随有中等亲铁元素，如As、Sb、Te的富集以及石英、黄铁矿、毒砂及少量其他硫化物的沉淀和显微金（＜～30μm）的浸染状产出。虽然卡林型金矿的含矿围岩通常为古生界沉积岩层，但在矿化空间上毫无例外的与中-酸性中、小侵入体，以及次火山岩或火山岩的分布有关，越来越多的矿床和同位素地质证据指示了金的成矿作用与这些岩浆活动存在成因上的联系（Ressel et al.，2006）。这些岩浆活动都晚于古生界含矿围岩的成岩时代，从侏罗纪、白垩纪到新近纪都有发育（Bray，2007）。卡林型金矿的成矿物质主要来自围岩，岩浆活动主要提供成矿作用所需的热和驱动力，在一些局部并不排除岩浆活动与金矿化直接相关。

二、应用范围及应用实例

（一）美国金坑（Gold Quarry）卡林型金矿床

美国金坑（Gold Quarry）金矿床位于内华达州Eureka 县，处在美国卡林带（Carlin Trend）的中南部，是Maggie Creek矿区里最大的金矿床（图2）。金坑金矿的矿化在1752m高的地方出露地表，金储量为306t，金平均品位为1.68×10^-6，其中有35%的矿石平均品位可达2.64×10^-6，金矿可露天开采。金坑金矿的围岩为晚泥盆世碳酸盐岩和硅质碎屑岩，在Roberts山逆断层之上为奥陶纪碳酸盐岩和硅质碎屑岩。金坑矿床包括两个向东倾斜的金矿体，一个是上部的网状矿体——主矿体，一个是下部的层控矿体——深矿体。围岩蚀变主要有去钙化、硅化、明矾石化、泥化和重结晶化。微粒金产在砷黄铁矿和白铁矿中，与异常的砷、锑和汞共生。表生作用极为发育，直到120～180m的深度，产生了分布很广的明矾石和高岭石层。金坑金矿与金矿化有关的热液系统可能有以下特点：深部循环，下部热源驱动大气水产生对流。目前，岩浆对于大气水的贡献仍然不是很清楚。热液活动似乎是广泛的、长期存在的且强度很大，这些特征可以由发育在矿体中和矿体周围广泛的围岩蚀变晕和多次角砾化事件以及矿化事件反映出来。浅成热液系统的上部具有热泉的特征，这个结论仅仅是个推测，因为在金坑没有在地表发现硅质泉华或是剥蚀后的残余。然而，碧玉岩的特殊分布，围岩蚀变的类型以及主要的黏土类别显示，矿床应该形成于相对近地表的环境（100～200m），但是地质模型也不能排除更深环境成矿的可能性。

总之，该矿床具有如下特征：①矿床主矿体为网脉型矿体，产于构造交叉部位及周围高度碎裂岩石中；②矿化和蚀变受断层、褶皱的顶部及岩石的渗透性控制，矿化类型主要有去钙化、硅化和泥化；③找矿勘探历史经验证明，该矿床最初是根据地质填图和土壤化探结果发现的，后期的大胆钻探对隐伏矿体则发挥了作用。

图2 美国金坑金矿地质剖面图

（据Ye et al.，2003）

（二）美国波斯特-贝茨（Post-Betze）卡林型金矿床

美国波斯特-贝茨金矿是目前已知最大的卡林型金矿床，位于美国西部内华达州中北部，60km长的卡林金矿带的北部。矿体大部分位于Popovich建造和Roberts山建造中，少部分矿体位于Goldstrike岩株和岩墙的火山岩中。金以亚微细粒状赋存于蚀变的早古生代Roberts山沉积建造中以及Goldstrike岩株的北缘，金矿的围岩为志留纪和泥盆纪灰岩和粉砂岩。钙硅酸盐角岩和少量的矽卡岩含有少量贱金属硫化物和白钨矿，是岩株的接触变质晕带。矿化和蚀变受断层、褶皱的顶部以及岩石的渗透性所控制。Post-Betze矿床的热液蚀变类型主要有去钙化、硅化和泥化。

始新世时，岩石圈伸展作用导致一系列的岩浆活动，岩浆活动为热液循环提供了热源，加热的大气降水与含金的沉积地层相互作用，形成富H₂S的流体，流体降低了贱金属的溶解度，淋滤了金及部分微量元素。随着上地壳开始发生强烈的伸展作用，含矿热液流体沿着元古宙断裂及裂隙涌入上升，在上升的过程中，大气降水的混入加速了水/岩反应，增加了上升流体中H₂S的浓度，提高了热液流体淋滤古生代或寒武纪沉积岩中金的能力（Titley，1991；Ilchik et al.，1997；Hofstra et al.，1999），继而提高了流体中金的溶解度。当遇到Roberts山建造上部和Popovich 建造的层纹状泥质灰岩时，反应继续进行，围岩发生去碳作用及黏土化，进而提高了渗透率及围岩中铁发生硫化作用（Hofstra et al.，1991，1999；Vikre，2000），黄铁矿大量析出减少了流体中H₂S 的浓度，因此导致金及金属元素的二硫化物同时沉淀或吸附，部分被吸附在富含微量元素的黄铁矿中，形成包含金及亚微细粒结构的原生金。因此，两地层构成了该区金的主要赋存岩石。部分含矿热液流经Rodeo Creek 建造及Goldstrike火山岩时，低渗透率的火山岩和碳酸盐岩阻碍了流体的流动，导致含矿流体在低渗透岩石单元下的褶皱顶部卸载成矿。最终，随矿物的析出，含矿流体系统中成分逐渐变得简单，大气水的混入、稀释及冷却了流体，导致晚期矿物的沉淀，来自钙质及硅质岩石的金属元素嵌入晚期矿物及黄铁矿的外围边缘。随着流体反应变慢，后期方解石脉穿切并叠加在成矿作用之上，局部地区形成未矿化的碧玉。Welches Canyon 岩株的侵位为Post-Betze金矿的矿化提供了热源和驱动（Chakurian，2003）。

总之，该矿床具有如下特点：①卡林带中金矿体沿区域构造背斜的轴部发育；②围岩蚀变主要包括：去钙化、硅化、明矾石化、泥化、重结晶化及后期氧化；③（渐新世）火山活动、多期复杂的挤压、伸展构造事件以及沉积岩石化学特征构成了对矿化有利的环境，大量的深部钻探也更是功不可没。

三、资料来源

毛景文，张作衡，王义天等.2012.国外主要矿床类型、特点及找矿勘查.北京：地质出版社，28～50

应汉龙.2001.卡林型金矿床的特征和成因.地质地球化学，29（4）：56～64

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Edward A，du Bray.2007.Time，space，and composition relations among northern Nevada intrusive rocks and their metallogenic implications.Geosphere，3（5）：381～405

Grauch V J S，Rodriguez B，Wooden J.2003.Geophysical and isotopic constraints on crustal structure related to mineral trends in North⁃Central Nevada and implications for tectonic history.Economic Geology，98：269～286

Hofstra A H，Cline J S.2000.Characteristics and models for Carlin⁃type gold deposits.SEG Reviews，13：163～220

Howard K A.2003.Crustal structure in the Elko⁃Carlin region，Nevada，during Eocene gold mineralization：Ruby⁃East Humboldt metamorphic core complex as a guide to the deep crust.Economic Geology，98：249～268

Ressel M W，Henry C D.2006.Igneous geology of the Carlin Trend，Nevada：Development of the Eocene plutonic complex and significance for Carlin⁃type gold deposits.Economic Geology，101：347～383

Ye Z J，Kesler S E，Essence E J et al.2003.Relation of Carlin⁃type gold mineralization to lithology，structure and alteration：Screamer zone，Betza⁃Post deposit，Nevada.Mineralium Deposita，38（1）：22～38

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