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摘要:卡林型金矿是最重要的矿产类型之一。美国Carlin gold deposit的发现揭开了卡林型金矿的勘探史。本文简要论述了卡林地区卡林型金矿的地质特征,对该区近20年来的深部找矿进展进行了概述,这对我国卡林型、类卡林型金矿的进一步找矿具有很好的借鉴意义,即:深部找矿应重视已有地质资料的分析,避开丰富的地质资料中蕴涵的陷阱;加强矿床学的理论研究与总结并运用理论指导找矿;成矿地质背景分析的基础上综合勘查技术的合理选择与应用;充分认识深部的巨大找矿潜力对应巨大的勘查困难等。
关键词:卡林金矿;找矿进展;启示
传统的“卡林型金矿”是指,产于碎屑岩及碳酸盐岩类、沉积岩及浅变质岩中,显示中低温的矿物共生组合和围岩蚀变特点,金的粒度主要为次显微-显微级的浅成中低温热液金矿床。
1962年人们在美国内华达州(Nevada)的卡林地区(Carlin)首次发现了产于沉积岩系地层中的微细浸染型金矿床,从此拉开了卡林型金矿的找矿与理论研究的序幕,根据矿床的形成特点及成矿理论,在美国华达州及其他地区相继又找到了类似的金矿床四十余个,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。
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。自1986年实行深钻计划以来,在卡林地区发现了许多深部矿床, 如Storm ( Rossi ) 、Meikle 、Goldbug-Rodeo 、Screamer、Deep Star、Turf 、West Leeville 、Hardie Foot-wall 、Mike 、Rain Underground 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 ]。
1卡林地区卡林型金矿地质特征
1.1矿区地层
矿区范围内主要出露地层有中奥陶统维尼尼组(O2v)、志留系罗伯茨山组(Sr)和泥盆系波波维奇组(Dp);其中志留系罗伯茨山组是主要的含矿地层,主要出露于罗伯茨山逆掩断层的下盘,是卡林金矿的主要赋矿地层。原岩大部分由泥质粉砂岩、泥质粉砂质白云岩、灰央、钙质泥岩组成。地层中含有大量有机质。
1.2控矿构造
卡林矿区位于罗伯茨山逆掩断层的林恩构造窗的东部边缘附近。罗伯茨山逆掩断层的形成与前石炭纪安特勒造山运动有关,是一种形成时间比较早的区域性低角度逆冲断层。
1.3 矿区火成岩
①石英斑岩岩脉:在卡林矿区切穿波波维奇组灰央和罗伯茨组碎屑岩,产状陡倾,主要沿一组北西向断层及其伴生的裂隙发育,并显示出与卡林矿区的金矿化和重晶石脉及稀疏的贱金属硫化物矿化作用有密切关系。
②石英闪长岩:为一个较小的岩体,出露在卡林矿山北面约5千米的地区。这种侵入体的侵入年龄为121百万年。这也与内华达州埃尔科郡北部的科特兹矿区的侵入体年龄(124~150百万年)相一致,为白垩纪时代的火成活动产物。它们经过林恩构造窗发生侵位。
1.4 矿体
卡林矿床的主矿体呈一不规则的倾斜状矿层,位于志留系罗茨山组的顶部白云质泥质粉砂岩中,距泥盆系波波维奇组与志留系罗茨山组接触带之下几米至十几米。矿体厚度约几米至三十余米,边界模糊不清,与罗茨山组地层呈渐变过渡关系,矿体下部渐变为浅灰色多孔状硅化带,局部矿段被暗灰色层状玉髓质岩石穿插。
1.5 围岩及蚀变
卡林矿区志留系罗茨山组泥质白云质粉砂岩是矿体的直接围岩。赋矿地层其次还有富有机质的粉砂质白云质灰岩、钙质页岩、泥质砂质白云岩。
蚀变作用主要有以下4种类型:
——去碳酸盐化作用;
——泥化作用;
——硅化作用;
——钙化作用;
2卡林地区卡林型金矿深部找矿的新进展概述
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1989 年9 月在检查一个微弱的土壤As 异常时发现的。编号EX - 89 - 4 的钻孔在428~605m 的深度打到厚177m、品位12.9g/ 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West Bazza 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。
Deep Star 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-rick Goldstrike 礦山公司首先发现的,次年Newmont公司打到了厚70m、品位64.0g/ 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。
West Leeville 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89.6t (边界品位6.21g/ t) 。Hardie Footwall 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[1 ,2 ]。
3启示
3.1深部找矿应重视已有地质资料的分析,避开丰富的地质资料中蕴涵的陷阱
卡林地区从上世纪60年代开始开采,到现在已经将近五十年的历史,其间积累了丰富的地质资料,包括各种物、化探、岩石地球化学及成矿规律等内容。Meikle矿床是在检查以前的地球化学异常得过程中发现的,West Leeville是在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。由此可见对已有地质资料的二次开发利用在一定程度上满足了科研和生产的要求。
但丰富的资料中有不少的陷阱[3], 误入这些陷阱就有可能导致新一轮的找矿受挫。主要的陷阱有地质资料中的以讹传讹和矿床模式的先入为主。(1) 地质资料中的以讹传讹: 在已有的丰富资料中, 有一些原勘探者或研究者的主观意识, 是片面的、甚至错误的。这种错误的资料(其实只是一种地质认识) 的反复引用, 并被用作为推断的依据, 就会导致错误的结论, 从而阻碍进一步的找矿发现。只有在误传的地质认识被纠正以后, 才有可能取得突破性找矿发现。(2) 矿床模式的先入为主: 建立在“典型矿床”基础上的矿床模式只是对已发现事实的解释, 虽然它便于后来者能迅速地认识该区的成矿特点, 却也无形地束缚了后人的思路, 阻碍了后来者去发现新的矿床, 事实上, 模式是一把双刃剑, 一方面它是把资料组织成便于理解和预测形式的有利手段; 另一方面, 由于它排除了不符合模式的感性资料, 会起到安眠作用, 从而盲目地应用模式[4]。
3.2重视矿床学的理论研究与总结并运用理论指导找矿
卡林型金矿传统定义中着重强调矿床产出的围岩条件、矿物的共生组合、蚀变组合及金的赋存状态,而对在这类矿床中与金伴生的典型的元素组合没有做出强调。Meikle 矿床便是在检查一个微弱的土壤As 异常时发现的。美国的卡林型金矿具有特征的元素伴生产出: As、Hg、Sb(Ag)、Ba、Tl。在内华达州卡林地区利用这一规则勘查成功1000余米,包含20多例金矿床。但是我国通过几十年的总结后发现:国内的卡林型-类卡林型与美国典型的卡林型金矿相比较矿床的元素伴生组合存在一定的差异:从区域上来看As、Hg、Sb(Ag)、Tl 都有出现,但具体到一个矿床来说,绝大部分金矿床中不含Tl 或甚微,且很少见Ba元素的出现[5]。所以,在总结规律的时候我们要根据矿穿的具体实际,切不可生搬硬套。
3.3 综合勘查技术的选择与应用
Goldbug-Rodeo 矿床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。这说明综合勘查技术的应用在这一矿床的发现过程中功不可没。越来越多的新技术被应用于找矿勘查领域,特别是地球物理勘查技术在找矿勘查中起着越来越重要的作用,但不可否认:没有哪一种技术单独握有矿床发现的钥匙,每一种技术在信息的准确性和多解性方面都存在难以克服的困难。所以,正确地使用勘查技术方法及其组合能促进找矿的发现,而盲目地套用某些技术或迷信高新技术的结果则同样有可能将找矿勘查项目引向失败的歧途。在century矿床发现历史中就有过这种教訓,差点因盲信技术深测的结果而葬送一个世界级的大发现[6]。
3.4充分认识深部的巨大找矿潜力对应巨大的勘查困难
成熟勘探的矿集区内, 主要的找矿潜力在深部, 美国的卡林(Carlin)地区、俄罗斯的乌拉尔地区和加拿大的肖德贝里(Sudbury)地区都证明了这一点。要预测并发现深部的隐伏矿床存在相当大的困难, 表现在三个方面:①浅部矿床的知识可能并不完全适合于深部的矿床;②深部地质条件的了解主要靠地球物理,目前这种地球物理资料并不丰富,而且在推测的准确性和精度方面还存在相当多的问题;③深部矿化在地表引起的地球物理和地球化学信息都很弱,很容易被强烈而复杂的背景干扰所掩盖及扭曲[3]。
关键词:卡林金矿;找矿进展;启示
传统的“卡林型金矿”是指,产于碎屑岩及碳酸盐岩类、沉积岩及浅变质岩中,显示中低温的矿物共生组合和围岩蚀变特点,金的粒度主要为次显微-显微级的浅成中低温热液金矿床。
1962年人们在美国内华达州(Nevada)的卡林地区(Carlin)首次发现了产于沉积岩系地层中的微细浸染型金矿床,从此拉开了卡林型金矿的找矿与理论研究的序幕,根据矿床的形成特点及成矿理论,在美国华达州及其他地区相继又找到了类似的金矿床四十余个,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。
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。自1986年实行深钻计划以来,在卡林地区发现了许多深部矿床, 如Storm ( Rossi ) 、Meikle 、Goldbug-Rodeo 、Screamer、Deep Star、Turf 、West Leeville 、Hardie Foot-wall 、Mike 、Rain Underground 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 ]。
1卡林地区卡林型金矿地质特征
1.1矿区地层
矿区范围内主要出露地层有中奥陶统维尼尼组(O2v)、志留系罗伯茨山组(Sr)和泥盆系波波维奇组(Dp);其中志留系罗伯茨山组是主要的含矿地层,主要出露于罗伯茨山逆掩断层的下盘,是卡林金矿的主要赋矿地层。原岩大部分由泥质粉砂岩、泥质粉砂质白云岩、灰央、钙质泥岩组成。地层中含有大量有机质。
1.2控矿构造
卡林矿区位于罗伯茨山逆掩断层的林恩构造窗的东部边缘附近。罗伯茨山逆掩断层的形成与前石炭纪安特勒造山运动有关,是一种形成时间比较早的区域性低角度逆冲断层。
1.3 矿区火成岩
①石英斑岩岩脉:在卡林矿区切穿波波维奇组灰央和罗伯茨组碎屑岩,产状陡倾,主要沿一组北西向断层及其伴生的裂隙发育,并显示出与卡林矿区的金矿化和重晶石脉及稀疏的贱金属硫化物矿化作用有密切关系。
②石英闪长岩:为一个较小的岩体,出露在卡林矿山北面约5千米的地区。这种侵入体的侵入年龄为121百万年。这也与内华达州埃尔科郡北部的科特兹矿区的侵入体年龄(124~150百万年)相一致,为白垩纪时代的火成活动产物。它们经过林恩构造窗发生侵位。
1.4 矿体
卡林矿床的主矿体呈一不规则的倾斜状矿层,位于志留系罗茨山组的顶部白云质泥质粉砂岩中,距泥盆系波波维奇组与志留系罗茨山组接触带之下几米至十几米。矿体厚度约几米至三十余米,边界模糊不清,与罗茨山组地层呈渐变过渡关系,矿体下部渐变为浅灰色多孔状硅化带,局部矿段被暗灰色层状玉髓质岩石穿插。
1.5 围岩及蚀变
卡林矿区志留系罗茨山组泥质白云质粉砂岩是矿体的直接围岩。赋矿地层其次还有富有机质的粉砂质白云质灰岩、钙质页岩、泥质砂质白云岩。
蚀变作用主要有以下4种类型:
——去碳酸盐化作用;
——泥化作用;
——硅化作用;
——钙化作用;
2卡林地区卡林型金矿深部找矿的新进展概述
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1989 年9 月在检查一个微弱的土壤As 异常时发现的。编号EX - 89 - 4 的钻孔在428~605m 的深度打到厚177m、品位12.9g/ 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West Bazza 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。
Deep Star 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-rick Goldstrike 礦山公司首先发现的,次年Newmont公司打到了厚70m、品位64.0g/ 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。
West Leeville 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89.6t (边界品位6.21g/ t) 。Hardie Footwall 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[1 ,2 ]。
3启示
3.1深部找矿应重视已有地质资料的分析,避开丰富的地质资料中蕴涵的陷阱
卡林地区从上世纪60年代开始开采,到现在已经将近五十年的历史,其间积累了丰富的地质资料,包括各种物、化探、岩石地球化学及成矿规律等内容。Meikle矿床是在检查以前的地球化学异常得过程中发现的,West Leeville是在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。由此可见对已有地质资料的二次开发利用在一定程度上满足了科研和生产的要求。
但丰富的资料中有不少的陷阱[3], 误入这些陷阱就有可能导致新一轮的找矿受挫。主要的陷阱有地质资料中的以讹传讹和矿床模式的先入为主。(1) 地质资料中的以讹传讹: 在已有的丰富资料中, 有一些原勘探者或研究者的主观意识, 是片面的、甚至错误的。这种错误的资料(其实只是一种地质认识) 的反复引用, 并被用作为推断的依据, 就会导致错误的结论, 从而阻碍进一步的找矿发现。只有在误传的地质认识被纠正以后, 才有可能取得突破性找矿发现。(2) 矿床模式的先入为主: 建立在“典型矿床”基础上的矿床模式只是对已发现事实的解释, 虽然它便于后来者能迅速地认识该区的成矿特点, 却也无形地束缚了后人的思路, 阻碍了后来者去发现新的矿床, 事实上, 模式是一把双刃剑, 一方面它是把资料组织成便于理解和预测形式的有利手段; 另一方面, 由于它排除了不符合模式的感性资料, 会起到安眠作用, 从而盲目地应用模式[4]。
3.2重视矿床学的理论研究与总结并运用理论指导找矿
卡林型金矿传统定义中着重强调矿床产出的围岩条件、矿物的共生组合、蚀变组合及金的赋存状态,而对在这类矿床中与金伴生的典型的元素组合没有做出强调。Meikle 矿床便是在检查一个微弱的土壤As 异常时发现的。美国的卡林型金矿具有特征的元素伴生产出: As、Hg、Sb(Ag)、Ba、Tl。在内华达州卡林地区利用这一规则勘查成功1000余米,包含20多例金矿床。但是我国通过几十年的总结后发现:国内的卡林型-类卡林型与美国典型的卡林型金矿相比较矿床的元素伴生组合存在一定的差异:从区域上来看As、Hg、Sb(Ag)、Tl 都有出现,但具体到一个矿床来说,绝大部分金矿床中不含Tl 或甚微,且很少见Ba元素的出现[5]。所以,在总结规律的时候我们要根据矿穿的具体实际,切不可生搬硬套。
3.3 综合勘查技术的选择与应用
Goldbug-Rodeo 矿床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。这说明综合勘查技术的应用在这一矿床的发现过程中功不可没。越来越多的新技术被应用于找矿勘查领域,特别是地球物理勘查技术在找矿勘查中起着越来越重要的作用,但不可否认:没有哪一种技术单独握有矿床发现的钥匙,每一种技术在信息的准确性和多解性方面都存在难以克服的困难。所以,正确地使用勘查技术方法及其组合能促进找矿的发现,而盲目地套用某些技术或迷信高新技术的结果则同样有可能将找矿勘查项目引向失败的歧途。在century矿床发现历史中就有过这种教訓,差点因盲信技术深测的结果而葬送一个世界级的大发现[6]。
3.4充分认识深部的巨大找矿潜力对应巨大的勘查困难
成熟勘探的矿集区内, 主要的找矿潜力在深部, 美国的卡林(Carlin)地区、俄罗斯的乌拉尔地区和加拿大的肖德贝里(Sudbury)地区都证明了这一点。要预测并发现深部的隐伏矿床存在相当大的困难, 表现在三个方面:①浅部矿床的知识可能并不完全适合于深部的矿床;②深部地质条件的了解主要靠地球物理,目前这种地球物理资料并不丰富,而且在推测的准确性和精度方面还存在相当多的问题;③深部矿化在地表引起的地球物理和地球化学信息都很弱,很容易被强烈而复杂的背景干扰所掩盖及扭曲[3]。