模型四十一 黑色岩系型金矿床找矿模型

1. 模型四十一 黑色岩系型金矿床找矿模型

一、概 述
黑色岩系型金矿床又称为穆龙套型或浅变质碎屑岩型金矿，是指赋存于高有机碳含量 ( 一般 ＞0. 5% ) 的浅变质岩系中的层控矿床。浅变质岩系以碎屑岩为主，常含碳酸盐岩、硅质岩和火山岩，但以砂岩、板岩为主。有的出现在浊积岩系地层中，因此，也有人称其为浊积岩型金矿 ( 戴自希，2004) 。
黑色岩系型金矿床多产于黑色岩系发育的地区。有资料显示，黑色岩系广泛分布于世界各地，如在俄罗斯西伯利亚里菲界上部，印度小喜马拉雅、巴基斯坦北部、伊朗、法国南部、蒙古、澳大利亚南部、加拿大等地的下寒武统底部，纵贯英格兰、芬兰、德国到中欧的上二叠统，以及中亚地区元古宙和古生代地层中均有分布。但该类金矿只是众多黑色岩系型矿床中的一种，因为黑色岩系通常富含大量的有机质和丰富的 PGE、Cu、Ni、Mo、Au、U、V、Mn、Fe、Co、Bi、Cr、Se 等金属元素，这些元素，在适当条件下均可形成一定规模的矿床。
由于黑色岩系型金矿常以大型 － 超大型规模产出，故其自发现起就成为了世界最具工业价值的主要金矿床类型之一。20 世纪 50 年代乌兹别克斯坦穆龙套超巨型金矿发现后，世界各国掀起了寻找黑色岩系型金矿的高潮。相继在乌兹别克斯坦的南天山地区，哈萨克斯坦的北部、斋桑—准噶尔、楚伊犁、北天山等地区，以及吉尔吉斯斯坦的天山地区，发现了一批黑色岩系型金矿，如哈萨克斯坦的查尔库拉、巴克尔奇克金矿，吉尔吉斯斯坦的库姆托尔、萨瓦亚尔顿金矿，以及俄罗斯苏霍依洛格金铂族金属矿床。20 世纪 90 年代，我国新疆也发现了萨瓦亚尔顿 ( 与吉尔吉斯斯坦的金矿同名，实属同一矿田) 大型金矿床。此外，在美国、澳大利亚、津巴布韦等国也有该类矿床的发现，但总体规模较小。从已发现的黑色岩系型金矿空间分布来看，该类矿床多集中在中亚地区，分布在中天山、南天山成矿带，其资源储量巨大 ( 表 1) 。其中代表性矿床有乌兹别克斯坦的穆龙套、哈萨克斯坦的巴克尔奇克和吉尔吉斯斯坦的库姆托尔金矿等。
表 1 世界主要黑色岩系型金矿的基本特征


续表


资料来源: 刘春涌等，2007; 杨富全等，2005; И. Ф. Мигачев 等，2008
二、地 质 特 征
1. 基本特征
1) 大地构造背景: 黑色岩系型金矿多产于弧后盆地、前陆盆地及岛弧带中，反映的是黑色岩系形成时正处于一个比较稳定的构造环境。如果按槽台构造观点，黑色岩系型金矿则多产于冒地槽，或冒地槽与优地槽过渡的边缘地带。优地槽因岩浆活动发育，地壳活动强烈，很难形成上规模的黑色岩系型金矿床。
2) 控矿构造: 黑色岩系型金矿受断裂构造控矿明显，矿床或矿田多位于缝合带上，产于区域断裂交会部位的矿床规模较大，如穆龙套、道吉兹套等。其控矿断裂具有压性的韧剪带性质，属区域构造应力挤压成矿。这种含矿韧剪带规模巨大、长度达数十米至上千米，而成矿作用在韧剪带中具有分段集中、局部富集的特点。
3) 容矿岩层: 黑色岩系型金矿具层控特征，赋矿地层时代多集中在古生代，其次为元古宙，其中中亚地区尤以寒武 － 石炭纪 ( 系) 为主。容矿岩系为含碳黑色碎屑岩系，具有浊流沉积特征，并经历了浅变质作用，赋矿岩性为炭质千枚岩 ( 萨瓦亚尔顿、库姆托尔) 、千枚岩、炭质板岩、炭质片岩 ( 查尔库拉) 、含炭变质粉砂岩、变质砂岩。
4) 围岩蚀变: 围岩蚀变较强，主要类型有硅化、黄铁矿化、毒砂化 ( 如萨瓦亚尔顿、道吉兹套) 、钠长石化、钾长石化 ( 如穆龙套、库姆托尔) 、绢云母化 ( 如道吉兹套) 、碳酸盐化、绿泥石化( 如阿曼泰套) 等。
5) 成矿作用阶段: 该类矿床的成矿作用过程明显分 3 个主要阶段，即沉积 － 成岩阶段、构造 －变质阶段和侵入 － 热变质阶段。沉积 － 成岩阶段，为平静的还原性滨海环境，金及其伴生元素进入到韵律层状的炭质黏土和炭质粉砂岩及泥岩沉积物内，形成富含金的黑色岩系; 构造 － 变质阶段，构造缝合线中的变形和变质作用引发变质流体的迁移，使金活化，并沿褶皱剪切带迁移，在构造交汇处和地球化学还原障上沉淀下来; 最后在侵入 － 热变质作用的影响下，金再次活化，与热液中的金一起沿剪切带运移，在有利部位成矿，并使早期形成的矿体和与其伴生的交代岩变得更加富集。
6) 矿体形态与矿物特征: 黑色岩系型金矿的矿体形态和构造十分复杂，通常由陡倾和平缓的大型石英脉带和细脉带组合而成。矿体规模大，顺层展布，品位低。矿石中硫化物含量低，以黄铁矿、毒砂、黄铜矿、黝铜矿为主，其次有少量闪锌矿、方铅矿、辉铋矿。脉石矿物有石英、黑云母、正长石、绿泥石、方解石和钠长石等。
7) 与岩体的关系: 部分矿区出露成矿同期的岩体或岩脉，成矿与岩浆侵入活动密切相关 ( 如乌兹别克斯坦的穆龙套和中国的大山口) 。根据地球物理资料，少部分矿田 ( 乌兹别克斯坦的阿曼泰套和道吉兹套) 地下 3 ～5km 的深处可能还有隐伏岩体 ( 杨富全等，2005) 。
2. 典型矿床地质特征
( 1) 乌兹别克斯坦的穆龙套金矿
穆龙套金矿是世界闻名的特大型金矿床，位于乌兹别克斯坦西部的克齐尔库姆沙漠中，为南天山构造带的一部分，包括 3 个金矿床 ( 穆龙套、缪廷巴依、别索潘套) 和 8 个金矿化段，矿区面积约9km2。矿区在区域构造上处于复背斜与深断裂交切部位的附近，即 NW 向的复背斜与近 EW 向的断裂相交切部位 ( 图 1) ，矿区内断裂、褶皱构造极为发育，北面、西面均有近 EW 向近于直立的深断裂 ( 延深超过 3. 7km) ，及其产生的不同方向的次级断裂，在矿区内形成连通网，成为含矿热水溶液运移的通道，使穆龙套金矿床呈现为一个延深很大的矿楼形式。矿区内除有金矿化外，在深部还发现有钨、铀、钼矿化。

图 1 乌兹别克斯坦穆龙套矿床地质图( 引自 L. J. Drew 等，1996)

矿区内热液蚀变作用强烈，主要蚀变类型有硅化、黑云母化、绿泥石化、钾长石化、钠长石化、绿帘石化、碳酸盐化和泥化等。与几期矿化作用有关的热液蚀变沿着桑格龙套 － 塔姆德套剪切带的北部和南部相交带分布，石英 － 黑云母 － 钾长石蚀变交代岩发育于 NW 向构造裂隙带中，与网脉状矿化关系极为密切。石英中流体包裹体的温度为410 ～500℃，CO2是主要的气相组分，还有丰富的 CH4和N2。
穆龙套金矿总体上是一个规模巨大、构造复杂的线状 － 柱状网脉体，沿褶皱轴线向东倾没。矿体在剖面上呈层状，顺层产在中奥陶世—早志留世的杂色别索潘亚组的下部 ( 图 1) 。含矿的杂色别索潘亚组由一套变质粉砂岩、砂岩和泥岩组成，根据其年龄、颜色、碎屑的粒度可分成 4 段，从老到新依次为bs1、bs2、bs3和bs4(表2)。矿体厚度从几十米到几百米。在深孔СГ－10的2397～2404m段内还发现了厚7m、Au平均品位为15.2×10－6、Ag平均品位为8.5×10－6的矿体。整个矿区的矿体可分为两类。一类是大脉型，含金石英脉产在陡倾裂隙中，厚度在0.5m以上，最厚可达20多米，长度一般为100～300m，最长达700m，金平均品位在10×10－6以上，最高可达(300～400)×10－6。该类矿体中的金储量可占矿床总储量的12%～15%。第二类是网脉型，这是主要的金矿化类型，由含金的石英细脉、石英－硫化物细脉、石英－方解石细脉、石英－微斜长石脉、石英－电气石脉交错发育构成。这些细脉产状有陡倾切层的，也有缓倾顺层的。该类矿化规模巨大，但金品位较低，一般为(3～5)×10－6。
表 2 乌兹别克斯坦穆龙套金矿南部山区出露的主要地层单元


资料来源: L. J. Drew 等，1996
金矿石有混合型、石英质型、石英片岩型、硅化片岩型、细脉型和大脉型 6 种类型。90%以上为自然金，呈鳞片状产在石英中，7% 的金赋存在硫化物 ( 黄铁矿、毒砂) 中。矿石中硫化物含量低，仅占矿石总量的 0. 28% ～3. 4% ( 平均为 1. 78%) ，主要为黄铁矿、毒砂、黄铜矿、黝铜矿，其次为少量闪锌矿、方铅矿、辉铋矿。自然金粒度很细，肉眼难以见到。矿石中可供回收利用的还有 Ag、Pd、W，但 Ag 含量不高，Au / Ag 比值平均约为 4。钨主要以白钨矿形式产出。金主要与硅化有关，其次与硫化物颗粒大小和晶形有关。黄铁矿和毒砂粒度越小，金品位越高，五角十二面体形黄铁矿平均含金量为 ( 50 ～60) ×10－ 6。过去认为金矿化与炭质有关，但目前发现，含碳量高的地段金品位不一定高，相反，含碳量低的地段，金品位却可能很高。
( 2) 哈萨克斯坦巴克尔奇克金矿
巴克尔奇克矿区位于构造复杂的晚海西期碰撞带内，后者涉及斋桑褶皱系的一些硅镁质断块和受到扰动的蛇绿岩断块 ( 图 2) 。缝合线中的沉积建造在主褶皱期变形强烈，产生了挤压褶皱，其长轴为 NW 向，同时还产生了脆性 － 韧性断层和剪切带。这些构造都为一条近 EW 向的克孜洛夫逆断层带切穿。相邻的向北缓倾的脆性 － 韧性断层系伴有伏卧的挤压褶皱、劈理和沿层理出现的细褶皱，多见于该带的底板和中部。由于发生了挤压和褶皱，所以可见到明显的煌斑岩岩墙的香肠构造和砂岩夹层。在构造张弛的克孜洛夫逆断层带，有斜长花岗岩 － 花岗闪长岩 ( C3－ P1) 侵入。
巴克尔奇克矿区的金储量大，包括巴克尔奇克、布尔什维克、 “深谷”、 “中间”、恰洛拜、 “冷泉”和萨尔巴斯等 7 个炭质含金硫化物矿床。矿区内的岩石为石炭纪海相、浅海相和陆相陆源碎屑沉积岩 ( 巴克尔奇克黑色页岩层) 以及由含同生金 － 硫化物矿化的炭质粉砂岩 － 泥质岩组成的一些含金层。它的金品位比背景值高一个数量级，巴克尔奇克黑色页岩层中的金品位达到 100 ～150mg/t;有机碳含量为0. 2%到1. 5% ～2%，在巴克尔奇克层内的炭沥青透镜体中竟达到20. 5% ～54. 1%。在粉砂岩 － 砂岩沉积岩中有时也可见到凝灰岩层和玢岩流。石炭纪陆源沉积岩为斜长花岗斑岩和闪长玢岩的单个岩株和大量岩墙侵入，它们共同组成 NW 向和近 EW 向岩脉群。
该矿床成因的突出特点是黑色页岩岩系中的同生金，在容矿岩石构造变形和变质作用期间发生了活化。经历了沉积 － 成岩、构造 － 变质和侵入 － 热变质 3 个主要成矿作用阶段。巴克尔奇克矿床矿化的探明深度已达 1 ～1. 5km，含矿构造经物探查明深可达 3km，金平均品位为 9. 4g/t。

图 2 哈萨克斯坦斋桑褶皱系硅镁质断块晚海西期复杂碰撞带中的巴克尔奇克矿床的地质环境( 引自 S. Zh. Daukeev 等，2004)

巴克尔奇克矿区中的矿化明显受构造控制。炭质含金硫化物型矿石全都位于主褶皱期形成的剪切带交会处的克孜洛夫变形带内。矿化以半整合纹层状、条带状矿脉形式出现，均具有含金硫化物矿化。含金矿脉以 35° ～40°的角度北倾，沿着克孜洛夫逆断层向下延伸。
地球化学元素组合垂向分带明显，近地表层为 Hg － Sb － Ag 组合，深部则为 Mo － Bi － W － Be 组合 ( 图3) 。利用元素 ( As、Pb、Mo) 及比值 ( As/P) 可区分出矿下带、近矿带和矿上带。Au/ ( P、Cu、Pb、Mo) 具有明显分带性。
黄铁矿和毒砂是主要矿石矿物。在近地表层，矿物组合还包括辉锑矿，偶尔包括白铁矿、黄铜矿、磁黄铁矿和方铅矿。矿物共生组合分为 4 个世代: ①黄铁矿 ( Ⅰ) － 胶黄铁矿 － 白铁矿; ②金( Ⅰ) － 黄铁矿 ( Ⅱ) － 毒砂; ③金 ( Ⅱ) － 闪锌矿 － 方铅矿 － 黄铜矿; ④金 ( Ⅲ) － 辉锑矿 － 白铁矿 － 硫砷铜矿。硫化物矿石中的金主要包裹在毒砂和白铁矿中，呈很小的 ( 0. 1 ～ 5μm) 滴状包裹体、枝晶和粒状出现。明金见于硫化物的裂隙中，与辉锑矿伴生。细分散自然金呈 3 种产出形式: 毛囊状集合体、块状和粒状。金的成色高 ( 95% ～98%) 。毛囊状金常与绿镍矿 ( NiO) 伴生，金属固相 AuNi2也常见。矿床也有超细自然金，呈胶体相和离子相出现。
巴克尔奇克矿床的主要特点是: ①含金韵律层状的炭质黏土和炭质粉砂质泥岩所含的同生金品位较高 ( 10 ～150mg/t) ，有机质含量较高 ( 1% ～10%) ，球形莓粒状黄铁矿含量也较高; ②构造缝合线中发生强烈褶皱，剪切带和受到剪切的岩石的发生塑性变形，在错动带交汇处发生多阶段变形并形成混杂结构; ③在剪切带和错动带中，绿泥石 － 钠长石、次石墨 － 绢云母和绢云母 － 金云母 － 碳酸盐交代岩广泛发育。

图 3 哈萨克斯坦巴克尔奇克金矿横剖面的地球化学分带图( 引自 S. Zh. Daukeev 等，2004)

( 3) 吉尔吉斯斯坦库姆托尔金矿床
库姆托尔金矿是吉尔吉斯斯坦最大的金矿床。库姆托尔金矿位于吉尔吉斯斯坦伊塞克湖以南约50km 处，距中吉边境线直线距离 100km 左右。该矿床分布在长 15km、宽 0. 1 ～ 0. 4km 的窄条范围内。其 NW 和 SE 边界由断层界定，SW 和 NE 边界由于第四系和冰川覆盖而不清楚。该矿床储量为360t，资源量 545t，平均品位 4. 49 × 10－ 6。
库姆托尔金矿处于中天山构造带，北侧为尼古拉耶夫线。矿区出露的最老地层为古元古代变质岩，并有里菲代花岗岩的侵入，上里菲界卡什卡苏组角度不整合覆盖其上，由砾岩、变砂岩、玄武岩 － 流纹岩双峰式火山岩组成。平行不整合覆盖于上里菲界卡什卡苏组之上的文德纪杰蒂姆组是赋矿围岩，由轻微变质的炭质复理石岩石组成，厚达 0. 8 ～1. 0km。其可进一步分为 3 个亚组，岩性有炭质千枚岩和板岩，夹砾岩和粉砂岩、砂岩等。在含矿岩系之上为寒武系 － 下奥陶统燧石板岩、白云岩和灰岩，其中炭质燧石岩有铂、铀、钒矿化。中泥盆统 － 下石炭统红色砂岩和灰岩角度不整合覆盖于基底之上，这是区内层控铅锌矿的赋矿层位。
矿区构造为窄条状海西早期推覆体。断层有逆掩断层和逆断层，对成矿起着重要作用。矿化带沿库姆托尔逆掩断层分布，长 10km，向南东倾斜，倾角 30° ～50°。上盘为文德群含矿绿色板岩，下盘为早古生代灰岩、燧石和炭质岩石。断层带宽 100 ～250m，有构造混杂岩和褐铁矿化。
区内侵入岩不发育，有两个岩墙状花岗岩体侵入到里菲界砂岩中，规模很小，可能是新元古代里菲代的产物。地球物理调查表明，在矿区北西 3 ～5km 有一个隐伏侵入体。
矿区矿体严格限制在构造带内。矿化分为南矿带、北矿带、东北矿带和细网脉矿带。矿带长 500 ～1000m，厚 25 ～ 100m，延深 300 ～ 1000m。矿带内矿化为石英细脉和石英网脉。黄铁矿含量越高，金品位越高。矿化岩石有含白钨矿的黄铁矿 － 钠长石 － 碳酸盐岩型、黄铁矿 － 钾长石 － 碳酸盐岩型、角砾状黄铁矿 － 碳酸盐岩型。
矿区矿物约有 100 种，主要金属矿物为自然金、黄铁矿、赤铁矿和白钨矿; 主要脉石矿物有石英、绢云母、钾长石、钠长石、冰长石、方解石、白云石、铁白云石、菱铁矿和重晶石。大部分金产于黄铁矿的裂隙和孔隙中。
与矿化有关的围岩蚀变十分发育，主要有硅化、绢云母化、黄铁钾长碳酸盐化、钾长石化、钠长石化和石英钾长石化。成矿后有石英碳酸盐化。
流体包裹体研究表明，大部分包裹体中 90% 以上为气体 CO2，两相包裹体少见。成矿均一温度为 270 ～240℃，石英碳酸盐岩脉形成温度为 230 ～160℃。成矿流体 pH 小于 7 ～8，氧逸度在 －32 至－ 47 之间。成矿时代据铅同位素年龄测定为 200 ～ 280Ma。
三、矿床成因与找矿标志
1. 矿床成因
关于黑色岩系型金矿的成因一直存在争议。以穆龙套金矿为例，该矿床是世界上最早发现的黑色岩系型金矿，在其发现之后的几十年中，关于其成因的争论一直不断，总结起来主要有 3 种观点，即热液成因模式、壳 － 幔热液交代成因模式和变质 － 热液改造成因 ( 同生 － 后生说) 模式。
1) 热液成因模式: 该模式认为含金石英脉是由多次热液作用形成的，与岩浆侵入活动有关，且金不是直接从围岩中交代出来的，而可能是内生成矿作用早期热液带来的。
2) 壳 － 幔热液交代成因模式: 该模式是在岩浆底辟、地幔和壳内交代作用等新概念的基础上提出的，认为黑色岩系型金矿的后期成矿明显存在地幔柱成矿的特点，可能与韧性剪切带局部存在热涌成矿有关。
3) 变质 － 热液改造成因模式 ( 又称同生 － 后生说) : 该模式认为金来自初始的沉积，后在沉积及区域变质、动力变质和热液蚀变作用中，金又在岩层内发生重新分配、富集，从而形成网状矿床。该模式在某种程度上将同生沉积和后生叠加两个成矿阶段结合到了一起，得到了越来越多的认同。
尽管目前关于该矿床成因尚有争论，但大多数人认为变质热液模式的证据是最充分的。按照该模式，黑色岩系型金矿的金矿化是在 3 个阶段中形成的: 沉积 － 成岩阶段、构造 － 变质作用阶段和侵入 － 热变质阶段。含矿流体主要来自于矿下的高温变质作用和花岗岩化作用区。
2. 找矿标志
( 1) 地质找矿标志
1) 黑色岩系地层标志: 以宁静的还原环境下形成的滨浅海相，富含炭质的细碎屑岩 － 碳酸盐岩建造为目标，重点寻找富含炭质的细碎屑岩，而非碳酸盐岩。黑色岩系地层时代以古生界为主。
2) 大地构造单元: 以弧后盆地、陆缘盆地、前陆盆地、陆缘活动带和不发育火山岩的冒地槽为主，且构造单元内火山岩，特别是中酸性侵入岩不发育。
3) 韧性剪切构造: 矿区内韧性剪切构造对成矿起了决定性作用，不仅起到导矿作用，还起到容矿作用。尤其是在脆、韧性多期转换的地带对成矿最为有利，是找矿的重点部位。西南天山和楚伊犁 － 北天山金矿成矿省中几乎所有金矿都受剪切带控制。如，乌兹别克斯坦塔姆德套南部 Au、As 和Au / As 异常与剪切带在空间上具有非常好的对应关系 ( 图 4) 。
4) 蚀变标志: 赋矿岩石以变形强、变质弱的区域低温动力变质热液作用为特征，其标志是具明显黄铁矿化、绢云母化、绿泥石化、碳酸盐化、硅化以及弱石墨化。岩石建造中碳酸盐岩几乎未发生变质作用，基本保持原岩特征，但有变形，在某些地区还在碳酸盐岩层面上见到有机碳或沥青质薄膜。
5) 在矿体上部地表常见有氧化形成的黄褐色铁染、黄钾铁矾形成碎裂岩化铁帽带。这是因为脉体以含黄铁矿、铁染的不规则状含金石英粗脉、石英细 － 网脉为特征，金属矿物以褐铁矿、黄铁矿、黄钾铁矾、铁染为特征。

图 4 乌兹别克斯坦塔姆德套南部 Au、As 和 Au/As 异常与剪切带的关系图( 转引自 L. J. Drew 等，1996)

6) 形态复杂的含金石英脉、石英 － 硫化物脉及网状脉发育地区。这些脉常经过不同程度的变质和强变形作用。石英脉型矿化一般不形成单独的大型矿床，大储量的金矿只与金 － 硫化物型矿化有关。而浅部的含金石英脉型矿化是深部金 － 硫化物矿体的标志。
( 2) 地球物理找矿标志
1) 低重力异常特征: 重力场降低与裂隙度增大、断裂与片理带和破碎带的组合，以及硅化作用等有关。例如，穆龙套矿床大规模的交代蚀变岩石，及在含矿断裂带中发育的蚀变岩石，均能引起重力场的降低，并在中比例尺的重力测量中得到反映。图 5 是在高精度的重力测量中，根据围岩与矿体之间的密度差，计算得出的重力场值与矿体的对应关系图。此外，穆龙套矿田中的深部花岗岩、纵向挤压构造带和 NE 向与 NW 向汇合的深断裂上同样存在重力场低值。

图 5 计算的乌兹别克斯坦穆龙套剖面的重力场值 ( a) 和矿体 ( b) 的关系( 引自 Г. Н. Голищенко 等，2007)

2) 低阻高极化激电异常: 因为含矿岩石多为含炭质较高或局部地段富集金属矿物 ( 黄铁矿) ，故表现为低异常或弱异常。这类异常可作为间接找矿标志，可用航磁测量。
3) 因容矿岩层一般具有低磁化率，故低磁场特征可作为一个辅助找矿标志。
( 3) 地球化学找矿标志
1) Au、Sb、As 等元素异常是最有效的找矿标志。吉尔吉斯斯坦的萨尔布拉克和萨瓦亚尔顿，以及中国的大山口矿床就是根据金化探异常发现的。而乌兹别克斯坦的穆龙套金矿是在对 As 异常验证时发现的。研究表明，地球气测量和活动态金属测量在穆龙套矿体上获得了较好的 Au 异常 ( 图6) 。
2) 贱金属 ( Cu、Pb、Zn) 的地球化学异常比铁族元素 ( Ni、Co、Cr) 的异常有效，后者常常与非成矿的成岩硫化物集合体相伴随。
3) 岩石样品中普遍存在的 Au 地球化学异常。
4) 地球化学分带明显: 近地表多为 Hg、Sb、As 组合，深部多为 Mo、Bi、W、Be 组合 ( 图 3) 。
5) 存在含 NH4+ N2异常的流体包裹体。

图 6 乌兹别克斯坦穆龙套剖面上 Au 分布( 引自王学求等，2000)

( 4) 遥感找矿标志
遥感技术对控矿地层、构造、岩体和蚀变带等找矿标志具有独到的作用。张瑞江 ( 2007) 利用模拟真彩色合成 ETM 图像解译技术对国内外此类矿床进行了对比研究，指出该类矿床的含炭控矿地层在图像上多呈灰黑色间白色调，控矿韧性剪切带构造总体呈灰黑色调，呈断续的线性影像，以褐铁矿化为主的蚀变类型呈褐黄色调不连续的带状或块状影纹，并可根据环形构造预测深部的隐伏岩体，间接确定控矿岩体。
( 唐金荣 金 玺)

2. 模型四十 矽卡岩型金矿床找矿模型

一、概 述
矽卡岩一般指中酸性侵入岩侵入碳酸盐岩石中形成的由复杂的变质 － 交代矿物组成的硅酸盐矿物组合。矽卡岩按其矿物成分不同可划分为钙矽卡岩和镁矽卡岩，按其交代岩石的成分划分为内矽卡岩、外矽卡岩、似矽卡岩和复成矽卡岩，即由钙矽卡岩叠加到镁矽卡岩上。矽卡岩是扩散作用、渗滤作用和化学反应耦合的结果。与矽卡岩形成有关的矿床称为矽卡岩矿床。矽卡岩型金矿是诸多矽卡岩型矿床中的一种，主要指金品位和储量达到足以单独开采的矽卡岩矿床。
以往在矽卡岩型矿床开发过程中，金主要作为铜多金属矿床开采的副产品加以回收，因而未受到重视。随着近几十年对含金矽卡岩矿床的勘查和研究的不断深入，世界范围内发现了一批大型独立或共生的矽卡岩金矿 ( 图1; 表1，表2) ，代表性矿床有加拿大的 “镍板”、French 和 QR，美国的福蒂蒂尤德 ( Fortitude) 、Golden Curry 和 Minnle － Tomboy，菲律宾的 Thanksgiving，澳大利亚的雷德多姆Red Dome，尼加拉瓜的 La Luz; 印度尼西亚的 Wabu，中国的山东沂南、安徽马山、湖北鸡冠咀等。其经济价值被普遍认识，据报道，国外从矽卡岩型金矿中生产的黄金量已超过 1000t。尽管与其他类型的金矿相比其产金量较少，但它在某些地区具有重要价值，如加拿大不列颠哥伦比亚省矽卡岩型金矿占到全省产金量的 16%。陈衍景等 ( 1996) 指出，我国境内至少有70 个矽卡岩型 ( 或疑似矽卡岩型) 金矿，其总储量达 1000t，占全国黄金储量的 20%，其经济价值和勘查、研究的重要性不言而喻。

图 1 世界主要矽卡岩型金矿床分布示意图( 引自赵一鸣等，1992，修改)

矽卡岩型金矿床的规模大小不一，矿石规模一般在(0.4～15)×106t之间，金品位为(2～15)×10－6。如加拿大镍板矿床金平均品位为5.3×10－6，已从13.4×106t的矿石中生产出71t金;加拿大QR矿的金矿石储量超过了1.3×106t，平均品位为4.7×10－6;美国福蒂蒂尤德矿床的金平均品位为6.9×10－6，矿石储量为10.3×106t;美国McCoy矿床的金品位为1.5×10－6，矿石量为13.2×106t。目前，该类矿床已成为诸多区域的勘查重点。
二、地质特征
1.区域地质特征
(1)成矿环境
大量的文献资料表明，矽卡岩型矿床均与侵入岩密切相关，不同来源和成因的侵入岩产于特定的构造环境，在不同的地质作用下，于有利的大地构造环境中形成元素组合不同的矽卡岩型矿床。研究表明，洋壳陡俯冲倾向于形成与闪长岩和花岗闪长岩有关的矽卡岩型Au、Fe、Cu等矿床(图2)。矽卡岩型金矿多发育于与侵入体同期的岛弧或弧后环境中的钙质地层内。另有一类矽卡岩金矿的产出与大陆地壳俯冲的岩浆弧有关，且多与还原性岩体有关。与还原的(含钛铁矿，Fe3+/Fe2+＜0.75)闪长岩－花岗闪长岩和岩墙或岩床杂岩体有关的矿床，金品位较高，一般在(5～15)×10－6。这种环境下产出的矽卡岩以富铁的辉石为主。我国矽卡岩型金矿与国外矽卡岩型金矿产出环境类似，但不完全相同，有相当一部分产于大陆碰撞造山带、活化的克拉通边缘和克拉通内部的断裂岩浆带等构造环境。据此，陈衍景等(2004)将我国矽卡岩型金矿的产出环境划为4个大地构造域:①阿勒泰系西段，即中国西北地区;②中央造山带西段;③青藏－三江地区新生代特提斯造山带;④中国东部中生代造山区，包括阿勒泰系的东段、中央造山带东段、华南造山带、华北和扬子克拉通。

图2大洋陡俯冲和弧后盆地环境形成的矽卡岩矿床类型示意图(引自Meinert等，2005修改)

(2)与矿床相关的侵入体
从成因上来看，矽卡岩型金矿多与花岗岩类侵入体有关(表1，表2)，包括主侵入体(多为岩株)外围的花岗闪长岩和闪长岩成分(个别有流纹斑岩、辉长岩成分)的岩墙(岩床、岩枝)以及隐伏小侵入体，有的与斑岩系统有关。花岗岩类以I型或磁铁矿系列为主，但也有其他类型。

表1 国外主要矽卡岩型金矿特征

续表


资料来源:孙晓明，1993
矿物代号:Act—阳起石;Ad—钙铁榴石;Asp—毒砂;Au—自然金;Bi—自然铋;Bio—黑云母;Bm—辉铋矿;Bn—斑铜矿;Cp—辉砷钴矿;Cc—辉铜矿，Chl—绿泥石;Cz—斜黝帘石;Di—透辉石;Ep—绿帘石;Gar—石榴子石;Gl—方铅矿;Hbd—普通角闪石;Hd—赫碲铋矿;Hm—赤铁矿;Id—符山石;Ksp—钾长石;Lo—斜方砷铁矿;Mc—白铁矿;Mo—辉钼矿;Mt—磁铁矿;Orp—雌黄;Phl—金云母;Po—磁黄铁矿;Py—黄铁矿;Pyx—辉石;Qtg—石英;Real—雄黄;Sb—自然锑;Scp—方柱石;Sl—闪锌矿;Tc—滑石;Tr—透闪石;Tt—黝铜矿;Wo—硅灰石;Wt—硫铋铜矿。
从空间上看，大多数矽卡岩型金矿床产在矽卡岩带内。矽卡岩带宽可从不及10m到数千米，常分为内矽卡岩(产于内接触带)和外矽卡岩(产于外接触带)。内矽卡岩多为火成岩结构。外矽卡岩则以粗粒至细粒、块状花岗变晶状至层状结构为主，部分为角页岩结构。金矿化主要产在围岩中的外矽卡岩带内，特别是有不少产在距离相关侵入体(岩株为主)较远的远源矽卡岩内(距侵入体露头可达数百米甚至远达3km)，少部分矿床产于内矽卡岩带内(花岗岩的接触带附近)，极少产于岩体内部。
2.矿床地质特征
(1)矿体形态和产状
矽卡岩型金矿床的产出特征与其他类型的矽卡岩矿床产出特征一致。大多数金矿床产在不规则的矽卡岩带内，常沿着受选择性交代的岩层分布，层控特征明显(图3)。该类矿床的矿体形态复杂，多呈似层状、透镜状、囊状、脉状等，具体视围岩条件不同而异。我国长江中下游地区的铜金矿多呈层状，独立金矿多呈透镜状;加拿大镍板矿的矿体则呈板状、筒状和不规则状产出。
表2 岩国大中型矽卡中金矿的基本特征


续表


资料来源:陈衍景，1971,2004
矿物名称:Ag—自然银;Ayp—毒砂;Au—自然金;Az—蓝铜矿;Bi—自然铋;Bl—灰硒铜矿;Bn—斑铜矿;Bs—辉铋矿;Cc—辉铜矿;Cyp—黄铜矿;Cu—自然铜;Cbu—方黄铜矿;Cv—铜蓝;El—银金矿;Gl—方铅矿;Hm—赤铁矿;Mo—辉钼矿;Mr—白铁矿;Mt—磁铁矿;Orp—雌黄;Po—磁黄铁矿;Py—黄铁矿;Rsd—菱锰矿;dS—菱铁矿;mSi—菱锌矿;pS—闪锌矿;Tb—碲铋矿;Ttd—辉碲铋矿;Tth—黝铜矿;Um—红硒铜矿;Wi—脆硫铜铋矿。
蚀变名称:Agl—泥化;Alk—碱交代;Carb—碳酸盐化;Clh—绿泥石化;Ep—绿帘石化;Fl—莹石化;Ka—钾交代;Na—钠交代;Plh—金云母化;eSr—绢云母化;iS—硅化;kS—矽卡岩化;rSp—蛇纹石化;Tal—滑石化。时代和构造背景:Pz—古生代;Pz1—早古生代;Pz2—晚古生代;Pt1—古元古代;Pt2—中元古代;C1—早石炭世;P—二叠纪;T—三叠纪;T2—晚三叠世;J—侏罗纪;K—白垩纪。矿床规模标准:中型为5～02t，大型为02～01t，超大型为大于01t。

图3 美国McCoy矽卡岩型金矿剖面图(引自P.Laznicka，2006)

( 2) 容矿岩石与蚀变
矽卡岩金矿的围岩时代从寒武纪 ( 甚至更老) 到中新世都有，跨度很大。容矿矽卡岩原岩常为不纯碳酸盐岩 ( 灰岩为主) 、钙质砾岩等钙质的碎屑岩，以及凝灰岩等，很少有火山熔岩。美国福蒂蒂尤德矿床就产于中晚石炭世至二叠纪的砾岩、粉砂岩和灰岩中，加拿大的 Hedley 矿则产于三叠纪的粉砂岩、凝灰岩和灰岩透镜体中。我国最重要的含金矽卡岩地层为石炭 － 二叠纪和三叠纪地层，如安徽马山和新桥的金矿体产于晚古生代至早三叠世的碳酸盐岩和碳酸盐岩 － 页岩中，湖北的鸡冠咀和鸡笼山等产于三叠纪灰岩和白云质灰岩中。不过，一个矿区、矿田和矿床内，矿化赋存的层位可以不止一个，其原岩岩性也可以不同。
矽卡岩型金矿的蚀变类型繁多，有钾长石化、钠长石化、金云母化、黑云母化、绿泥石化、角岩化和黄铁绢英岩化等。其中，黑云母化 ± 钾长石化的蚀变，及其造成的角岩结构，是大多数矽卡岩型金矿的重要蚀变矿物组合特征。
( 3) 矿石矿物组合
矽卡岩金矿的矿石矿物成分复杂 ( 表 1，表 2) ，主要为金 － 黄铁矿 － 毒砂，金 － 铜 － 铋硫化物，金 － 碲化物 － 铋 － 硫化物，金 － 硫铋铜矿 － 辉钼矿 － 斑铜矿 － 黄铜矿，金 － 辉砷镍矿 － 毒矿 － 辉钴矿，金 － 闪锌矿 － 方铅矿 － 锑等矿物组合。脉石矿物主要由典型的矽卡岩矿物和石英、方解石、白云石、绢云母、绿泥石、滑石、蛇纹石等组成。常见的矽卡岩矿物有透辉石、石榴子石、透闪石、阳起石、绿帘石、硅灰石、镁橄榄石、粒硅镁石等。矿石结构、构造类同于一般矽卡岩型矿床的矿石结构构造特征，以常见的粒状结构和各种交代结构为主。在单个矽卡岩矿带中，矿石矿物分带明显，较高温的石英 － 金 － 硫化物发育于内接触带; 中温的金 － 磁黄铁矿 － 铜 － 硫化物产在与大理岩相接触的地段，低温的碳酸盐矿化 － 金 － 赤铁矿则产在离开外接触带的地段。
该类矿床中的金常赋存于复杂的金属硫化物中或以自然金等形式产出。自然金多出现在石英 － 碳酸盐矿物产出的岩石中，大多数金是以细微状包裹在硫化物中，或出现在硫化物晶体的界面上。通常用肉眼无法区别出矿石和废石。与金矿化共生的矿物以硫化铁 ( 磁黄铁矿、黄铁矿) 为主 ( 有的矿床有不少毒砂) 。有一些含金矽卡岩中的 Au 与 Cu 的相关性较差，产于富辉石和石榴子石矽卡岩中的矿石，一般具有低 Cu/Au( ＜2000) ，Zn/Au( ＜100) 和 Ag/Au( ＜1) 比值。矽卡岩型金矿与其他类型矽卡岩矿床不同的是富含 As 与 Bi、Te 等元素，常见有铋化物和碲化物，这一特征可作为该类型矿床的勘查标志之一。
( 4) 成矿时代
矽卡岩金矿可形成于显生宙的各个时代，但以中、新生代矿床为主。例如，加拿大不列颠哥伦比亚省的矽卡岩型金矿主要以中侏罗世为主; 澳大利亚西部镁质矽卡岩型金矿则以太古宙为主。我国矽卡岩型金矿的成矿时期多为中生代，东部地区以燕山晚期为多，西北部地区以海西期成矿为主。
( 5) 矿化分带
与其他矽卡岩矿床一样，矽卡岩金矿化具有明显分带性，表现在以下两个方面: 一是具有明显的矿物蚀变分带。Meinert ( 1997) 总结了大多数矽卡岩金矿的分带模式是: 靠近侵入体的接触带有一个石榴子石矽卡岩带，往外稍远处有一个辉石矽卡岩带，再往外有符山石 － 硅灰岩 － 蔷薇辉石或蔷薇辉石带和大理岩带。金矿化可发育于不同的蚀变带中，如澳大利亚雷德多姆金矿体产于硅灰石 － 石榴子石矽卡岩带中，而朝鲜遂安笛洞含金铜矿化产于辉石 － 金云母带和花斑大理岩带中，我国铜陵地区一些金矿产于角岩和含铜黄铁矿带中。二是地球化学分带，通常具有同心状的地球化学异常结构。这种结构是矿物分带的一种反映。中间为 Au、Ag、Cu、Bi 和 Te 元素组合异常，往外为 As、Pb、Zn 异常，常见有方铅矿、闪锌矿、毒砂、蔷薇辉石堆积，而在矿体范围之外则发育有 Co、Ni、Cr 的异常，为黄铁矿、磁铁矿存在的反映。对于矿体、矿床和整个矿田体系来说，同心状矿物分带和地球化学分带是基本对应的。图 4 是美国福蒂蒂尤德矽卡岩金矿的分带性示意图。该图比较清楚地反映了上述的矿物分带和地球化学场异常结构特征。图中从花岗闪长岩与围岩的接触带往外，石榴子石/辉石的比值显著降低，钙铁辉石和钙锰辉石不断地增加，铜/金比值不断地降低，Cu、Co、Mo、Cr、Ni 含量不断减少，而 As、Bi、Cd、Mn、Pb、Zn、Sb、Hg 等元素含量不断增加。

图 4 美国福蒂蒂尤德矽卡岩金矿中的分带( 引自 Myers 等，1991)

三、矿床成因和找矿标志
1. 矿床成因
矽卡岩型金矿的形成过程与矽卡岩的形成密不可分，而矽卡岩的形成过程大致分为 3 个阶段( 图 5) : ① 等化学作用阶段 ( isochemical stage) ，非碳酸盐岩形成角岩，碳酸盐岩开始反应形成矽卡岩; ②变质作用阶段，外矽卡岩和内矽卡岩大范围形成; ③退化阶段，早期的矽卡岩遭到破坏，含水矿物和硫化物大量形成。成矿作用多发生在第三阶段，至于形成哪种金属矿床却取决于侵入体、围岩性质和构造作用等因素。
Meinert ( 2005) 根据含金矽卡岩的成矿岩浆热液组合特征，将其划分为还原型含金矽卡岩、氧化型含金矽卡岩、含金的镁矽卡岩和产于区域变质地体中的含金矽卡岩等 4 种类型。其中，还原型含金矽卡岩最为重要，金矿化大多产于离接触带有一定距离的钙铁辉石矽卡岩中，与还原的、含钛铁矿的闪长岩 － 花岗闪长岩深成岩体、岩墙或岩床杂岩体有关，代表性矿床有加拿大的特大型 Hedley 矿和美国的特大型福蒂蒂尤德矿。其次为产于区域变质地体中的含金矽卡岩，包括部分绿岩控矿的造山型脉状金矿，代表性其实例有纳米比亚的 Navachab 矿床和澳大利亚西部的 Nevoria 矿床等。这类矿床具有典型的矽卡岩组合，但又缺乏明显的相关侵入体。氧化型含金矽卡岩具有高石榴子石/辉石比值、低硫含量特征，退化蚀变组合以大量的冰长石和石英为主，代表性矿床有加拿大 McCoy 和厄瓜多尔的Nambijia。含金的镁矽卡岩，是近年来才认识的一种矽卡岩型金矿类型，过去常把这类矽卡岩矿作为铁矿开采。它与含白云石的岩石有关，特征矿物组合以镁橄榄石、尖晶石、蛇纹石为主，代表性矿床有加拿大 Cable 矿。

图 5 矽卡岩形成过程( 引自 P. A. Cawood，2009)

2. 找矿标志
( 1) 区域地质找矿标志
1) 构造标志: 区域性大 ( 深) 断裂常是控制矽卡岩矿床分布的区域构造标志，矽卡岩型金矿化多沿大 ( 深) 断裂呈线性分布，并多产于大断裂附近的次级构造中。成矿前或成矿早期的断裂、裂隙等构造存在，能起矿液通道的作用，其中有些就是重要的探矿要素，如某些不同岩性岩层接触带等。
2) 地层标志: 绝大多数矽卡岩化都发生在围岩为富含碳酸盐的地层或其他含钙镁质的地层中，因此调查这种类碳酸盐地层的存在是寻找矽卡岩型金矿化的重要前提。
3) 岩浆岩标志: 与矽卡岩矿床有关的岩浆岩具有明显的成矿专属性，一定酸度的岩浆岩指示一定的金属矿化组合，其中富碱中酸性岩浆更有利于矽卡岩型金矿化的形成。
4) 矿床空间分布标志: 在整个区域成矿系统中，矽卡岩型金矿与其他类型金矿和 Cu － Au 矿床可以有一定空间关系。例如，纳米比亚 Karibib 矿区，矽卡岩型 Navachab 金矿与其他类型的 WesternWorkings、Brown Mountain 和 Onguati 矿床在空间上伴生 ( 图 6) 。这些脉型 Cu － Au 和 Cu － W － Bi 矿床产于 Navachab 金矿床上部的白云石化大理岩中。

图 6 纳米比亚 Karibib 地区矽卡岩型 Navachab 金矿与其他矿床类型的产出空间关系图( 引自 P. A. Cawood，2009)

此外，还可以考虑该类矿与斑岩型铜金矿床、热液交代型金矿和卡林型金矿床、中温热液脉型金矿床、浅成热液金矿床以及热液铅锌银矿床等的关系。如发现有斑岩体蚀变甚至矿化时，可注意在其接触带寻找矽卡岩型金矿，尤其在钼矿化的外围。
( 2) 局部地质找矿标志
1) 蚀变强烈是矿化的重要标志。因为大部分矿体都产于矽卡岩中，矿化和矽卡岩化具有密切的成因联系，所以矽卡岩化的存在无疑就是最直接和重要的近矿标志之一。但要注意，并非所有矽卡岩都含金矿体，且不一定产于矽卡岩化最强的地带，相反矽卡岩型金矿通常远离侵入体，产在外矽卡岩带内，故应重视在黄铁绢英岩化最强烈和多金属硫化物最发育的地带找富矿体。
2) 局部构造破碎带。岩石破碎强烈，尤其是毫米级微裂隙特别发育的地带，常为矿体位置。该地带常有很多的风化孔洞，并常呈红色、褐色或棕色等。
3) 碲、铋矿物可以作为找金的指示矿物，因为金常与碲铋矿物紧密共生。
4) 矿物结晶差，粒度小。黄钾铁矾化、褐铁矿化、孔雀石化等强烈的地带。
( 3) 地球物理找矿标志
1) 重力负异常: 由于岩体与围岩之间存在密度差异，可用航空重力测量确定深成岩体的位置。
2) 高导异常: 矿化层多由硫化物组成，而围岩多为碳酸盐岩等，两者之间通常存在电性差异，故可用激发极化法和地面磁法配套使用，圈定部分矿体。
( 4) 地球化学找矿标志
1) 原生晕中的元素组合标志: 平面上具有同心状地球化学异常结构，中心为 Au、Sb、Bi、Hg等元素组合，外围为 Co、Ni、Cr、V 元素组合，而沿着地球化学异常结构的边缘和沿着控矿构造有Ba 的富集，有时还有 Ti。在不同等级的岩浆和热流交代系统的演化过程中岩浆与热流的变化规律也是一致的。次生地球化学场和原生场一样，只是受元素表生活动能力的影响，而使元素组合及强度出现差异。在原生晕中明显出现的金属组合在次生晕中合并成 Au、Ag、Cu、Bi、As、Pb、Zn 组合，但地球化学异常结构并未改变，仍为同心状，沿着青磐岩化的边缘发育有 Cr、Ni、Co、V。图 7 为俄罗斯阿尔泰 － 萨彦褶皱区中的迈斯克矽卡岩金矿床的原生和异常次生地球化学场的关系。
2) 矽卡岩型金矿上方的土壤、水系沉积物和岩石通常具有 Au、As、Bi、Te、Co、Cu、Zn 或 Ni等元素异常，整个矽卡岩围岩也存在地球化学分带。与其他类型的矽卡岩金矿相比，钙质矽卡岩金矿( 不管是富含石榴子石还是富含辉石) 更倾向具有较低 Zn/Au、Cu/Au 和 Ag/Au 比值。与许多其他类型的矽卡岩有关的侵入体相比，与矽卡岩金矿有关的侵入体的相容元素 ( Cr、Sc、V) 相对富集，不相容亲石元素 ( Rb、Zr、Ce、Nb 和 La) 相对亏损。

图 7 俄罗斯迈斯克矽卡岩金矿床原生和次生异常地球化学场的关系( 引自 В. Г. Ворошилов，2009)

3) Au 生物地球化学异常。生物地球化学标志对寻找隐伏的矽卡岩型金矿非常有用。例如，位于加拿大不列颠哥伦比亚省中部的 QR 金矿，在 1988 年加拿大地质调查局用直升飞机采集了 103 个花旗松 ( Pseudotsuga Menziesii) 树顶样品的分析数据作异常检验时，就发现了强烈的金异常带。其后Kinross 金矿公司开采了该矿的主区和西区金矿，共生产出 3. 67t 金。2005 年，研究者又把 1988 年采集的花旗松松针从档案库中取出，磨成粉，用等离子质谱仪进行分析。检验结果确认并更清楚地辨识出了原来根据松枝分析结果圈定的异常区，从而验证了这种地球化学标志的可靠性。2006 年，根据生物地球化学圈定的异常，在该矿床的北区又发现了约 6. 22t 金储量。
4) 氧同位素组成的突变带。由于岩体与围岩氧同位素组成差别较大，两者过渡的地方会出现氧同位素突然降低或增高的现象，而这种地带常为赋矿位置。
( 唐金荣 金庆花)

3. 模型四十二 俄罗斯苏霍依洛格式贵金属矿床找矿模型

一、概 述
苏霍依洛格 ( Суxoйлог，也译为 “干谷”) 矿床是一个产在黑色岩系中的贵金属矿床，位于俄罗斯东西伯利亚的伊尔库茨克地区，发现于 1961 年，20 世纪 70 年代做了大量的勘探工作。现已证明，该矿床不仅含有大量 Au，还含有 Pt、Pd、Ag。目前正在对该矿床做开发前的技术经济评价。截至2005 年 1 月 1 日，该矿床列入俄罗斯国家储量平衡表的储量: 矿石 38172 × 104t，其中含 Au 1041. 2t，平均品位为 Au 2. 73g/t，Pt 0. 02g/t，Pd 0. 03 ～0. 04g/t。在最近的技术经济评价中还计算出了 Ag 为1541t，矿石中 Ag 的含量约为 1 ～ 2g / t。
苏霍依洛格目前是俄罗斯最大的原生金矿床。除了苏霍依洛格矿床外，在该区还发现了一些储量不大的同类型小型金矿。
苏霍依洛格矿床虽然是一个产在黑色岩系中的贵金属矿床，但是由于其规模大，所含的贵金属种类多，为此，我们在前面阐述完黑色岩系金矿床找矿模型之后，对该矿的找矿模型再作一介绍。
二、地 质 特 征
1. 区域地质背景
苏霍依洛格矿床位于博代博复向斜中。如图 1 所示，博代博复向斜由早、中、晚里菲代的变质沉积岩组成，里菲代的变质沉积岩不整合地覆盖在太古宙—元古宙的变质岩上面。
早里菲代的地层细分为普尔波尔组和梅德韦蔡夫斯克组，前者由绿片岩相的砾岩、砂岩和页岩组成，后者由火山和火山 － 陆源的岩石组成，安山岩、安山 － 玄武岩和凝灰岩与砂岩、砾岩和铁质石英岩呈互层产出。
中里菲代的地层开始于巴拉加纳赫群，其厚度达 2500m，主要由陆源的砾 － 砂 － 粉砂质沉积岩组成，随后是钙质砂岩和石灰岩。中 － 晚里菲代尼格雷群沉积岩细分为布朱衣赫塔组、乌戈汉组、霍莫尔霍组和耶姆尼亚赫组，尽管强烈的塑性变形通常会导致厚度变小，但它们的总厚度仍可达 1500m。
文德纪博代博群的韵律层状砂岩、页岩、炭质页岩、石灰岩和砂岩的总厚度达 2500m，新元古代地层就此结束。该区的特点是陆源炭质岩层富含有机质。在中 － 晚里菲代含炭沉积物的沉积期最为强烈。有机质的数量从碳酸盐岩到砂岩直到泥质岩逐渐增加，随后是正常沉积层序的地层。
与陆内裂谷系有关的前陆盆地可能是在中 － 晚里菲代发育形成的。陆源炭质岩石是在陆缘海盆条件下形成的。少量早里菲代火山岩与粗粒碎屑质和铁质的石英岩呈互层。同时，在附近形成了包括有超基性岩和拉斑玄武质火山岩的蛇绿岩组合，这些岩石在早古生代复向斜形成期间进一步发育。复向斜的复杂构造是由于浅褶皱与破坏性的低角度断层带相结合造成的。
复向斜的中部变质成绿片岩相的黑云母亚相。周边的岩石遭受了绿帘石 － 角闪石和角闪石相的区域变质作用，并伴随有花岗岩 － 片麻岩穹丘的形成和新生的花岗岩类深成岩体。
在苏霍依洛格矿床附近产有与中古生代孔库德 － 马马坎杂岩有关的岩浆岩。在矿床西南约 6km处产有康斯坦丁诺夫斯克岩体。在博代博复向斜的周边出露有如采格达卡尔岩体等大型古生代花岗岩侵入体。

图 1 俄罗斯苏霍依洛格矿区地质图( 引自 V. V. Distler 等，2004)

2. 矿床地质特征
苏霍依洛格矿床位于倒转背斜的轴部 ( 图2) ，其层理向西倾斜，倾角5° ～20°。背斜轴面平缓倾伏，轴面走向由 EW 向变为 NW 向，倾斜角为 30° ～40°。北面的正常翼倾斜 15° ～ 30°，南面倒转翼倾斜 30° ～50°。在褶皱轴部有一个断层带，这里容矿岩石的厚度变小，并变形。在矿田南翼见有一个逆掩带。

图 2 俄罗斯苏霍依洛格矿床地质构造和金矿石分布立体图( 引自 V. V. Distler 等，2004)


图3 苏霍依洛格矿床金矿化的地质构造位置图(引臼111Al KapneHKo等， 2008 )

金矿化主要分布在由薄层黑色片岩和粉砂岩组成的霍莫尔霍组中，在耶姆尼亚赫组底部碳酸盐质片岩和粉砂岩中也含有少量低品位金矿化 ( 图2，图3) 。含矿围岩可细分为3 种: 石英 － 碳酸盐 － 绢云母片岩、菱铁矿片岩和石英质粉砂岩或页岩片岩。由于经受了区域变质和交代蚀变作用，页岩区域变质成绿片岩相，富含有机质的碳酸盐 － 陆源沉积物变质成石英 － 绢云母片岩，碳酸盐物质变质成Fe － Mg 碳酸盐的变斑状浸染体，它们通常含炭质包体。
矿床最强烈的矿化带并没有明显可见的地质界线，但是根据几个标准可以将其圈定出来，其中包括按 1m 间隔取的岩心样品的金测试 ( 图 3) 。胚胎矿在剖面中有一个中心对称的分带。各个亚带在硫化物的数量、矿化强度及石英 － 硫化物析离体的形态上是有差别的。外部亚带显示出浸染的细粒黄铁矿、大型粒状变晶黄铁矿，以及石英 － 黄铁矿集合体有所增加。中部亚带含有少量硫化物或石英 －硫化物的细脉。中心内部亚带出现在褶皱的轴部，含有大量石英 － 硫化物细脉，它们具有由容矿页岩的褶皱和微褶皱继承而来的复杂形态 ( 图 4) 。

图 4 据 6 号钻孔岩心所作的苏霍依洛格矿床矿体横剖面图，示出了石英 － 硫化物矿化的主要形态类型，以及 Au、As 和 Co 的分布( 引自 V. V. Distler 等，2004)

厚达 2m 的少数硫化物石英脉与细脉型网脉和浸染状矿化一起产于矿带的顶部。在矿床的深部( 地表以下 330 ～400m) 见到矿化后的单个贫金的石英脉。
矿床的主要金储量与细脉浸染型石英 － 硫化物矿化有关。它们可划分为 3 个带，即矿上带 ( 上部外亚带) 、胚胎矿带 ( 中间和中心亚带) 和矿下带 ( 底部外亚带) 。
矿床中金矿化的主要形态类型有 6 种 ( 图 4) :
1) 细粒和中粒黄铁矿夹层和透镜体。
2) 层状卵圆形黄铁矿浸染体。
3) 劈理化和叶片状细粒黄铁矿和磁黄铁矿浸染体。
4) 具石英边缘的大型带状黄铁矿变斑晶。
5) 粒状变晶黄铁矿集合体。
6) 厚达 2 ～ 4cm 的层状和交切的石英 － 硫化物网脉型细脉。
上述矿化形态类型中，前 4 种也出现在矿床之外，但它们通常无矿或只含有低品位的胚胎矿。
V. V. Distler 等 ( 2004) 研究发现，苏霍依洛格矿床的矿石矿物多达 79 种，其中自然金属有 Au、Pt、Ag、Fe、Sn、Pb、Cu、Ti、W、Cr 和 In，共 11 种; 金属固熔体和金属互化物 14 种; 硫化物 17种; 砷化物和硫砷化物 11 种; 碲化物和硫碲化物 8 种; 硒化物 3 种; 锑化物 5 种; 氧化物、磷酸盐和钨酸盐 7 种; 卤化物 3 种; 还有一定量的炭质物质。黄铁矿是主要的载金矿物，以薄层和细脉浸染型黄铁矿含金量最高，次为微细浸染型黄铁矿，斑状变晶型黄铁矿含金最低。除了黄铁矿外，石英也是最常见的载金矿物，与黄铁矿不同的是，石英是弱含金的。矿石中的金是自然金，呈微细包体形式存在于黄铁矿中，易于回收。矿石中 Pt 呈自然金属微粒形式存在。Ag 以两种方式存在，一种是与金有关的银，另一种是以类质同象形式存在于硫化物 ( 黄铜矿、方铅矿、闪锌矿) 中的银。
苏霍依洛格矿床主要事件的年龄已经作了同位素测定。陆源容矿岩层是在早—中里菲代沉积的( 约 800Ma) ，并在 ( 516 ±22) Ma 发生了变质。矿化年龄据 Rb － Sr 法测定为 ( 320 ± 16) Ma。博代博复向斜花岗岩类岩体的同位素测年也得到了类似的年龄值 ( 350 ～370Ma) ，这个时间相当于构造岩浆再活化和花岗岩形成的时期。方铅矿的铅模式年龄为 ( 380 ～400) Ma。由此可见，矿化要比沉积作用和区域变质作用年轻得多。
三、矿床成因和找矿标志
1. 矿床成因
苏霍依洛格矿床的成因目前尚有争论。传统的观点是把内生来源的流体看作是褶皱作用之后金矿产生的主要因素。现在，该矿床的发现者 B. A 布里亚克提出来的变质 － 热液模式被认为是最有依据的。按照该模式，金矿床的矿化是在 3 个阶段形成的，即沉积 － 成岩阶段、早期变质阶段和变质 － 热液阶段。含矿流体主要来自于高温变质作用和花岗岩化作用区。
V. V. Distler 等 ( 2004) 根据同位素年龄资料，以及苏霍依洛格矿床深部构造的地球物理模拟结果，构建了苏霍依洛格 Au － Pt 矿化的成因模式 ( 图 5) 。他们认为，控制成矿作用的主要因素是早—中古生代再活化的构造环境以及伴随的内生流体。在这个环境下，形成再生花岗岩和矿石组分的活化，这些成矿组分来自于巨大体积的早前寒武纪基底和古老的超基性岩，以及包括含炭质陆源岩石在内的上部地壳岩石。叠置在基性 － 超基性岩带上面的广阔的沉积盆地中发生的区域事件，再加上花岗岩的局部侵入，二者的结合造就了苏霍依洛格矿床独特的组分和构造以及矿床贵金属的巨量聚集。
2. 找矿标志
( 1) 区域地质找矿标志
1) 矿床产于里菲代 ( 约 800Ma) 的陆源沉积岩层中，主要为砾岩、砂岩、粉砂岩和页岩，在早里菲代的地层中有一定量的火山岩。
2) 陆源沉积岩层富含炭质，含炭沉积物的沉积厚度在中、晚里菲代达到最大，有机炭的含量从碳酸盐岩到砂岩、粉砂岩，直至泥质岩逐渐增多。
3) 陆源含炭质岩石是在大陆边缘海盆条件下形成的，海盆属于与裂谷系有关的前陆盆地。

图 5 俄罗斯苏霍依洛格 Au － Pt 矿化的成因模式( 引自 V. V. Distler 等，2004)

4) 陆源岩层遭受了以绿片岩相为主的区域变质作用。
5) 在矿区附近有中古 生 代 的 岩 浆 岩，矿床所 在 的 博 代 博 复 向 斜 周 边 产有 大 型的 古 生 代 花岗岩体。
( 2) 局部地质找矿标志

图 6 苏霍依洛格矿床矿物 － 地球化学找矿模型( 引自 С. Г. Кряжев，2010)

1) 倒转背斜的轴部，轴面弯曲部位、挠曲、陡向逆冲带和低角度的劈理带是成矿最有希望的地带。
2) 含矿岩石为中—晚里菲代的类复理石杂岩，含矿围岩中炭质和钙质粉砂岩、泥质岩、页岩和砂岩交替出现，在剖面中部炭质最为富集。
3) 矿化剖面中，胚胎矿有一个中心对称的分带; 外部亚带浸染的细粒黄铁矿、大型粒状变晶黄铁矿及石英 － 黄铁矿集合体有所增加; 中间亚带含有少量硫化物或石英 － 硫化物细脉; 中心亚带含大量石英 － 硫化物细脉，细脉形态复杂。
4) 在矿带的顶部产有厚度达 2m 的贫金石英脉，虽然这种贫金石英脉不能形成单独的金矿床，但它是深部金 － 硫化物矿化的标志。
5) 在苏霍依洛格矿床中出现钠云母和绢云母，碳酸盐矿物为镁菱铁矿 － 铁白云石，而矿床外围为多硅白云母和白云母，碳酸盐矿物主要是方解石。
( 3) 地球物理找矿标志
矿化的形成与花岗岩类岩体有一定的关系。如果出现负重力异常，则表明在大约 2 ～3km 深处可能埋藏有花岗岩类岩体。
( 4) 地球化学找矿标志
1) 矿床中的成矿元素可分为两种地球化学组合，一种是基性 － 超基性岩型的 Fe － Ni － Co － Cr －Ti － Pt － Pd 组合; 另一种为花岗岩型的 Zn － Cu － Pb － Sn － W － REE － Zr 组合。后者贱金属 ( Cu －Pb － Zn) 所形成的化学异常要比铁族元素 ( Ni － Co － Cr) 所形成的化学异常提供更多的信息。
2) 矿体围岩中出现原生金异常是极其重要的一条找矿标志 ( 图 6) 。
3) 苏霍依洛格矿床黄铁矿的 δ34S 和含矿层的 δ13C有机迅速增高 ( 图 6) ，这种同位素特征是寻找矿化的重要标志。
( 金 玺 项仁杰)

4. 模型三 玢岩型铁矿床找矿模型

一、概 述
玢岩型铁矿是产在富钠质的辉石玄武安山玢岩 － 辉长闪长玢岩和闪长玢岩内或接触带中的铁矿床。典型矿床产于中国南京—芜湖地区的中生代陆相火山岩断陷盆地中，同偏碱性的玄武安山质岩浆的火成侵入活动有密切关系。玢岩铁矿成矿型式划分如表 1 所示。
表 1 玢岩型铁矿成矿型式划分


玢岩型铁矿床或成矿作用的核心理论是: 以中国宁芜铁矿为典型代表，其成矿作用的全过程与火山活动、火山作用全过程相关联，强调矿床的形成是火山活动过程中不同时期、不同阶段的产物; 矿床在空间上的定位与产出是以某一火山机构为中心，成群、配套出现。
玢岩型铁矿床的成矿理论，其内涵覆盖了宁芜、庐枞地区所有铁矿。因为宁芜、庐枞两盆地的成矿地质背景、火山活动时间，矿床特征都很相同。只要是与斑岩 ( 玢岩) 有关的铁矿，都可称玢岩型铁矿。
二、地 质 特 征
1. 构造背景
中国宁芜地区大地构造位于环太平洋外带，属扬子准地台下扬子台坳沿江拱断褶带的 NE 端，为NNE 向狭长形中生代断陷盆地，面积约 1600km2。盆地基底在原构造形变的基础上，从晚侏罗世到早白垩世经历了多旋回的火山、岩浆活动，使得其构造更加复杂多变，为成矿提供了得天独厚的条件。背斜和断裂为岩浆活动提供场所，两组断裂交会处控制了岩浆喷发中心和大中型铁矿的分布。
2. 地层
区域地层可分为两个基本岩系，即基底地层岩系和火山岩层系，两者为不整合接触。基底层系由三叠系和下、中侏罗统组成; 火山岩层系由上侏罗统至下、上白垩统火山岩组成。各岩系岩性详见表2。
表 2 中国宁芜区域地层


三叠系中统黄马青组下段和周冲村组 ( 庐枞地区为东马鞍山组) 是白象山式铁矿的赋存层位。但由东向西从白象山—龙山—杨庄—年陡赋矿层位有逐渐加深的趋势 ( 图 1) 。这是由岩体侵位高低所决定的，说明黄马青组下段与周冲村组 ( 东马鞍山组) 都是白象山式铁矿成矿的有利围岩。
黄马青组中上段 Fe 含量为 6% ～8%，下段为 3% ～4%，部分铁质可能经叠加改造成为铁矿体。
3. 构造
( 1) 褶皱构造
区域褶皱构造形成于印支晚期—燕山早期。凤凰山 － 姑山复背斜是区域褶皱构造的主体，其西毗邻宁芜复向斜。复背斜又由多个短轴复背斜组成，如凤凰山、曾庄 － 藏汉及钟姑背斜 ( 图 2 和图 3)等，是成矿的有利构造。各背斜中次级褶皱发育。由于受北西断裂破坏及第四系覆盖的影响，褶皱多出露不完整，或完全隐伏，后者是今后找矿的有利地段。褶皱整体方向为 25° ～40°。
( 2) 断裂构造
宁芜盆地断裂构造十分发育，主要为燕山晚期所继承的一系列纵向、横向和斜交断裂。两组断裂互相切割，具有规模大、切割深的特点，并组成 “菱形断块、格状格局”的断裂格架。由于多次的继承与发展，断块间的水平与垂直位移差异甚大。总体呈南北高、中间低、东高西低的趋势，中部与南、北落差达 600 ～700m，西部与东部落差达 800m 以上。因此，南、北白象山式矿床相对发育，中部多集中大型的凹山式铁矿。这是构造控岩控矿非常明显的特征。

图 1 中国宁芜地区钟姑铁矿田三叠系赋矿层位对比柱状图J1 － 2xn—象山 群; T3f—范 家 塘 组; T2h3—黄马青组上段页岩、砂页岩; T2h2—黄马青组中段紫红色含泥灰岩、砾岩、砂页岩; T2h1—黄马青组下段泥灰岩、砂页岩; T2z—周冲村组白云质泥灰岩和石膏层; δ—闪长岩; 黑色矩形为铁矿层


图 2 中国宁芜地区构造略图1—上白垩统—新近系; 2—上侏罗统—下白垩统; 3—中三叠统—侏罗系; 4—灰 岩; 5—闪长玢 岩; 6—向 斜; 7—背 斜;8—基底断裂; 9—长江挤压破碎带; 10—铁矿床; 11—航磁异常向上延拓 500m ΔT 等值线

( 3) 遥感特征
遥感影像呈明显环状构造特征。有多处连环和环套环图像，如凹山、钟姑、梅山地区。这种遥感图像特征可直接解释为火山机构和矿床成带成群的特征，可作为间接找矿的标志; 如用以配合磁重异常，可作为直接找矿标志。其次，环状、放射状图像也有多处反映，显示了火山岩地区特有的遥感特征。
( 4) 火山构造
宁芜地区的火山机构，由于后期的破坏和第四系覆盖，大多发育不完整，多为破火山口。较为完整的只有娘娘山。姑山、凹山、梅山等破火山口，其火山锥体仍大致存在; 姑山、凹山等环状、放射状裂隙系统仍保留较好; 火山管道大多已被岩体及矿体充填。因此，火山中心及其环状、放射状裂隙系统是很好的容浆、容矿构造，并以此为中心形成矿床的 “成群、配套、三层楼”产出特征。
4. 岩浆岩
本区岩浆岩均为燕山晚期晚侏罗世 － 早白垩世产物。中生代是岩浆活动的活跃期，至少经历了 4期喷发 － 侵入活动。根据相对应的岩石化学成分相同或相近推测，岩浆岩均为同一岩浆源、同一活动时期形成的不同阶段的一套岩浆杂岩，它们与内生矿床直接有关。
( 1) 火山岩
区内中生代火山岩浆多次喷发，活动十分激烈。晚侏罗世末随燕山运动早期活动的加剧，出现了第一次大规模的中性—中碱性岩浆喷发，形成了 “龙王山组”粗安质岩系地层 ( 龙王山旋回) ，年龄为 137 ～127Ma; 其后经过短暂的相对稳定时期，又开始了第二次大规模的中性-碱性岩浆喷发活动，形成早白垩世 “大王山组”安山岩、粗安岩系列地层 ( 大王山旋回) ，年龄在 125 ～115Ma 之间; 之后，继承性喷发活动有所减弱，只在局部 ( 盆地中南部) 地区发生了规模较小的第三次喷发 ( 姑山旋回) ，年龄在 105 ～95Ma 之间; 其后火山活动接近收尾，仅在盆地中部娘娘山地区发生了第四次喷发，组成了碱性粗面岩 － 响岩的 “娘娘山旋回”，年龄在 93 ～83Ma 之间。

图 3 中国宁芜地区钟姑铁矿田基岩地质图

( 2) 侵入岩
从航磁资料逐层上延和最近的 CR 法、CSAMT 剖面测量的结果推测，宁芜地区深部存在一个巨大的中 － 基性闪长岩类侵入体 ( 岩浆房) ，其中心位置位于江苏陆郎镇一带，向上中心逐渐位移到霍里南，并分离出霍里、钟姑、芜湖北三大岩体。目前最深钻孔 1400m 仍未打穿闪长岩，推测霍里—马鞍山地区岩体源深约 3. 4km。岩浆房的岩浆源又沿着构造薄弱地区侵入和喷发，局部沿岩溶地层贯入，形成了 “岩床”。浅部形成岩浆带和与之相对应的线性局部磁异常带 ( 群) 。岩床之上常呈岩枝、岩墙、岩瘤产出，与矿化关系密切。与 4 次火山喷发相对应的岩浆侵入活动至少有 4 期。第一期在龙王山旋回晚期，主要为中基性的辉石闪长岩类，与铁矿关系密切; 第二期在大王山旋回晚期阶段，主要为中性—中偏酸性的闪长岩类，分布较广，是宁芜地区主成矿期; 第三期在姑山旋回末，主要为中酸性—酸性的石英闪长岩 － 花岗岩类，与铁矿成矿无关系，但与铜、金矿关系较密切; 第四期在娘娘山旋回之后，为酸性—碱性岩类的霞石正长岩，与金铜成矿有一定的关系。其后多为脉岩产出。
根据 12 个含矿岩体分析，平均 SiO2含量为 56. 67%，Na2O + K2O 为 6. 33% ，且 Na2O∶ K2O ＞ 2，FeO 3% ～ 4% ; 石英一般 ＜ 5% ，角闪石辉石 3% ～ 7% ，副矿物为 1% ± ，与中国闪长岩、戴里闪长岩接近，唯碱质偏高，铁、硅偏低。
将 12 个含矿岩体与第一、第二旋回火山岩进行对比，结果见表 3。
表 3 中国宁芜火成岩岩石碱钙指数、组合指数对比


注: 组合指数 ＞3. 3 为碱性系列， ＜3. 3 为钙性系列; 钙碱指数 ＞56 为钙性系列， ＜56 为碱性系列。
表 3 表明闪长岩与火山岩的钙碱指数与组合指数十分相近，说明它们是同源同根的产物，原始岩浆属碱钙性玄武岩浆系列并向钙碱系列过渡。
藏汉背斜寺山岩体为石英闪长岩，SiO2高达 67%，Na2O + K2O ＜ 2% ，Na2O∶ K2O ＜ 2，FeO 高达6% ～ 8% ，初步认为是不含矿 ( Fe) 岩体。所以宁芜地区大王山旋回之后，铁矿成矿几率很小。阳湖塘基性辉长岩地表正负磁异常明显、规则，经验证磁异常是由岩体引起，说明基性岩也不利成矿。
5. 矿床特征
玢岩铁矿主要特征有:
1) 以某一火山机构为中心 “成群”、“配套” 出现，并呈现带状展布。
2) 矿床定位受火山中心、两组断裂和交汇处岩体凹凸部位等构造控制。
3) 大中型矿床均有明显的蚀变分带，一般矿体上部及围岩均有钠化、高岭土化、黄铁矿化、硅化组成的浅色蚀变带，矿体 ( 带) 有由磁铁矿化、透辉石化、阳起石化、金云母化、磷灰石化组成的深色蚀变带; 隐伏矿床 ( 白象山式) 往往是上部角岩化、钠化、高岭土化、硅化组成的浅色蚀变带，中部为深色蚀变矿化带，下部 ( 岩体) 为钠化、高岭土化浅色蚀变带，常出现钠柱石、方柱石岩。深色蚀变带中的透辉石、阳起石常被磁铁矿交代，形成菊花状、树枝状、骨架状矿石，若交代了泥灰岩则为层纹状矿石，甚为普遍。
4) 大中型矿床一般都有明显的磁、重高同现，正负异常明显。
典型矿床的控矿因素、矿体形态产状、围岩蚀变、矿石结构构造、矿床成因与特征见表 4。
表 4 玢岩铁矿典型矿床特征


6. 包裹体及同位素特征
( 1) 包裹体
宁芜蚀变安山岩、块状磁铁矿、浸染状磁铁矿、蚀变闪长玢岩，其包裹体大致相同，以气体包裹体、液体包裹体为主; 前者气液比为 70% ～100%，后者为 10% ～40%。含子矿物多相包裹体、玻璃包裹体仅占少数。包裹体形状多为椭圆状，管状、长条状、六边形、不规则状也常见。包裹体特征也佐证了宁芜火山岩、浅成侵入体磁铁矿是同源不同阶段的产物。
根据各矿床磁铁矿包裹体测温 ( 均一法) ，宁芜铁矿主成矿期的温度范围较大，即为 240 ～600℃ 。值得一提的是梅山、姑山的玻璃包裹体温度为 1000℃ ，部分气体包裹体在 900℃ 时不爆 ( 均一法、淬火法) ，这与矿浆成矿理论相符。
( 2) 同位素
Rb － Sr 法和 K － Ar 法数据 表 明，宁芜 铁 矿成矿是 多 期 的，但 最 早 不 超 过 137Ma，最 晚 不 低于 93Ma。
据同位素年龄推测: 龙王山旋回在137 ～127 Ma，大王山旋回在125 ～115 Ma，姑山旋回在105 ～95 Ma，娘娘山旋回在 93 ～ 83 Ma。
三、矿床成因和找矿标志
1. 矿床成因
玢岩铁矿从岩浆期、伟晶期、气成高温期，直至中低温热液期均有成矿，但主成矿期在气成高温—中低温热液阶段。
在岩浆的演化中，对铁质的形成与析出起决定性作用的是 K、Na、Si、Ca。在岩浆演化中 K、Na和 Ca 是互相排斥的，是有序变化，而 K、Na、Ca 对 Si 的变化关系一般是无序的。所以岩浆演化的各阶段，K、Na 对 Ca 的变化 ( 有序) ，K、Na、Ca 对 Si 的变化 ( 无序) 就形成一个共同组合指数点，这个指数点就是铁质形成和析出的最佳时期。因此，从理论上讲，岩浆演化过程中，由于 K、Na、Ca、Si 有序和无序的变化，都有铁质析出的可能。K、Na 在整个演化过程中都存在，只不过是长石的牌号不同而已。
凹山、姑山及梅山铁矿岩体中出现的伟晶 － 粗粒磁铁矿脉，可能是岩浆 ( 矿浆) － 伟晶期的产物，个别成矿温度高达 800℃以上。
宁芜研究项目编写小组 ( 1978) 提出了玢岩铁矿的三部八式成矿模式: ①产于火山岩中的铁矿床，包括火山沉积成因的龙旗山式、火山沉积成因经后期热液改造形成的竹园山式、火山岩中中低温热液充填成因的龙虎山式; ②产于次火山岩体 ( 辉石玄武安山玢岩 － 辉长闪长玢岩) 及其附近火山岩层中的铁矿床，包括高温气液交代 － 充填成因及矿浆充填成因的梅山式、脉状伟晶高温气液交代 －充填成因的凹山式、浸染状晚期岩浆到高温气液交代成因的陶村式; ③产于次火山岩体 ( 辉长闪长岩 － 辉长闪长玢岩) 与前火山岩系沉积岩接触带中的铁矿床，包括中 － 高温气液交代 － 充填成因的凤凰山式、高温矿浆充填成因的姑山式。图 4 示出了玢岩铁矿的理想模式图。
2. 找矿标志
( 1) 地质找矿标志
1) 地层标志: 黄马青组下段褪色、角岩化、硅化、钠化，钙质结核被铁质交代，往往是近矿的标志; 周冲村组出现角砾化，伴有透辉石化、阳起石化、磷灰石化、金云母化、黄铁矿化、磁铁矿化，是直接找矿的标志。
2) 侵入体标志: 浅成超浅成辉石闪长玢岩、闪长玢岩、安山玢岩等中偏基性—中性岩体是成矿母岩。特征是富钠、低铁、低硅。化学成分中定量指标是 SiO2＜ 58% ，Na2O + K2O ＞ 2% ，Na2O:K2O ＞ 2，富 V、Ti。中长石占 80% ～ 90% ，多有双晶和细而密的环带结构。

图 4 玢岩铁矿理想模式图( 引自宁芜研究项目编写小组，1978)

3) 地质构造标志: 短轴背斜，两组断裂交汇处。岩体隆、洼部位，层间界面，火山中心，接触带及内外带是控制大中型矿床的重要构造因素，也是找矿的间接标志。
4) 蚀变标志: 岩体的浅色蚀变中的深色蚀变、铁碧玉化、钠化、硅化、高岭土化是找矿的间接标志; 透辉石化、透闪石化、阳起石化、磷灰石化、金云母化、黄铁矿化是找矿的直接标志。
5) 玢岩铁矿空间分布规律
钟姑地区 800m 以深到 1500m 以浅为一巨大的岩床。800m 以上逐渐以岩瘤、岩枝、岩墙等形式贯入背斜轴部和断裂带中，形成手指状。白象山式矿床就产于手指间和凹兜间，深度从 300m 至1800m 不等。从南到北、从东到西矿化深度增加。岩床的底部有若干个管道与岩浆房相通，其余为下接触带，有望形成宁芜地区的第二成矿空间 ( 图 5) 。
( 2) 地球物理找矿标志
宁芜地区物探的重磁异常是重要的找矿标志，磁异常对寻找磁铁矿有极好的指示作用，重磁配合，区分矿与非矿效果更佳。
A. 直接地球物理找矿标志
1) 宁芜地区铁矿，多数是有磁性的铁矿，完全无磁性的甚少，因此铁矿床都有磁异常反应。磁异常形态规则，有一定的强度，其幅值大小不等，随着矿体埋深而变化，这种铁矿多为白象山式( 图 6) ; 磁异常形态复杂，正负异常相同，剖面异常成锯齿状，其幅值较大，有达数千至近万纳特，具这种异常的铁矿多为姑山式铁矿 ( 图 7) 。
2) 多数已知的铁矿床和与之有关的黄铁矿矿床一般均位于有区域磁异常存在的重力高边缘梯度带与局部磁 ( 重) 异常带上，不同类型的铁矿，普遍具有重磁异常同现或重合现象。
3) 面积较大的重力异常边部的膨胀扭曲部位，往往是赋矿的体现，若有磁异常与其伴生，则异常由矿体引起的可能性更大。
4) 磁异常的形状参数 n ＜ 1，则异常系岩体引起; n≥1，则异常系矿体引起。
5) 异常体的电导率 J ＞ 10A / m 时，则异常是铁矿引起的可能性更大。
6) 垂直断面上的磁异常，等值线收敛与发散奇点的多少，可以用来区分矿与非矿，曲线收敛且奇点多于 1 个，则异常多为矿体引起，反之为非矿异常。垂直梯度的变化 δE/δZ ＞6nT/m，则异常有可能是矿体引起。
7) 通过计算 lgJΔEmax的线性回归关系来区别矿与非矿，lgJ 是电导率 J 的对数，ΔEmax是电导率异常的极大值，其线性回归关系经验公式为: Y = a + bX = －2. 9 +1. 4X ( 式中，a 是斜线的截距; b 是斜率; Y 是第 X 个样本的 lgJΔEmax值，其多对应于 Y 的总体平均数的估量) 。当 X ＞4. 9，Y ＞4，J ＞10A / m 时，属强磁，由磁铁矿、假像赤铁矿引起; 当 3. 6 ＜ X ＜ 4. 2，2 ＞ Y ＞ 3，0. 1A / m ＜ J ＜ 1A / m时，属弱磁，由近矿围岩或火山岩引起; 当 X ＜ 3. 6，Y ＜ 2，J ＜ 0. 1A/m 时，由微弱或无磁沉积岩引起。

图 5 玢岩铁矿找矿模型图①龙旗山式; ②凹山式; ③姑山式; ④白象山式; ⑤梅山式


图 6 中国宁芜白象山铁矿床 5 线磁异常剖面图


图 7 中国宁芜姑山式铁矿床 0 线重磁异常剖面图

8) 重力归一化总梯度，其最大值大于 3. 06 时，异常多为矿体引起，而正梯度异常中心对应着矿体的重心位置，半极值的宽度对应着矿体水平方向的延伸。
9) 视磁化强度异常，若强度相当高，则多是磁性铁矿引起。
10) 电测深异常，矿体对应的是低阻，高阻与低阻间出现的梯度带异常，对应的往往是接触带与矿体。
B. 间接地球物理找矿标志
1) 重力高与重力低之间，平面上出现明显的梯度带，而且有一定的延伸，则反映的往往是断裂带或接触带。
2) 磁异常呈线状或串珠状分布，或者地磁航磁成线状的负异常，可以推测有断裂带存在。
3) 磁异常沿走向明显错位，错位往往是横向断裂的反映。
4) 有一定走向长度的重力高异常，往往对应着正向构造单元，如背斜或岩体隆起等，重力低对应着负向构造单元，如向斜凹陷等。
5) 频率测深等值线成直立或倾斜的线状分布，则异常往往是断层引起。
6) 线状磁异常产生原因，是断层中侵入的磁性岩体引起，孤立的磁异常中间梯度缓，边部梯度陡，并有一定强度的视磁化强度异常，则异常是岩体引起。
7) 磁异常大范围内较乱，异常有正有负，其场值高低不等，作上延数字处理后异常消失，则异常为火山岩引起; 若异常不消失，而其形状变规则，梯度变得圆滑，则异常为岩体引起。
8) 在一个大而低缓的磁异常边部，有成环状分布、走向变化的局部异常，对应的是岩体与围岩的接触带。
9) 环状、连环或环套环的遥感影像可指示出火山机构和成带成群的矿床。
( 3) 地球化学找矿标志
宁芜地区地球化学面上工作对找铁矿意义不大，所以没有系统做化探工作，仅在马鞍山东部丹博地区作过零星 1∶ 1 万岩石化探，局部有 Cu、Au 异常显示。
( 4) 主要勘查方法
首先通过 1∶ 1 万 ～1∶ 2000 的地质测量，全面、系统查清区内的地层、构造、岩浆岩的分布和特征，它们之间的关系，以及与成矿的关系，并通过地层学、岩石学、矿床学、矿物学、构造学等进而了解其成矿条件和矿化特征，评估找矿远景，为进一步工作提供科学依据。
在航测基础上，开展 1∶ 1 万 ～1∶ 5000 的高精度磁测扫面，确定异常形态与分布范围，为探矿工程布置提供依据。配合同比例尺磁测的重力测量，重磁同步，为进一步工作提供充分的科学依据。如工作区构造复杂、矿体埋藏较深，应做电、磁剖面测量、测深等工作。三分量磁电测井，是发现深部旁侧异常和矿体的有效方法。特别是物探异常验证钻孔，最好每孔都进行此项工作。加强深部找矿的综合技术方法的研究，包括地震、CR 法、激电测深等技术。
钻探是寻找隐伏矿体、查明矿体形态、产状的主要手段，也是验证各种异常的重要方法。随着新一轮和深部找矿的深入，钻探技术不断更新改进，钻探愈加显得重要。宁芜地区覆盖面大，要打开局面取得新的突破，没有钻探是绝对不可能的。
( 赵云佳 高道明 洪东良)

5. 美国霍姆斯塔克金矿床

霍姆斯塔克金矿床位于美国中部南达科他州的西侧与怀俄明州的接壤处，在地理上属于黑山地区的利德市。该矿从1878年开始生产，至1979年的近100年来，已开采黄金1120 t，尚保有储量98 t，矿石Au平均品位6.3 g/t。矿山目前开采深度达2438 m，日处理矿石6000 t，是北美最大的黄金矿山。
矿床出露在利德构造窗北端的前寒武纪变质岩系中，位于一隐伏穹隆-黑山隆起的中部。与南部大片出露的黑山前寒武系之间为一条带状的古生界地层出露，第三纪侵入体呈东西向展布，其侵入与形成隐伏穹隆的地质事件有关。穹隆上部古生界及其他年轻地层被剥蚀，下部含矿建造———霍姆斯塔克组出露在地表（图7-1）。

图7-1 利德构造窗地质图1哩=1.6093km

区域地层主要由三套地层组成，即前寒武系变质沉积岩、前寒武系台德伍德组和第三系、第四系的现代沉积物。三套地层之间均为不整合接触。第三纪火成岩呈岩株、岩墙和岩床产出，岩石类型为花岗岩和正长岩，局部为火山角砾岩。
金矿床主要产出在前寒武系霍姆斯塔克组的镁铁闪石片岩或镁菱铁矿片岩中。该区前寒武纪地层主要为一套低-中级变质的千枚岩、片岩、变质火山岩等，自下而上可划分为6个组：①普尔曼组：主要是灰色至灰褐色千枚岩，常呈1～3 mm厚的薄层至2 cm厚的条带产出，主要矿物成分为石英、白云母、石墨、铁白云石，同时还含较多的磁黄铁矿。有些地区矿物成分以铁白云石为主时，岩石则呈块状，总厚度大于610 m。②霍姆斯塔克组：是主要的含矿层位。由石英-镁菱铁矿岩石组成的片岩，并以含有重结晶的石英扁豆体为特征。在变质程度增高的地段，可成镁铁闪石片岩。该组的主要矿物为镁铁闪石和镁菱铁矿，常含绿泥石，其他次要矿物有石英、黑云母、铁白云石、石榴子石和石墨。在矿区北东部及东部，岩石中以镁铁闪石为主，在西南部则以镁菱铁矿占优势，这与矿区自北东向南西变质程度逐渐降低有关。总厚度60～90 m。③埃利森组：主要由碎屑石英岩和千枚岩组成。该岩组矿物一般呈细粒状，岩石有时显层理或交错层理。总厚度900～1254 m。④西北组：主要由千枚岩、片岩和少量页岩组成。主要矿物有石英、绢云母，并常含有黑云母及少量电气石和榍石。总厚1220 m。⑤弗拉克罗克组：主要为浅灰色绢云千枚岩或片岩，其次为石英岩、千枚岩、以具细纹层为特征，并广泛发育黄铁矿细纹层。在该岩组下半部，见2～3层窄而不稳定的菱镁铁矿片岩（菱镁铁矿在石榴子石带中转变为镁铁闪石）。千枚岩和片岩主要由石英、白云母、石墨、铁氧化物和少量电气石组成，烟灰色片岩主要为石英和石墨。总厚度1525 m。⑥格里兹利组：主要为绢云千枚岩和变质硬砂岩组成，岩石几乎不见层理。总厚度大于1000 m。这套前寒武纪地层被寒武系台德伍德组石英岩、白云岩、板岩等覆盖。在台德伍德组下部为底砾岩，呈角度不整合盖在前寒武纪地层上。
矿区内可划分出三个变质带，由南西向北东变质程度逐渐增高，由黑云母带经石榴子石带到十字石带，各带之间的界线是渐变的（图7-2）。金矿体仅产出在黑云母带和石榴子石带中，少部分矿体产在黑云母带的石英-镁菱铁矿片岩中，大多数矿体赋存在石榴子石带的镁铁闪石片岩内。在霍姆斯塔克组石榴子石带中的岩石几乎全由镁铁闪石组成。随着镁铁闪石的增加，石英减少，甚至消失，局部地段石墨较多。
以前这套前寒武纪变质地层相当于太古宇基底瓦丁系，后来认为可能属于古元古代阿菲宾时代，最近有人提出其形成年龄是2000 Ma左右。

图7-2 利德区地质略图

金矿化受霍姆斯塔克组岩层控制，具层控矿床的特征。矿体可产出在该组的各个层段，即从该岩组的底部到顶部都有金矿化。但据统计，在霍姆斯塔克组内，具有工业意义的矿体仅占该组的5%左右，也就是说矿体主要赋存在该组的一定部位，主要在早期等斜褶皱被置换的后期横向褶皱中。等斜褶皱和横向褶皱的轴面夹角在20°～30°，也就是横向褶皱中的扩容带是矿体局部富集的部位（图7-3）。矿体呈层状、脉状或透镜体状产出。主要矿体长200 m，宽20～100 m，金品位为（8～12）×10-6，含银2×10-6。

图7-3 2300中段，表示矿体在横向褶皱中的位置

金矿化有4类矿物组合：①石英、毒砂和绿泥石；②石英、磁黄铁矿、铁白云石及少量钠长石、蛋白石、白云母、石榴子石和镁铁闪石；③磁黄铁矿；④黄铁矿、方解石和少量石英、绿泥石、蛋白石、白云石、菱锰矿、镜铁矿、闪锌矿、方铅矿、黄铜矿、雄黄、自然砷和少量金。金常与毒砂伴生。在高品位矿石中，金普遍赋存在毒砂晶体中，有少量金赋存在绿泥石和磁铁矿中，但常靠近毒砂。
金矿物比硫化物形成晚。在矿体的垂直或水平方向上，一般均不见矿化分带现象。霍姆斯塔克金矿床有两种不同的成因观点。一种认为金矿化与第三纪斑岩侵入有关，为岩浆热液成因，另一种认为金矿化是前寒武纪火山喷发成因。根据对矿区内磁黄铁矿、毒砂和石英等硫、氧同位素系统研究，毒砂和磁黄铁矿的硫同位素明显受地层岩性控制，各呈自身的特征。如霍姆斯塔克组δ34S为5.6‰～9.8‰，下伏的普尔曼组为2.7‰～5.1‰，上覆埃利森组则为4.1‰～29.8‰（图7-4）。各组中同种硫化物的δ34S各具特征的事实，表明各组中硫是沉积同生、而不是通过其他热液系统带入的。

图7-4 霍姆斯塔克金矿床矿体与构造关系图（据D.M.Rye，1974）

J.Sawkin（1975）和D.M.Rye（1974）认为霍姆斯塔克金矿床是火山喷发成因，金与富铁化学沉积物一起形成的。矿床的形成可分三个阶段：①Au、As、S、Fe、SiO2可能由海底局部地段的热水带到沉积环境中，与Mg、C等一起沉积，组成矿源层；②随后上覆的火山碎屑物沉积；③同生的Au、As、S、SiO2等组分在霍姆斯塔克组发生变质和褶皱作用过程中发生活化，并近移到扩容带内形成矿体。

6. 模型十四 岩浆型铜镍硫化物矿床找矿模型

一、概 述
岩浆型铜镍硫化物矿床是指与镁铁质 － 超镁铁质岩浆成矿作用有关的以硫化物为主的矿床，是铜、镍和铂族金属的重要来源。据统计，世界上有 50%以上的镍和铂族金属以及 5. 5%的铜来自这类矿床。
这类矿床在世界上分布极不均匀，主要集中在加拿大 ( 萨德伯里、托普逊、沃伊塞湾等) 、美国( 德卢思等) 、俄罗斯 ( 诺里尔斯克 － 塔尔纳赫、贝辰加等) 、中国 ( 金川等) 、澳大利亚 ( 基思山、佩塞维兰斯、卡姆巴尔达等) 、南非 ( 布什维尔德等) 和津巴布韦 ( 大岩墙等) 等少数国家 ( 图 1;表 1) 。

图 1 世界主要岩浆型铜镍硫化物矿床分布示意图( 引自 D. M. Hoatson 等，2006，修改)

这类矿床按其含矿岩石、岩体形态及构造环境可分为 5 个亚类:
1) 与科马提岩质火山岩流及岩床有关的铜镍硫化物矿床 ( 如澳大利亚的基思山、佩塞维兰斯、雅卡宾迪、卡姆巴尔达，加拿大的托普逊等) ;
2) 与陆上溢流玄武岩岩床有关的铜镍硫化物矿床 ( 如俄罗斯的诺里尔斯克，美国的德卢思) ;
3) 与拉斑玄武岩岩浆分异的镁铁质 － 超镁铁质侵入体有关的铜镍硫化物矿床 ( 如加拿大的沃伊塞湾，中国的金川，俄罗斯的贝辰加等) ;
4) 与陨石撞击有关的苏长岩 － 辉长岩型铜镍硫化物矿床 ( 如加拿大的萨德伯里，现世界上仅此一例) ;
表 1 世界主要岩浆型铜镍硫化物矿床


资料来源: D. M. Hoatson 等，2006; P. Laznicka，2006; 李文渊，2007
注: Astro—与陨石撞击有关的铜镍硫化物矿床; Kom—科马提岩中的铜镍硫化物矿床; Basal—拉斑玄武岩质侵入体中底部的铜镍硫化物矿床; FB—与溢流玄武岩有关的侵入体中铜镍硫化物矿床; Strat—大型层状镁铁质 － 超镁铁质侵入体中层控铂族、铜镍硫化物矿床。
5) 与大型层状镁铁质 － 超镁铁质侵入杂岩有关的铂族金属、铜镍硫化物矿床 ( 如南非布什维尔德，津巴布韦大岩墙等) 。
二、地 质 特 征
1. 区域地质背景
岩浆型铜镍硫化物矿床所处的构造环境主要有大陆内部裂谷带 ( 如加拿大萨德伯里和俄罗斯诺里尔斯克等矿床) 、大陆边缘裂谷带 ( 如中国金川矿床等) 以及太古 － 元古宙绿岩带 ( 如澳大利亚卡姆巴尔达和加拿大托普逊等矿床) ，而活动的造山带环境只形成较小的矿床，如美国的莫希 ( Moxie)深成岩体中的矿床。
几乎所有的铜镍硫化物矿床都与镁铁质或超镁铁质岩体密切相关，由地幔中派生的镁铁质和超镁铁质岩浆饱含硫化物。镁铁质和超镁铁质岩体的母岩浆可以分为两个岩浆系列 ( 表 2) : 科马提岩岩浆和拉斑玄武岩岩浆。在 1500 ～1600℃喷发的超镁铁质科马提岩岩浆限于太古 － 元古宙，是一些重要硫化物矿床的母岩浆，形成的矿床有澳大利亚卡姆巴尔达、佩塞维兰斯，加拿大托普逊等大型矿床。拉斑玄武岩岩浆形成的矿床主要发育于克拉通地区，矿化不如科马提岩岩浆形成的矿床那么普遍，但却形成了一些重要矿床，如加拿大沃伊塞湾，俄罗斯贝辰加，中国金川等重要矿床。
含矿岩体规模大小不一，我国金川含矿岩体仅1. 34km2，而俄罗斯诺里尔斯克Ⅰ号岩体达 12km ×2km，加拿大萨德伯里铜镍硫化物矿床岩盆面积在 1000km2以上，南非布什维尔德含矿岩体面积约达 65000km2。
表 2 铜镍硫化物矿床母岩浆系列分类


2. 矿床地质特征
铜镍硫化物矿床主要产出在克拉通地区的陆内裂谷和大陆边缘裂谷，属拉张的构造环境。矿带受古大陆边缘或微陆块之间的拉张裂陷带控制。在拉张力支配下，岩石圈减薄、甚至破裂引起地幔上涌，导致镁铁质 － 超镁铁质岩石在地壳浅成环境侵位。
( 1) 容矿岩石类型
铜镍硫化物矿床在空间上和成因上与镁铁质 － 超镁铁质岩体有密切联系。与矿有关的镁铁质 － 超镁铁质岩石系列主要有拉斑玄武岩和科马提岩。这些岩体和岩流往往侵位于陆源沉积物中或绿岩带中。赋矿岩体主要有: ①由纯橄岩 － 方辉橄榄岩 － 橄榄岩 － 辉石岩 － 苏长岩 － 橄长岩 － 斜长岩 － 闪长岩等岩相组成或由橄长岩 － 苏长岩 － 斜长岩 － 铁闪长岩等岩相组成的大型层状杂岩体; ②苏长岩 － 闪长岩岩体; ③纯橄岩 － 二辉橄榄岩 － 橄榄岩 ( － 辉石岩) 杂岩体; ④橄榄岩 － 辉石岩 － 辉长岩 ( 苏长岩) － ( 闪长岩) 杂岩体; ⑤苦橄岩 － 苦橄粗玄岩 － 苦橄辉长岩 － 苏长岩 － 橄榄辉长岩侵入体等。含矿岩体常见明显的分异现象。
( 2) 矿体产状与矿石构造
铜镍硫化物矿床的含矿岩体产出形态多种多样，分别呈岩墙状 ( 津巴布韦大岩墙) 、岩盆状 ( 加拿大萨德伯里、俄罗斯诺里尔斯克) 、漏斗状 ( 加拿大沃伊塞湾) 、不规则层状 ( 南非布什维尔德)以及岩床、岩株状等。
矿体主要赋存于岩体的底部或接触带附近的裂隙中。产于岩体底部的矿体为似层状 ( 或板状) ，主要由中等—稠密浸染状矿石组成，属熔离分凝式矿体; 而产于接触带附近裂隙中的矿体则是以块状( 或角砾状) 矿石为主的脉状矿体，属贯入式矿体。岩体上部的含矿岩相产出由浸染状矿石组成的矿体，其形态为似层状或透镜状，镍品位一般低于底部矿体。
( 3) 矿石组分
矿石中的金属矿物组分较多，主要矿物有磁黄铁矿、镍黄铁矿和黄铜矿，其次是黄铁矿、针镍矿、紫硫镍铁矿、方黄铜矿、斑铜矿、磁铁矿、铬铁矿、铅铋碲矿、碲铂矿、砷铂矿和少量其他镍矿物等。脉石矿物为橄榄石、辉石及斜长石等围岩的造岩矿物。
镍和铜是矿石中的主要有益组分，尚有一些伴生组分，如铂族金属、金、银、钴、硒、碲和铬等，可综合利用。有些矿床中铂族金属是最主要的组分，如南非布什维尔德矿床等。
( 4) 成矿时代
该类矿床大多形成于太古宙、元古宙和晚古生代的二叠纪及中生代的三叠纪。最古老的铜镍硫化物矿床分布于西澳大利亚太古宙绿岩带中。该地区有些矿床产于高镁质火山岩段科马提岩质岩层中，这种岩层上部往往具有特殊的鬣刺结构 ( spinifex texture) ( 图 2) 。大型铜镍硫化物矿床多形成于元古宙以后活化的古老地台和地盾区，矿体赋存于层状镁铁质和超镁铁质岩体中，多为拉斑玄武岩质岩浆形成的岩体，有些与暗色岩的岩浆活动有关，形成溢流玄武岩。

图 2 典型的科马提岩火山沉积岩层剖面图( 表示科马提岩铜镍硫化物矿床的控矿因素)( 引自 D. P. Cox 等，1986)

表 3 和表 4 分别列出了含矿科马提岩区和含矿的拉斑玄武岩区矿床的主要地质特征。
表 3 含矿科马提岩区的主要地质特征


资料来源: D. M. Hoatson 等，2006
a. AUDK ( Al2O3/ TiO2= 15 ～ 25) : 铝未亏损的科马提岩 ( Munro 型) ; ADK( Al2O3/ TiO2＜ 15) : 铝亏损的科马提岩 ( Barberton型) 。表中这两种类型都有，但主要的化学类型还是前一个。
b. TDF: 薄层分异岩流; CSF: 具有内通道的复合席状岩流; DCSF: 纯橄榄岩复合席状岩流; LLLS: 层状熔岩湖和 ( 或) 岩床。
表4 武矿的拉斑玄含岩质镁铁质－区镁铁质侵入岩超的主要地质特征a


资料来源:.M.Hoatsn等，062
a.矿床/矿区，如萨德伯里(与古陨石坑有关)、诺里尔斯克(与流玄武岩有关的次火山岩床)和德卢思(与溢流玄武岩有关)有包括在本表没中，因为它们与“典型”的拉斑玄武岩质镁铁质－超镁铁质侵入体有不同的成因。贝辰加矿床列于本表中，但它与原始的拉斑玄武岩质岩浆系统和科马提岩岩浆系统都有化学亲合性。
b.这些矿床尽管品位低(Ni＜.04%)，但镍的总资源量很大。
c.加拿大其他地区矿化侵入体的大致年龄为01Ma、302Ma、04Ma、101Ma和702Ma。
三、矿床成因和找矿标志
1. 矿床成因
关于岩浆型铜镍硫化物矿床的成因先后有学者提出了岩浆熔离说、热液交代说、变质成矿说，但自从 J. H. I. Vogt 于 1894 年提出岩浆硫化物不混溶机制 ( 即岩浆熔离说) 以来，就一直被广泛接受。只有加拿大的萨德伯里被认为是陨石撞击成因的矿床。
研究岩浆型铜镍硫化物矿床成矿机理实际上就是研究母岩浆如何产生、演化以及成矿元素是如何运移、富集、沉淀形成矿床的。一般认为，岩浆型铜镍硫化物矿床的形成首先是基性 － 超基性岩浆中的硫化物达到饱和而与硅酸盐岩浆发生熔离，在此过程中亲铜元素进入分离出的硫化物熔体。硫化物熔体进而在一定的空间内与足够的硅酸盐岩浆混合导致亲铜元素品位提高。这些高品位的亲铜元素保存在合适的空间内就可以形成岩浆型铜镍硫化物矿床。由此可见，形成岩浆型铜镍硫化物矿床的首要条件是来自地幔的硅酸盐岩浆中的硫达到饱和而使硫化物熔体与硅酸盐岩浆发生熔离。当溶入硅酸盐岩浆中的硫达到饱和时，S 就会与 Ni、Cu、Fe、Co 及 PGE 等元素结合而形成一种不混溶的硫化物熔体。这种不混溶的硫化物将从硅酸盐熔体中熔离出来聚集在一起而呈 “珠滴”状，它们或者由于重力作用而沉淀下来保留在源区，或者呈不混溶的硫化物液滴悬浮于硅酸盐岩浆中随其一起上升，这取决于硫在硅酸盐岩浆中的溶解度、体系的氧化 － 还原状态、硅酸盐岩浆的黏度以及熔体的温度持续的时间。如果岩浆黏度较大而且温度下降较快，硫化物 “珠滴”则来不及沉降到岩浆底部，只能悬浮于硅酸盐岩浆中形成球粒状或浸染状构造的矿石; 如果岩浆黏度较小而且温度下降较慢，硫化物“珠滴”则可以沉降于岩浆底部，形成块状构造的矿石。
通过对世界上许多大型和超大型岩浆型铜镍硫化物矿床 Re － Os 同位素体系的研究，揭示出这类矿床的成矿物质可以完全源于地幔，如卡姆巴尔达矿床，但多数矿床则是壳幔混合源，如诺里尔斯克、萨德伯里、沃伊塞湾、德卢思、布什维尔德等矿床。这表明地壳混染作用对此类矿床的形成具有重要作用。
2. 找矿标志
( 1) 区域地质找矿标志
1) 岩浆型铜镍硫化物矿床产出的大地构造环境是克拉通、大陆内部裂谷、大陆边缘裂谷和绿岩带，因此，寻找岩浆型铜镍硫化物矿床的目标区首先要选择具有这种构造的地质区。
2) 岩浆型铜镍硫化物矿床多与侵入的或喷出的镁铁质 － 超镁铁质岩体、岩流有关，包括太古 －元古宙绿岩带中的科马提岩和各个年代的拉斑玄武岩质岩浆岩。因此，寻找各类基性 － 超基性侵入岩和在绿岩带中寻找科马提岩是勘查该类矿床的前提。
( 2) 局部地质找矿标志
1) 铜镍硫化物矿床主要形成于裂谷等张性环境中，巨大的张性构造带为岩浆的运移、侵位及期后成分的调整等提供了良好的通道和场所。这些特征在区内显示为深大断裂及其诱发的次级断裂，这些断裂控制着含矿岩体的形状和产状，如俄罗斯诺里尔斯克矿区几个矿床均产在区内的诺里尔斯克 －哈拉耶拉赫等断裂中 ( 图 3) 。因此，查明区内的深大断裂及其次级断裂，对勘查铜镍硫化物矿床具有重要意义。
2) 铜镍硫化物矿床的矿质主要来源于地幔，矿床一般在较深部位，由于含矿岩浆、富矿岩浆比重较大，所以矿体分布在岩体的较下部，或在沿侵入体底部接触带分布的岩浆补给通道和洼地中产出。一般来说，岩体底部和下伏地层中成矿较好，所以要特别重视在岩体下盘和下伏地层中找矿。
3) 在镁铁质 － 超镁铁质岩体中，铜镍硫化物矿床含矿岩相主要有苏长岩、橄长岩、纯橄岩、方辉橄榄岩、辉长岩、橄榄岩、辉石岩、斜长岩、闪长岩、苦橄岩、苦橄粗玄岩、苦橄辉长岩等，所以鉴别出这些岩相和这些岩相的组合就有可能找到赋存在其中的矿床。

图 3 俄罗斯诺里尔斯克矿区区域构造图( 引自 A. J. Naldrett 等，1992，修编)

4) 以科马提岩为容矿岩石的铜镍硫化物矿床，其上部岩石往往具有特殊的岩石结构———鬣刺结构，可以作为很好的找矿标志。
( 3) 地球物理找矿标志
1) 铜镍硫化物矿床中的块状硫化物矿体具有磁性，容易引起磁异常，但并不是强磁性异常。
2) 硫化物矿石为良导体，在矿体上方出现电磁异常，因此，可进行航空和地面电磁法测量，以圈定导电的 Fe － Ni － Cu 硫化物矿石。
3) 进行区域航磁和重力调查，以确定侵入体的范围和有利的矿化环境 ( 岩体底部接触带、岩浆补给通道) ; 地面磁测可确定岩性接触带和小型矿化构造 ( 如构造凹入处) 。
4) 深部钻孔和井中瞬变电磁测量系统 ( UTEM) 可有效勘查深埋的底板型矿体，如加拿大萨德伯里矿区近年在深部发现的许多矿床均应归功于此法的应用。
( 4) 地球化学找矿标志
1) 土壤 / 河流冲积层 / 露头的 Cu、As、Zn 地化异常，有可能指示有硫化物的存在。
2) 土壤 / 河流冲积层 / 露头的 Ni、Cr、Co、Mn 地化异常表明有橄榄石堆积层 ( 有一些科马提岩型铜镍硫化物矿体位于橄榄石堆积层内) 存在。
3) 科马提岩型铜镍硫化物矿化与铝未亏损的科马提岩岩层有关 ( Al2O3/ TiO2= 15 ～ 25) ，而铝亏损的科马提岩岩层 ( Al2O3/ TiO2＜ 15) 中矿化通常较差或不含矿。
( 唐金荣 戴自希)

7. 模型三十七 卡林型金矿床找矿模型

一、概 述
卡林型金矿产于碳酸盐岩、粉屑岩和泥岩中，又称微细浸染型金矿，是以 20 世纪 60 年代初在美国内华达州东北部卡林矿带的志留纪碳酸盐岩层中发现的卡林金矿而命名的。该类矿床的显著特点是储量大、品位低、不见明金，金以浸染状亚微粒 ( 微米级或更小) 形态存在。金矿化与火成岩没有明显、直接的联系。
从全球范围来看，国外已发现的卡林型金矿床主要分布于美国、印度尼西亚、菲律宾、墨西哥、智利和加拿大 ( 图 1) 。卡林矿带是卡林型金矿床最大的矿集区。该矿带呈 NW 向，长约 60km，主要分布有卡林 ( Carlin) 、金坑 ( Gold Quarry) 、迪普斯塔 ( Deep Star) 、贝茨 － 波斯特 ( Betze － Post)等矿床。到 1996 年末，该带已圈出了 40 多个矿床 ( 图 2) ，共生产黄金约 778t，尚有探明和概略储量近 1700t。

图 1 全球主要卡林型金矿床分布示意图( 引自施俊法等，2005，修改)

自 20 世纪 70 年代以来，中国先后发现了板其、丫他、烂泥沟、拉日玛、李坝、八卦庙及东北寨等大中型矿床及一些小型矿床，这些矿床主要分布在滇黔桂三角区、秦岭地区的陕甘川交界地带和广东、江西、湖南、湖北等地区。

图 2 美国内华达州卡林矿带金矿分布图( 引自 Lewis Teal 等，1997)

二、地 质 特 征
1. 区域构造背景
从大地构造背景来看，卡林型金矿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。诸如不同大地构造单元的结合部位、稳定大陆边缘的裂谷带等地壳活动较为强烈的部位，是该类型金矿较为发育的地区。例如，美国的卡林金矿床位于美国西部内华达州盆岭山脉区西部冒地槽与优地槽接合部位之西侧的优地槽沉积岩组合区内; 我国的卡林型金矿产出的构造位置主要为扬子地台周边的古生代、中生代褶皱带，如滇黔桂三角区位于扬子地台与华南褶皱带接合部位的右江褶皱带，湘中矿化集中区位于华南褶皱系的赣湘桂粤褶皱带，川西矿化集中区位于松潘 － 甘孜褶皱系的巴颜喀拉褶皱带。有研究还发现卡林型金矿床与裂谷活动有密切关系。例如，朱赖民等 ( 1998) 认为滇黔桂地区卡林型金矿处于滇黔桂裂谷带中。
2. 矿床地质特征
( 1) 控矿断裂
卡林矿带位于美国西部盆岭区，矿带中最主要的构造为 NNE 向的罗伯茨山逆断层，其次为逆断层之后的塔斯卡罗拉山背斜及 NW 向和 NE 向的高角度断层。后来背斜遭到剥蚀，下层地层出露形成了构造窗，矿带中矿床明显位于罗伯茨山逆断层两侧，受断层和背斜控制。
滇黔桂成矿区位于中国扬子地块南西边缘，南盘江造山褶皱带的北部。成矿区的深大断裂主要有册亨 － 荔波断裂、垭都 － 紫云断裂、普定 － 册亨断裂和弥勒 － 师宗断裂。金矿床围绕这些深大断裂分布，矿体产出明显受次级断裂和穹窿制约。
陕甘川成矿区位于中国秦岭造山带西段，卡林型金矿集中于商州 － 丹凤断裂与龙门山 － 大巴山断裂之间。该成矿区控矿构造较为复杂，因受中生代以来碰撞造山作用的影响，主要为压扭性的构造控矿。控矿构造包括压扭性断层、剪切带、紧闭褶皱等。
综上所述，卡林型金矿床中，断层、断裂构造为主要的控矿构造形式 ( 图 3) 。

图 3 典型卡林型金矿床成矿与断裂构造关系示意图( 引自 K. Bettles，2002)

( 2) 赋矿地层和岩性
虽然从寒武纪到白垩纪的地层中都含有卡林型金矿，但它的赋矿层位还是相对比较集中。美国卡林矿带，金矿主要赋存在泥盆纪地层中，其次是奥陶纪和志留纪地层 ( 图 4) 。中国秦岭地区是继美国卡林矿带之后的世界第二大卡林型金矿分布区，其金矿赋矿地层也是以泥盆纪为主。中国滇黔桂地区卡林金矿带，金的赋矿层位却是以三叠纪地层为主 ( 图 5) 。
至于赋矿岩性，几乎所有的卡林型金矿都赋存在碳酸盐岩和硅质碎屑岩地层中。卡林矿带中主要的赋矿层位———罗伯茨山组为粉砂质灰岩，其次是波波维奇组，为粉砂质石灰岩和含化石的石灰岩。罗伯茨断层上盘的赋矿岩层韦尼尼组主要为硅质碎屑岩 ( 图 4) 。中国秦岭地区卡林型金矿的赋矿岩性主要是大洋台地相碎屑岩 － 碳酸盐岩建造，而滇黔桂地区的赋矿岩性主要为硅质碎屑岩，位于该区西北部的上芒岗、丹寨等矿床的赋矿岩性为碳酸盐岩。

图 4 美国内华达州卡林矿带理想的地层柱状图和金矿化( 引自 Lewis Teal 等，1997)


图 5 中国卡林型金矿赋矿地层和成矿年龄统计直方图( 引自刘学飞，2008)

( 3) 围岩蚀变
卡林型金矿床最典型的蚀变类型有脱钙或脱碳酸盐化、泥化和硅化 ( 表 1) 。在粉砂质石灰岩或钙 － 硅酸盐角岩中所含的矿床里泥质蚀变特别发育，原岩中的岩屑、黏土和钾长石蚀变成蒙脱石、高岭石、伊利石和少量绢云母。硅化蚀变受容矿岩石成分的控制，在含有致密生物亮晶石灰岩或钙 － 硅酸盐原岩中的矿床里，流体渗透限于高角度断层通道中，这里硅化最强烈，而且空间上与金矿化相伴随。
表 1 美国内华达州和犹他州某些卡林型金矿的地质特征


资料来源: S. S 亚当斯，1993
蚀变类型受容矿岩石的岩性成分所控制。含碳酸盐岩的容矿岩石中脱碳酸盐化相当普遍，在钙质细碎屑岩和硅质岩石中泥质蚀变比较发育，而在含矿热液通道中有岩墙侵入的地段硅化比较明显。特别需要注意的是，在脱碳酸盐化地段，碳酸盐岩被溶解形成坍塌角砾岩，这种角砾岩往往对矿化有重要的控制作用。
( 4) 矿石组成
原生矿石的主要矿物组合为黄铁矿、毒砂、雄黄、雌黄、辉锑矿、辰砂，另外还有黄铜矿、石英、伊利石、高岭石、绢云母、重晶石、方解石、白云石和自然金等，有时还含有炭质物质。载金矿物为黄铁矿、毒砂、石英和黏土矿物，其中黄铁矿为主要的载金矿物。金颗粒极细，分布在黄铁矿和毒砂的晶格中，或依附在石英和黄铁矿的表面或充填在裂隙中。
( 5) 流体包裹体和同位素特征
卡林型金矿床中的金呈亚微粒 ( 50 ×10－ 8～ 200 × 10－ 8cm) ，主要出现在黄铁矿和毒砂的晶格中。流体包裹体研究表明，Au 是以二硫化氢络合物的形式被搬运的，流体盐度低 ( NaCl 当量 1% ～7% ) ，并富含 H2S 和 CO2，矿化形成深度为 ( 4. 0 ±2. 0) km，温度为 180 ～245℃。
近些年来，为了研究卡林型金矿的成因做了大量的同位素分析。表 2 是美国卡林矿带中几个典型卡林型金矿的 δ34S 值。这些值表明，成矿热液既可能来自地壳上部岩石中循环的大气水，也可能有部分变质热液或岩浆热液。
中国两大矿集区卡林型金矿脉石矿物 ( 石英、方解石等) 的氢、氧、硫同位素特征见表 3。滇黔桂地区 10 个典型卡林型金矿 δD 平均值为 －67. 74 ，变化范围为 －105. 37 ～ －30. 84 ，峰值主要集中在 －100 ～ －80 之间，均值与滇黔桂地区中生代大气降水的 δD 值 ( －70 左右) 较为接近，反映成矿流体以大气降水为主，兼有部分岩浆流体以及变质水的混合。秦岭地区 10 个典型卡林型金矿的 δD 值较为分散，平均值为 － 70. 14 ，变化范围为 － 117. 90 ～ － 10. 90 ，同样反映成矿流体为大气降水、岩浆水以及部分变质水的混合流体。两大矿集区的 δ18O 特征基本上与沉积岩的组成 ( 10 ～25 ) 一致，部分与火成岩的组成 ( 50 ～10 ) 一致。
表 2 典型卡林型金矿成矿流体中硫化物和 H2S 的同位素组成


资料来源:A.H.Hofstra，1997
中国两大矿集区25个矿床的δ34S变化范围主体在0～20之间(表3)，但也有部分可出现负值。统计表明，滇黔桂地区的δ34S变化范围较大，且均值较低，更接近沉积岩的δ34S特征值。
表 3 中国两大矿集区卡林型金矿 H、S、O 同位素特征


资料来源: 刘学飞，2008
三、矿床成因和找矿标志
1. 矿床成因
卡林型金矿床是一类还没有精确定义的十分复杂的金矿床，其成因争论也很大，过去认为美国卡林矿带是在大盆地内与第三纪或第四纪拉伸构造有关的近地表的热液成矿系统 ( 如低温热液热泉模式) 。随着研究的深入与资料的增多，人们的认识也发生了深刻的变化。
近年来，许多研究者根据流体包裹体和同位素资料，认为卡林型金矿床是由多种流体在中等地壳深度混合而形成的，如美国西部卡林金矿 ( 图 6) 。

图 6 美国西部卡林金矿可能存在的流体混合成矿示意图( 引自 S. Bellani 等，2004)

卡林型金矿的形成过程大致是: 大气降水穿过古生代岩石和前寒武纪基底进行循环，并可能从中获得了 Au、S 等物质。随着大气降水在源岩内流动，在高温下与岩石交换氧，结果使流体的 δ18O 升高，同时有不同来源的 CO2加入。稳定同位素资料表明，CO2不可能来自有机质，可能来自深部的变质流体或者与火成岩侵入体相伴随的岩浆热液。在岩浆热事件或者构造事件的作用下，成矿流体向上运移，在褶皱的顶部，这些流体突破压力封闭流到未受蚀变的含碳酸盐岩的岩层中，与那里存在的大气降水发生混合，从而使金沉淀下来。
总之，卡林型金矿是在浅成环境下经过加热而循环的大气水热液系统 ( 有部分变质水和岩浆热液加入) 而形成的低温浸染交代型矿床。除控矿断层/断裂构造外，卡林型金矿的成矿条件还包括:①主要容矿岩石之上需覆盖不渗透的盖层岩石，如火成岩岩席、较厚的页岩或粉砂岩等; ②岩石单元之间具有截然的流变性质差异; ③要有深源酸性流体，在地壳浅部与大气流体发生混合作用; ④需有金属及相关元素的来源 ( 图 7) 。
2. 找矿标志
( 1) 区域地质找矿标志
1) 卡林型金矿床多与深地壳构造有关，如美国卡林金矿的长条状矿带被认为是深地壳构造的反映。可根据包括火成岩、地球物理和地质等特征圈出新的隐伏控矿构造。
2) 优地槽和冒地槽的构造接合带、稳定大陆边缘的裂谷带、板块之间的碰撞造山带等地壳构造活动强烈的部位是寻找该类型矿床的有利位置。活动的大地构造环境为金矿的产出提供了所需的物质与能量条件，因此它往往在区域上控制着卡林型金矿成矿区的分布。
3) 矿床往往产于隆起的断块中，含矿岩层沿隆起断块出露到地表，也就是出露在穿过逆冲断层的构造窗中。在构造窗及其附近找矿是 20 世纪 60 年代卡林型金矿的 “构造窗找矿模型”。

图 7 卡林型金矿理想成矿作用及成矿要素剖面示意图( 引自 T. B. Thompson，2002)

4) 深大断裂 ( 图 7) 。例如，卡林矿带受罗伯茨山逆冲断层的控制，NW 向断层和次级的 NE 向断层是成矿流体的重要通道 ( 表 1) 。滇黔桂成矿区，卡林型金矿明显受册亨 － 荔波、垭都 － 紫云、普定 － 册亨、弥勒 － 师宗几条深大断裂的控制，许多矿床都分布在 EW 向的压扭性断层中。陕甘川成矿区总体受 NW － NWW 向区域性走向断层的控制，多数矿床都产于构造作用形成的挤压破碎带中或其两侧。
5) 高角度扭断层。美国大盆地 ( Great Basin) 所产出的卡林型金矿都被认为与扭断层构造环境下形成的高角度断层有关。共轭断层与交错断层是重要勘查准则。但由于这种容矿断层为数不多，所以需要进行详细的野外研究。
( 2) 局部地质找矿标志
1) 大多数矿床都与背斜或穹窿构造有关。美国卡林金矿床位于塔斯卡罗拉山背斜区，容矿的碳酸盐岩发生过广阔至中等幅度的背斜褶皱。我国两大矿集区中卡林型金矿受背斜和穹窿的制约也十分明显。看来，褶皱构造为矿体定位提供了必要的容矿空间，对流体运移起着构造圈团的作用。
2) 受逆冲断层控制的含水层。美国卡林金矿床大多与逆冲断层有关，这些逆冲断层有助于流体混合和形成矿石。
3) 受地层控制的含水层。跨区域的不整合面是最常见的一种层位，可以起到使流体混合并使金属沉淀的作用。渗透性沉积岩对许多矿床的形成具有重要意义。背斜构造与矿床的伴生关系，反映了在地层流体流动带、高角度断层、与褶皱有关的断裂中移动的地下水汇集在一起并发生了混合。
4) 岩墙和岩床。受断层控制的蚀变岩墙和岩床与矿床普遍伴生，因岩墙和岩床侵入体在驱动地下水对流中起重要作用，是成矿的重要因素，必须予以重视。
5) 含铁沉积物。许多卡林型金矿中的金为浸染状，容矿沉积物受到明显的硫化作用，表明沉积物中铁的数量、可被利用的程度和活泼程度是控制矿床位置、品位和储量的因素。因此，需要研究与浸染状矿床有关的同期不含矿沉积物和含矿沉积物的地质特征，制定勘查和预测矿床特征的准则。
6) 卡林矿带中许多矿床的蚀变矿物年龄测定结果为 95 ～ 140Ma，即中—晚白垩世。而对矿带中第三纪的含金岩墙所做的年龄测定大约为 40Ma。看来卡林矿带的金矿化至少有两期，对我国两大矿集区 80 多个卡林型金矿成矿年龄的统计表明，我国卡林型金矿的成矿时代分布于印支期晚期至喜马拉雅期。
( 3) 岩石学和矿物学找矿标志
1) 最初认为罗伯茨山组的碳酸盐岩是卡林型金矿的容矿岩石，但是后来发现炭质、硅质石灰岩、白云岩和钙质粉砂岩、各种泥岩、硅质岩、火山岩都是卡林型金矿最常见的容矿岩石。这些容矿岩石的时代虽然从寒武纪到白垩纪都有，但主要还是中古生代，其次是三叠纪。
2) 大多数卡林型金矿的矿体没有明显的边界 ( 以断层为界的除外) ，而是依靠化学分析边界品位圈定的。矿石中金呈细散浸染状，一般品位较低。与中、低温脉型金矿和矽卡岩型金矿不同的是，卡林型金矿所含的贱金属要低得多。
3) 卡林型金矿有许多矿床可明显分出上部氧化带和下部未氧化带。氧化带又可进一步分为淋滤的和未淋滤的。氧化的酸性淋滤带，其底界与现在的地形近乎平行，但沿裂隙会向下延伸较深。氧化但未淋滤的表生蚀变带，可延伸到淋滤带以下 20m 处，但也可见于淋滤带之上。
( 4) 地球物理找矿标志
1) 尽管难选矿石是硫化铁型的，而且也有激发极化反映，但是对卡林型矿床的直接探测往往是不能成功的。地球物理在岩石学填图、构造和蚀变方面却非常有用。
2) 大地电磁测深剖面可显示出地壳中的主要间断，并揭示出可能为矿化流体提供了通道的区域深断裂构造。
3) 重力测量可以找到构造、侵入体和块状碳酸盐岩以及盖层深度。卡林型金矿与断裂构造关系密切，可根据重力数据求得的密度界面追索一些已知断层在冲积层下的延伸，并推断出更多的完全隐伏的断层，尤其是山前断层。
4) 航空和地面磁测能找到构造和侵入体位置。例如，美国内华达州中北部卡林矿带中的许多矿床靠近被推测为白垩纪花岗深成岩体的东缘，这些岩体大部分是隐伏的，依靠航磁测量确定了岩体的整体范围。
( 5) 地球化学找矿标志
1) Au 和 As、Sb、Hg 常紧密共生，组成 “卡林元素组合”。这种元素组合对寻找卡林型金矿有着非常重要的意义。其中，As、Hg 及 Sb 是最为有效的探途元素。这些元素具有稳定的异常下限值( As 为 100 ×10－ 6，Hg 为 1 ×10－ 6，Sb 为 50 ×10－ 6) ，它们在地表环境和近地表的相对透水带中，例如断层、岩性接触带和角砾岩中有较高的活动性，因而它们可以作为金矿化的指示元素用于勘查。
2) 在某些矿床中 Ba、Tl、Ga 或 W 异常浓集，它们的重要性虽然不如 Au、As、Hg、Sb，但也有一定的指示意义。
3) 常见由 Au － As － Ag － Sb － Cu － Zn 等元素组成的次生晕特征，其中，Au、As 异常最为显著，面积大、浓度高且分带明显。受碳酸盐的影响，水系沉积物中的 Au 含量衰减较快，金异常小而弱。
4) 可根据 Au、As、Sb 等异常组成的原生晕标志，判别矿床的剥蚀程度，预测金矿化富集的部位。
5) 卡林型金矿中 Ag 的含量比较低，Au / Ag 比值一般为 8。贱金属的含量也比较低。
( 项仁杰 周 平)

8. 矿床模型概述

关于卡林型金矿床的形成，一些重要问题仍在争论当中，例如卡林型金矿是否属于一种完全不同的金矿成矿类型，还是与浅成低温热液金矿(Bagby et al.，1985)、与花岗岩有关的金矿(Sillitoe et al.，1990)或造山型金矿床(Phillips et al.，1993)之间存在某些联系等等。Phillips等(1998)提出澳大利亚西部伊尔冈克拉通新太古代造山型金矿系统的深层次风化产生的金矿成矿系统与内华达金矿成矿系统具有相似的特征。内华达北部和犹他西北部的金矿床所具有的类卡林型金矿的基本地质特征(Percival et al.，1998;Berger et al.，1991;Centstensen，1993)，在套用到世界其他地区时常常引起争论。至今，对卡林型-类卡林型金矿的全球分布规律的认识仍很薄弱。
Ilchik等(1997)认为，内华达州发育的岩石性质更为还原，这是满足大范围伸展所产生流体具高硫含量和强金可溶性之要求的关键。金矿局限于古被动边缘沉积序列的另一种可能原因是，某些沉积地层单元在古生代成岩过程中富集了金，后期伸展和地热梯度升高所引发的热液活动使金再活化。Emsbo等(1999)已经指出，在内华达州北部的一部分地层单元内的微细粒浸染型和相对粗粒的金矿化与层状重晶石和海底贱金属矿物发育有关。最后，在42～30Ma，在盆岭省中部之下的地幔柱(即黄石热点的祖先)，可能对于诱发大规模流体循环具有重要意义(Olipplinger et al.，1997;Mur-phy et al.，1998)。
美国内华达州卡林型金矿的成矿时代主要集中于43～34Ma期间，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和中度亲铁元素(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分作用。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分作用以及上地壳中含金流体的对流循环(图2-5)。

图2-5 卡林型金矿床的成矿模型图