卡林型金矿的矿石特征及其选矿课件.ppt
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- 卡林型 金矿 矿石 特征 及其 选矿 课件
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1、v v一、卡林型金矿一般概念v二、卡林型金矿在国外和国内的主要分布v三、卡林型金矿的矿石特征v四、卡林型金矿的选冶1、卡林型金矿的发现 卡林型金矿发现于20世纪60年代,最早发现于美国西部内华达州的卡林镇附近。由于它的独特的赋矿地层、成矿元素组合、成矿温度与以前世界范围内发现的其它金矿床具有明显不同的特征,矿床学家把该种金矿床视为一种新的金矿床类型。矿床、杨家杖子钼矿、东川铜矿、玉龙铜矿、德兴铜矿、阿舍勒铜矿、焦家式金矿,世界最大金矿南非威特沃特斯兰金-铀砾岩矿床等等。v卡林型(式)矿床就是根据该矿床的第一次确定地即位于美国内华达州的卡林镇附近而命名的。v在我国卡林型金的发现首先是湖南有色地质
2、局416地质队早在20世纪60年代对湖南衡东石峡汞矿勘查中发现了伴生金,品位37106。因未找到自然金(属不可见金),规模较小,并未引起足够的重视。v但自20世纪70年代未80年代初,随着对美国卡林型金矿成矿特征的理论的引入,我国贵州、广西、云南、四川、陕西、甘肃、湖北、湖南、江西、安徽、广东等省区相继发现了40多个大、中型卡林型金矿点。v至目前为止,在美国卡林型金矿已获得工业储量5000吨;v在我国,就滇黔桂金三角卡林型金矿已获得工业储量近800吨左右,远景储量2000吨左右;川甘陕地区目前还未获得工业储量和远景储量具体数据,但初略估计其工业储量500吨,远景储量1000吨;甘肃阳山金矿其远
3、景储量就已在500吨以上。v在我国,卡林型金矿探明的金的资源量占我国岩金总储量的30%以上,随着找矿不断取得进展这一比例将会进一步增大。v当前,对微细浸染型金矿床或卡林型金矿床概念的理解和认识尚不统一。除称之为微细浸染型金矿床或卡林型金矿床外,有些人还称之为热水溶滤型金矿、浊积岩型金矿、碳硅泥岩型金矿、碳酸盐岩金矿,甚至称之为可大规模开采的金矿。v名称的差异,在一定程度上反映人们对微细浸染型金矿床或卡林型金矿床的基本特征和成因的认识存在较大分歧。主要表现在以下两个方面:v一种意见认为,微细浸染型在概念上不同于卡林型,前者主要强调微细粒特点及浸染状产出方式,故应泛指除典型石英脉型及其它类型金矿床
4、氧化带矿石之外的大多数金矿床类型,而卡林型除指金的微细粒浸染状产出方式外,还应包括容矿围岩为沉积岩及矿床的中低温特征(李朝阳,2019)。v多数学者认为,微细浸染型金矿床和卡林型金矿床在概念上是一致的或大体类似(李文亢,1989;涂光炽,1990;刘东升等,1994)。v狭义:微细浸染型或卡林型金矿床主要产于沉积岩中。刘源骏等(1994)甚至认为,卡林型金矿床赋存于不纯的碳酸盐岩地层中。v广义:微细浸染型或卡林型金矿床不仅可以产于沉积岩中,还可以产于火山岩、火山沉积岩、浅变质岩等多种岩石类型中(王小春,2019;刘东升,1989;涂光炽,1990;王可勇,2000)。v目前看来,多倾向于广义的
5、理解。v为便于与国外同类型矿床对比,有些学者倾向采用卡林型金矿床这一名称(涂光炽,1990;刘东升等,1994;中国科学院黄金科技工作领导小组办公室,1994)。v但愈来愈多的学者倾向采用微细浸染型金矿床这一名称(陈毓川等,1994;侯宗林等,1989;郑明华等,1990;左仲书,1993;谭运金,1994;胡瑞忠等,2019;韦龙明,2019;刘显凡等,2019;刘家军等,2019;王可勇等,2000)。v关于微细浸染型或卡林型金矿床的定义,各家的理解有一定差异。v考克斯和辛格(1990)在矿床模式一书中,将卡林型金矿床定义为产于沉积岩宿主的微细粒(多小于微米级)浸染型金矿床。v刘东升等(1
6、994)的定义是:产于沉积岩及浅变质岩中,赋矿岩石主要为碎屑岩及碳酸盐岩;有一套中低温的矿物共生组合和围岩蚀变;金的粒度多为次显微显微级;在成因上属浅成中低温热液(渗流热卤水)金矿床。v陈毓川等(2019)在中国金矿床及其成 矿规律一书中采用了“微细浸染型金矿床”这一概念,并指出:本类型金矿是指金颗粒极其微细、并呈浸染状产出在震旦系三叠系未变质的细碎屑岩碳酸盐岩中的金矿床。其主要特点是:v围岩是由海相沉积的碎屑岩、泥质岩、碳酸盐岩、硅质岩等组成,其间常发育浊流沉积;v容矿岩石多以粉砂岩、细砂岩、泥质岩及其相互过渡的岩石为主,部分为不纯的碳酸盐岩及硅质岩,碳质含量普遍较高;v金的粒度微细,以超显
7、微为主;v金及载金矿物主要呈浸染状分布,矿体与围岩之间无明显界线;v矿物组成以低温矿物组合为主,贫硫化物;v砷、锑、汞等元素与金的相关性明显,由这些元素组成的独立矿物常构成具特色的矿物组合;v矿床具低温浅成特点。v有些学者将微细浸染型金矿床的主要特征归纳为三点:v金粒度微细,主要呈显微超显微状;具中低温矿物共生组合及Au-As-Sb-HgTl微量元素组合,且Au/Ag比值一般大于1;v主要由非岩浆热液形成或与侵入岩无密切关系(涂光炽,1990;王晓春 2019)。v实际上,卡林型金矿床是以首例矿床的发现地命名的,微细浸染型金矿则是我国学者根据该类金矿床矿石中的含金硫化物和自然金呈微细浸染状产出
8、、矿化易被忽略而命名的;热水溶滤型金矿则强调成矿流体为地层水和大气降水,盐度低,与岩浆热液或变质热液无成因联系。v目前的研究资料表明,卡林型金矿中的金主要呈显微超显微分散状态存在,其它类型金矿(如绿岩带型、变质碎屑岩型、火山岩型、侵入岩内及外接触带型、糜棱岩型、含金砾岩型等金矿)中的金通常主要呈中粗粒显微金明金产出,即使有显微超显微分散金存在,所占比例也很低。v因此,卡林型金矿有别于其它类型金矿的基本特征,除特征低温元素组合(Au-As-Sb-HgTl)外,就是矿石中的金主要呈显微超显微分散状态存在,“微细浸染”这一术语准确地反映了卡林型金矿床的本质特点,采用微细浸染型金矿床这一术语是恰当的。
9、v微细浸染型金矿另一个特点是金以显微超 显微状包于黄铁矿、毒砂中的占金总量的80%左右,这有别于其它类型金矿。v换句话说金赋存状态主要以包裹金形式存在。v就微细浸染型金矿的赋矿围岩而言,我们赞成广义的理解,即不仅可以产于沉积岩中,还可以产于岩浆岩、火山岩、火山沉积岩及弱变质沉积岩和浅变质岩中。如我国甘肃阳山超大型微细浸染型金矿床的主要矿石类型之一就是黄铁矿化蚀变花岗斑岩型矿石。v微细浸染型金矿本身不具严格的成因意义,有些与火成 岩无成因联系或无明显成因联系,有些则与火成岩有一 定的(个别情况下甚至有较紧密的)成因联系。v就成矿热动力而言,有些与侵入岩有一定联系,有些则无任何联系;v就水源而言,
10、虽然基本上均以加热的大气水和与围岩发生过水岩作用的层间建造水为主,但部分矿床有岩浆水和/或变质水参与,有的还与深部流体有关;v就物源而言,虽然多数矿床主要来自沉积地层,但不排斥侵入岩为部分矿床提供少量或部分成矿物质,也不排斥个别矿床的成矿物质主要来自侵入岩。v微细浸染型金矿与侵入体远接触带热液型金矿的区别也不是截然的,存在过渡类型金矿,如甘肃李坝、陕西八卦庙金矿床,但前者总体偏向微细浸染型金矿,后者总体偏向侵入体远接触带热液型金矿。v从成矿系列角度出发,根据金的赋存状态(主要是自然金的粒度)和矿床成因,微细浸染型金矿床可分为狭义型、广义型、超广义型三大类。v狭义型微细浸染型金矿床原生矿石中的自
11、然金主要呈显微(0.2-10m)、超显微(0.2m)自然金形式存在,多数1m,并具中低温矿物共生组合及Au-As-Sb-HgTl元素组合。v广义型微细浸染型金矿床自然金的粒度相对偏粗,存在不少细粒及部分中粒自然金,甚至可能存在少量粗粒金。但原生矿石中的自然金仍以显微和超显微自然金为主(一般在50以上),且微细粒自然金(37m)总量往往在85以上,通常不见或偶见明金。虽然成矿温度相对偏高,但成矿温度和蚀变矿物组合仍以中低温为主,并具有与狭义型微细浸染型金矿类似的成矿元素组合。v超广义型微细浸染型金矿床的自然金粒度相对狭义型明显偏粗,并有明金出现,但原生矿石中的自然金仍以微细粒为主;成矿温度和蚀变
12、矿物组合则以中温为主;主要成矿元素组合为Au-As。v总的看来,由狭义型广义型超广义型,自然金粒度呈增大趋势,成矿温度呈增高趋势,与火成岩的成因联系呈加强趋势。v一般意义上的卡林型金矿床只相当于狭义型微细浸染型金矿床中的一个亚类。v也就是说,微细浸染型金矿床与传统意义上的卡林型金矿床在内涵上有一定差异,在外延上差异更大。v由上述看卡林型金矿和微细浸染型金矿其共同特征多,差异性少,为了尊重首发现地,也为了纪念首发现地,叫卡林型金矿为宜。v世界上到目前为止,卡林型金矿主要分布在北半球的美国和中国。在美国,分布在美国西部的内华达州和犹他州(图1 美国地图),上面已经说到其工业储量已达5000吨。v在
13、中国,卡林型金矿最主要分布区以峨眉山玄武岩为中心,在其南方为滇黔桂金三角区,北面为川甘陕金三角(图2),这两个金三角构成了我国最主要卡林型金矿分布区。v滇黔桂金三角有贵州水银洞金矿床、太平洞金矿、紫木凼金矿、烂泥沟金矿床、戈塘金矿床、板其金矿床、丫他金矿床、老万场金矿床等;广西有金牙金矿床、高隆金矿床、隆或金矿床、马雄金(锑)矿床、八渡金矿床等;云南广南堂上金矿田、富宁革档金矿、富源县胜镜关东谱金矿、富宁者桑金矿、广南老寨湾金矿等。峨眉山玄武岩及卡林型金矿分布成都贵阳昆明、峨眉山玄武岩 2、川甘陕金山角 3、滇黔桂金三角v川甘陕金三角:四川有东北寨金矿、草地金矿、九寨沟金矿、桥上桥金矿等;陕西
14、有七里峡金矿、二台子金矿等;甘肃有拉尔马坪定金矿床、阳山特大型金矿带等。v除了上述两大金三角带外,在我国湖南、湖北、安徽抛刀岭、江西赣西北等地也都发现规模不大的卡林型金矿。v目前,我国发现的卡林型金矿规模属特大型的有3个,即贵州的水银洞100吨,烂泥沟200吨,甘肃阳山金矿其潜在的储量500吨。(一)成矿时代:v我们采用了ESR(电子顺磁共振)方法和 RbSr同位素方面测定了滇黔桂金三角卡林型金矿的成矿年龄,结果与前人发表的研究成果是一致的,成矿时代主要与燕山晚期和喜马拉雅早期。我国川甘陕金三角成矿时代也属这一时期。v 美国卡林型金矿成矿时代也属燕山晚期和第三纪(喜马拉雅早期),和我国基本相同
15、。(二)赋矿岩性(地层)1、从地层上,在我国川甘陕金三角,西秦岭地区赋矿地层主要是寒武系()奥陶系(O),少数分布在石炭系(C)、三叠系(T)和志留系(S);川西北地区主要与三叠纪地层有关。滇黔桂金三角卡林型金矿的赋矿地层主要为上二叠统(P2)和上三叠统(T3)地层,其次是泥盆纪和寒武纪地层中。v美国卡林型金矿主要赋矿地层主要是志留系(S)泥盆系(D)。2、从岩性上,中国的卡林型金矿的岩性在上世纪末和本世纪初,都认为赋矿岩性主要两类:v 一类为细碎屑岩,如泥质粉砂岩、泥质粉砂细砂岩、碳质泥质岩等;v另一类为不纯碳酸盐,如泥质白云岩、泥灰岩、碳质泥质白云质灰岩等。v但是自本世纪初开始,随着紫金公
16、司对贵州水银洞金矿的勘探和开发,通过系统的岩矿鉴定和测试分析,从岩石、岩石化学、微量元素、稀土元素的系统研究证实了黔西南地区的关岭、兴仁、安龙、贞丰等地二叠纪龙潭组为赋金层位。原来认为的不纯碳酸盐实际上是白云岩化的玄武质沉凝灰岩、玄武凝灰质泥岩,即使是地层中矿体生物碎屑灰岩中也不同程度含有玄武质火山碎屑物,从而纠正了长期以来把上二叠龙潭组地层(P2l)中的玄武质沉凝灰岩和玄武凝灰质泥岩误认为是普通的砂泥岩的错误,为黔西南龙潭组地层的研究在基础地层学方面做出了重要贡献。另外水银洞的金矿体和金矿石就是含多少不等玄武质火山碎屑物的生物碎屑灰岩,从而为卡林型金矿石增加了一个新类型,即生物碎屑灰岩型金矿
17、石。美国的卡林型金矿赋矿岩性为薄层粉砂质或泥炭质灰岩或白云岩,普遍夹碳质页岩,矿体附近有花岗闪长岩。(三)与有机质的关系:1、不论是中国还是美国,卡林型金矿多数情况下都富含有机质,这是卡林型金矿又一大特点。如川西北东北寨、九寨沟,甘肃坪定金矿,陕西二台子,黔西南的水银洞、雄黄岩、老万场、戈塘、堵汆,云南革档、者桑等。但是有机质的来源又是多元的,中国滇黔桂金三角的黔西南地区碳质至少来自两个方面:一个是木炭碎屑,一个是碳沥青。2、有机质与卡林型金矿的关系密切:作为金的溶剂和搬运剂而存在:v自20世纪70年代至今,有机质与成矿的关系一直 是热门研究课题。关于有机碳对卡林型金矿的富集、活化、迁移、沉淀
18、、保存所起的作用,世界各地进行了一些探索性研究,虽然不够深入,没有从根本上解决问题,但积累了不少资料(傅家漠等,1989)。特别指出的是我国学者涂光炽等著述的“低温地球化学”中从实际资料、实验过程、理论探讨对有机质在卡林型金矿形成中的作用进行深入研究(涂光炽等2019),肯定了有机质对金富集的重要性,令人兴奋。v无论是中国还是美国,卡林型金矿床普遍存在有机碳。国内外一些重要卡林型金矿床的形成,在不同程度上都与有机质地球化学行为有关(Gatellier等,1989;Ilchik等,1986)。有机质在卡林型金矿床成矿过程中的作用体现在:v1)生物在由矿源层提供的金异常海水中吸附金造成金的第一次富
19、集;v2)成岩过程中有机质转变为石油,金转入石油;v3)地热异常和成油后的构造作用使石油裂解,金向油田卤水转移,油田卤水是一种含胶体的溶液;v4)卤水向构造破碎带和多孔岩石(如水银洞多孔 生物碎屑)运移并继续萃取沿途金,含金热液卤水与大气降水、深部岩浆水混合通过电解质作用,使金沉淀(陈景河 2019)。v这里特别强调石油裂解(古油田破坏)对卡林型金矿物的重要作用。v有机质的富集作用是含金建造和金矿源层形成的重要方式之一。微生物有很强的富集金的能力,由细菌泉华有机质粘土,其富集金的能力以一个数量级递减,含金建造的有机碳含量与其含金量呈同步消长关系(胡凯,1992;刘金钟等,1993;殷鸿福等,1
20、993;林丽等,1993;李忠等,2019)。v如在西秦岭拉尔玛金矿床含矿岩系中,干酪根是矿源层中金的重要载体之一,干酪根的平均含金量比原岩高68.4倍,含碳地层起了生油层和金属矿源层的双重作用(伊海生1992)。v不过有机碳与金含量之间并没有简单的线性消长关系,反映了金矿成岩过程中金属与有机质的相互作用有其特殊性且过程复杂(曾允孚等,1994)。v有机质在元素活化迁移过程中可能起重要作用。v其次,有机质在成熟过程中要经过脱羧基、烃基等阶段,这些官能团可与金属形成稳定络合物,使金属的溶解度大大增加,且进行长距离搬运。金矿床与古油藏在空间上的伴生关系,矿区有时存在固体沥青,矿石中有时可见液态烃包
21、裹体,这些都是有机质参与成矿溶液金属搬运的重要证据。v如在拉尔玛金矿床赋矿岩系的分布范围内,固体沥青随处可见,有时规模相当大,曾被误为煤矿开采(曾允孚等,1994)。v需要特别指出的是,作者在水银洞金矿区发现含 金黄铁矿中存在富碳质富含K、Ca、Mg、Cr、S、Cl、CO2等(电探资料)无机物质的胶体环带(照片145、148、149)这一特殊现象,说明金矿化与有机质可能存在明显的成因联系。就拉尔玛金矿床矿体中的沥青与含金矿物的相互穿插关系来看,沥青主要生产于成矿前,富含沥青的碎块又有被矿脉穿插或交代的现象(曾允孚等,1994)。这恰好说明,古油田破坏在先,沥青先形成,油中金转入卤水与地下热液地
22、表水混合成矿在后,表明该类型金矿形成与油的裂解具有成因联系。v照片145贵州水银洞ZK1908203m P2L 强白云石化生物碎屑灰岩中的含金黄铁矿,围绕有机团形成五角十二面体形态。(照片中心)光片 500 照片长0.2mm Au=19.18g/tv照片148贵州水银洞a矿体 P2L 生于白云石化生物碎屑中的黄铁矿成岩作用早期的与有机质一起组成富有机质黄铁矿胶团(Py1)不含金,被晚期热液型含金黄铁矿包含(Py2)光片 500 照片长0.2mm Au=12.42g/tv照片149 贵州兴仁堵氽金矿 P2Lv变余玄武质沉凝灰岩中黄铁矿的不同阶段产物中间 隔着一个有机环带。岩石富有机质。黄铁矿外带
23、含 金。光片 100 照片长0.2mm Au=17.12g/tv有机质在元素沉淀过程中可能起重要作用,即有机质受含 矿热液作用裂解产生甲烷等低分子量有机分子及含硫和含 氮的化合物,促使成矿溶液物化性质(特别是酸碱度和氧化还原环境)变化,从而导致成矿物质从矿液中沉淀,并富集成矿。这可能就是卡林型金矿床普遍含甲烷包裹体而缺乏液态烃包裹体的主要原因。v此外,人们普遍认为,在金矿化期间,主岩中的碳显然不从热液中直接吸附或沉淀金,而是提供有利的还原环境。事实上,原生金矿石中,金主要赋存于与碳质伴生的、呈浸染状分布的晚期黄铁矿等矿物中,而不是存在于有机碳内。不过,碳质的确可以吸附部分金,其吸附能力取决于当
24、时碳的成熟度,通常成熟度高吸附能力低。也就是说,金的沉淀和富集成矿不仅取决于甲烷的还原沉淀,有机质的吸附以及金属有机质反应也可能起一定作用(Mercer,1976;Saxby,1976)。v此外研究发现,扬子地块西北缘、西南缘卡林型 金矿床的干酪根属型(腐泥型)干酪根,其原始 有机母质属还原环境中沉积的海相菌藻类生物演化成的腐泥型有机质。干酪根的成熟度按其热演化作用特点分为三个阶段,从低至高依次为成岩作用、深成热解作用和变质作用。这类干酪根研究表明处于高成熟演化阶段至过成熟演化阶段;古油田在这种温度下,肯定被破坏而裂解,油田已不复存在,黔西南卡林型金矿区普遍存在的沥青质很可能是古油田的破坏留下
25、的遗迹之一。华南地区双桥山群水口群等含金建造的干酪根,其投影点落在变质作用区域,表明这类干酪根处于过成熟演化阶段;扬子地块西北缘、西南缘 大型卡林型金矿床属深成热解作用范围;而小型金矿床或金矿点干酪根属变质作用区间(魏明秀,1992)。由此看来,干酪根的成熟度与其主岩的形成时代和变质程度关系密切,主岩形成时代愈早,变质程度愈高,其成熟度愈高(刘东升等,1994);干酪根的成熟度过低(即成岩作用阶段)或过高(即变质作用阶段)都不利于卡林型金矿的形成,干酪根成熟度中等(即深成热解作用阶段)最有利于卡林型金矿床的形成。v外来碳质碎屑在地层形成时作为地层中的一种组份而沉淀。v另外碳的来源还有在黔西南的
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