作者:宋建潮 来源: 发布时间:2022-7-14 1:37:14
沙漠风云:卡林型金矿的发现

 

   地质虽非一门精确科学,但却需要无尽的想象力与创造力。脱离传统思想的桎梏,才能开出别致的花朵,地质学家拥有了这种柔性思想,就能灵活应对各种地质难题。

   找矿勘探类似开发新药,虽然成功的概率极低,但这并不妨碍人们探索的热情。找矿实践证明,矿床发现多是少数天才探矿者的灵光乍现并持之以恒,而非数理统计的趋势预测,也非一干所谓探矿者的“民主集中,会议决定”。

   工业革命以来,借助能源与机械的力量,人类掀起了几股淘金潮,使得原本的荒凉之地如今变得生机盎然。但有一种金矿类型,直到1960年代才原形毕显,即便到今天它依然有些神秘,这就是卡林(Carlin)型金矿。

 

一位采矿工程师的预言

 

   内华达州地处美国西部著名的盆岭构造省,由南北向的山脉及夹杂于其间的盆地构成,是17Ma(百万年)前一次构造扩张运动的产物,也是变质核杂岩概念的诞生地。

   内华达州采矿历史悠久,早在1870年代,就有西方传教士开采砂金、银和绿松石的记录。但真正使内华达州矿业繁盛还是在加利福尼亚淘金运动以后。1859年Comstock银矿、1900~1902年Tonopah银矿和Goldfield金矿的发现,先后掀起了一波淘金热潮,找矿活动在内华达州各地区开展得如火如荼,每个地区几乎都有自己的标志性采矿区,找到的矿产种类也不仅仅局限于金银,铜、铅、锌、钨、锰、铀、钼、砷、工业矿物甚至石油都被广泛开发利用。

   在内华达州早期的采矿历史中,金矿虽然也时有发现,但重要地位并没有被凸显出来。1850年代,摩门教徒在内华达州发现了第一个现代砂金和脉状金矿。1902年,Goldfield金矿的发现是当时最大的发现,并在以后很长时间内占据内华达州黄金产量第一的宝座。1930年代中后期虽然处于经济大萧条时期,但却没有阻止金矿发现的步伐,Standard、Getchell、Northumberland、Gold Acres都是在这一时期被发现的,这些金矿是“不可见金”——卡林型金矿第一次在内华达州被发现。

   W.O.Vanderburg是美国矿务局的一名采矿工程师。有一次在野外勘察时,他在Getchell偶然发现了一大片硅化铁质浸染露头区。这片露头曾经被探矿者光顾了无数次,但他们只是敲碎这些岩石,用淘金盘淘洗,而淘金盘底未现“金黄色”,于是他们便遗憾而孤独地离开了。

   Vanderburg把这些样品送到化验室分析,结果证明有金存在。他同时注意到有几个大型金矿呈浸染状赋存在沉积岩中,由此预测内华达州其他地区也有类似金矿存在。但是,他的预言在当时并没有引起足够重视。

   RalphJ.Roberts供职于美国地质调查局,早在1940年代就识别出“Roberts山逆冲断裂带”。Roberts山逆冲断裂带形成于石炭纪早期,此时Antler造山运动达到顶峰,裂谷构造环境中西侧的优地槽火山—碎屑岩组合,逆冲于东侧的冒地槽碳酸盐岩组合之上,由于逆冲后的抬升,形成穹隆构造,在侵蚀作用下,火山—碎屑岩组合被剥离,使得下部的碳酸盐岩组合重见阳光,这就是逆冲断裂带中常见的“构造窗”现象。在Eureka和周围地区的填图显示,这些“构造窗”大致呈北西—南东向带状分布,共有两条,即现在所说的Battle Mountain Trend与Carlin Trend。带内侵入岩体发育,已发现的矿床或矿点就位于这些“构造窗”内或附近。

 

发现卡林型金矿

 

   John Livermore毕业于斯坦福大学,在1961年初举行的一个会议上,他遇到了Roberts,并与之详谈了内华达州北部地层、构造与矿床分布的关系。1961年6月,Livermore成功说服Newmont管理层,在Eureka和Elko地区Roberts山逆冲断裂带开展勘探、填图和取样工作,寻找微细粒金矿。

   这个想法得到了年轻地质学家Alan Coope的支持。在当地一名矿山经理的建议下,他们第一炮放在了Blue Star旧有采矿区。经过细致入微的填图以及系统全面的取样,很快他们就发现金品位和硅化密切相关,并在以后成为卡林金矿主采区的位置发现了厚度24米、品位6克/吨的金矿体,这是卡林地区第一次发现重大金矿体。

   在东侧的Popovich Hill,Coope在野外调查时,看到某西北向断层下盘灰岩呈“浮片”状零散分布。出于对这种岩石外貌的好奇,他采集了一些样品,分析结果显示金矿体品位竟然有6克/吨多。随后一排钻孔被布置,在一个钻孔内发现了厚度30米、品位30克/吨的金矿体,这是卡林地区第二次发现重大金矿体。

   经过随后几年的详查勘探,卡林金矿储量达到了90吨,并于1965年开始生产,小小的卡林镇也因卡林金矿而名垂史册。

   借助卡林金矿的发现,一系列勘探工作跟进,逐渐形成了一个长80公里、宽8公里,内含20多个大型金矿床的带,这就是著名的Carlin Trend。2011年左右,它就已经产出了3847吨黄金。

 

卡林型金矿的成因

 

   虽然卡林型金矿发现至今已有50余年,资料也积累了一大堆,但有关它的成因模式一直众说纷纭。矿床成因更多为学者所关注,对于勘探者和投资者而言,只是想知道去哪里找矿、怎么找矿,以及投资能否在短时期内有足够回报。对于卡林型金矿的形成,有以下一种说法。

   故事开始于385Ma前,那时内华达州还是一片汪洋。形成珊瑚礁的海洋生物生活在浅海,以获取足够阳光,珊瑚礁死后形成了灰岩。东侧河流带来的砂、粉砂、泥,一部分与灰岩混杂在一起,一部分沉积于深海底部。这里没有阳光也就形不成灰岩,时间久了,就堆积了几千甚至上万米厚的岩层。

   后来,西侧的太平洋板块向东侧的美洲板块俯冲,在内华达州中北部,西侧的碎屑岩向东推覆于灰岩之上,距离约140公里。接着,挤压应力转换为扩张应力,挤压—扩张轮流“坐庄”,岩石组合不断遭到洗牌,上部岩层好像一个地毯,下部岩层好像一个地板,不断地滑动与褶皱产生了大量构造圈闭。当流体自深部向上运移时,下部灰岩容易被溶解掉,上部碎屑岩组合则发挥了不渗透的“隔档”作用,就好像压力锅的盖子,热液流体在上部岩层和下部岩层接触部位富集,沉淀成矿。上下部岩层的叠覆区是最有利于成矿的,非叠覆区多形成小矿或矿点,这就是内华达州成矿的秘密。

   流体从何而来?太平洋板块最初俯冲角较缓,能俯冲到内华达州所在大陆板块很远的地方,也就是内华达州东北部。初次部分熔融形成岩浆,随着俯冲速度变小和俯冲板块前端折返,俯冲角变陡,岩浆活动由东北向西南递次发展。由岩浆演化而来的含金热液流体倾向富集于陡峭、长期活动的断层区,早期形成的断层后期不断遭受挤压—扩张,多次活化,引领含矿流体进入这适宜的“洞房”,最终酝酿成卡林型金矿。成矿流体通过淋滤下部灰岩岩层不断获得金,就像饥饿的孩子吮吸母亲的乳汁。在17Ma左右,内华达州完全以扩张作用为主,最终导致了现代盆地—山岭地貌的形成,许多金矿在这个过程中也遭到改造。

   牧场、矿山、野马、卡车……在广袤无垠的内华达州,共同筑起一幅美丽的画卷,吸引着新时代勇敢无畏的牛仔,追逐他们的梦想。■

(作者系江西应用科技学院副教授)

 

 

《科学新闻》 (科学新闻2022年6月刊 绿色)
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