紅土型金礦地質(zhì)特征、控礦因素及找礦標(biāo)志

莊天明,李小飛,王新彥

(1.煙臺黃金職業(yè)學(xué)院，山東 煙臺 265401；2.中國黃金集團(tuán)地質(zhì)有限公司，北京 100012)

紅土型金礦床是指賦存于紅土風(fēng)化殼中的金礦床，其形成與紅土化作用有關(guān)(翟裕生，2011)。紅土型金礦最主要的特點(diǎn)是金礦分布于紅土之中，而紅土是含Al的硅酸鹽礦物和含F(xiàn)e的礦物經(jīng)分解氧化形成的呈紅色、赭色和褐色的土，廣泛分布于熱帶、亞熱帶炎熱且干濕交替的氣候地區(qū)(劉國平，1999)。自20世紀(jì)80年代，在西澳大利亞博丁頓首次發(fā)現(xiàn)紅土型金礦以來，在美國、巴西、泰國、印度、馬里、幾內(nèi)亞、尼日利亞、加納、新喀里多尼亞、斐濟(jì)、越南和老撾等地陸續(xù)發(fā)現(xiàn)一系列紅土型金礦床(曹新志，1998)。中國紅土型金礦床發(fā)現(xiàn)始于20世紀(jì)90年代初，湖北嘉魚蛇屋山金礦是利用化探方法發(fā)現(xiàn)的國內(nèi)第一個大型紅土型金礦床(李松生，1994)。目前，在湖南、廣東、云南、貴州和廣西等地也陸續(xù)報道了紅土型金礦床(點(diǎn))的發(fā)現(xiàn)，并進(jìn)行了相應(yīng)的勘查及研究工作(張學(xué)書，1997，1998；李志群，1998，1999；王硯耕，1998，2000；蔣年生，1999；何維基，1998；陳履安，1999；王瑞湖，2000；楊竹森等，2000，2001；陳履安，2000；陳大經(jīng)等，2001；Zang, et al., 2002；鄒依林等，2006；董光貴，2007；蔡鵬捷等，2016；童遠(yuǎn)剛等，2016)。紅土型金礦床具有規(guī)模大、易露采、易選冶、回收率高、見效快及效益高等特點(diǎn)(胡勝雄，2005；胡金才等，2013)，逐漸被國內(nèi)外金礦地質(zhì)勘查工作者所重視。

前人已對紅土型金礦的礦床分類、成礦機(jī)理、成礦模式及與國外典型礦床對比等進(jìn)行了研究，并取得了一系列成果(Mann, 1984; Santosh et al., 1991；Porto et al., 1995；陳大經(jīng)等，1996；曹新志，1998；孫承興等，1998；劉國平等，1999；王燕等，1999；王燕等，2002；高振敏等，2002；王曉曼等，2016；Lintern et al., 2017)，但對于紅土型金礦的地質(zhì)特征、控礦因素及找礦標(biāo)志未做全面而深入的總結(jié)。筆者在前人研究成果的基礎(chǔ)上，結(jié)合在老撾那烏東紅土型金礦的勘查工作，詳細(xì)論述了紅土型金礦地質(zhì)特征，對紅土型金礦控礦因素進(jìn)行了闡釋，最后指出了找礦標(biāo)志。

1 紅土型金礦地質(zhì)特征

1.1 礦床類型

紅土型金礦床類型根據(jù)不同的劃分依據(jù)有不同的分類方法(劉幼平，1999)。根據(jù)成礦時代的不同分為古風(fēng)化殼紅土型金礦和新生代紅土型金礦2類。考慮到紅土型金礦的變化保存，根據(jù)為成礦提供礦源的地質(zhì)體特征及成礦作用的不同分成2種類型：初生紅土型金礦和改造紅土型金礦(陳大經(jīng)等，1996)。后者是紅土型金礦的主體，也是找礦的主要對象。例如，博丁頓金礦、巴依爾金礦、湖北蛇屋山金礦等都為改造紅土型金礦。劉國平等(1999)根據(jù)紅土型金礦剖面結(jié)構(gòu)特征、控礦構(gòu)造、與原生礦(礦化體)的關(guān)系將其分為2類，即殘積型和遷積型。殘積型金礦為原生金礦石或金礦化巖石原地或基本原地經(jīng)紅土化作用形成的金礦；遷積型金礦主要為金礦石或金礦化巖石經(jīng)風(fēng)化、遷移(主要是垮塌、重力滑移)在喀斯特溶巖洞中堆積，經(jīng)紅土化所形成的金礦床。此種分類方法與陳大經(jīng)等(1996)的分類方法大同小異，一種由于紅土化作用基本原地形成，另一種經(jīng)歷了風(fēng)化、遷移，又遭受紅土化作用而形成金礦床。劉國平(1999)的分類更加側(cè)重從礦床特征及成因上考慮分類。因此，筆者更傾向于此分類方法，即分為殘積型和遷積型。

1.2 風(fēng)化殼剖面分帶

大量研究表明，紅土型金礦床在剖面上具明顯的垂直分帶特征(曹新志，1998)，無論風(fēng)化原巖是何種類型，一般都可劃分出5～6個帶(圖1)；按風(fēng)化程度不同，剖面從上到下可分出強(qiáng)風(fēng)化帶、風(fēng)化帶、半風(fēng)化帶、弱風(fēng)化帶和新鮮原巖；按地球化學(xué)分帶則分為氧化殘余帶、水解帶、淋濾帶和水合帶。通過國內(nèi)外部分紅土型金礦剖面分帶對比(表1)，雖然可以發(fā)現(xiàn)地質(zhì)背景及剖面分帶命名等有所不同，但剖面特征仍具有較好的可比性及相似性。對比發(fā)現(xiàn)，礦體通常產(chǎn)于硬(鐵)殼層、雜色黏土層、網(wǎng)紋狀黏土層及含礫亞黏土層中。因此，研究紅土型金礦床風(fēng)化殼剖面分帶，對于礦體定位預(yù)測具有重要意義。

表1 國內(nèi)外部分紅土型金礦床垂直分帶對比表

1.3 礦體形態(tài)、產(chǎn)狀與規(guī)模

紅土型金礦床礦體形態(tài)多呈層狀、似層狀和透鏡狀(曾志方等，2003；段振元等，2010；王曉曼等，2016)。礦體埋藏較淺，產(chǎn)狀一般較平緩，主要受紅土風(fēng)化殼形態(tài)控制(圖1)，底板產(chǎn)狀有起伏變化，礦體規(guī)模均小于風(fēng)化殼規(guī)模。礦床多數(shù)為中、小規(guī)模(曾志方等，2003)，少數(shù)可達(dá)大型乃至特大型規(guī)模。例如,博丁頓金礦，礦體長大于2 000 m，厚度一般為4～8 m，最厚20 m，具3層礦(Wells et al.，2019)；蛇屋山金礦礦體長約1 300 m，寬350 m，厚1.20～41.20 m，達(dá)到大型礦床規(guī)模；老撾那烏東金礦主礦體呈近水平層狀，長約360 m，寬120～320 m，厚3～62.05 m，有達(dá)到中-大型礦床的潛力。研究表明，低品位并不是紅土型金礦的基本地質(zhì)特征，紅土型金礦的品位往往受母巖含Au背景控制(孫承興等，1998)。在初具礦化地質(zhì)體上發(fā)育的紅土層礦石品位往往較低，但是在已有原生金礦基礎(chǔ)上，完全有可能形成比原生金礦更富的紅土型金礦。

Qh.全新統(tǒng)(殘坡積、洪沖積)；Qp24.中更新統(tǒng)第四段；Qp23.中更新統(tǒng)第三段；Qp22.中更新統(tǒng)第二段；Qp21.中更新統(tǒng)第一段；T3-J1.上三疊—下侏羅統(tǒng)(武昌群)；∈2-3-O1.寒武系上統(tǒng)—奧陶系下統(tǒng)(婁山關(guān)群—南津關(guān)組)；1.腐殖土；2.網(wǎng)紋狀含礫亞黏土；3.含高嶺土含礫亞黏土；4.含礫亞黏土；5.硅化巖巖塊；6.頁巖；7.灰?guī)r；8.泥灰?guī)r；9.斷層及編號；10.斷裂破碎帶及編號；11.紅土型金礦體

1.4 礦石質(zhì)量

紅土型金礦床礦石通常較為松散(段振元等，2010)，組分簡單，基本成分為黏土，夾有少量硅質(zhì)巖或其他圍巖碎屑(圖2a、圖2b)。主要礦物為石英、高嶺土(圖2b)、玉髓、褐鐵礦(圖2d)和針鐵礦；次要礦物為黃鐵礦、硬錳礦、膠磷礦、綠泥石和重晶石等(劉騰飛，1996)。老撾那烏東金礦原生礦體附近富含重晶石，礦石結(jié)構(gòu)主要為泥狀、含粉砂泥狀、粉砂狀及殘余結(jié)構(gòu)(毛昌明等，2006；潘金權(quán)等，2012)；礦石構(gòu)造通常為土狀、網(wǎng)紋狀、皮殼狀、角礫狀(圖2c)、條帶狀、斑點(diǎn)狀、豆粒狀、結(jié)核狀和塊狀構(gòu)造；礦石中的金主要呈次顯微狀或微粒狀的游離自然金存在，產(chǎn)于針鐵礦結(jié)核及豆粒中，或產(chǎn)于褐鐵礦裂縫中，或吸附在紅土中的鐵、鋁氫氧化物上，或吸附于黏土礦物晶體邊緣，少數(shù)呈薄層板狀甚至塊金形式產(chǎn)出，與以黃鐵礦為主要載金礦物的熱液型金礦床明顯不同(陳根文等，1999；胡金才等，2013；高永偉等，2019)；部分紅土型金礦床礦石中常伴生Ag，而且品位較高(Larizzatti et al.，2008)；金礦物的成色較高(Santosh et al., 1991)，為紅土型金礦的重要特征。

Ms.泥質(zhì)粉砂巖礫；Kl.高嶺土；Lm.褐鐵礦

2 控礦因素討論

2.1 礦源體

為紅土型金礦提供金物質(zhì)來源的地質(zhì)體稱之為礦源體(陳大經(jīng)等，1996)。金礦的礦源體大致可分為2類：①含Au豐度較高的巖石。包括前寒武系綠巖帶巖石、變質(zhì)巖、中基性火山巖、花崗閃長巖及閃長巖等(胡勝雄，2005)。例如，博丁頓金礦就被認(rèn)為是與含Au較高的太古界安山巖及花崗閃長巖有關(guān)；贛西大坊紅土型金礦的礦源體為花崗閃長斑巖(何維基，1998)。②產(chǎn)于各類基巖中的金礦化體及礦體。該類礦源體有產(chǎn)于古老地層中受構(gòu)造破碎帶控制的含Au硫化物石英脈礦化體及礦體(巴西巴依爾金礦床)；產(chǎn)于寒武—奧陶系及其他古生界中的卡林型金礦化體(湖北蛇屋山金礦床)；產(chǎn)于受構(gòu)造控制的泥質(zhì)粉砂巖、硅化沉凝灰?guī)r礦化體及礦體(老撾那烏東金礦床)。

2.2 構(gòu)造條件

國內(nèi)外絕大多數(shù)紅土型金礦床都與構(gòu)造有關(guān)(澳大利亞博丁頓金礦床、湖北蛇屋山金礦床、云南北衙金礦床)，包括區(qū)域構(gòu)造、新構(gòu)造運(yùn)動及礦田構(gòu)造。通常區(qū)域構(gòu)造控制著區(qū)域構(gòu)造演化、沉積建造、巖漿活動及成礦作用，也在一定程度上控制著區(qū)域上礦床的分布(翟裕生等，2010；李猛等，2020)。礦田構(gòu)造則可為礦床提供運(yùn)移通道和儲礦空間，直接控制著紅土型金礦下部含Au地質(zhì)體或金礦體的分布。湖北蛇屋山、云南北衙及貴州安龍豹子洞等礦床的形成均與斷裂構(gòu)造有密切關(guān)系，在斷裂帶部位風(fēng)化殼顯著增厚，金礦體厚度也大。因此，構(gòu)造還間接控制著紅土型金礦的空間分布及礦體厚度、規(guī)模(任治禨等，2001；Wang et al.，2014；岑安元，2016；童遠(yuǎn)剛等，2016)。新構(gòu)造運(yùn)動則決定了地殼的抬升、風(fēng)化，影響著紅土化作用的進(jìn)行，同時也控制著礦床的變化和保存。

2.3 古氣候條件

世界范圍內(nèi)，紅土型金礦主要集中于南北緯31°以內(nèi)的低緯度地區(qū)，古氣候以熱帶-亞熱帶濕潤氣候?yàn)橹?。新?gòu)造運(yùn)動時期，西澳大利亞、老撾、云南、湖南及中國的滇、黔、桂地區(qū)普遍為熱帶-亞熱帶濕潤氣候，雨量充沛，干濕交替，風(fēng)化過程加速了物質(zhì)的循環(huán)及元素交換；有機(jī)質(zhì)分解產(chǎn)生CO2多向大氣逸放，而腐植酸被大量雨水稀釋，地表水變?yōu)榱巳跛嵝?中性-弱堿性。此環(huán)境下，可使原巖中的Si、Ca、Mg、K、Na等元素大量淋濾流失；特別是去Si作用強(qiáng)烈，形成三水鋁石，鋁、鐵等氧化物殘留下來形成紅土風(fēng)化殼(王燕等，2002；毛昌明等，2006)。因此，這種溫?zé)釢駶櫟墓艢夂颦h(huán)境促進(jìn)紅土化作用的進(jìn)行(Anand et al.，2019)，為紅土型金礦的形成提供了有利的條件。

2.4 水文地質(zhì)條件

紅土型金礦作為一種典型的風(fēng)化礦床與地表水和地下水的運(yùn)動狀況及化學(xué)類型密切相關(guān)，水文地質(zhì)條件對紅土化作用發(fā)育的強(qiáng)度及深度有重要影響，決定了紅土化過程中Au元素被動活化能力、遷移形式及沉淀富集。地下水是風(fēng)化殼中各種物質(zhì)溶解和遷移的載體，是導(dǎo)致紅土風(fēng)化殼結(jié)構(gòu)分帶性的主要因素之一(王燕等，2002)。而差異性升降運(yùn)動易使地下水側(cè)向流動，對成礦不利；相對低洼的平坦地區(qū)，地下水呈垂向運(yùn)動為主，利于Au元素的次生富集(李志群，1998)；相對穩(wěn)定的潛水面和地表水、地下水補(bǔ)給系統(tǒng)有利于紅土化作用的進(jìn)行及風(fēng)化殼的保存。因此，良好的水文地質(zhì)條件有利于紅土型金礦的形成。

2.5 地貌條件

研究表明，相對穩(wěn)定的區(qū)域構(gòu)造環(huán)境有利于大中型紅土型金礦床的形成。國內(nèi)外已發(fā)現(xiàn)的大中紅土型金礦主要產(chǎn)于構(gòu)造背景相對穩(wěn)定的低山丘陵地區(qū)，可使紅土風(fēng)化殼及富集沉淀的Au更易保存。例如，澳大利亞的布丁頓、巴西的巴伊爾等紅土型金礦床。而構(gòu)造活動強(qiáng)烈地區(qū)是不利于紅土風(fēng)化殼與紅土型金礦的形成與保存(王燕等，2002)。中國南方部分地區(qū)受強(qiáng)烈的構(gòu)造活動影響，地形起伏大，切割深，對礦床的保存不利。在山間盆地、低山丘陵、喀斯特地貌區(qū)域多形成中小規(guī)模的紅土型金礦床。黔西南地區(qū)發(fā)育大量紅土型金礦，但貴州晴隆沙子銳鈦礦礦床由于喀斯特地貌發(fā)育，使金礦源巖風(fēng)化不徹底，不能形成紅土型金礦床(張敏等，2016)。老撾那烏東地區(qū)和西非南撒哈拉地區(qū)多為低山丘陵地帶(Chardon et al., 2018)，紅土型金礦廣泛發(fā)育。因此，地貌條件也是紅土型金礦形成的重要控礦因素之一。

3 找礦標(biāo)志

尋找紅土型金礦首先建立在一定區(qū)域內(nèi)發(fā)育紅土層的基礎(chǔ)上，在低緯度熱帶-亞熱帶濕潤地區(qū)，紅土層下部有豐富礦源體相對穩(wěn)定的構(gòu)造環(huán)境或山間盆地、低山丘陵及喀斯特地貌區(qū)域。綜合前人研究成果及筆者在老撾那烏東金礦的勘查工作，總結(jié)出以下幾個找礦標(biāo)志。

(1)區(qū)域性化探分散流及次生暈Au異常是紅土型金礦的重要找礦標(biāo)志?；椒椒▽ふ医鸬V一直被地質(zhì)勘查工作者所推崇，特別是全國區(qū)域化探數(shù)據(jù)庫的建立，為金礦床資源預(yù)測提供了豐富的地球化學(xué)信息(向運(yùn)川等，2018)。紅土型金礦床與化探異常往往具有較好的吻合性，尤其是形態(tài)完整、元素分帶明顯，濃集中心清晰的Au、Ag、Hg、Sb、Bi、Mo及As元素組合異常，可能是紅土型金礦的礦致異常(王燕，1999; 潘金權(quán)等，2012；胡金才等，2013；Lintern et al., 2017)。例如，老撾那烏東金礦床，在預(yù)查第一階段進(jìn)行了1∶5萬水系沉積物測量，圈出了水系異常靶區(qū)，劃定了下步工作重點(diǎn)區(qū)域；第二階段完成了1∶1萬土壤地球化學(xué)測量，圈出了土壤異常靶區(qū)，后期經(jīng)異常查證，發(fā)現(xiàn)了工業(yè)礦體，金礦體與Au、Ag、Cu、As、Sb元素組合異常吻合性較好。

(2)在富含Au元素的地質(zhì)體或金礦體范圍及其附近存在大面積的紅土層，為尋找紅土型金礦的重要標(biāo)志。長江中下游及華南地區(qū)的紅土形成時代多為第四紀(jì)更新世，并且主要是在中更新世形成。在這一地質(zhì)時期網(wǎng)紋紅土、雜色黏土較為發(fā)育(陳大經(jīng)等，1996；毛昌明等，2006)。從湖北蛇屋山金礦紅土風(fēng)化殼剖面可以看出，剖面中發(fā)育網(wǎng)紋狀紅土。因此，長江中下游紅土型金礦的主體應(yīng)是第四紀(jì)中更新世的產(chǎn)物。

(3)紅土剖面的鐵質(zhì)帶可作為一種重要尋找金礦體的標(biāo)志(曹新志，1998)。紅土化剖面中的豆(鮞)狀褐鐵礦結(jié)核及鐵錳結(jié)核碎塊層位是紅土化作用成熟和成礦紅土化剖面的特征，是直接的找礦標(biāo)志(王燕，1999;毛昌明等，2006)；褐鐵礦(針鐵礦)、次生錳礦物也是重要的找礦標(biāo)志(李志群，1998)。在老撾那烏東金礦區(qū)紅土剖面中上部含礫亞黏土層位中，富含大量豆?fàn)?、球粒狀褐鐵礦結(jié)核構(gòu)成了紅土剖面鐵質(zhì)帶；經(jīng)化驗(yàn)分析，該帶為富含Au的層位。

4 結(jié)論

(1)紅土型金礦根據(jù)風(fēng)化殼剖面結(jié)構(gòu)特征、與原生礦的關(guān)系主要分為殘積型和遷積型；紅土型金礦的風(fēng)化殼剖面有明顯的垂直分帶，礦體主要產(chǎn)在硬(鐵)殼層及雜色黏土層、網(wǎng)紋狀黏土層及含礫亞黏土層中；礦體一般呈層狀、似層狀、透鏡狀，礦體埋藏較淺，產(chǎn)狀一般較平緩，受紅土風(fēng)化殼形態(tài)控制，礦體規(guī)模多為中、小型，少數(shù)可達(dá)大型-特大型；礦石品位有高有低，礦石松散，組分簡單，主要為黏土，金礦物成色較高。

(2)紅土型金礦的形成不僅需要良好的礦源層提供成礦物源，還需要構(gòu)造為含金熱液提供運(yùn)移通道，同時構(gòu)造活動還可使原生礦體發(fā)生破壞，為金礦的富集提供動力基礎(chǔ)。而古氣候及水文地質(zhì)條件則控制著紅土化作用的發(fā)育程度及風(fēng)化殼的保存，合適的地形地貌為紅土型金礦的保存提供空間。紅土型金礦是由幾種控礦因素相互作用、彼此影響而形成的，遵循“源-運(yùn)-儲-變-?！钡暮诵某傻V理論。

(3)化探在尋找紅土型金礦中可發(fā)揮重要作用。區(qū)域性化探分散流及次生暈Au異常可作為紅土型金礦的重要找礦標(biāo)志；在富含Au的地質(zhì)體或金礦體范圍及其附近，廣泛發(fā)育大面積的紅土層，是尋找紅土型金礦的重要標(biāo)志；紅土風(fēng)化殼剖面在垂向上有數(shù)個分帶，其中鐵質(zhì)帶可作為一種重要的尋找金礦體的標(biāo)志。