沙漠風雲-卡林型金礦的故事

地質雖非一門精確科學，但卻需要無盡的想像力與創造力。脫離傳統思想的桎梏，才能開出別緻的花朵，地質學家擁有了這種柔性思想，就能靈活應對各種地質難題。找礦勘探類似開發新葯，雖然成功的概率極低，但這並不妨礙人們探索的熱情。找礦實踐證明，礦床發現多是少數天才探礦者的靈光乍現並持之以恆，而非數理統計的趨勢預測，也非一干所謂探礦者的「民主集中，會議決定」。探礦者是相信金礦存在確實存在的人，而非相信金礦存在而實際上並不存在的人，即使你站在荒漠邊緣，望眼欲穿，渴求成功。工業革命以來，藉助能源與機械的力量，人類掀起了幾股淘金潮，使得原本的荒涼之地如今生機盎然，但有一種金礦類型，直到1960s才原形畢顯，即便今天它依然有些兒神秘，這就是Carlin（卡林）型金礦。

Nevada風景一瞥（來自swimmingpoolquote網站）

Nevada（內華達州）地處美國西部著名的盆嶺構造省，由南北向的山脈及夾雜於期間的盆地構成，是17Ma年前一次構造擴張運動的產物，也是變質核雜岩（metamorphic core complexes）概念的誕生之地。夏季短暫炎熱，冬季漫長寒冷，全年降雨稀少，多為沙漠之地。Nevada採礦歷史悠久，早在1870s，就有西方傳教士開採砂金、銀和綠松石的記錄，但真正使Nevada礦業繁盛還是在加利福尼亞淘金運動以後，1859年Comstock銀礦，1900-1902年Tonopah銀礦和Goldfield金礦的發現先後掀起了一波「淘金」熱潮，找礦活動在Nevada各地區如火如荼開展，每個地區都幾乎有自己的標誌性採礦區，有的地區的名字就是以採礦區的名字命名。找到的礦產種類也不僅僅局限於金銀，銅、鉛、鋅、鎢、錳、鈾、鉬、砷、工業礦物，甚至石油也被廣泛開發利用，人潮湧動，機器轟鳴，歡樂痛苦，興衰更替，訴說著Nevada的血淚與繁衰礦業史。戰爭常會使得某些金屬價格戰時高歌猛進，戰後迅速回落，例如鎢、錳、鈾、鉬等。

在Nevada早期的採礦歷史中，金礦雖然也時有發現，但並沒有凸顯它的重要地位。1850s，崇尚一夫多妻制的摩門教徒在Nevada發現了第一個現代砂金和脈狀金礦。1902年Goldfield金礦的發現是當時最大的發現，並在以後長時間佔據Nevada黃金產量第一的寶座，許多淘金者蜂擁而至，引領了一股持續20年的狂潮。1930s中後期雖然處於經濟大蕭條時期，但卻沒有阻止金礦發現的步伐，Standard、Getchell、Northumberland、Gold Acres都是在這一時期被發現的，這些金礦是「不可見金」―Carlin型金礦第一次在Nevada被發現。W.O.Vanderburg當時是美國礦務局一名採礦工程師，有一次在野外踏查時，他在Getchell偶然發現了一大片硅化鐵質浸染露頭區。這片露頭曾經被探礦者無數次光顧，但他們只是敲碎這些岩石，用淘金盤淘洗，這是那個時代找金的標準方法，淘金盤底未現「金黃色」，他們遺憾地、孤獨地離開了。Vanderburg把這些樣品送到化驗室分析，結果證明有金存在，他也注意到有幾個大型金礦呈浸染狀賦存在沉積岩中，由此預測Nevada其他地區也有類似金礦存在，但是他的預言當時並沒有引起足夠重視。

Ralph J.Roberts(左圖右) 與John Livermore（均來自Wikipedia）

RalphJ.Roberts供職於美國地質調查局，多半生在Nevada進行填圖和研究工作，早在1940s就識別出Roberts山逆沖斷裂帶（Roberts Mountains Thrust）。Roberts山逆沖斷裂帶形成於石炭紀早期，此時Antler造山運動也達到頂峰，裂谷構造環境中西側的優地槽火山-碎屑岩組合逆沖於東側的冒地槽碳酸鹽岩組合之上，由於逆沖後的抬升，形成穹隆構造，在侵蝕作用下，火山-碎屑岩組合被剝離，使得下部的碳酸鹽岩組合重見陽光，這就是逆沖斷裂帶中常見的「構造窗」現象。在Eureka和周圍地區的填圖顯示這些「構造窗」大致呈NW-SE向帶狀分布，有2條，即現在所說的Battle Mountain Trend與Carlin Trend。帶內侵入岩體發育，已發現的礦床或礦點就位於這些「構造窗」內或其附近。為表彰Roberts的貢獻，除將逆沖斷裂帶以他的名字命名外，1995年在內華達大學（University of Nevada，Reno）成立了Roberts經濟地質研究中心（Ralph J.Roberts Center for Research in Economic Geology ）。2002年，Ralph J.Roberts出版了他的自傳《A Passion for Gold》。

Carlin型金礦及成礦帶分布圖（來自wkmining網站）

地質學研究岩石和礦產的基本概念和模型，為推動科學進步並在研究透徹的地區發現新礦床，我們需要大膽想像、小心求證，帶著砥礪前行的堅定決心去實現夢想①。John Livermore畢業於斯坦福大學，早在1940s就讀到Vanderburg在Nevada可能發現金礦的預言，一直縈繞心際。1961年初，一次會議他遇到Ralph J.Roberts與之詳談了Nevada北部地層、構造與礦床分布的關係。1961年6月，John Livermore成功說服Newmont管理層在Eureka和Elko地區Roberts山逆沖斷裂帶開展勘探、填圖和取樣工作，尋找微細粒金礦，這個想法得到了年輕地質學家Alan Coope的支持。在一位當地礦山經理的建議下，他們第一炮放在了Blue Star舊有採礦區，細緻入微地填圖，系統全面地取樣，很快發現金品位和硅化（似碧玉岩）密切相關，並在以後成為Carlin金礦主採區的位置發現了厚度24m，品位6g/t的金礦體，這是Carlin地區第一次發現重大金礦體！在東側的Popovich Hill，Alan Coope在野外調查時，看到某NW向斷層下盤灰岩「浮片」狀零散分布，這種岩石看起來遭受了熱液侵蝕，一些兒碳酸鹽岩被淋濾掉，岩石表面細小空隙發育，但看不出任何礦化跡象。出於對這種岩石外貌的好奇，他採集了一些兒樣品，天哪，分析結果顯示竟然有6g/t多，簡直不可思議！隨後一排鑽孔被布置，在一個鑽孔內發現了厚度30m，品位30g/t的金礦體，這是Carlin地區第二次發現重大金礦體！經過隨後幾年的詳查勘探，Carlin金礦儲量達到了90t，1965年開始生產，從此Carlin小鎮一句口號不脛而走：「Where the Trains Stops……and the Gold Rush Begins」。雖然1930s就發現了此類金礦體，但Carlin金礦的發現真正吸引了工業界的目光，也導致了新一輪的採金熱潮，小小的Carlin鎮也得以Carlin型金礦名垂史冊。上世紀70-80年代，在中國的滇黔桂「三角地帶」也發現了眾多Carlin型金礦，隨後又在川陝甘相交的西秦嶺成礦帶發現了Carlin型金礦，世界其他地區也偶有發現，足見這種礦床類型的普遍性。

Carlin型金礦常常成群賦存於看起來如煤炭一樣的黑色碳酸鹽岩中，熱的酸性流體溶解了部分碳酸鹽岩產生了海綿結構，形成的空隙多被隨後的Si、S和微細粒Au充填。藉助Carlin金礦的發現，一系列勘探工作跟進，逐漸形成了一個長80km，寬8km，內含20多個大型金礦床的帶，這就是著名的Carlin Trend，2011年左右，它就已經產出了3847噸黃金（數據是準確的，年份不確定）。Carlin金礦的發現也成就了Newmont礦業公司，這家公司由美國採礦工程師William Boyce Thompson成立於1921年，名字取賺錢地「New York」和出生地「Montana」首幾個字母，最初是一家中等規模公司，經營礦產、石油、煤炭、工業礦物等各種生意，藉助Carlin金礦的發現，實現了飛躍，如今是金礦領域數一數二的國際大型礦業公司。

Carlin型原生礦石（來自Wikipedia）與氧化礦石（來自Nevada Outback Gems網站）

雖然Carlin型金礦發現至今已有50餘年曆程，資料也積累了一大堆兒，但有關它的成因模式一直眾說紛紜。礦床成因更多為學者關注，對於勘探者和投資者而言，只是想知道去哪裡找礦、怎麼找礦，投資是否短時期內有足夠回報。以下Carlin型金礦的形成只是一家之言（根據文獻9整理）。

故事開始於385Ma年前，那時Nevada還是汪洋一片。形成珊瑚礁的海洋生物生活在淺海，以獲取足夠陽光，這些珊瑚礁死後形成了灰岩。東側河流帶來的砂、粉砂、泥一部分與灰岩混雜在一起，一部分沉積於深海底部，這裡沒有陽光也就形不成灰岩，時間久了，就堆積了幾千甚至上萬米厚的岩層。後來，西側的太平洋板塊向東側的美洲板塊俯衝，在Nevada中北部，西側的碎屑岩向東推覆於灰岩之上，距離約140km。接著，擠壓應力轉換為擴張應力，擠壓-擴張輪流坐莊，岩石組合不斷遭到洗牌，上部岩層好像一個地毯，下部岩層好像一個地板，不斷地滑動與褶皺產生了大量構造圈閉。當流體自深部向上運移時，下部灰岩容易被溶解掉，上部碎屑岩組合則充當了不滲透的「隔檔」作用，就好像壓力鍋的蓋子，熱液流體在上部岩層和下部岩層接觸部位富集，沉澱成礦。上、下部岩層的疊覆區是最用利於成礦的，非疊覆區多形成小礦或礦點，這就是Nevada成礦的秘密。流體從何而來？ 太平洋板塊俯衝最初俯衝角較緩，能俯衝到Nevada所在大陸板塊很遠的地方，也就是Nevada東北部，初次部分熔融形成岩漿，隨著俯衝速度變小和俯衝板塊前端折返，俯衝角變陡，岩漿活動由東北向西南遞次發展。由岩漿演化而來的含Au熱液流體傾向富集於陡峭、長期活動的斷層區，早期形成的斷層後期不斷遭受擠壓-擴張，多次活化，引領含礦流體進入這適宜的「洞房」，最終醞釀成Carlin型金礦。成礦流體通過淋濾下部灰岩岩層不斷獲得Au，就像飢餓的孩子吮吸年輕母親的乳汁。在17Ma左右，Nevada完全以擴張作用為主，最終導致了現代盆地-山嶺地貌的形成，許多金礦在這個過程中也遭到改造。

Carlin型金礦形成過程示意圖（來自文獻9）

由上可見，只有對一個地區地層、構造、岩體、礦體系統全面的演化認識，才能有的放矢指導找礦實踐，過於盲目強調某一方面，都如盲人摸象，走上不歸路，在實踐中難以有效應用。Nevada地區在遭受了半個世紀的「洗劫」後（指Carlin型金礦發現以來），也面臨著找礦方向選擇的問題，一方面，疊覆區面積有25000平方英里，還有大片地區沒有詳細勘探；另一方面，從上世紀80-90年代，已經在礦床深部找到了品位達幾十克噸的礦體，顯示深部有良好的找礦空間。南非的蘭德金礦目前已經日薄西山，而Nevada依然煥發勃勃生機，並且前景不可限量。

牧場、礦山、山篙、賭場、野馬、卡車……在廣袤無垠的Nevada，共同築起一幅不染塵世的美麗畫卷，吸引著新時代的勇敢無畏的牛仔，在碧空如洗的藍天下，荊棘密布的叢林中，機器轟鳴的礦山裡，追逐他們的夢想！

Carlin手鏈（來自Wordstorm網站）

註：①來自文獻6，原文為：Geology deals with concepts and ideas as much as with rocks and minerals. In order toadvance the science and be able to find the next deposit in an area that it iswell known and situated on a beaten path one needs dreamers and analytical mindsas much as determined characters able to pack a mule and go out to live thedream. 由吉林大學吉風寶與華東有色柯霖翻譯，一併表示感謝，也特別感謝合肥工業大學汪方躍的協助！

參考文獻

1.Ralph J.Roberts,A Passion for Gold:An Autobiography,University of Nevada Reno&Las Vegas,2002

2.Nicholas T.Arndt,etal.,Future Global Mineral Resources,Geochemical Perspective,Vol.6,No.1,April 2017

3.斯蒂芬.加漢導演，《金礦》，美國，2016

4.Joseph V.Tingley,Robert C.Horton and Francis C.Lincoln,Outline of Nevada Mining History,Nevada Bureau of Mines and Geology,Special Publication15,1993

5.R.J.Roberts, Alinements of mining districtsin north-central

Nevada: U.S.Geological Survey Professional Paper400-B, 1960, p.B17-B19.

6.Dan Oancea,Carlin:Where the Trains Stops…and the Gold Rush Begins,MINING.com, July 2008,42-43

7.J.Alan Coope,Carlin Trend Exploration:Discovery of the CarlinDeposit,Nevada Bureau of Mines and Geology, Special Publication 13,1991

8.Hu Rui-zhong,etal.,Geology and geochemistry of Carlin-type gold deposits in China,Mineralium Deposita,2002(37):378-392

9.A different Approach to Discovery:Genetic Model forCarlin-type Gold Deposits(ppt),NevedaExploration.com

喜歡這篇文章嗎？立刻分享出去讓更多人知道吧！