砾岩型金矿是全球重要的金矿来源，也是赋存于粗碎屑沉积岩中的金矿床类型（Frimmel，2018；da Costa et al，2020；Sillitoe，2020），以南非Witwatersrand砾岩型金矿床为典型代表（约占全球黄金资源的30%）（Frimmel，2014，2019）。该类型金矿多赋存于太古宙含砾变质地层中（Spinks et al，2019，2021；Frimmel et al，2022；Chakravarti et al，2022；Mpaka et al，2023），少数产于古元古代、新元古代至新生代粗碎屑沉积岩中（王健等，1997；张竹如等，1999；Nikiforova et al，2018，2023；Whymark et al，2018；陈敏等，2020；Frimmel et al，2026）。矿体呈层状、似层状或透镜状，受沉积相带控制，多形成于高能冲积扇、辫状河道和三角洲，与古河流或滨海沉积环境密切相关（王建等，1998；张骞，2015；Heinrich，2015；Frimmel，2019）。矿石矿物以自然金和银金矿为主，呈显微—次显微状分布于砾石间填隙物或胶结物中，可与黄铁矿等硫化物、黏土矿物伴生（Stewart et al，2017；陈敏等，2020；Mpaka et al，2023；Garayp et al，2024）。由于金的富集成矿过程尚不清晰，导致有关砾岩型金矿的成因认识长期存在分歧（Robb et al，2013），涉及同生砂矿（Frimmel et al，2020）、热液剪切储存（Milesi et al，2002）、后生热液（Teixeira et al，2019）和被改造的古砂矿（Frimmel，2019；Teles et al，2020；Mpaka et al，2023；Garayp et al，2024）等不同成因模式。可见，厘清粗碎屑沉积岩中金的富集成矿过程，对于理解砾岩型金矿的矿床成因和找矿勘查至关重要。
老挝爬奔金矿床是天津华北地质勘查局积极响应国家“一带一路”战略、开展国际产能合作、自主勘查和建设的矿山。在该矿床中，原生热液型金矿体赋存于下二叠统灰岩地层中，以产出富含方解石的金矿脉（粗晶方解石脉、雄雌黄石英—方解石脉），以及广泛发育可见金而与典型造山型和卡林型金矿相区别，前人将此类矿体界定为方解石脉型金矿（Guo et al，2018；郭林楠等，2019）。扎根地质勘查一线，通过在爬奔金矿床开展井下地质调查和相关研究工作，首次系统圈定1处典型的古岩溶洞穴沉积—堆积型富矿囊，并在该古洞穴新发现了沉积再富集的砾岩型高品位金矿体（平均金品位为40.18×10-6）。尽管爬奔金矿床与传统砾岩型金矿具有相似的成矿地质体（砾岩等粗碎屑沉积岩），但其古岩溶洞穴砾岩型金矿体品位高于形成于古河流或滨海等沉积环境的传统砾岩型金矿（平均金品位一般低于30×10-6）（Frimmel et al，2005；Frimmel，2019）。
为此，本文聚焦爬奔金矿床古岩溶洞穴中新发现的砾岩型高品位金矿体，通过开展细致的岩相学及金的赋存状态分析，详细探讨了源、运、储关键成矿地质要素，进而精细刻画金的富集成矿过程，并进一步分析研究区岩溶成矿地质条件和找矿潜力，以期为矿床深边部找矿勘查提供新的方向。
1 地质概况
爬奔金矿床位于琅勃拉邦—黎府成矿带北段。该成矿带在大地构造位置上处于印支板块西北缘［图1（a）］，属三江特提斯构造域的东南延伸（王宏等，2015；刘书生等，2018），北起老挝北部丰沙里向南经琅勃拉邦延伸至泰国黎府—碧差汶，东西边界分别为奠边府—黎府和难河—程逸缝合带，北侧紧邻思茅地块，南侧接湄萍断裂（郭林楠等，2019；Wang et al，2020；Shi et al，2021）。总体呈NE-SW走向，南北长约800 km，东西宽约200 km［图1（b）］。琅勃拉邦—黎府成矿带记录了古特提斯洋的形成、俯冲—碰撞造山演化全过程（钱鑫，2016），经历了强烈的构造、岩浆和成矿作用（Zhang et al，2020；Shi et al，2021；Li et al，2023；Sritangsirikul et al，2024；Guo et al，2025），形成了斑岩—矽卡岩型（Kamvong et al，2009；Soysouvanh et al，2016；聂飞等，2019）、浅成低温热液型（Salam et al，2014；Zaw et al，2014）和造山型（Guo et al，2018，2024；Liu et al，2022）等铜金矿床，是东南亚重要的铜金成矿带之一（刘书生，2021；郭林楠等，2022）。
图1 琅勃拉邦—黎府成矿带大地构造位置（a）及矿产地质简图（b）（修改自Guo et al，2024）1.第四系；2.中生代碎屑岩、页岩和泥灰岩等；3.晚古生代砂岩、页岩和浅变质岩；4.火山岩；5.三叠纪花岗岩类；6.晚古生代超基性岩；7.断裂；8.斑岩—矽卡岩型铜金矿床；9.浅成低温热液型金银矿床；10.造山型金矿；11.城市 Fig. 1 Geotectonic location（a） and mineral geological map（b） of the Luang Prabang-Loei metallogenic belt （modified after Guo et al，2024） |
爬奔金矿床位于老挝琅勃拉邦省巴乌县回屋乡境内。矿区由老至新依次出露泥盆—石炭系、下二叠统、中二叠统、中—上三叠统和第四系（图2）。泥盆—石炭系分布于矿区西部，以变质粉砂岩、千枚岩和板岩为主，变形较强烈。下二叠统分布于矿区中部，总体呈NE走向构造岩块，夹持于F1和F2韧性剪切带内，主要为含炭生物碎屑灰岩和泥晶灰岩，热液型金矿体严格赋存于该灰岩内。中二叠统出露面积相对较小，主要为安山质火山碎屑岩和熔岩。中—上三叠统分布于矿区西部和南东部，主要为细砂岩、粉砂岩夹泥岩、页岩。第四系主要位于下二叠统灰岩块南侧山间沟谷地带，总体沿F1韧性剪切带断续分布，少量分布于灰岩块内低洼地区，与岩溶负地形有关。
矿区构造以NE向韧性剪切带、NNE向强片理化带以及NNW、NW向张、剪破裂构造为主。NE向韧性剪切带（F1和F2）属区域琅勃拉邦深大断裂的东侧次级构造，为矿区一级控矿构造，控制着下二叠统灰岩块的产出（图2），规模相对较大，宽度为30~100 m，总体走向40°~60°，倾向SE，倾角为45°~75°，上部较缓、下部变陡。剪切带内主要以灰黑色富含炭构造片岩为基质，夹大小不等透镜状灰岩和砂岩等岩块［图3（a）］。其中，F1韧性剪切带也是古岩溶不整合。NNE向强片理化带似等间距斜列分布于灰岩块内，为二级控矿构造，控制着热液型金矿体的空间展布，宽度为1~3 m，走向20°~30°，倾向SEE，倾角为50°~75°，属于左行剪切［图3（b）］。NNW和NW向构造为三级控矿构造，且为容矿断裂，为NNE向强片理化带的次级张、剪破裂构造。热液型金矿Ⅴ-1号主矿体及分支矿脉、Ⅱ和Ⅲ号等矿体均沿上述三级控矿构造分布。矿区岩浆岩仅见沿NE向F1韧性剪切带和NNE向强片理化带侵入的闪长玢岩脉，宽度为1~5 m，发育硅化、铁白云石化、绢云母化和高岭土化等，并伴生有黄铁矿和毒砂等。
2 测试分析方法
本次研究对采集的赋矿砂砾岩样品进行切片，并在光学显微镜观察基础上，选取代表性切片开展进一步扫描电镜—能谱（SEM-EDS）和矿物自动定量分析（TIMA）。相关试验均在中国地质大学（武汉）紧缺战略矿产资源协同创新中心完成。切片在测试分析前使用Cressington 108+108C离子溅射仪进行了喷碳处理。SEM-EDS和TIMA测试仪器分别为JEOL JCM-7000和TESCAN Integrated Mineral Analyzer GMS。TIMA测试采用点阵扫描模式，电子数能量为25 000 eV，BSE信号收集步长为3 μm，能谱信号为9 μm，每个像素点所采集的X射线计数为1 000，像以及颗粒分割能力分别设置为18、1。
3 金矿体地质特征
以往矿山地质工作主要针对爬奔金矿床的热液型金矿体，但随着地质勘查工作的不断深入，近期在紧邻F1下盘，与下二叠统灰岩地层接触带上，新圈定1处古岩溶洞穴沉积—堆积型富矿囊，并在该古洞穴内新发现了沉积再富集的砾岩型高品位金矿体（表1）。
表1 爬奔金矿床金矿体成矿特征Table 1 Metallogenic characteristics of the gold orebodies in the Phapon gold deposit |
| 矿体类型 | 控矿构造 | 矿体分布 | 矿石类型 | 成矿作用 | 金的赋存状态 | |
|---|---|---|---|---|---|---|
| 热液型 | NNW、NW向次级张、剪破裂构造 | 下二叠统灰岩中，似等间距分布 | 粗晶方解石脉、富雄雌黄石英—方解石脉、红化蚀变岩、角砾岩 | 热液成矿作用 | 自然金，可见金， | 粒间金多在50 μm以上，包裹金多在2~30 μm；与方解石、雄黄、雌黄、萤石和石英连生 |
| 岩溶沉积— 堆积型 | 古洞穴 | F1剪切带构造与北侧下二叠统灰岩接触带 | 砂岩、砾岩 | 岩溶作用 | 自然金，可见金 | 粒径相对较大者（2~10 μm），边缘多凹凸不平，可见撞击坑，主要分布于碎屑颗粒孔隙内；粒径较小者（<1 μm），其形态相对规则，与黏土质和铁质矿物密切共生，主要分布于基质内 |
| 钙屑灰岩、钙质泥岩和垮塌堆积角砾岩 | 岩溶作用 | 自然金，可见金 | 粒径较细，多为0.5~2.0 μm，与黏土质和铁质矿物密切共生 | |||
3.1 热液型金矿体
热液型金矿体由东向西依次为Ⅴ-1、Ⅴ-4、Ⅱ-4、Ⅱ-2、Ⅲ、Ⅳ和Ⅵ号矿体（图2），受一系列NNW和NW向断裂控制，呈脉状似等间距展布于下二叠统灰岩块内，总体走向330°~350°，倾向SW，倾角为45°~75°。其中，Ⅴ-1为主矿体，地表出露，探矿工程控制延伸1 000（地表标高）~ 87 m，目前已开拓至标高337 m中段。根据矿化样式和矿物组合的差异，可将热液型金矿体进一步细分为粗晶方解石脉型、雄雌黄石英—方解石脉型、红化蚀变岩型和角砾岩型。前两者发育于Ⅴ-1号矿体及其分支矿脉，后两者以Ⅴ-4号和Ⅱ-4号矿体最为典型。
（1）粗晶方解石脉型
粗晶方解石脉型矿体位于Ⅴ-1号矿体上部（标高1 000~640 m），主要由不等粒灰白色粗晶方解石构成，多呈块状和条带状，见零星雄黄，其中条带状方解石脉内以发育薄层炭质条带为特征。矿体品位相对较低，多在1×10-6~5×10-6。围岩蚀变相对较弱，下盘发育较窄的浅粉色蚀变带［图3（c）］。粗晶方解石脉型矿体宽度随深度增加而逐渐变窄，产状变陡，且往下向雄雌黄石英—方解石脉型转变。
（2）雄雌黄石英—方解石脉型
图4 爬奔金矿床热液型金矿体的TIMA矿物分析（a，d）、荧光灯照射（c）、BSE照片（b，e，g，h）和能谱分析谱图（f）Au-自然金；Cal-方解石；Flr-萤石；Qz-石英；Py-黄铁矿；Sch-白钨矿；Orp-雌黄 Fig. 4 TIMA mineral analysis（a，d），fluorescence light irradiation （c），BSE images（b，e，g，h） and EDS spectrum （f） of the hydrothermal gold orebodies in the Phapon gold deposit |
（3）红化蚀变岩型
（4）角砾岩型
角砾岩型矿体多分布于NNE与NNW-NW向构造交会处，且与红化蚀变岩紧密共生，二者构成透镜状富矿囊。角砾岩金品位多在6×10-6~70×10-6。角砾以红化蚀变岩为主，棱角分明，大小不一［图3（f）］，角砾之间由方解石微细脉胶结，以方解石为主，伴有微晶石英，亦可见雄黄、白钨矿、菱砷铁矿和赤铁矿。
3.2 古岩溶洞穴砾岩型高品位金矿体
（1）古岩溶洞穴的识别
古岩溶洞穴在空间上紧邻F1韧性剪切带的下盘充填形成了岩溶沉积—堆积型富矿囊。该富矿囊的产出严格受古洞穴形态控制，总体呈筒状体（图5），637~487 m中段坑道工程已控制其垂高150 m，出露面积平均约为120 m2。富矿囊南界为F1韧性剪切带含炭构造片岩，北界为下二叠统灰岩。
（2）矿体地质特征
图7 爬奔金矿床古岩溶洞穴砾岩型金矿体的TIMA矿物分析（a、b）、光学显微照片（c）、扫描电镜BSE照片（d、e）和能谱分析谱图（f~h）P-ls-灰岩岩屑；P-qz-石英碎屑；Pore-孔隙；Matrix-基质；Sch-白钨矿；Zrn-锆石 Fig. 7 TIMA mineral analysis （a、b），optical microscope image （c），SEM BSE images （d、e） and spectroscopy analysis （f~h） of the palaeokarst conglomerate-hosted gold-rich orebody in the Phapon gold deposit |
（3）金的赋存状态
4 古岩溶洞穴砾岩型高品位金矿体的成矿过程
4.1 砂砾岩中金的来源
古岩溶洞穴沉积—堆积型富矿囊发育富自然金但不发育热液硫化物的砂砾岩互层，是一套流水机械沉积的粗碎屑岩。粒径相对较大（通常为2~10 μm）和较小（<1 μm）的自然金分别分布在碎屑颗粒孔隙内［图8（c）、8（d）］和黏土质、铁质矿物基质内［图8（e）］。金的赋存状态表明，自然金以碎屑矿物的形式与碎屑石英和钙质碎屑等发生同沉积而形成富金的砂砾岩。研究认为，原生富含方解石的热液型金矿脉（粗晶方解石脉、雄雌黄石英—方解石脉）可能提供了古岩溶洞穴砾岩型金矿体的矿源（即原生金）。具体证据如下：①矿区及周边矿产勘查工作表明，除在距矿区北东部约8.0 km处出露的下二叠统灰岩中发现有相似的热液型金矿点（粗晶方解石脉型和红化蚀变岩型）外，其余地方未发现岩金矿点。②富含方解石［图3（c）、3（d）］的热液型金矿脉严格赋存于可溶性灰岩中，常见原生金与方解石连生［图4（g）］，加之多组构造交会或叠加改造等，使得其具备直接被岩溶作用改造的先决条件。坑道工程揭露沿Ⅴ-1号等矿体断续发育大小不等溶洞［图3（g）、3（h）］，也证实了这一点。③热液型金矿脉中发育白钨矿［图4（a）］，砂砾岩中也见少量的白钨矿［图7（e）］。④富含方解石的热液型金矿脉与砂砾岩中粒径相对较大（2~10 μm）的金颗粒均为自然金［图4（f）、图8（a）］。
4.2 金的沉积再富集过程
爬奔金矿床的高品位砾岩型金矿体是在古岩溶洞穴这一特殊环境内形成的，金的沉积再富集过程涉及岩溶水动力系统机械作用和化学作用的共同控制。F1韧性剪切带为古岩溶作用提供了有利的构造条件，在岩溶作用下形成的古洞穴，为砾岩型金矿体提供了有利的容矿空间。
（1）机械搬运与沉淀富集
砂砾岩中粒径相对较大（2~10 μm）的自然金，主要分布于碎屑颗粒孔隙内，指示金颗粒经历了一定的分选。与原生金［图4（e）］相比，成分相同但粒径变小，颗粒边缘呈现圆滑、凹凸不平及局部撞击坑［图8（c）、8（d）］，这些特征与机械沉积形成的古砂矿中碎屑金经搬运磨蚀后的形态特征相似（Minter et al，1993；Chapman et al，2011；Frimmel，2014）。因此，推断砂砾岩中粒径相对较大（2~10 μm）的自然金，可能是由原生富含方解石的热液型金矿脉中的大颗粒自然金经岩溶改造后，通过地表径流的流水搬运、磨蚀和分选，最终在古岩溶洞穴内机械沉积成矿。
（2）化学再活化与沉淀富集
砂砾岩中还发育另一类粒径较小（<1 μm）的自然金，颗粒形态相对规则，与黏土质、铁质胶结物密切伴生［图8（e）、8（h）］。其颗粒大小、形态及赋存特征，明显区别于具撞击坑的机械沉积成因的粒径相对较大（2~10 μm）的自然金，而与古岩溶洞穴内岩溶沉积的钙屑灰岩和钙质泥岩中的自然金极为相似［图8（f）］。这部分亚微米级金的赋存状态（与黏土、铁氧化物密切共生）指示类似于表生环境下的化学再活化与沉淀机制（Hong et al，2006；Zhu et al，2009；McLachlan et al，2018；Wierchowiec et al，2021）。砂砾岩中粒径较小（<1 μm）的自然金的形成可能涉及原生金在岩溶水中溶解为可迁移的金络合物（Webster，1986；Fitz et al，1990；Usher et al，2009；Liu et al，2023）；溶解金在迁移至古岩溶洞穴内的过程中经历了地表径流或岩溶水搬运，通过黏土矿物、铁氧化物等矿物表面吸附而发生再沉淀（Reith et al，2010；Craw et al，2015），形成新生的（自生）粒径较小的亚微米级自然金颗粒。
4.3 与传统砾岩型金矿的成因对比
在金的富集机制上，爬奔金矿床的古岩溶洞穴砾岩型高品位金矿体与“被改造的古砂矿”成因模式的传统砾岩型金矿（形成于古河流或滨海沉积环境）（Frimmel，2019；Teles et al，2020；Mpaka et al，2023；Garayp et al，2024）相似。具体表现为：砂砾岩中粒径相对较大（2~10 μm）自然金的富集机制类似于传统砾岩型金矿早期的机械沉积富集；粒径较小（<1 μm）自然金的富集机制类似于传统砾岩型金矿后期经历的热液流体改造导致的再活化沉淀（Teles et al，2020；Chakravarti et al，2022）。相比之下，本区古岩溶洞穴砾岩型高品位金矿体的形成，是岩溶作用主导下，机械搬运富集与化学溶解—迁移—再沉淀富集共同作用的结果。其独特性在于：
（1）沉积环境方面：沉积发生于古岩溶洞穴系统内，不同于传统砾岩型金矿的古河流或滨海相沉积环境。这种相对有限空间的沉积环境，在交替的季节性地表径流流水汇入下，有利于岩溶作用下金的机械沉积成矿。
（2）矿源方面：原生富含方解石的热液型金矿脉（粗晶方解石脉、雄雌黄石英—方解石脉），其易溶性显著促进了岩溶作用对金的释放，无论是机械剥蚀还是化学溶解。
（3）成矿流体与动力方面：驱动机械搬运的主要是地表径流，驱动化学再活化的主要是地表径流和岩溶水，后者可能兼具地下水、大气降水及深部循环热水。
（4）成矿过程方面：机械和化学过程在空间和时间上可能密切交织，共同促进高品位矿体的形成，这与传统砾岩型金矿强调先机械富集后热液改造的模式有所不同。
5 找矿指示意义
5.1 广泛的岩溶成矿作用
爬奔金矿床以往勘查多聚焦于热液型金矿体，而古岩溶洞穴沉积—堆积型富矿囊（包括砾岩型高品位金矿体）的发现，为找矿工作提供了新方向。该矿床热液型金矿脉（粗晶方解石脉、雄雌黄石英—方解石脉）富含易溶的方解石，赋存在可溶性灰岩地层中，被部分学者定义为方解石脉型金矿（Guo et al，2018；郭林楠等，2019）。矿床地处东南亚高温高湿气候环境，地表水与地下水交替频繁，植物和微生物广泛活动，发育多期构造运动（Jiang et al，2021；韦延兰等，2023，2024）。这些有利条件共同促进了广泛的岩溶和成矿作用。从现代岩溶到古岩溶，从表层岩溶到深成岩溶均有发育，并形成了极具特色的古岩溶洞穴沉积—堆积型富矿囊。目前探矿工程揭露与岩溶作用有关的金矿体12处。其中，古岩溶洞穴沉积（砂砾岩、钙屑灰岩和钙质泥岩为主）—堆积型（垮塌堆积角砾岩为主）金矿体，岩溶成矿特征鲜明，金品位较高（平均品位为25.45×10-6），资源储量可观（金金属量大于1.1 t），开采经济价值极高，是爬奔金矿新的重要找矿勘探类型。
5.2 找矿建议
古岩溶洞穴沉积—堆积型富矿囊（包括近期发现的砾岩型高品位金矿体）位于F1韧性剪切带下盘。该剪切带是下二叠统灰岩与中—上三叠统砂岩构造接触界面，表现为强剪切变形，由含炭构造片岩和大小不等透镜状灰岩、砂岩等岩块组成。因此，F1韧性剪切带兼具区域性不整合面和重要构造薄弱带性质。其北侧紧邻巨厚灰岩块，受主断裂影响，灰岩块内发育大规模次级构造裂隙，为岩溶作用提供了有利构造条件。因此，F1不整合面在不同地质历史时期构造和岩溶作用下，能够形成古岩溶不整合，为大规模的岩溶成矿奠定了基础。沿F1韧性剪切带分布的第四系（图2），可能表征了古岩溶不整合的地形地貌特征。此外，F1韧性剪切带内分布的灰黑色富含炭黄铁矿化构造片岩［图3（a）］与下部古岩溶风化层构成天然氧化—还原电场，有利于表生环境下岩溶成矿作用的发生（邓学能，1988；戴问天，1989）。
综合古岩溶洞穴砾岩型高品位金矿体的源、运、储的金富集成矿过程研究，以及古岩溶洞穴沉积—堆积建造特征，认为沿F1古岩溶不整合分布的古洞穴等有利岩溶地貌内，具备寻找较大规模该类型富矿囊的找矿潜力。
6 结论
（1）岩相学和金的赋存状态等研究表明，老挝爬奔金矿床古岩溶洞穴砾岩型高品位金矿赋存于一套流水机械沉积砂砾岩层中，为自然金。金颗粒粒径较大者（2~10 μm）分布于孔隙内，边缘具一定圆滑，但多凹凸不平，见撞击坑。粒径较小者（<1 μm）分布于黏土质和铁质矿物基质内。
（2）富含方解石的原生热液型金矿体可能为古岩溶洞穴砾岩型提供了矿源。原生金在岩溶作用下，通过机械搬运、分选和化学溶解—再沉淀作用，发生了沉积再富集成矿过程，进而形成古岩溶洞穴砾岩型高品位金矿。
（3）与传统砾岩型金矿（被改造的古砂矿模型）相比，爬奔金矿床古岩溶洞穴砾岩型高品位金矿是在古岩溶洞穴这一特殊环境中形成的，由岩溶作用主导，受控于岩溶水动力系统，是机械搬运与化学溶解—迁移—再沉淀富集共同作用的产物。
（4）综合古岩溶洞穴砾岩型高品位金矿体的源、运、储富集成矿过程研究，以及古岩溶洞穴沉积—堆积建造特征，认为沿F1古岩溶不整合分布的古洞穴等有利岩溶地貌内，具备寻找较大规模古岩溶洞穴沉积—堆积富金体的找矿潜力。
（5）爬奔金矿床古岩溶洞穴砾岩型高品位金矿体是一类特殊的砾岩型金矿，金的成矿与岩溶作用有关，是一种新的金成矿类型，丰富了岩溶型金矿成矿理论。
甘公网安备 62010202000672号
