导读

金是一种特殊的战略性矿产资源，其成矿条件特殊、成矿过程复杂且成因类型多样。不同类型金矿在成矿特征和矿石基因特性方面表现出一定的差异性，直接制约着选矿回收技术方案的制定和工艺流程的优化。矿冶科技集团有限公司肖仪武教授团队系统梳理了四类典型金矿（造山型、浅成低温热液型、卡林型、表生风化型）的成矿特征，深入剖析了对选矿的具体影响，为金矿资源的高效开发提供理论参考与实践指导。相关成果发表于《有色金属（选矿部分）》第6期，题目：不同类型金矿成矿特征及其对选矿的影响。

一、研究背景

金作为一种特殊的战略性矿产资源，兼具金融、货币、商品三大属性，对保障国家经济安全、国防安全和战略新兴产业发展具有重要意义。我国作为黄金产销大国，常年对外依存度超过50%，资源安全与供应链稳定性存在隐患。近年来，随着黄金市场的持续涨幅，显著推动了全球金矿资源勘查与开发技术的升级。金在地壳中的丰度很低(平均为2×10-9)，一般需要百倍甚至万倍的“超常富集”作用才能形成可供开采的金矿床。金元素具有明显的亲硫特性，且在热液中的活性较强，因此其常在各类热液硫化物矿床中富集成矿，与黄铁矿、毒砂等硫化物关系密切。从成矿条件来看，金的成矿受到地层、构造、岩浆岩等多种因素的控制，不同的成矿条件组合形成了多样的金成矿类型(造山型、浅成低温热液型、卡林型、表生风化型等)。不同成因类型的金矿床在矿石结构构造、矿物组合、金的赋存状态及嵌布特征等矿石的“基因特性”方面存在差异，最终对金矿石的可选性以及回收工艺选择产生重要影响。

二、造山型金矿床

造山型金矿是全球重要的金矿类型之一，其主要产于板块汇聚边缘，在时间和空间上与增生造山或碰撞造山密切相关，金矿体的分布明显受与地壳尺度深大断裂的次级或者三级脆-韧性断裂控制受构造性质、温压条件、成矿物质来源、围岩属性等多重因素控制，造山型金矿的成矿元素组合、构造样式、矿石类型等也常随着成矿深度的增加而呈渐变过渡规律，其可大致划分为石英脉型和蚀变岩型两个主要亚类。在我国胶东金矿集区，主要发育石英脉型(“玲珑式”)和蚀变岩型(“焦家式”)两种不同矿化类型的金矿床。研究表明，两者具有相同的成因背景和物质来源，其差异性主要受控于不同构造条件(性质、规模、强度等)、成矿作用(扩散、渗透、交代或充填)和围岩性质(惰性或活性)等多种因素。

图1 造山型金矿成因模式 ( 引自-Orogenic gold : is a genetic association with magmatism realistic? )

图2 胶东地区石英脉型与蚀变岩型金矿成矿模型(引自-胶东型金矿)

1、蚀变岩型金矿

蚀变岩型金矿矿体主要以浸染状或细脉浸染状矿化为特征，赋存在绢云母化、绿泥石化、硅化、黄铁矿化和碳酸盐化的含矿蚀变带中，矿体和围岩呈渐变过渡关系。该类型金矿体成矿厚度大，矿化连续性较好，金品位较稳定，矿床规模多为中至大型。矿石以浸染状构造为主，其次为条纹状、细脉-网脉状、块状构造；各类交代结构和半自形-他形粒状结构较为发育。矿石中金属矿物主要有黄铁矿、毒砂、磁黄铁矿，少量为黄铜矿、方铅矿、闪锌矿等。一般来说，当围岩为相对富砷的变质沉积岩时，毒砂等砷矿物含量相对较高，需注意砷元素对后续选矿产品质量的影响；若围岩为相对富铁的变质火山岩时，黄铁矿、磁黄铁矿等硫矿物所占比例则相对较高。金矿物主要为银金矿、自然金，一般以微细粒为主，主要嵌布于硫化物与脉石矿物的裂隙和粒间，在磨矿中相对容易解离或裸露出来，有利于与浮选药剂相互作用和与氰化液发生反应。因此，可通过硫化物浮选富集金，浮选金精矿细磨再氰化浸出进行金的回收。此外，除石英、钾长石、钠长石等主要脉石矿物外，绢云母、绿泥石、高岭石等蚀变成因层状硅酸盐矿物的含量也较高，其在磨矿过程中泥化严重，可考虑阶段磨矿工艺，减少矿泥对浮选的影响。

2、石英脉型金矿

石英脉型金矿主要以充填成矿方式形成含金石英脉体，其与围岩之间具有明显的界线。石英脉型金矿体形态复杂、厚度与金品位变化较大，矿床规模多为中小型。矿石多呈块状、脉状，其次为细脉状、网脉状、角砾-团块状等构造；自形-半自形粒状结构和充填结构较为发育。矿石中金属矿物主要有黄铁矿、磁黄铁矿、毒砂等，总体含量较低；脉石矿物较为单一，以中粗粒石英为主。金矿物主要为自然金和银金矿，与硫化物嵌布关系密切，大多以裂隙金或粒间金分布在石英和硫化物之间，可浮性或可氰化浸出性较好。受低硫高硅成矿流体成分、张性构造环境和较长生长周期等多因素影响，石英脉型金矿石中常常存在部分粗粒金，应增加重选法进行粗粒金的回收，避免其损失在氰化或浮选尾矿中。

三、浅成低温热液型金矿床

浅成低温热液型金矿，又称陆相火山岩型金矿，一般指与陆相火山-次火山岩浆热液作用有关的金矿床，成矿多发生在地壳浅部(<1.5km)，成矿温度低于300℃，常与斑岩型矿床有密切的时空、成因联系(图3)。矿体主要呈脉状、细脉浸染状、层状或似层状和角砾状等多种形式产出。根据成矿流体性质、成矿物理化学条件以及矿化特征的差异，一般可进一步划分为:低硫化型和高硫化型两个亚类。其中，低硫化型指成矿流体中还原硫种类(HS-、H2S)占优势，呈近中性至弱碱性，发育以冰长石为代表的中性蚀变矿物，典型矿床有巴布利亚新几内亚的Ladolam金矿、斐济的Emperor金矿、日本的Hishikaris金矿以及中国的吉林刺猬沟金矿、黑龙江三道湾子金矿等。高硫化型指成矿流体中至少有一种重要的氧化硫种类(HSO4-、SO42-、SO2)出现，呈酸性特征，大量发育明矾石、高岭石、叶腊石等酸性蚀变矿物，典型矿床有秘鲁的Yanacocha金矿、阿根廷的Veladero金矿以及中国的福建紫金山金铜矿等。

1、低硫化型浅成低温热液金矿

低硫化型浅成低温热液金矿一般距离火山中心较远，与岩浆侵入体没有直接关系，成矿温度集中在150~250℃。矿物种类较为简单，多以黄铁矿、磁黄铁矿、闪锌矿和方铅矿为主，含量较低(1%~5%)，嵌布粒度相对较粗。金主要以银金矿和自然金为主，且与硫化物嵌布关系密切，可直接氰化或浮选回收。此外，在部分矿床中金银矿物种类复杂，除自然金、银金矿、自然银、辉银矿、深红银矿外，还发育有碲金矿、碲银金矿、碲锑金矿、碲铜金矿等。上述这些碲化金矿物与氰化物作用缓慢，可采用浮选工艺进行这部分金的回收。

2、高硫化型浅成低温热液金矿

高硫化型浅成低温热液金矿一般产于火山顶部或近地表浅部，与深部斑岩-次火山岩侵入体有密切成因关系，在垂向上常表现为上金下铜的分带特征，深部可发育斑岩型铜金矿化，成矿温度集中在200~300℃。矿石类型以浸染状构造为主，矿物种类较复杂，包括黄铁矿、硫砷铜矿、黄铜矿、砷黝铜矿、铜蓝、辉铜矿、斑铜矿等，硫化物矿物含量高(10%~80%)。金矿物主要为自然金和银金矿，嵌布粒度一般较细，且与黄铁矿、黄铜矿、硫砷铜矿、黝铜矿等嵌布关系复杂。此外，铜蓝、辉铜矿等易溶于氰化液，会影响金的氰化浸出效果，因此可采用浮选方法获得金铜精矿，在炼铜过程中回收阳极泥中的金。此外，该类型矿床蚀变作用强烈，导致矿石中高岭石、伊利石、蒙脱石等层状硅酸盐矿物含量较高，易产生矿泥和吸附药剂，需注意其对浮选和精矿品位的影响。

图3 浅成低温热液型金矿床成因模式(引自-3种主要类型金矿床成矿特征、成矿条件及找矿意义)

四、卡林型金矿床

卡林型金矿又称微细粒浸染型金矿，是世界上最大的热液金矿类型之一，主要产于未经受区域变质作用的沉积岩中，矿体受富铁碳酸盐岩地层和断裂构造双重控制，矿床规模较大，矿体与围岩界限不明显。成矿流体具有中低温、低盐度、中酸性、还原性和低挥发分等特点，成矿物质则可能具有变质热液、盆地水萃取地层成矿物质和深部岩浆热液等多种来源特征(图4)。世界上典型的卡林型金矿主要分布在美国内华达州、犹他州和中国的滇黔桂、川陕甘地区，在东南亚地区以及南美洲的秘鲁亦有少量分布。

卡林型金矿中矿石构造以微细粒浸染状构造为主，其次发育细脉浸染状构造、角砾状构造。矿石中硫化物总体相对含量较低(1%~5%)，主要为黄铁矿、砷黄铁矿、毒砂，以及少量晚期开放空间形成的雄黄、雌黄、辉锑矿、辰砂等低温矿物组合。脉石矿物以白云石、石英、方解石为主，其次为萤石、重晶石、有机碳和黏土类矿物(伊利石、高岭石、蒙脱石、绢云母等)。金绝大多数以不可见金形式(亚微米级颗粒金或类质同象金)赋存在黄铁矿、砷黄铁矿及毒砂等硫化物中。矿石即使细磨，氰化溶液也很难直接与金接触发生作用。这些载金硫化物整体嵌布粒度较细，且呈他形粒状结构、胶状结构和草莓状结构。因此，一般采用细磨一硫化物浮选的方式先实现金的预富集，然后通过焙烧等预处理工艺将硫化物矿物结构破坏，再进行氰化才能有效回收金。此外，由于卡林型金矿热液成矿温度较低，赋矿围岩多为沉积成因碳酸盐岩地层，部分矿床中可能含有一定量的碳质物，会影响金的氰化浸出效果。

图4 卡林型金矿成因模式图(以美国内华达地区为例)(引自 - Magmatic hydrothermal origin of Nevada's Carlin-type gold deposits)

五、表生风化型金矿

表生风化型金矿一般指在地表或近地表环境中，原生含金地质体(如金矿床、含金岩石或矿化带)通过物理、化学和生物风化作用，金发生迁移、富集形成的次生金矿床。其中，由原生含金硫化物矿床经氧化淋滤后，铁氧化物残留形成的帽状金矿床一般称为铁帽型金矿，其主要分布在原生金矿化或铜、铁等金属矿化集中区，所形成的金矿石均为氧化矿石，在含金铁帽之下往往发育次生硫化物富集带和原生硫化物矿床。而在热带、亚热带地区，通过长期红土化作用形成，直接赋存在红土风化壳中的金富集体一般称为红土型金矿，其矿源体可包括富金的岩石、各类原生金矿化体。

1、铁帽型金矿

铁帽型金矿垂向分带明显(图5)，自上而下大致可分为:淋滤带、氧化带、次生富集带、原生硫化物带。矿物组成以褐铁矿、赤铁矿为主，常伴生石英、玉髓、高岭石、黄钾铁矾、黄铁矿、三水铝石和黏土类矿物等。金矿物以自然金为主，成色较高，其大多呈粒间金和裂隙金的形式赋存于褐铁矿中，少量呈胶体吸附的形式赋存于黏土矿物的表面。考虑到金矿物与褐铁矿的嵌布关系密切，可采用“重选预富集十细磨氰化”工艺。若矿石品位较低，可采用堆浸进行金的回收，但需根据矿石结构和黏土矿物含量评估其溶液渗透性。此外，由于部分铁帽型金矿深部可能发育次生富集带和原生硫化物矿石，因此在靠近深部接触带附近的矿石中硫化物含量相对较高，可增加浮选工艺回收金。

图5 铁帽成因示意图(引自- Gossan mineralogy, textures, and gold enrichment over the Au ( As，Bi，Ag) deposit in the Buracao Area ( Brasilia Fold Belt，Brazil )  :  implications for gold prospecting in weathering profiles ))

2、红土型金矿

红土型金矿典型剖面自上而下依次为:红土残积或铁质砾岩、斑杂黏土带、残余腐泥土带、残余腐岩带、基岩等(图6)。矿石中主要矿物为铁锰氧化物(如赤铁矿、针铁矿、水针铁矿、硬锰矿等)和黏土类矿物(高岭石、蒙脱石、伊利石等)，少量为石英、方解石等。金主要以自然金形式存在，嵌布粒度较细，常被黏土矿物或铁氧化物吸附或包裹，很难完全与氰化液接触，直接影响金的浸出效果。此外，由于矿石中黏土矿物含量较高，易造成矿物颗粒团聚和阻塞渗透孔隙，因此在采用全泥氰化法对金进行回收时，一般需要通过不断搅拌、降低固液比等方式增加浸出液与矿物颗粒的接触面积，减少矿泥的干扰，提高金的浸出效果。

图6 红土型剖面示意图(引自- Gold and pathfinder elements in ferricrete gold deposits of the Yilgarn Craton of Western Australia: a review with new concepts )

六、结论与展望

1、精准识别金矿类型，掌握其“基因特性”，是实现选矿工艺优化、提高黄金回收率、降低开发成本的前提和基础。不同类型金矿的成矿特征（成矿环境、矿物组成、金的赋存状态、嵌布粒度等）存在本质差异，这些差异直接决定了选矿工艺的选择核心方向。造山型金矿床：金嵌布粒度差异大，粗粒金宜用重选，细粒包裹金需“浮选-氰化”联合工艺；浅成低温热液型金矿床：金粒细、黏土矿物干扰大，需优化磨矿细度并针对性脱泥，氰化浸出为主；卡林型金矿床：“不可见金”占比高，必须通过焙烧、加压氧化等预处理工艺，才能实现金的高效回收；表生风化型金矿：砂金矿重选经济高效，风化壳型金矿以氰化浸出为主，总体选矿难度较低。

2、未来研究应加强矿床学、矿物学、选矿加工、冶金学等多学科交叉融合，以矿石基因解析为纽带，推动“精准识别矿床特征-靶向调控选冶过程-绿色高效资源回收”的全产业链协同创新研究，为我国黄金资源评价与高效回收提供核心技术支撑。