新疆西準噶爾哈西金礦礦石礦物特征及金賦存狀態(tài)研究

蔣 磊，汪 瀅，曾祥武，聶曉勇

(1.中國地質大學(武漢)， 湖北 武漢 430074； 2. 中國地質調查局烏魯木齊自然資源綜合調查中心， 新疆 烏魯木齊830057； 3. 新疆維吾爾自治區(qū)地震局， 新疆 烏魯木齊 830011)

金的賦存狀態(tài)研究是金礦床研究領域的熱點方向之一，其結果可以為金礦床的“源、運、儲”研究提供直接或間接的證據。比如鄭仲(2016)相關研究發(fā)現(xiàn)，從載金礦物類型來看，不論何種金礦，主要載金礦物均為含硫礦物，次要載金礦物在造山型金礦床中主要為硅酸鹽巖類，在卡林型金礦床中主要為碳酸鹽巖類；從金的賦存形式來看，造山型金礦以裂隙金、包裹金為主，低溫熱液型金礦以粒間金為主，卡林型金礦則以晶格金為主。鑒于此，對金的賦存狀態(tài)開展研究，對揭示金礦床的成因將有積極的意義。

哈西金礦位于新疆維吾爾自治區(qū)的西北部，行政區(qū)劃屬于新疆塔城地區(qū)托里縣，交通較為便利，東南距克拉瑪依市90 km，西距托里縣城50 km，均有公路通行，是該區(qū)具有較大成礦潛力的金礦之一，目前已達到中型規(guī)模并開采生產。由于發(fā)現(xiàn)較晚，前人對該金礦研究較少，主要有王治華等(2008)提出了該金礦的成礦規(guī)律及找礦標志，王長青(2011)探討了金礦的成礦地質特征及成因，而對該金礦礦石礦物特征及金的賦存狀態(tài)還沒有開展過系統(tǒng)研究，從而制約了對該金礦的進一步認識。本文基于詳細的野外地質調查和室內研究工作，通過鏡下鑒定、電子探針、掃描電鏡能譜分析等測試方法，研究該金礦的礦物組合及金的賦存狀態(tài)，旨在進一步了解礦石特征及礦物組成，為下一步的地質勘查和開采選冶工作提供依據。

1 區(qū)域地質背景

研究區(qū)位于準噶爾盆地的西北緣(圖1)，總體為西準噶爾界山和準噶爾盆地的過渡地帶，二者呈北東向展布，以達爾布特斷裂為界，其西北隅為準噶爾界山區(qū)，東南部為準噶爾盆地范圍，界線較為清楚(蘭廷計，1986； 于愛軍等， 2006； 龐振甲， 2008； 第鵬飛， 2010)。從區(qū)域上來講，該區(qū)主要由晚古生代褶皺山系組成，西南部出露少量早古生代中晚期褶皺帶(李春昱等， 1983； 馮益民， 1987； 朱寶清等， 1994)。其中西準噶爾褶皺帶形成于古生代，屬于典型的增生造山帶，是由板塊經聚合-俯沖-增生作用所形成(陳宣華等， 2011； 吳延之， 2012)。區(qū)域總體地質特征是：地層主要組成為古生界一套厚度巨大的淺海相細-極細的火山碎屑巖-陸源碎屑沉積巖(閻士俊， 1988； 王逸群等， 2013)；北東向斷裂構造極為發(fā)育，巖漿活動非常頻繁(徐瑞松，1988；黃琴等，2012)；達爾布特深大斷裂從本區(qū)通過，沿該斷裂有基性、超基性巖分布，并形成蛇綠巖套(安芳等， 2007； 劉建平等， 2009)。

圖 1 西準噶爾區(qū)域地質簡圖[(據王瑞等(2007)修改； 花崗巖年齡據韓寶福等(2006)]Fig. 1 Regional geological map of Western Junggar (modified after Wang Rui et al., 2007; ages after Han Baofu et al., 2006)1—第四系； 2—石炭系太勒古拉組； 3—石炭系希貝庫拉斯組； 4—石炭系包古圖組； 5—泥盆系； 6—閃長巖； 7—花崗巖； 8—蛇綠巖； 9—斷裂； 10—金礦點1—Quaternary； 2—Carboniferous Telegula Formation； 3—Carboniferous Xibeikulasi Formation； 4— Carboniferous Baogutu Formation； 5— Devonian； 6—diorite； 7—granite； 8—ophiolite； 9—fault； 10—gold deposit

2 礦床地質特征

2.1 礦區(qū)地質

哈西金礦區(qū)出露地層主要為石炭系太勒古拉組(C1t)和包古圖組(C1b)(圖2)。安齊斷裂以北為太勒古拉組地層，主要由凝灰?guī)r、凝灰質粉砂巖及少量凝灰質長石石英砂巖、長石石英細砂巖、硅質巖、角礫熔巖、集塊巖等組成；以南為包古圖組地層，其巖性以凝灰質砂巖、凝灰質泥質砂巖為主，夾透鏡狀凝灰質硅質粉砂巖、凝灰質長石石英細砂巖等。

區(qū)內構造非常發(fā)育，以北東東向為主，其次為北西向。其中，安齊斷裂是區(qū)域性的大斷裂，也是控礦斷裂和賦礦構造，對成礦起到至關重要的作用；北西向斷裂是礦區(qū)成礦后形成的斷裂，對礦體具有明顯的破壞作用，主、支干斷裂構造構成礦區(qū)構造格架，與礦區(qū)內金礦的形成密切相關。

礦區(qū)出露的巖漿巖為玄武巖和蝕變玄武巖，屬于基性火山巖，主要分布于東、西礦段內安齊斷裂的上盤，是主要賦礦圍巖。其在地表呈北東向條帶狀或孤島狀分布，局部被硅質粉砂巖所分隔并夾雜硅質巖等。

礦區(qū)處于哈圖斷裂與安齊斷裂之間的區(qū)域動力變質巖帶中，受區(qū)域變質作用明顯。變質的地質體以葡萄石-綠纖石相為特征，特征變質礦物有葡萄石、綠纖石、綠泥石。這一變質特征主要體現(xiàn)在東礦段的安齊斷裂的上盤與玄武巖中間區(qū)段出現(xiàn)一條片理化帶，為片理化硅質粉砂巖，其變質程度局部可達到片巖，地表出露明顯，界線清楚。

圖 2 哈西金礦礦區(qū)地質簡圖[據武警黃金第八支隊(2013)武警黃金第八支隊. 2013. 新疆托里縣哈西金礦區(qū)地質詳查報告(內部資料).修編]Fig. 2 Geological map of the Haxi gold deposit (after No. 8 Gold Party of Chinese Armed Police, 2013武警黃金第八支隊. 2013. 新疆托里縣哈西金礦區(qū)地質詳查報告(內部資料).)1—石炭系太勒古拉組； 2—石炭系包古圖組； 3—硅質巖； 4—火山角礫巖； 5—玄武巖； 6—石英脈； 7—構造蝕變帶； 8—金礦體； 9—斷層 1— Carboniferous Telegula Formation； 2— Carboniferous Baogutu Formation； 3—siliceous rocks； 4—volcanic breccias； 5—basalt； 6—quartz vein； 7—structural alteration zone； 8—gold orebody； 9—fault

2.2 礦體特征

哈西金礦的礦體主要賦存在安齊斷裂的上盤，該礦帶長9 km，包含7條礦體，其長短不一，呈中間寬兩端窄的不規(guī)則似透鏡體，地表為分枝狀，到地下又復合為一條板狀礦體?？煞譃闁|、西兩段(圖2)，主要特征如下：

哈西金礦東段礦體：主要有4條，即Ⅰ-1、Ⅰ-2、Ⅰ-3、Ⅰ-4號，其中Ⅰ-4號為主要礦體，控制長371 m，平均厚3.54 m，產狀355°∠85°，金屬量4 392 kg，平均金品位為6.70 g/t。

哈西金礦西段礦體：主要有3條，即Ⅰ-5、Ⅰ-6、Ⅰ-7號，其中Ⅰ-5、Ⅰ-7號為主要礦體。Ⅰ-5號礦體控制長493 m，平均厚1.32 m，產狀10°∠85°，金屬量713 kg，平均金品位為11.40 g/t；Ⅰ-7號礦體控制長253 m，平均厚1.50 m，產狀10°∠85°，金屬量205 kg，平均金品位為3.32 g/t。

3 樣品及分析方法

本次研究的巖、礦石樣品均采自哈西金礦I號礦帶西段地表及斜井中，礦石中可見自然金，并制備成光薄片。然后利用光學顯微鏡進行鏡下觀察，優(yōu)選出重要探針片，并對重點現(xiàn)象進行標記。

巖礦光學顯微鏡鑒定在在中國地質大學(北京)地質過程與礦產資源國家重點實驗室完成，采用儀器為LEICA DMLP偏光顯微鏡，圖片處理系統(tǒng)為ArtCam Measure 2.0。

電子探針分析在核工業(yè)北京地質研究院分析測試研究中心完成，采用儀器為JXA-8100型電子探針分析儀，工作條件：加速電壓20 kV，通過樣品的電流為15 nA，束射直徑為2 μm。

能譜分析測試在核工業(yè)北京地質研究院分析測試研究中心完成，掃描電鏡型號為日本日立公司(HITACHI)S-3500N，能譜為英國牛津公司(OXFORD INCA)X-射線能譜儀，工作條件：加速電壓20 kV，測試溫度21℃，濕度35%。

4 分析結果

4.1 礦石礦物組成

根據不同氧化程度，可將哈西金礦的礦石劃分為原生礦石和氧化礦石兩類(圖3a、3b、3c)。地表礦石由于風化作用， 黃鐵礦氧化成褐鐵礦， 形成黃褐色氧化礦石， 5～10 m以下則逐漸過渡為原生礦。 根據原生礦石產狀及礦物組合特征， 又可分為蝕變巖型及石英脈型兩種(圖3a、3b)， 或者呈二者的過渡型。

鏡下鑒定及能譜分析結果顯示，哈西金礦礦石礦物主要為黃鐵礦、毒砂，次為黃銅礦、輝砷鎳礦、自然金等。其中大多數(shù)黃鐵礦呈自形-半自形結構、斑狀壓碎結構或與毒砂共生構成顯微紋層狀構造(圖4b、4h)；毒砂多為自形-半自形結構并包含少量黃銅礦，呈散粒狀分布在石英中，或與黃鐵礦呈共生邊結構(圖4a、4f、4g)。

圖 4 哈西金礦主要礦石礦物組成(反射光)及其能譜圖Fig. 4 Main ore minerals (reflected light) and their EDS spectra of the Haxi gold deposita—自然金及毒砂呈散粒狀分布在石英中； b—毒砂與黃鐵礦共生構成顯微紋層狀構造； c—輝砷鎳礦呈膠狀構造； d—自然金能譜圖； e—輝砷鎳礦能譜圖； f—黃鐵礦與毒砂呈共生邊結構； g—金礦石中自形-半自形結構的毒砂，包含少量黃銅礦； h—黃鐵礦呈斑狀壓碎結構； i—毒砂能譜圖； j—黃鐵礦能譜圖； Apy—毒砂； Py—黃鐵礦； Ccp—黃銅礦； Gdf—輝砷鎳礦； Gl—自然金； Qtz—石英a—gold and arsenopyrite dispersed in quartz； b—arsenopyrite and pyrite constituting micro-lamination structures； c—gersdorffite exhibiting colloform structure； d—EDS spectra of gold； e— EDS spectra of gersdorffite； f—pyrite associated with arsenopyrite； g—arsenopyrite including a little chalcopyrite in idiomorphic or hypidiomorphic structure in gold ore； h—pyrite exhibiting porphyritic and cataclastic textures； i— EDS spectra of arsenopyrite； j— EDS spectra of pyrite； Apy—arsenopyrite； Py—pyrite； Ccp—chalcopyrite； Gdf—gersdorffite； Gl—gold； Qtz—quartz

脈石礦物主要有石英、方解石、斜長石、綠泥石等。其中黃鐵礦、毒砂為主要載金礦物，石英、方解石及其他硫化物礦物次之。礦石結構主要有包含結構、自形粒狀結構、半自形粒狀結構、填隙結構、壓碎結構；礦石構造主要有脈(網脈)狀構造、條帶狀構造、角礫狀構造、浸染狀構造。

4.2 成礦期次與階段

由于斷裂構造的多期性、繼承性，成礦熱液多次上升，致使石英網脈出現(xiàn)重疊、穿插，形成了明顯的多期次特點，為熱液期的金礦生成階段的劃分提供了重要的依據。根據礦物共生組合規(guī)律，可將金礦形成的過程劃分為2個成礦期次，4個成礦階段(圖5)。

圖 5 哈西金礦主要礦物生成順序圖Fig. 5 The sequence of major mineral formation in the Haxi gold deposit

(1) 熱液期

可進一步分成3個成礦階段：

早期石英-硫化物階段(Ⅰ)： 主要為早期石英生成階段(圖3d)，含金差，有少量粗粒黃鐵礦、毒砂生成(圖4g、4h)。此階段以黃鐵絹英巖化蝕變交代作用及玄武巖退色為特征。黃鐵礦以星點狀稀疏浸染狀為主，金礦化微弱，在蝕變帶廣泛分布。

中期石英-硫化物-自然金階段(Ⅱ)： 為中期石英生成階段(圖3a、3d)，有大量的黃鐵礦、毒砂、黃銅礦等金屬硫化物生成，自然金在本階段生成、富集(圖4a、4b)，為金礦主要成礦階段。

碳酸鹽階段(Ⅲ)： 為晚期碳酸鹽脈、石英脈形成階段(圖3e、3f)，有少量硫化物，局部有少量自然金生成。

(2) 表生期

主要為氧化階段(Ⅳ)： 地表產出的氧化礦石品位高，可見次生金沿石英裂隙及褐鐵礦周圍分布(圖3c)，并有少量銅藍、軟錳礦等次生礦物富集。

4.3 金的賦存狀態(tài)

據鏡下觀察，哈西金礦床中的金礦物主要為自然金，多呈樹枝狀、散粒狀及鱗片狀(圖6a、6b、6c)，粒徑為10～100 μm，主要集中在20～50 μm之間，其中裂隙金粒徑范圍多集中在40～100 μm，相對含量為58%；包裹金粒徑范圍多集中在10～30 μm，相對含量為26%；粒間金粒徑范圍多集中在30～60 μm，相對含量為16%。按照姚敬劬(1982)金礦物粒度劃分原則，可見金粒徑>100 μm、顯微金粒徑100～0.2 μm、次顯微金粒徑0.2～0.02 μm，哈西金礦自然金應屬于顯微金。

自然金在礦石中主要有裂隙金、包裹金和粒間金等賦存形式(圖6d、6e、6f)，其中80%以上為裂隙金和包裹金，與造山型金礦中金的賦存狀態(tài)相似(鄭仲， 2016)。裂隙金多充填在石英的小裂隙和破碎帶中，而包裹金和粒間金多賦存在黃鐵礦和毒砂等硫化物中。其粒度一般較為粗大，常沿石英、硫化物等礦物碎裂的裂隙(紋理)或者孔洞呈(微)細脈狀、片狀、樹枝狀分布。包裹金多呈(橢)圓狀、楔形粒狀等，包含在脈石礦物及毒砂、黃鐵礦等金屬硫化物中。 粒間金常見葉片狀、粒狀、紡錘狀等，形態(tài)不一，其主要隨充填空間形態(tài)的變化而變化。

對礦石中自然金進行電子探針分析，結果顯示(表1)，裂隙金中Au平均含量為97.52%，Ag平均含量3.33%，并含有少量的Bi、Co、Cd；包裹金中Au平均含量為96.03%，Ag平均含量3.12%，并含有少量的Bi、Fe、As、Zn、Co；粒間金中Au平均含量為95.95%，Ag平均含量3.42%，并含有少量的Bi、Fe、Ni、Cd。根據化學成分所計算，自然金的平均成色為954.19‰，其中，裂隙金的平均成色為957.96‰，包裹金的平均成色為950.22‰，粒間金的平均成色為954.38‰?？傮w可見自然金的成分相對較純，屬于自然金系列，且裂隙金成色>粒間金成色>包裹金成色，表明自然金以獨立礦物呈現(xiàn)時要比包裹體形式呈現(xiàn)時純度高。

圖 6 哈西金礦礦石中金的賦存狀態(tài)(d、e、f為反射光)Fig. 6 Modes of occurrence of natural gold in the ore of the Haxi gold deposit(d, e, f in reflected light)a—自然金呈樹枝狀分布在石英中； b—自然金呈粒狀分布在石英中； c—自然金呈鱗片狀分布在石英中； d—自然金包含在毒砂中； e—自然金沿毒砂顆粒間中產出； f—自然金沿石英裂隙產出； Apy—毒砂； Gl—自然金； Qtz—石英a—gold exhibiting arborization distribute in quartz； b—gold exhibiting granular distribution in quartz； c—gold exhibiting scaly distribution in quartz； d—gold included in arsenopyrite； e—gold produced along the arsenopyrite； f—gold produced along quartz fissures； Apy—arsenopyrite； Gl—gold； Qtz—quartz

礦物AsFeAgZnAuCoNiBiCd總量成色/‰包裹金0.131.542.6995.240.66100.26949.93包裹金0.633.550.1396.830.040.69101.87950.52裂隙金3.2397.760.060.900.04101.99958.52裂隙金3.4397.280.050.85101.61957.39粒間金0.233.3496.830.070.690.06101.22956.63粒間金0.343.5095.080.9499.86952.13平均值3.2996.50954.19

據前人研究表明，成礦流體中金相對含量與金成色呈正相關(程先富等， 1999； 王莉娟等， 2004， 2005； 李晶等， 2016)，哈西金礦中自然金成色較高，平均為954.19‰，可以說明該金礦成礦流體中Au含量高，在熱液中沉淀后主要以獨立礦物形式充填在石英及蝕變圍巖的裂隙中，或以顯微包裹體、固溶體形式賦存于黃鐵礦、毒砂等硫化物中。

5 結論

(1) 哈西金礦的礦體主要賦存在安齊斷裂上盤的蝕變玄武巖中，原生礦石可分為蝕變巖型及石英脈型兩種。

(2) 礦石中主要金屬礦物有黃鐵礦、毒砂、黃銅礦、磁黃鐵礦、輝砷鎳礦、自然金等；礦石結構主要有包含結構、自形粒狀結構、半自形粒狀結構、填隙結構、壓碎結構；礦石構造主要有脈(網脈)狀構造、條帶狀構造、角礫狀構造、浸染狀構造。

(3) 根據礦物共生組合規(guī)律，可將金礦形成的過程劃分為熱液期和表生期兩個成礦期次，包括早期石英-硫化物階段、中期石英-硫化物-自然金階段、碳酸鹽階段和氧化階段4個成礦階段。

(4) 金的礦物屬性為自然金，成色高，平均為954.19‰，且裂隙金成色>粒間金成色>包裹金成色；其形態(tài)多呈樹枝狀、散粒狀及鱗片狀，賦存形式主要為裂隙金、包裹金和粒間金；自然金粒徑主要集中在20～50 μm之間，屬于顯微金。

致謝感謝中國地質大學(北京)劉家軍老師在論文撰寫中的指導；野外樣品采集得到武警黃金第八支隊程軍峰、繆鴻飛、劉林等的幫助；匿名審稿專家為本文的修改和完善提出了大量建設性意見，編輯老師為稿件的完善付出了辛勤的勞動，在此一并表示衷心感謝!