新疆維權(quán)銀多金屬礦床富砷礦物特征及意義

孟慶鵬，姚 瑤，況守英，馬 龍

(新疆礦產(chǎn)實(shí)驗(yàn)研究所，新疆 烏魯木齊 831000)

0 引言

新疆維權(quán)銀多金屬礦產(chǎn)位于鄯善縣東南160 km，同受人關(guān)注的土屋—延?xùn)|銅礦一樣，位于東天山覺(jué)羅塔格金屬成礦帶內(nèi)[1-13]，是新疆發(fā)現(xiàn)的首個(gè)獨(dú)立銀礦床[14]，因其銀儲(chǔ)量高，品位富，伴生多種有益金屬礦產(chǎn)而聞名，現(xiàn)已探明白銀儲(chǔ)量為532 t，達(dá)中型銀礦，銅儲(chǔ)量為15 000 t，為小型銅礦，同時(shí)伴生鉛、鋅等多金屬，過(guò)去發(fā)現(xiàn)的銀礦大多為伴生銀礦[15-18]，獨(dú)立銀礦較為少見(jiàn)，因此其吸引了眾多專家學(xué)者的關(guān)注；馮京等[19]在研究礦區(qū)地質(zhì)特征的基礎(chǔ)上，結(jié)合巖石地球化學(xué)和流體包裹體特征，探討了該礦床的成因，建立了該礦床的成礦模式；王龍生[20]則對(duì)礦區(qū)附近的花崗巖體進(jìn)行了鋯石SHRIMP U-Pb測(cè)年，得出礦床成礦年齡的上限為(297±3)Ma。礦物學(xué)方面，劉妍[21]等首次在該礦區(qū)發(fā)現(xiàn)了自然鉍并且詳細(xì)研究了該礦區(qū)的流體演化特征；李立興等[22]對(duì)維權(quán)礦區(qū)的輝砷鈷礦進(jìn)行了深入研究，并以此確定出了鈷成礦階段。綜上，雖然前人對(duì)該礦區(qū)做了大量充分的研究工作，但對(duì)于該礦區(qū)伴隨銀礦出現(xiàn)的斜方砷鐵礦卻并沒(méi)有展開(kāi)系統(tǒng)研究，因此，進(jìn)一步深入研究該礦區(qū)砷礦物的特征，對(duì)研究該礦床的成因以及研究類似獨(dú)立銀礦床將會(huì)具有一定的指導(dǎo)意義。

1 礦床地質(zhì)特征概況

礦區(qū)地處塔里木板塊北緣活動(dòng)帶覺(jué)羅塔格晚古生代島弧帶。該島弧帶北以康古爾塔格深大斷裂為界，鄰接準(zhǔn)噶爾微型板塊哈爾力克—大南湖晚古生代島弧帶，南以阿其克庫(kù)都克深大斷裂為界，毗連卡瓦布拉克-星星峽中間地塊(圖1)。

礦區(qū)地層為走向近EW向，傾向南、南西的單斜構(gòu)造，巖層傾角一般為30°～50°。礦區(qū)侵入巖極為發(fā)育，出露面積約5.0 km2，占礦區(qū)面積的23.8%。主要分布在南部及西南部，主要巖石類型有火山碎屑巖、中—酸性巖漿巖、矽卡巖及少量變質(zhì)巖。

根據(jù)新疆地質(zhì)調(diào)查院(2003)研究，新疆維權(quán)銀(銅)礦床由一個(gè)主礦體及多個(gè)礦化體組成，目前對(duì)主礦體的控制程度較高，主礦體在地表長(zhǎng)250 m，厚度變化較大，在0.35～22.5 m之間。地表礦體形態(tài)呈西寬東窄的蝌蚪狀(圖1)，近EW向延伸，沿傾向厚度變化較大，礦體產(chǎn)狀北傾，上陡下緩，傾角75°～51°，與地層產(chǎn)狀相反，礦體受構(gòu)造控制。

銀礦石屬?gòu)?fù)雜多金屬矽卡巖型礦石，礦石中有用的金屬礦物種類較多，有自然銀、輝銀礦、黃銅礦、輝銅礦、斜方砷鐵礦、黃鐵礦、閃鋅礦，其他金屬礦物有斑銅礦、黝銅礦、方鉛礦、毒砂、藍(lán)輝銅礦、磁黃鐵礦等。

圖1 維權(quán)銀多金屬礦床地質(zhì)簡(jiǎn)圖(據(jù)新疆地質(zhì)調(diào)查院，2003①)

Fig.1 Geological sketch map of Weiquan silver-polymetallic deposit

1—第四系 2—土古土布拉克組含礫砂巖、凝灰?guī)r 3—土古土布拉克組矽卡巖化砂巖、凝灰?guī)r 4—土古土布拉克組含礫砂巖、硅質(zhì)巖 5—土古土布拉克組硅質(zhì)砂巖 6—花崗斑巖 7—閃長(zhǎng)玢巖 8—矽卡巖 9—韌性剪切帶 10—背斜 11—向斜 12—礦體

脈石礦物主要有石榴石、綠泥石、綠簾石、方解石，陽(yáng)起石、石英、鈉長(zhǎng)石、黑云母、正長(zhǎng)石、磷灰石、石膏等。表生礦物主要有孔雀石、氯銅礦、褐鐵礦、白鈦石、銅藍(lán)。

礦床中銀、銀銅、銅鉛鋅礦石的結(jié)構(gòu)和構(gòu)造比較簡(jiǎn)單，礦石結(jié)構(gòu)主要為他形粒狀結(jié)構(gòu)、片狀結(jié)構(gòu)，次為半自形粒狀結(jié)構(gòu)，其他結(jié)構(gòu)類型占比例少。礦石中除單一結(jié)構(gòu)類型(自形粒狀結(jié)構(gòu))外，常有兩種或兩種以上組合的結(jié)構(gòu)形式，如他形—半自形粒狀結(jié)構(gòu)等，多由不同金屬礦物伴生聯(lián)合構(gòu)成。礦石中金屬礦物空間分布以不均勻?yàn)樘攸c(diǎn)，呈聚粒狀、團(tuán)粒狀、團(tuán)塊狀分布，或呈單體或聚集在一處或緊密連生在一起，構(gòu)成脈狀、不均勻浸染狀及塊狀構(gòu)造。

礦區(qū)銀礦石類型可分為自然銀-輝銀礦礦石(銀礦類礦石)；浸染狀輝銀礦-黃銅礦礦石(銅銀類礦石)；塊狀斜方砷鐵礦-輝銀礦礦石。

2 樣品分析測(cè)試

2.1 樣品采集與分析方法

研究首先選取了礦體中心在0勘探線的Ⅰ號(hào)銀銅礦體、礦體中心在22號(hào)勘探線的Ⅱ號(hào)銀礦體，鉆孔及礦石堆共計(jì)67件礦石樣品磨制礦石光片，進(jìn)行礦相學(xué)顯微鑒定，選取斜方砷鐵礦樣品8件，毒砂樣品5件，進(jìn)行探針波譜分析，其中所有測(cè)試分析均在新疆礦產(chǎn)實(shí)驗(yàn)研究所鑒定分室完成，鏡下觀察和拍照使用的是Leica偏光顯微鏡DM2700P，電子探針波譜分析使用的是日本電子JXA-8230電子探針-掃描電鏡分析儀。

2.2 分析結(jié)果

斜方砷鐵礦電子探針成分見(jiàn)表1。經(jīng)分析，斜方砷鐵礦中，主要元素為As、Fe、Co及S，其中w(As)介于69.37%～72.56%之間，平均值為71.48%；w(Fe)介于14.66%～27.31%之間，平均值為22.67%；Co和S含量略低。

毒砂電子探針?lè)治鼋Y(jié)果見(jiàn)表2。通過(guò)成分分析可知，毒砂中，主要元素為As、Fe及S。w(As)介于44.40%～47.91%之間，平均值為45.97%。

2.3 斜方砷鐵礦、毒砂的礦相學(xué)特征及認(rèn)識(shí)

斜方砷鐵礦單晶粒呈自形—半自形柱狀、矛狀，他形粒狀少，粒徑在0.03～0.25 mm之間，但集合體多呈團(tuán)粒狀、團(tuán)塊狀分布，部分受應(yīng)力作用影響，被擠壓成碎粒狀產(chǎn)出，自然銀沿其裂隙及破碎處分布(圖2b)，并交代斜方砷鐵礦，使其呈殘余體分布在自然銀中，還有小部分斜方砷鐵礦與輝銀礦相伴生(圖2c)。毒砂在礦石中含量低，鏡下不常見(jiàn)，僅在少數(shù)樣品中存在，多與黃銅礦、黝銅礦共生(圖2e、2f)。

在銀異常較高的區(qū)域，往往As含量也會(huì)較高，但毒砂與斜方砷鐵礦顯微鏡下易于混淆，其光性特點(diǎn)完全相同，借助于電子探針?lè)治黾夹g(shù)易于區(qū)分。斜方砷鐵礦多呈致密塊狀產(chǎn)出，毒砂則多以菱面體、柱狀產(chǎn)出為特點(diǎn)，形態(tài)呈自形—半自形粒狀、菱面體狀，粒徑在0.04～0.3 mm之間，常聚集在一起呈粒狀、浸染線狀分布，形成一般早于黃銅礦及黝銅礦等礦物，與黃鐵礦形成時(shí)間相同。

注：分析單位為新疆礦產(chǎn)實(shí)驗(yàn)研究所電子探針室。

表2 毒砂電子探針?lè)治鼋Y(jié)果

注：分析單位為新疆礦產(chǎn)實(shí)驗(yàn)研究所電子探針室。

斜方砷鐵礦在該礦區(qū)系首次系統(tǒng)分析，且富砷礦物與銀礦物呈現(xiàn)出兩種不同的表現(xiàn)形式。通過(guò)大量光片觀察發(fā)現(xiàn)，斜方砷鐵礦大量發(fā)育的礦石，銀礦物也較為發(fā)育，毒砂較為發(fā)育的礦石，銀礦物則較稀少。從微觀角度可以直觀地反映出維權(quán)礦區(qū)的熱液流體可能經(jīng)歷了從氧化富硫階段(黃銅礦、毒砂的大量發(fā)育)到形成斜方砷鐵礦、自然銀的貧硫階段。

3 成礦階段和成礦期次劃分

維權(quán)銀多金屬礦床，通過(guò)手標(biāo)本觀察和顯微鏡下鑒定，結(jié)合礦床熱液蝕變的成因類型、相互關(guān)系、空間分布特征分析，將礦床的成礦期次劃分為矽卡巖期、中低溫?zé)嵋浩诤捅砩谌齻€(gè)礦化期，礦物生成順序見(jiàn)表3。

矽卡巖期有兩個(gè)礦化階段，即石榴石-陽(yáng)起石階段和綠簾石-綠泥石-黃鐵礦階段。① 在石榴石-陽(yáng)起石階段，典型礦物有石榴石(鈣鐵榴石)、陽(yáng)起石以及少量的石英、斜長(zhǎng)石。金屬礦物呈星點(diǎn)浸染狀賦存于矽卡巖中的石榴石顆粒間或其晶洞中。黃銅礦在局部富集成礦，但未形成規(guī)模。② 在綠簾石-綠泥石-黃鐵礦階段，以綠簾石、綠泥石、黃鐵礦等礦物沿石榴石晶粒間分布或沿其裂隙充填或沿其邊部交代為特征，除以上礦物外，還有方解石和少量的黑云母。該成礦期形成了礦區(qū)的主體巖石-石榴石矽卡巖、復(fù)雜矽卡巖以及矽卡巖化巖屑砂巖等，基本未形成有益礦產(chǎn)，但為后期有益元素的富集成礦提供了場(chǎng)所。

熱液期也有兩個(gè)階段，即硫化物-氧化物-碳酸鹽階段和硫化物-自然銀-碳酸鹽階段。① 在硫化物-氧化物-碳酸鹽階段，典型礦物為黃銅礦、毒砂、磁黃鐵礦、磁鐵礦與方解石等，明顯特征為上述礦物或礦物組合呈脈狀、網(wǎng)脈狀穿插于矽卡巖期礦物裂隙中。② 在硫化物-自然銀-碳酸鹽階段，又包括兩個(gè)亞階段。第一亞階段為方鉛礦-閃鋅礦階段，該階段方鉛礦、閃鋅礦大量發(fā)育，呈浸染狀、細(xì)脈浸染狀沿裂隙充填于早期形成的礦物中，形成了礦區(qū)普遍的低品位鉛鋅礦體；第二亞階段為自然銀-輝銀礦-斜方砷鐵礦階段，為主要的成礦階段。含礦熱液攜帶著成礦物質(zhì)對(duì)早期礦物進(jìn)行穿插、充填，同時(shí)融入了部分早期礦物聚集成礦。這也是在銀礦體中有早期礦物富集的原因。典型礦物有自然銀、輝銀礦及少量斜方砷鐵礦。

圖2 砷礦物手標(biāo)本和顯微鏡下照片

Fig.3 Hand specimen photographs and microphotographs of arsenic minerals

(a)塊狀斜方砷鐵礦礦石 (b)正交偏光，自然銀脈分布于斜方砷鐵礦中 (c)斜方砷鐵礦與輝銀礦伴生(d)含毒砂矽卡巖 (e)毒砂與黝銅礦伴生，裂隙間分布粒狀黃銅礦，黝銅礦邊緣分布有少量銅藍(lán)(f)毒砂呈脈狀分布于黝銅礦中，黝銅礦交代蝕變?cè)缙诘狞S銅礦，在黝銅礦邊緣分布有少量銅藍(lán)Lo—斜方砷鐵礦 Nsl—自然銀 Arg—輝銀礦 Cp—黃銅礦 Cov—銅藍(lán) Ars—毒砂 Fh—黝銅礦

表3 礦物生成順序簡(jiǎn)表

Table 3 The simple table of mineral formation sequence

表生期表現(xiàn)在地表及淺表處，由于氧化淋濾作用，使部分早期形成的礦物發(fā)生氧化分解形成次生礦物。典型礦物有孔雀石、輝銅礦、斑銅礦、銅藍(lán)、褐鐵礦及少量赤鐵礦，同時(shí)有石膏細(xì)脈充填。

4 小結(jié)

1)維權(quán)銀銅礦中礦石的富集可能經(jīng)歷了從氧化富硫階段到形成斜方砷鐵礦、自然銀的貧硫階段兩個(gè)階段。

2)在用化探方法找銀礦時(shí)，要注意對(duì)As異常的重視，砷異?？梢宰鳛閷ふ毅y異常的標(biāo)志。

3)維權(quán)銀銅礦床表現(xiàn)為中低溫?zé)嵋旱V床的礦物組合特征，并將礦床的成礦期次劃分為矽卡巖期、中低溫?zé)嵋浩诤捅砩谌齻€(gè)礦化期。

注釋：

① 新疆地質(zhì)調(diào)查院. 東天山地區(qū)綜合研究與區(qū)域資源潛力預(yù)測(cè)評(píng)價(jià)報(bào)告[R]. 2003.