甘肅舟曲羊里尾溝金礦床礦石特征及金的賦存狀態(tài)研究

柳生祥 雷祥軍 趙向農

摘要：利用光學顯微鏡鑒定和電子探針分析等方法，研究了羊里尾溝金礦床礦石特征及金的賦存狀態(tài)。礦石中金屬礦物主要為黃鐵礦，其次為毒砂、輝銻礦，金礦物主要為自然金，其次為銀金礦;金以細粒金為主，其次為微粒金和中粒金，少量次顯微金;嵌布形態(tài)主要為尖角粒狀、板片狀、細脈狀;嵌布狀態(tài)以裂隙金和粒間金為主，其次為包裹金;載金礦物為黃鐵礦、石英、褐鐵礦、毒砂、碳質。黃鐵礦電子探針分析結果表明，羊里尾溝金礦床形成于中低溫環(huán)境，且與巖漿作用有關;結合該礦區(qū)及其外圍泥盆系和石炭系地層中的金豐度，認為羊里尾溝金礦床成礦物質可能為地層和巖漿的混合來源。

關鍵詞：礦石特征;金礦物;賦存狀態(tài);載金礦物;羊里尾溝金礦床

中圖分類號：TD91?P616.4文獻標志碼：A

文章編號：1001-1277（2020）06-0021-06doi：10.11792/hj20200605

羊里尾溝金礦床位于西秦嶺褶皺帶南秦嶺早古生代被動陸緣褶皺帶的迭部—舟曲—武都砷汞銻金多金屬成礦帶上[1]，由甘肅省地礦局第三地質礦產勘查院與舟曲鑫瑞礦業(yè)有限公司聯(lián)合勘查，通過2007—2016年的普查和詳查工作，已探明金資源量超過5.7 t，礦床規(guī)模達到中型。該礦床研究程度較低，前人僅對礦床地質特征和礦石質量進行了概略研究[2]，而其礦床成因、礦石特征及金的賦存狀態(tài)仍不清楚，直接影響了礦床后續(xù)的勘查和開發(fā)。鑒于此，本文采用化學成分分析、光學顯微鏡鑒定、電子探針分析等手段，研究了羊里尾溝金礦床的載金礦物種類及金的賦存狀態(tài)，探討了黃鐵礦標型礦物與礦床形成的成因聯(lián)系，為探索羊里尾溝金礦成礦規(guī)律和礦石選冶工藝提供依據(jù)。

1?礦區(qū)地質概況

羊里尾溝金礦床位于中秦嶺褶皺帶與勉略構造混雜巖帶夾持的南秦嶺褶皺帶內（見圖1-A）。礦區(qū)出露地層為泥盆系古道嶺組（Dg）和石炭系益哇溝組（Cy）（見圖1-B）。益哇溝組是主要含礦地層，巖性為碳質板巖、薄層灰?guī)r夾豆莢狀灰?guī)r、含碳硅質板巖、含碳泥硅質板巖、薄層灰?guī)r及角礫巖。其中，碳質板巖、含碳硅質板巖、含碳泥硅質板巖、薄層灰?guī)r、角礫巖為主要賦礦巖性。礦區(qū)發(fā)育北西向和北北西向2組斷裂，斷裂兩側巖石破碎嚴重，共同形成了斷裂破碎帶，是最重要的控礦、容礦構造。拉木梁巖體出露于礦區(qū)北部，與金成礦關系密切，為該礦床的成礦地質體[3]。礦區(qū)地表可見石英閃長巖脈（δo）零星分布。

礦區(qū)共圈出礦體91條。其中，礦體Au1、Au2、Au3、Au4嚴格受斷裂破碎帶控制，多呈長條狀、脈狀、囊狀、枝杈狀分布，具有膨大狹縮、尖滅再現(xiàn)特征。礦體金品位一般1.00×10-6～54.20×10-6。圍巖蝕變有硅化、褐鐵礦化、黃鐵礦化、碳酸鹽化、高嶺土化、絹云母化等低溫蝕變組合。該礦床形成時代為印支晚期，礦床成因屬中低溫巖漿熱液型金礦床[3]。

2?礦石特征

2.1?礦石類型及含礦性分析

根據(jù)礦石的氧化程度分為氧化礦石和原生礦石，且以原生礦石為主。氧化礦石埋深較淺，一般小于20 m，呈黃褐色，以發(fā)育褐鐵礦化、硅化為主。礦石按自然類型可分為褐鐵礦化硅化碎裂蝕變巖型、黃鐵礦化硅化角礫巖型、黃鐵礦化硅化碎裂蝕變板巖型、黃鐵礦化毒砂礦化碎裂蝕變灰?guī)r型。除上述幾種常見的礦石類型外，雌黃礦化、雄黃礦化碎裂蝕變板巖型礦石和輝銻礦化蝕變灰?guī)r型礦石相對獨立，而更多的礦石類型是由各種礦化蝕變、構造變形、礦脈充填交代等組成的復合型礦石。

不同礦石類型含金性差別較大，雌黃礦化、雄黃礦化碎裂蝕變板巖型礦石和輝銻礦化蝕變灰?guī)r型礦石的含金性較差。圍巖中的碎屑灰質角礫巖金含量較低，但與周圍的其他巖性相比，碎屑灰質角礫巖的金背景值較高，此類巖石中通?？梢姶罅康臈l帶狀或團塊狀黃鐵礦，但與成礦熱液的關系不大。圍巖中常見有機質含量比較高的板巖中含有大量浸染狀或條帶狀黃鐵礦，其主要形成于沉積過程中強還原環(huán)境，此類巖石中金含量也很低。金品位較高的礦石與碳酸鹽巖關系密切，同時疊加在碳酸鹽巖中的碎裂結構對形成高品位礦石具有重要作用，此類巖石中黃鐵礦化和毒砂礦化是最重要的金屬礦化，硅化和白云石化、綠泥石化等蝕變也與金品位呈正相關。

2.2?礦石礦物成分

通過宏觀和微觀礦相鑒定，礦石中礦物有20多種（見表1）。其中，金屬礦物以黃鐵礦為主，其次為毒砂、輝銻礦（見表2），少量褐鐵礦、閃鋅礦、黃銅礦、方鉛礦、硫銻鉛礦，以及微量銅藍、輝銅礦、斑銅礦、黝銅礦、雌黃、雄黃、白鉛礦、磁鐵礦、膠狀黃鐵礦、白鐵礦等;貴金屬礦物為自然金、銀金礦;非金屬礦物主要為石英、方解石，其次為絹云母、高嶺土、碳質，以及少量綠泥石、伊利石、白云石、斜長石、金紅石、磷灰石等。金屬硫化物在地表及淺部被氧化成褐鐵礦、銻華等，形成以褐鐵礦為主的氧化礦石，且伴隨金的次生富集。

2.3?礦石化學成分

礦石中主要有用組分為Au，其他有益組分含量低（見表3），伴生的Ag、Sb只有個別樣品達到伴生組分含量要求，Cu、Pb、Zn、Hg含量甚微。有害元素為As、S、C等，部分礦體中As、S達到伴生有用組分含量要求，C主要以有機物形式存在，礦石為As、C含量較高的較難處理礦石。

2.4?礦石結構構造

礦石結構有自形結構、半自形—他形粒狀結構、交代殘余結構、板狀結構、內部環(huán)帶結構、壓碎結構、內部加大邊結構、包含結構等。礦石構造有稀疏浸染狀構造、脈狀—網脈狀構造、角礫狀構造、碎裂狀構造、條帶狀構造、塊狀構造等。

3?金的賦存狀態(tài)

3.1?金礦物種類及成色

礦石中金礦物有2種，自然金和銀金礦。其中，自然金約占88 %，銀金礦約占12 %，表明礦石中金元素主要以獨立金礦物形式存在，即多為自然金，少量以銀金礦形式存在。自然金、銀礦物具有良好的延展性及塑性。對經富集獲得的自然金單體及連生體進行能譜分析，結果顯示其平均成色為880[3]。

3.2?金礦物形態(tài)及粒度特征

對金礦物形態(tài)進行了分類統(tǒng)計，結果見表4。

由表4可知：金礦物形態(tài)有尖角粒狀、板片狀、細脈狀、枝杈狀、滾圓狀，表明礦石中礦物形態(tài)具有多樣性。

礦石中金礦物粒度變化較大，從次顯微金到中粒金均有分布（見表5），以細粒金為主，其次為微粒金和中粒金，少量次顯微金。

3.3?金礦物嵌布特征

礦石中金礦物與黃鐵礦、脈石礦物、褐鐵礦、毒砂及碳質嵌布關系密切（見表6、圖2），多數(shù)自然金呈微細粒，以包裹體形式分布于黃鐵礦及其他硫化物中，少數(shù)產于黃鐵礦顆粒邊部和內部，共生礦物包括毒砂和黝銅礦。與黃鐵礦連生金占87.2 %，粒間金、裂隙金占88.7 %，包裹金占11.3 %。粒間金、裂隙金多與褐鐵礦、石英連生，金的這種賦存狀態(tài)不利于回收。

3.4?主要載金礦物嵌布特征

礦石中載金礦物主要有黃鐵礦、毒砂、褐鐵礦、石英和碳質。

1）黃鐵礦。黃鐵礦是礦石中最主要的金屬礦物，也是最主要的載金礦物，相對含量1 %～5 %。黃鐵礦主要呈他形、不規(guī)則狀嵌布于脈石礦物中，其次呈星點狀、脈狀，按其形態(tài)可分為粒狀黃鐵礦、薇莓球狀黃鐵礦、膠狀黃鐵礦。粒狀黃鐵礦呈自形—半自形粒狀，粒度不均勻，粗粒粒度達0.25 mm，細粒一般為0.02～0.15 mm。黃鐵礦內部加大邊結構發(fā)育，以早期結晶的細粒狀黃鐵礦或顯微莓球狀黃鐵礦為核心，在其周圍重結晶富集黃鐵礦，有些加大邊中可見自然金，局部包裹有黃銅礦、毒砂、方鉛礦等，偶見包裹自然金。部分黃鐵礦裂隙較為發(fā)育，裂隙中充填有褐鐵礦或其他金屬硫化物，也可見自然金充填。薇莓球狀黃鐵礦主要產在碳質板巖中，局部成群產出，球體內部黃鐵礦粒度一般較細，多小于0.005 mm，球體粒度一般小于0.2 mm。通常認為薇莓球狀黃鐵礦是早期還原環(huán)境下形成的，經后期結晶形成細小的黃鐵礦晶體，呈同心環(huán)帶狀排列，薇莓球狀黃鐵礦經常被細粒狀黃鐵礦及毒砂包裹。

黃鐵礦的形成是多期次的。薇莓球狀黃鐵礦是早期成巖期的產物;中期形成的黃鐵礦粒度較大，多大于0.10 mm，部分自形程度較高，以立方體、八面體為主，少量為五角十二面體，也見他形或集合體狀黃鐵礦，黃鐵礦邊緣被溶蝕呈梳狀、犬牙交錯狀，裂隙較發(fā)育，結構疏松，裂隙中填充脈石礦物或者其他金屬硫化物;晚期黃鐵礦呈細脈狀，或沿早期黃鐵礦周圍形成內部加大邊結構，形成重結晶黃鐵礦，通常在加大邊中可見自然金。部分黃鐵礦的邊緣及裂隙已經蝕變成褐鐵礦，局部僅見殘余的黃鐵礦，這些裂隙中可見自然金與褐鐵礦連生。

2）毒砂。毒砂相對含量約0.6 %，粒度一般為0.05～0.15 mm，菱形狀、矛頭狀，自形—半自形，少量他形。毒砂內部環(huán)帶結構較為發(fā)育，部分毒砂和黃鐵礦關系密切，相互伴生，少量毒砂產在石英、碳酸鹽脈中，與輝銻礦連生，在毒砂中邊部可見自然金。

3）褐鐵礦。褐鐵礦相對含量0.4 %～2.0 %，由針鐵礦、纖鐵礦、水針鐵礦及含水的氧化硅、泥質等組成，多為他形粒狀集合體，呈膠狀、皮殼狀、不規(guī)則粒狀或黃鐵礦假象產出。褐鐵礦與自然金的關系較為密切。

4）石英。石英主要有兩期，早期石英與自然金嵌布關系較為密切，在石英與黃鐵礦裂隙中可見自然金;晚期石英往往呈石英、方解石復合脈產出，充填于構造裂隙中，往往不含金。

5）碳質。碳質相對含量 0.3 %，平均粒度0.01 mm，多呈隱晶質，少量呈纖維狀、板條狀、片狀、不規(guī)則粒狀分散在巖石中，在高倍顯微鏡下和電子探針掃描中未發(fā)現(xiàn)自然金。但是，通過對人工重砂淘洗過程中富集的碳質（純度90 %）進行化學分析，其金品位為18.6×10-6。因此，推斷碳質中的金以次顯微金的形式賦存。

4?討?論

載金礦物黃鐵礦中Co、Ni等元素質量分數(shù)及w（Co）/w（Ni）值可用來判斷礦床形成的溫度，黃鐵礦中Fe常被其同族元素Co和Ni以類質同像代替。陳光遠等[4-5]認為，在熱液高溫階段，Co和Ni更容易進入黃鐵礦替代Fe，故成礦溫度越高，黃鐵礦中w（Co）越高，w（Co）/w（Ni）值越高。一般高溫型黃鐵礦中w（Co）高于1 000×10-6，中溫型為100×10-6～1 000×10-6，低溫型小于100×10-6。黃鐵礦電子探針分析結果顯示（見表7），羊里尾溝金礦床黃鐵礦中w（Au）為1×10-6～83×10-6、w（Ag）為1×10-6～36×10-6、w（Ni）為3×10-6～352×10-6、w（Co）為49×10-6～206×10-6（平均值為86×10-6）、w（Co）/w（Ni）值為0.51～19.67（平均值為3.98），指示其成礦溫度不高，為低溫成礦環(huán)境。嚴育通等[6-7]認為，w（Au）/w（Ag）值也可以指示礦床成礦溫度，高溫熱液型金礦床黃鐵礦中w（Au）/w（Ag）值小于0.5，中低溫熱液型則大于0.5。羊里尾溝金礦床黃鐵礦中w（Au）/w（Ag）值為0.71～6.91，w（Au）/w（Ag）值遠大于0.5，說明羊里尾溝金礦床形成于中低溫環(huán)境。

陳光遠等[4]認為，黃鐵礦中w（Co）/w（Ni）值可以有效地指示礦化來源。一般與自然金共生的黃鐵礦w（Co）較高，w（Ni）較低，且w（Co）/w（Ni）值大于1。當黃鐵礦中w（Co）/w（Ni）值大于1時，表明成礦物質來源于巖漿作用。

葉天竺等[8]認為，一般巖漿期后熱液型金礦床的成礦元素來源比較多元，巖漿分異、地層、地幔等均被認為可能提供部分成礦物質。殷勇等[9]通過研究與羊里尾溝金礦床相鄰的坪定金礦床，認為成礦熱液和成礦物質來源于地層和巖體。譚光裕[10]認為構成白龍江復背斜主體的志留系和泥盆系等地層為富含有機質的黑色巖系，其中出現(xiàn)金、砷、汞、銻礦化帶的分布，其延伸超過10 km。羊里尾溝金礦區(qū)及其外圍泥盆系和石炭系地層中金平均豐度高達103.4×10-9，顯示成礦與地層具有內在聯(lián)系。以此推測，羊里尾溝金礦床成礦物質可能為地層和巖漿的混合來源。

5?結?論

1）羊里尾溝金礦床礦石中金屬礦物主要為黃鐵礦，其次為毒砂、輝銻礦;金礦物主要為自然金，其次為銀金礦。

2）金礦物以細粒金為主，其次為微粒金和中粒金，少量次顯微金;嵌布狀態(tài)以裂隙金和粒間金為主，其次為包裹金。載金礦物種類較多，按照與金礦物關系的密切程度，依次為黃鐵礦、石英、褐鐵礦、毒砂、碳質。

3）羊里尾溝金礦床形成于中低溫環(huán)境，成礦物質可能為地層和巖漿的混合來源。

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