湘西钨锑砷金矿床黄铁矿和毒砂含金性的研究

鲍振襄

（湖南省有色地质勘查局二四五队，湖南 吉首 416007）[1]

摘 要：该类矿床中的金大部分为次显微金和显微金，而共生的硫（砷）化物黄铁矿和毒砂是其主要载金矿物，并以机械混入物或微包体形式赋存其间。矿石的品位与载金矿物生成期、晶形、粒度及碎裂程度有关。

关键词：钨锑砷金矿床；含金性；赋存状态；地球化学

一、矿床地质概况

湘西钨锑砷金矿床赋存于区内最古老的地层元古界冷家溪群和板溪群，厚逾2万m，系一套具复理石和类复理石建造特征的浅变质浅海相碎屑岩和火山碎屑岩。矿床主要集中分布于江南地轴北西侧之雪峰弧形构造带的中段和东段，区域构造线的方向基本上也就是矿床展布方向，并严格受到由褶皱和断裂作用产生的剪切构造带控制[1]。矿体多呈层状、似层状和透镜状，部分为交错脉状。依据矿床的矿物组合、矿石类型的不同，可划分为钨锑金矿床、锑金矿床、锑砷金矿床和砷金矿床等。矿石结构主要为充填结构，次为压碎结构和交代结构。常见的矿石构造为条带状、角砾状、块状和网脉状等。金属矿物主要有自然金，辉锑矿、黄铁矿、毒砂、白钨矿及钨铁矿，少量或微量闪锌矿、方铅矿、黄铜矿、黝铜矿、磁黄铁矿、车轮矿等。脉石矿物主要为石英，次为方解石、铁白云石、绿泥石、绢云母、伊利石等。与成矿有关的近矿围岩蚀变主要是褪色化、硅化、黄铁矿化和毒砂化等。

湘西钨锑砷金矿床，其成矿作用是在元古界扬子板块岩浆弧内形成的W、Sb、As、Au元素之初始丰度值较高和易活化的矿源层基础上发生的，矿质主要来自地层或地壳深部（包括硫源）。成矿溶液具有中低温度、偏低盐度和中偏弱酸性特点，是以变质水为主并有大气循环水加入的混合热液。矿床属火山沉积 变质热液类型，成矿时期主要相当于加里东运动早期。

二、矿物标型特征及其含金性

1.黄铁矿（Fe S2）的标型特征

以桃源沃溪钨锑金矿床为例。黄铁矿贯穿于矿化作用的各阶段，一般可分早、晚两期。早期呈五角十二面体，少数立方体，细粒状，自形或半自形，往往受到应力作用具压碎或角砾状拉长或自生加大现象，星散分布于近矿蚀变围岩中，含金量低（14.66×10-6）。晚期（即石英 硫化物期）黄铁矿结晶程度低，多为他形、半自形晶和残余晶，呈细粒状、碎裂状，粒径多小于0.03mm。在石英脉或近蚀变板岩中呈细脉状，条带状、浸染状产出，含金量高（151×10-6）。总的来看，该矿床中黄铁矿含量与金具有同步消长关系（图1），而且原矿品位的高低亦与黄铁矿的含金性一致（表1），表明黄铁矿是其主要载金矿物。

图1 矿石中黄铁矿含量与品位的关系（沃溪）

表1 沃溪矿床原矿品位与黄铁矿含金量关系

2.毒砂（Fe As S）矿物标型

在砷金矿床和锑砷金矿床中，作为主要载金矿物的毒砂以溆浦龙王江矿床为例，分早、晚两期。早期毒砂晶体粗大晶形完整，常呈自形、半自形状，短柱状等，横切面为菱形，长轴可达3～4mm，有的周边可见纤状石英或白云母围绕生长，形成房巢构造，此种构造乃是沉积成岩阶段成因的标志，多见于矿脉外带褪色蚀变板岩中，含金较低[2]。晚期毒砂呈细长柱状，他形粒状，半自形—他形晶，粒度细且较均匀，其中粒径在0.8～0.08mm的占60%，粒径小于0.08mm的占40%。有的具碎裂构造，主要产于矿脉内和紧贴矿体的硅化蚀变带内，含金量较高。

据易闻等（1986）采用电子顺磁共振（EPR）波谱对本区黄铁矿和毒砂进行的研究表明，在低温（77K）和室温（300K）下的EPR谱线都具有一个含金吸收峰，该峰具有各向同性的g因子（g=2.001± 0.001）；而不含金的黄铁矿和毒砂均无该吸收峰。这是由于含金黄铁矿和含金毒砂中，Au+等不同电价的离子替换晶格中的Fe2+，产生顺磁中心之故。

3.载金矿物的含金性及相关因素

根据区内主要钨锑砷金矿床载金矿物分析资料统计（表2），黄铁矿含金量为54.8×10-6～314× 10-6，平均（33件）88.97×10-6，毒砂含金量为97×10-6～513.4×10-6，平均（23件）211.26×10-6比较起来，毒砂平均含量为黄铁矿的2.4倍。其离散度（115.2）也小于黄铁矿（93.6）。正如博伊尔指出的那样，在许多矿床中，金和毒砂的共生关系比金与黄铁矿的共生关系往往密切得多。

表2 湘西钨锑砷金矿床产出特征及其载金矿物黄铁矿和毒砂的含金量

注：①湖南地矿局四〇二队，1982；②武警黄金16支队，1984；③武警黄金16支队，1983；其余为本文，1981—1989；括号内数字为样品数。

统计分析资料表明（表3），在湘西钨锑砷金矿床里，黄铁矿和毒砂颗粒的大小及其晶形是矿石品位高低的标志。黄铁矿以细粒五角十二面体结晶不完整者含金高，毒砂以长柱状细粒他形、半自形晶者含金高、尤其是当黄铁矿受到应力作用而呈粉末状时，其含金量有明显提高。如黄金洞矿床、矿脉及其围岩中的粉末状黄铁矿晶形含金分别为184×10-6和39×10-6，而矿脉及其蚀变围岩中的黄铁矿晶体含金分别为84×10-6和30×10-6。相反，矿物颗粒愈粗，自形程度愈高，含金量相对要低。究其原因尚不清楚。在某些情况下，这可能与初始沉淀作用涉及到许多地点，从而有利金在黄铁矿（毒砂）核心上沉积下来有关。在另一些情况下，这可能与黄铁矿（毒砂）被压碎和糜棱化，接着金被带进压碎带和糜棱化带有关[3]。一个有意思的现象是，在湘西以可见金为主的含金石英脉型矿床里，共生的少量黄铁矿大多是粗粒的（＞2mm），故其含金量甚低，且颗粒愈大含金量愈低；而在含硫（砷）化物石英脉型金矿及近矿蚀变围岩里，黄铁矿则以中细粒为主，故其含金量亦较高，并成为金的主要载体矿物。

表3 不同粒度、晶形黄铁矿和毒砂含金性

4.标型元素与金矿化关系

该类矿床黄铁矿和毒砂中居首位的标型元素是As。如沃溪矿床从围岩→蚀变带→矿体，黄铁矿含Au量由平均2.5×10-6→81.2×10-6→78.8×10-6，含As量由0.002%→0.27%→0.46%，As分别增长了14和23个数量级，含Au量提高了3个数量级。团结沟斑岩型金矿[2]，成矿早期的黄铁矿含Au138.33×10-6，As0.23%，成矿期后黄铁矿含Au350.6×10-6，As0.41%，即As量增加了1.8倍，相应地含Au量提高了9.2倍。再如以毒砂为主要载金矿物的龙王江锑砷金矿床，一般含Au5× 10-6～12×10-6，平均7.36×10-6；相应地矿石中一般含As1.3%～2.7%，Au平均1.72%；即当矿石中含As0.27%时，含Au约1.5×10-6；而含As量大约每提高1%，含Au量则增加2～3倍。又据该矿床1081件矿石Au、As化学分析资料，计算的Au-As相关系数为0.46，超过临界值6倍以上；同类型的贵州三都锑砷金矿床50组砷金矿石化学分析计算的Au-As相关系数为0.99；均一致表明该类矿床中Au-As呈明显的线性相关，两者呈同步增长趋向（图2），因此、毒砂和黄铁矿可作为该类型金矿物的标型矿物，而砷则可作为标型指示元素。砷和金这种相关关系，不仅表现在区内变质热液型金矿床里，而且在湖南省其他类型（如广布于湖南的岩浆热液型伴生金矿床）也是如此，可以说是一个普遍性的规律。甚至可以这样说，在湘西钨锑砷金矿床里，多数矿床的情形是有锑必有金，有金却不一定有锑，金矿化范围大于锑矿化，而且无论矿床里有锑无锑，有金处砷必定很高（表4）。

图2 龙王江锑砷金矿床Au-As品位变化曲线对比图

表4 湘西钨锑砷金矿床标型矿物元素组合（×10-6）

注：据罗献林（1986）及本队资料。

黄铁矿和毒砂另一标型元素是Sb，如沃溪矿床主要载金矿物黄铁矿含Sb（平均）1881×10-6～7600×10-6，高于赋矿地层中黄铁矿含Sb32×10-6的59～238倍；龙王江矿床主要载金矿物毒砂平均含Sb135×10-6，而且毒砂里含Sb量也和含Au量呈同步增长。所以说含Sb高的黄铁矿和毒砂是本区金矿床相当可靠的找矿标志。

湘西钨锑砷金矿床与金有不同程度相关的元素还有S、Pb、Zn、Hg等，这些均反映了金属虽然由于其地球化学特性而极少与硫化合成金的硫化物，但在金矿化中，自然金多赋存于硫化物中并与硫化物密切相当。如沃溪矿床，赋存于黄铁矿、辉锑矿等硫化物中的金约占总金量的86.78%；龙王江矿床，赋存于硫（砷）化物中的金占总金量的96.8%。所以，在岩石中存在硫化物的情况下，金和硫及亲硫元素呈明显的正相关。这表明，自然界金的富集与硫有着密切的关系。因而，在湘西钨锑砷金矿床里，金总是与硫（砷）化物伴生，而且矿体中硫（砷）化物含量的相对高低，直接影响着金品位的贫富。

此外，区内具有一定标型特征和指示成因意义的矿物中Co、Ni含量及Co/Ni比值表明（表5），无论是黄铁矿还是毒砂，其微量元素含量Ni＞＞Co，Co＞Ni＜1（仅一件毒砂样品例外）。据栾伟川等的研究[4]，金矿床黄铁矿中钴、镍与金、银含量呈反消长关系。黄铁矿中Co/Ni比值小于1，其中的金含量就高。沃溪矿床黄铁矿Co/Ni比值不仅小于1，而且似乎随着Co/Ni比值减小含金量增高。龙王江矿床毒砂中Co/Ni比值一般虽也小于1，但相对来说较黄铁矿大。如果说Co/Ni比值小于1的矿床标志着花岗岩及与花岗岩有关矿床的话[5]，那么至少说明本区钨锑砷金矿床的成矿与深部地质作用有关。

表5 黄铁矿和毒砂矿物Co、Ni含量及其比值

注：沃溪矿床Co、Ni由成都地质学院测试中心采用直读光谱分析（×10-6）；杨山庄矿床为光谱分析（×10-6）；龙王江矿床No、Ni由湖南有色金属地质研究所采用化学分析（%）。

三、金在黄铁矿和毒砂中赋存状态

1.煅烧试验和物相分析

（1）煅烧试验。沃溪矿床据400光片放大360倍自然金的可见率为：矿脉18.26%、蚀变围岩5.22%、石英脉12.14%、辉锑矿20.96%、黄铁矿7.3%。从单矿物含金量分析结果来看，与光片所见基本吻合，唯黄铁矿很不吻合，黄铁矿含金量高而光片中可见率仅为7.3%。通过153片光片观察，在放大1050倍时，146片含黄铁矿的光片只有2片见到金。后对其中5片未见到金的黄铁矿光片进行煅烧试验，在400℃、600℃时未出现金，温度升高到800℃，有3片见到1～3粒金，粒径0.8～1μm。此外，历年矿山生产产量结果也证明，80%以上的金富集于浮粒和泡沫浮选辉锑矿（包括黄铁矿等硫化物精矿）中，在冶炼过程中回收。

（2）物相分析。黄金洞砷金矿的砷物相分析结果表明[6]，毒砂为主要含砷矿物，占总砷量的90%～99%；铁物相分析结果表明，黄铁矿为主要含铁矿物，硫化物形态的铁占总铁含量的65%～96%；金呈单体与连生体占总金量的18%～24%，包裹金占75%～80%。龙王江金矿综合矿石加工技术试验结果，单体金和暴露金占27.1%，金的回收工艺将随载体矿物（毒砂、黄铁矿和辉锑矿）回收。三都金矿经化学物相分析，金的单体与连生体占总金量的69%，包裹金占30%。

2.金在黄铁矿中赋存状态

沃溪矿床黄铁矿经电子显微镜和光片观察，有86.78%的金赋存于黄铁矿、辉锑矿等硫化物中。据张振儒等的研究，可见金（大部分为显微金）占53.72%，其中赋存于黄铁矿中的金呈针状、脉状、带状、网格状、树枝状等，沿其裂隙充填，以及呈球粒状沉淀在黄铁矿晶面上和沿黄铁矿细脉一侧进行交代等形式产出。次显微金占46.28%，主要呈机械混入物或微包体及夹层赋存于各种硫化物中，在黄铁矿中颗粒一般小于0.1μm。一种为小的圆球状或链状充填在黄铁矿晶面上、晶隙间或微裂隙中，呈星散状或细脉状；另一种为小的圆球状或链状的次显微金呈包裹体夹层沉淀于黄铁矿的晶面上，形成环带状构造。

3.金在毒砂中的赋存状态

区内作为主要载金矿物的毒砂，经电镜扫描及能谱分析表明本身并无金，说明金以机械混入物的形式赋存其间。在龙王江的毒砂矿物里，自然金呈细脉状，不规则状产在毒砂的裂隙中，或呈细脉状沿毒砂晶粒边缘产出。龙山矿床毒砂裂隙中的金呈不规则粒状、细丝状、毛发状产出，粒径一般5～10μm。同类型的三都金矿床，金有90%以上分布于以毒砂为主和共生的黄铁矿（黄铁矿占1/6）中。据大量的成分像和X射线图像观察，均未查出含金、银的单矿物，又经X射线强度轮廓图分析，也未发现小于1μm的独立矿物。但从中可以看出微量金在毒砂中的含量（300×10-6）比黄铁矿（70×10-6）中的多，且在这两种矿物中的分布都是不均匀的。因此，可以认为金是以机械混入物状态不均匀地分布于毒砂和黄铁矿中，这与化学物相分析结果基本一致。

上述载金矿物毒砂含金性及金的赋存状态，不仅在湘西钨锑砷金共生矿床中如此，在广泛分布于湘南的伴生金矿床亦如此。如桂阳大坊含金（银）多金属碲化物矿床，矿体分布于花岗闪长斑岩体与石炭系壶天群大塘阶梓门桥段碳酸盐岩下接触破碎带中，金的矿化与毒砂、黄铁矿化关系密切。金矿物主要充填在毒砂、黄铁矿裂隙中，或沿毒砂晶体周边进行交代，或沉淀在黄铁矿的晶面上。单矿物分析结果，毒砂是（硫）砷化合物中的主要载金矿物，含Au3.67×10-6～17.89×10-6，其次是黄铁矿，含Au 1.13×10-6～4.05×10-6。从共生元素来看，Au与As密切相关，矿体中Au的高品位与As的高峰值互为对应，Au与As偏相关（相关系数0.45），大于临界值1倍。

四、结论

（1）在湖南西部钨锑砷金矿床里，除少量的可见金（明金极少）外，大部分为次显微金和显微金，而共生的黄铁矿、毒砂是其主要载金矿物。

（2）矿石中金的含量高低与其载金矿物的粒度、晶形、碎裂程度和产出形态有关，也与矿石中砷的含量有关。

（3）该类矿床金的富集与硫（砷）化物密切相关。矿床中硫（砷）化物富集地段，往往也是金的富集地段。在岩石中存在硫（砷）化物的情况下，金和硫（砷）及亲硫元素存在着正相关关系。

（4）矿床赋存标志是：韧性剪切带及其围岩的褪色化、硅化、黄铁矿化（毒砂化）等。黄铁矿、毒砂可作为寻找该类矿床的标志矿物，而砷和锑可作为标型指示元素。

成文过程中，参考了湖南冶金地质二三七队和本队有关地质资料，在此一并致谢。

参考文献

[1]鲍振襄.湘西层控白钨矿床地质特征及其成矿作用[J].矿床地质，1987，6（4）：32-44.

[2]鲍振襄.湘西龙王江锑 砷 金矿床自然金和载金矿物毒砂的研究[J].黄金，1986（3）：4-7.

[3]傅伊尔.金的地球化学及金矿床[M].北京：地质出版社，1984.

[4]栾伟川，等.金矿床地质及找矿方法[M].成都：四川科技出版社，1987.

[5]陈光远，等.成因矿物学与找矿矿物学[M].重庆：重庆出版社，1987.

[6]苏国辉.高砷金精矿回转窑焙烧脱砷工艺研究[J].黄金，1986（1）：32-38.

[1]文章来源：《黄金》，1990年第3期。作者简介：鲍振襄（1933—），男，湖北襄阳人，高级工程师，从事金属矿床找矿勘探、综合研究。

[2] 姜信顺.团结沟金矿床考察专辑，1982.