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江南古岛弧带金矿床中黄铁矿-毒砂-辉锑矿含金性研究

时间:2022-02-01 理论教育 版权反馈
【摘要】:1 黄铁矿毒砂辉锑矿的矿物标型1.1 黄铁矿黄铁矿贯穿于金矿化作用的各个阶段。共生矿物有黄铁矿、辉锑矿等并被辉锑矿、黝铜矿、自然金穿插交代。表1 主要金矿床中载金矿物Au含量2 载金矿物的含金性及其影响因素该区主要金矿床的黄铁矿 毒砂 辉锑矿的金含量如表1。佐证了在江南古岛弧金矿床中黄铁矿 毒砂 辉锑矿为其主要载金矿物的认识。表现出明显地硫富砷亏特点,具有中低温热液毒砂矿物性质。
江南古岛弧带金矿床中黄铁矿-毒砂-辉锑矿含金性研究_追寻地质梦湖

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:江南古岛弧带金矿床中共(伴)生硫(砷)化物黄铁矿毒砂辉锑矿是其主要载金矿物,金大部分为次显微金和显微金,以机械混入物或微包体形式赋存其间。载金矿物的含金性与其生成期、晶形、粒度及碎裂程度有关。Sb,As为其标型元素。

关键词:钨锑砷金矿床;黄铁矿毒砂辉锑矿;含金性;赋存状态;江南古岛弧

从西南起,自湘西南的漠滨,经湘西的沃溪、湘东北的黄金洞,到赣东北的金山,直至浙北的璜山、中岙等的金矿床,均赋存于前寒武系的一套海相沉积含火山物质的复理石和类复理石建造中。其不同产状形态及共生矿物组合的共(伴)生金矿床和部分单金矿床,成矿元素以(W-)Sb-As-Au组合为主,故金的主要载体矿物普遍为黄铁矿、毒砂和辉锑矿。

1 黄铁矿毒砂辉锑矿的矿物标型

1.1 黄铁矿

黄铁矿贯穿于金矿化作用的各个阶段。可分为早、晚两期。早期黄铁矿呈五角十二面体,少数立方体,粒度粗细不等。在应力作用下往往压碎成角砾状拉长或自生加大,星散分布于近矿围岩蚀变中,含金量较低(14.66×10-6~33.33×10-6,沃溪)。晚期即石英 硫化物阶段的黄铁矿结晶程度低,多为他形、半自形或残余晶,呈细粒状、碎裂状,在石英脉或近蚀变围岩中多呈细粒状、条带状、浸染状产出,金含量较高(77×10-6~151×10-6,沃溪)。区内含金黄铁矿,其晶胞参数(5.4175~5.4184Å,金山)随AS含量(0.58%~2.34%,金山)的增高而趋于增大;其振动光谱的吸收强度与光密度值随黄铁矿含金量的增加而减弱;穆斯堡尔谱参数亦与其含金性密切相关。此外,与标准黄铁矿相比,其比重略偏上限,显微硬度中等(1254~13555kg/mm2),这与其晶胞参数增大是一致的,也是由其贫Co的化学成分决定的,但对其反射率的影响则不明显。

1.2 毒砂

据湘西龙王江锑砷金矿床研究[1],毒砂有两种产状,其一呈粗粒自形晶体,浸染分布在矿化蚀变板岩中,粒径一般0.02~0.2mm,多数大于0.05mm,最大(长边)5~10mm,横切面形态有长方形、菱形、三角形,常沿板岩的条带分布,含Au96×10-6~102.6×10-6。共生矿物主要为黄铁矿,并可见石英、辉锑矿、白铁矿沿其边缘分布。有时在其周边可见纤状石英或白云母围绕生长,形成房巢构造,可能为沉积成岩期生成的标志。其次为细粒、半自形 自形晶体,呈脉状或团块状集合体产于石英脉或断裂带内,粒径多小于0.05mm。该期毒砂为构造热液期形成,含Au73×10-6~236×10-6。一般呈脉状或呈基质分布于矿石中。共生矿物有黄铁矿、辉锑矿等并被辉锑矿、黝铜矿、自然金穿插交代。另据刘英俊等的研究[2],湘东北黄金洞砷金矿床中的毒砂以其富Au、Sb、Ni、Co贫Mn,S/As≈1.27,Fe/(As+S)=0.52,以及晶胞参数增大为特征。

1.3 辉锑矿

在湘西钨锑砷金共生矿物组合的金矿床里,辉锑矿也是金的载体矿物之一[3]。可分为两个世代,第一世代结晶较差,第二世代为针状、毛发状及柱状晶体等。呈条带状、块状、不规则状产出。镜下观察辉锑矿常呈细粒致密集合体,粒径0.05~0.10mm,交代白钨矿和石英,同时有大量石英被辉锑矿所包裹,或呈不规则状充填于石英间隙中。湘西桃江西冲钨锑金矿床中早期细粒辉锑矿Au含量(46.75×10-6)高于晚期粗晶辉锑矿近5倍。又据梁博益等研究[4],含辉锑矿以其富含Au、Te、As为特征。

表1 主要金矿床中载金矿物Au含量

2 载金矿物的含金性及其影响因素

该区主要金矿床的黄铁矿 毒砂 辉锑矿的金含量如表1。据统计,本区前寒武系共生及单金矿床中,黄铁矿(116件)平均Au含量137.59×10-6,变化范围0.2×10-6~973.3×10-6;毒砂(51件)平均Au含量184.04×10-6,变化范围23.75×10-6~640×10-6,一般96×10-6~332×10-6;辉锑矿(41件)平均Au含量14.05×10-6,变化范围0.20×10-6~110.0×10-6。金在上述矿物中总的分布率达74%~87%左右(表2)。佐证了在江南古岛弧金矿床中黄铁矿 毒砂 辉锑矿为其主要载金矿物的认识。研究表明,区内黄铁矿 毒砂 辉锑矿等载金矿物的含金性有其共同的特点,即与其矿物的颗粒大小、晶形(表3)、生成期(表4)和产出部位(表5)等有关。黄铁矿以五角十二面体、结晶不完整者以及受应力作用后呈粉末状者含Au高;毒砂以其细粒、他形—半自形长柱状者含Au高;而含Au辉锑矿还与其共生的硫(砷)化物有关;一般单一的辉锑矿含Au甚微(0.044×10-6~0.35×10-6)。

表2 金在各类矿物中的分布率(%)

表3 不同晶形的载金矿物含金性比较

表4 不同成矿阶段的硫(砷)化物含金性

表5 不同形态和产出部位的硫(砷)化物含金性

3 载金矿物的化学成分特征

本区金矿床中黄铁矿 毒砂 辉锑矿的化学成分如表6所示。由主要元素含量计算的化学式表明,黄铁矿的化学成分特点是多硫的,比较接近于沉积型。其中湘西共生金矿床(沃溪)Fe原子数接近于理论值(Fe S2);赣东北及浙东南一带的单金矿床和伴生金矿床中,黄铁矿的铁原子数变化于0.26~1.52之间,偏离理论值较大。这表明后者黄铁矿的形成温度(200~300℃)较前者(160~220℃)要高。毒砂的化学成分比较稳定,但明显地偏离理想毒砂的化学成分。其Fe、S、As的重量百分比变化在一个矿床内都不超过其平均值的±1%;S/As原子百分比变化在1.27%±0.04%(黄金洞)和1.10%±0.04% (龙王江);Fe/(As+S)值0.52~0.54。表现出明显地硫富砷亏特点,具有中低温热液毒砂矿物性质。辉锑矿的化学成分特征意义,与湘西共生金矿床中黄铁矿和毒砂相同。

表6 载金矿物的化学成分(%)

4 载金矿物的微量元素特征

本区黄铁矿毒砂辉锑矿除含Au高外,还常含有As、Sb、Co、Ni、Se、Te、Cu、Pb、Zn、Ag等元素(表7),并为找金的指示元素。

表7 载金矿物微量元素含量及比值

As往往赋存于含Au黄铁矿中。如沃溪矿床黄铁矿(21件)平均含As7000×10-6,约为7个典型矿床平均含As1990.97×10-6(姜信顺,1984)的3.5倍,而且从围岩→蚀变带→矿脉,As含量由0.002→0.270→0.46(%),对应的Au含量由2.5→81.5→73.8(×10-6),表明二者大体呈同步增长关系;金山金矿床的黄铁矿中As Au含量关系亦非常密切(表8);其高含量的As是矿床成因的重要标志之一。由此可以看出,在江南古岛弧金矿床中黄铁矿里的As、Au均呈正相关关系。这是由于在成矿作用过程中,砷可以部分地置换黄铁矿中对硫离子[S—S]2-中的硫,并以类质同象存在的缘故。因此富含Au的黄铁矿总是富含砷的,而且共生的毒砂矿物愈多,黄铁矿中As含量愈高。由于As、Au之间表现出密切的地球化学联系,而使As成为找Au的标型元素。此外,沃溪矿床含Au辉锑矿(Au6.25×10-6)含As1600×10-6(2件),As亦为其标型元素;同时还含有Se、Te、Pb、Zn等微量元素;表明在江南古岛弧西段的钨锑砷金矿床里的含Au辉锑矿以其杂质元素含量高为特征,和黄铁矿、毒砂一样,主要与赋矿地层中这些元素的含量高有关[6]

表8 金山金矿床黄铁矿中As-Au含量关系

注:据江西省有色地质研究所(1988)。

Sb在含Au黄铁矿中的含量一般为20×10-6~169.7×10-6。沃溪矿床含Au黄铁矿的Sb含量达到1881×10-6~7600×10-6,高出含Au黄铁矿一般Sb含量的94~380倍和11~44倍。中岙矿床从远矿围岩→近矿围岩→矿体,黄铁矿中Sb含量由8.4→4.9→56.9(×10-6),对应地Au含量由4.97→11.68→238.88(×10-6),二者也大体呈同步增长。黄金洞和龙王江矿床毒砂含Sb量分别达400×10-6和1100×10-6~2400×10-6,分别高出其含Au黄铁矿一般Sb含量的2.4~20倍和6~55倍至14~120倍。这可能是因为Sb在黄铁矿和毒砂中可以机械混入物形式或细分散状态存在,而Sb为江南古岛弧尤其是西段钨锑砷金矿床中最常见的金属元素之一。因此,含Sb高的黄铁矿和毒砂,Sb是其找金的指示元素。

璜山中岙含Au黄铁矿中Au、Te平均含量分别为196.28×10-6和426.28×10-6,其S/Se值反映了黄铁矿的沉积成因,Se/Te值小是大部分金矿床中黄铁矿的特征。其黄铁矿中的Au含量一般来说与Te含量和Se/Te值分别呈正比和反比关系,这是Au和Te的地球化学亲合性的表现。

和含Au黄铁矿、毒砂的微量元素特征一样,含Au辉锑矿中亦以Se、Te、As等元素的高含量为特征,尤其是Te(19.5×10-6~41.5×10-6)和As(1500×10-6~1700×10-6)极为富集,并可作为辉锑矿含金性评价的辅助标志。此外,黄铁矿中Cu、Pb、Zn则为伴生金的多金属矿床的特征元素,尤其在江南古岛弧东段伴生金矿床中的黄铁矿,几乎都有Cu、Pb、Zn含量高的特征。如银山矿床中黄铁矿含Cu 0.534%、Pb0.029%、Zn0.013%(郑秀中,1989),分别高于上部大陆地壳平均含量的214倍、14倍和1.8倍。

本区黄铁矿(毒砂等)Co、Ni含量有两个明显的特点,其一是大多数矿床中Co(48×10-6~180× 10-6)、Ni(93.33×10-6~305×10-6)含量较低,Co<Ni,Co/Ni值0.03~0.71,表现出沉积 变质热液成因特点;其二为璜山中岙等矿床中黄铁矿Co(112.5×10-6~1612×10-6)含量高,且Co>Ni,Co/Ni>1(1.30~5.14),反映了黄铁矿是继承了古火山成因黄铁矿微量元素特征[7],与它们所赋存的变质海相中基性火山岩提供的成矿物质是相联系的。

5 载金矿物的硫同位素组成特征

本区载金矿物的硫同位素δ34S值大多在偏离“零”点附近的±5‰左右,组成较稳定,变化范围较小,具塔式分布,共生的硫(砷)化物同位素基本达到平衡(表9)。其中,湘西共生金矿床中硫(砷)化物的硫同位素δ34S绝大部分为负值(-13.3‰~-1.59‰),表明载金矿物的含金性明显地与其硫同位素组成有关,尤其是含Au辉锑矿几乎全为负值,而不含金或仅含微量金的辉锑矿则为较大的正值(±4.3‰~+8.29‰);含Au低的毒砂亦为正值。上述说明本区硫(砷)化物的硫同位素组成与其含金性之间有着成因联系。又如漠滨金矿δ34S值自围岩向矿体依次降低;由浅部向深部,随着δ34S值升高矿化趋贫。即使是以接近“零”值的、以正值为主的赣东北、浙东南地区金矿床,亦有类似硫同位素组成效应。如德兴铜矿由西北向东南,黄铁矿的含金性随δ34S值的升高而减弱,均充分表明本区载金矿物中δ34S亏损(负值增大)之间存在的明显相关关系。因为这种同位素组成的硫(砷)化物是在氧化态达到平衡时形成的,亦即硫(砷)化物是在氧化程度较高的热液体系中由氧化还原反应形成的,故其氧逸度升高沉淀的硫(砷)化物富集32S;由此并表明本区载金矿物与金是同时形成或稍晚期形成的。

表9 载金矿物硫同位素组成

续表9

6 金在载体矿物中的赋存状态

6.1 黄铁矿(辉锑矿)中的金

本区赋存于黄铁矿中的金,主要为显微金和次显微金。据张振儒等(1978,1980)的研究,沃溪矿床有86.78%的自然金赋存于以黄铁矿、辉锑矿为主的硫化物中。其中显微金和可见金约占53.72%,常沿黄铁矿细脉一侧进行交代或沿黄铁矿微裂隙充填、或沉淀在黄铁矿晶面上等。次显微金占46.28%,在黄铁矿中有两种存在形式,一为小的圆球状或链状充填在黄铁矿的晶隙间或微裂隙中,二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。

在湘西沃溪、符竹溪、西冲等矿床,镜下均可见自然金细脉被辉锑矿交代或被辉锑矿细脉穿插,或辉锑矿沿自然金周边进行交代等现象。次显微金呈小的圆球状或链状以微包体,被包裹于辉锑矿中,或被辉锑矿解理所切割。辉锑矿的生成晚于自然金,这与矿物包体测温资料相符。

6.2 毒砂中的金

多数研究者认为[1,8,9],毒砂中的金主要为次显微金,呈小的圆球状或链状分布,充填在毒砂的微裂隙中或沉淀在毒砂的晶面上。如龙王江矿床毒砂中的金,以次显微金为主,包括分散金,约占72.12%。金的单体解离度极低,且As-Au呈明显的正相关关系。其显微金在毒砂中的产状有两种,在粗粒自形毒砂中以极细的包裹金存在,而在细粒毒砂中则以较粗的粒间金或包裹金出现;但在显微镜下赋存于毒砂内的显微金并不多见。在高倍电镜下进行金的特征X射线扫描亦未发现独立的金矿物富集区。通过毒砂的溶解度测定,发现随毒砂的溶解而进入溶液的分散金的比例是极低的,在光学显微镜下检验溶渣亦未发现金粒,说明金以极细的颗粒存在。X射线衍射对比研究,发现含Au毒砂与不含Au毒砂的d131值并无明显差异,这说明毒砂的X射线难以反映其Au含量,也说明毒砂中可能没有或很少晶格金。EPR谱实验表明,晶格金的含量是很低的,这与毒砂中金的溶解度很低的事实是相符的。但刘英俊等(1990)对黄金洞矿床的研究,则证实金在毒砂中以晶格金存在;并认为Au置换了毒砂结构(Fe3+(As S)3-)中的As,从而产生顺磁中心。又据易闻等对沃溪和黄金洞矿床中毒砂的电子顺磁共振(EPR)波谱研究,证实Au进入毒砂晶格中的只是少部分。所以作者仍然认为,毒砂中的金,主要呈次显微金形式存在,并以机械状态均匀地分布其中,不排除少量晶格金的存在(包括黄铁矿)。

7 结论

(1)江南古岛弧带产于元古宙浅变质岩系中的各类金矿床,金矿物主要为自然金,呈明金和含金矿物产出。明金多产于石英脉型金矿石中,大部分显微金和次显微金则赋存于黄铁矿、毒砂以及辉锑矿中,系金的主要载体矿物。

(2)本区载金矿物中金含量高低,与其粒度、晶形、碎裂程度和产出部位有关。随着其远离矿脉,矿物颗粒变粗,自形程度增高,Au含量随之下降。

(3)富含Au的黄铁矿总是富含As和Sb的;含Sb毒砂为富Au的标型特征;含As和Te的辉锑矿是其含Au标志。其化学成分特征都是富硫的,Co<Ni,Co/Ni<1,具沉积变质热液成因特征;只有璜山、中岙等矿床与基性火山岩有关,其Co>Ni,Co/Ni>1,具火山沉积变质热液成因特征。

(4)黄铁矿中的显微金常呈显微粒状、条带状,偶见细脉状、角砾状沿其裂隙或粒间、边缘充填、交代,次显微金则呈球状、链状或细脉状分布在黄铁矿晶面或充填在裂隙中。毒砂中的金以次显微金为主,主要呈不规则粒状产在其裂隙中,或呈细脉状沿其晶粒边缘产出。而辉锑矿往往形成于自然金之后,并起着对金的溶蚀、交代以及金的再结晶和归并加大作用。

(5)江南古岛弧带金矿床赋存的共同特点是:元古宙浅变质岩系中的韧(脆)性剪切 硅化蚀变带,黄铁矿、毒砂、辉锑矿可作为找矿的标志矿物,而As、Sb可作为标型指示元素。黄铁矿中As、Sb元素的高含量,毒砂中Sb元素的高含量,辉锑矿中As和Te的高含量,都是金矿出现的标志。多金属矿床中的黄铁矿,若富含As、Sb等元素,则预示着金矿存在的可能性。

参考文献

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[8]罗献林.湖南主要金矿床的矿物标型特征[J].桂林冶金地质学院学报,1986,6(1):75-86.

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[1]文章来源:《黄金科学技术》,1993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。

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