金屬硫化物成分標型特征在金礦評價中的指示意義

李 健，姚 瑤，鄧松良，況守英，馬 龍

（新疆礦產實驗研究所，新疆 烏魯木齊 830000）

成因礦物學是研究礦物及其共生組合的起源、發展、平衡狀態和后續變化、礦物學特征和礦物成因理論的科學。研究礦物以及礦物組合的形態、成分、結構、性質、成因產狀、共生組合以及它們之間的內在聯系、與介質的交互作用及由此產生的成因上的宏觀標志和微觀信息，對礦物的外表和內部特征進行研究，從而確定礦物成因特征，確定礦床成因指導找礦，現已成為地質行業的重要研究方法之一[1]。標型特征能指示特定形成條件的成因信息[2,3]。本文通過對金礦床礦石中金屬硫化物成分標型特征的研究，用于金礦床找礦和評價地質體含礦性，指示其成礦環境。

1 研究方法

1.1 礦物組合特征

鏡下鑒定采用Leica 4500P電子顯微鏡，元素分析采用新疆礦產實驗研究所JXA-8230電子探針分析儀。加速電壓20Kv、束流電流：1.00×E-8A(10nA)；束斑直徑：10um。結果表明：研究區礦石礦物有十多種，基本屬于金屬硫化物型組合。主要金屬礦物有銀金礦、黃鐵礦、黃銅礦、輝銅礦，其他礦物閃鋅礦、方鉛礦、斑銅礦、白鐵礦、針鐵礦、赤鐵礦、褐鐵礦、藍銅；脈石礦物石英、云母、方解石、斜長石等，組分較復雜。其礦物組合與中低溫礦物組合一致，表明該研究區金礦成礦作用可能發生在中低溫熱液作用階段。

1.2 成分標型特征

本次實驗主要挑選石英~硫化物~自然金階段的黃鐵礦、輝銅礦、黃銅礦三種載金礦物對其成分標型特征做分析。

黃鐵礦是金礦床中是最常見的載金礦物之一[4]。研究區黃鐵礦分為多期次形成，各期其晶體型態變化較大，但其成分簡單，這些特征與金元素的遷移、富集、演化及成礦作用有密切的關系。黃鐵礦反射色為淺黃白色，反色率高，強金屬光澤，表明常見麻點。晶形以自形~半自形立方體為主，見有五角十二面體，它形粒狀次之，其粒徑大小不一，粒徑0.02mm~1.5mm，多以細粒浸染狀、星散狀、集合體分布于巖石中(圖1A-B)，部分呈碎裂結構。黃鐵礦裂紋發育，局部發生破裂，成條帶狀、脈狀以及懸浮自形晶分布于巖石中。其含量在不同礦石類型中差別較大，石英脈型礦石中，含量較高，可達10%；蝕變巖型礦石中含量較低，邊緣部位及沿裂隙多氧化成褐鐵礦。黃鐵礦是主要的載金礦物。黃鐵礦內部及粒間有包裹金、粒間金及裂隙金存在，通過電子探針波譜分析(表1)，金元素含量0%~0.17%，平均值0.10%；Ag含量0%~0.012%，平均值0.007%，推斷此類礦石中的金可能以晶格金的形式存在。自然界中黃鐵礦的理論S/Fe≈2，一般將S/Fe比值小于2者稱為虧硫型，比值大于2者稱為多硫型。Co、Ni的質量分數有一定的標型意義，巖漿熱液成因的黃鐵礦Co/Ni=1~5[5]。研究區黃鐵礦中Fe含量平均值為45.367%，S含量平均值為53.727%，其成分標型的特征研究顯示，S、Fe比值平均值為2.04，約等于2，顯示出礦區內黃鐵礦S含量與標準值很接近；黃鐵礦中的Co/Ni平均值為4.07，介于1~5之間，充分顯示其巖漿熱液成因的特征，且Fe組分占45.567%，符合中~低溫熱液成因黃鐵礦標型特征[6，7]。通過計算黃鐵礦的晶體化學式可以發現，其與標準的Fe、S比值基本無差別。通過計算得出黃鐵礦晶體化學式為Fe0.98S2。輝銅礦呈不規則他形粒狀，粒徑很粗，多在0.04mm~3.45mm，多呈交代結構，有的被自然銅及褐鐵礦等礦物交代，常見有輝銅礦被褐鐵礦沿邊緣交代呈環帶分布圖。常與黃鐵礦、方鉛礦共生。通過電子探針波譜分析(表1)，輝銅礦中金元素的含量為0%~0.029%，平均值0.012%；銀元素含量大多在0.125%~0.698%區間范圍內，平均值0.425%，輝銅礦中含有少量Fe，Pb、As、Zn等混入物。As在輝銅礦中含量的分布不均一，其平均值為0.042%。Cu平均值為77.052%，S平均值為21.264%，Fe平均值為0.255%。通過計算，會發現其晶體化學式式與理想式Cu2S十分接近。常量元素Cu與S的含量基本無變化，礦石中輝銅礦的Cu/S原子比值均3.62，與理論值Cu/S = 3.96略有差別。計算得出輝銅礦晶體化學式為Cu1.83S。黃銅礦鏡下少見，銅黃色，硬度中等，呈細小不規則他形粒狀，粒度多大于0.05mm，分布不均勻，呈星散狀分布，含量＜1%，被褐鐵礦、銅藍沿邊緣交代，少數黃銅礦完全被褐鐵礦取代。個別分布于閃鋅礦邊緣或與藍銅礦相連，還與黃鐵礦相伴生。分布在脈石礦物粒間或細粒黃銅礦被脈石礦物包裹或沿裂隙呈串珠狀分布，被輝銅礦、褐鐵礦或銅藍沿邊緣交代呈環帶狀(圖1-C、D)。黃銅礦探針結果(表1)顯示，此類礦石中有金元素的分布，可能以晶格金的形式存在。礦區內黃銅礦成分Cu平均值為35.150%，Fe平均值為29.162%，S平均值為34.997%。雜質元素較少，其分子式與理想式 CuFeS2十分接近。常量元素Cu與Fe的含量基本無變化，計算得出黃銅礦晶體化學式為Cu1.01Fe0.95S2。

圖1 鏡下金屬礦物

表1 電子探針分析結果

3 結論

通過對金礦床礦石中金屬硫化物成分標型特征的研究，可以直接用于金礦床找礦和評價地質體含礦性，指示其成礦環境。得出如下結論：

（1）金礦的礦石礦物共有十多種，總體而言，基本屬于金屬硫化物型組合，組分較復雜。通過與熱液作用形成的主要熱液礦物比較，其礦物組合為中低溫礦物組合，金礦成礦作用屬于中低溫熱液作用階段。

（2）研究區黃鐵礦分為多期次形成，晶形以自形~半自形立方體為主，見有五角十二面體，它形粒狀次之，其成分標型的特征符合中~低溫熱液成因黃鐵礦標型特征。該金礦床可能屬于淺成中低溫金礦。輝銅礦、黃銅礦呈不規則他形粒狀，星散狀分布。三種礦物均有金元素的分布，可能以晶格金的形式存在。雜質元素較少，分子式與理想式十分接近。