黔西南百地金礦床含銻化合物礦物學特征及金銻共生機制探討

閆俊 夏勇 季國松 譚親平 謝卓君

（①貴州理工學院 貴陽550003 ②中國科學院地球化學研究所 貴陽550081③中國科學院大學 北京100039 ④貴州省地礦局102地質大隊 遵義 563000）

1 引言

百地金礦床位于黔西南冊亨縣城南東直距約40km處，地處廣西與貴州交界的南盤江旁[1-4]。在區域大地構造位置上，位于右江造山帶北緣（圖1）[5]，該區是黔西南卡林型金礦的重要產地之一，主要的金礦床（小型—超大型）出現在由北北東向的賴子山背斜、北西向板昌逆沖斷層和冊亨東西向構造帶組成的小三角形構造變形區的頂點（圖1），分別是北部的超大型爛泥溝金礦床，西部的中型板其、丫他金礦床，以及南東的百地金礦床[1]。

圖1 區域地質構造略圖[4]（修改自王硯耕，1994）

礦物學研究是金屬礦床研究中的重要科學問題，尤其是含成礦元素的礦物。掌握其礦物學特征有助于科學評估礦床資源潛力、選擇更為合適的選冶工藝、以及對分析礦物的晶體化特性、約束成礦流體性質及其演化規律、探討成礦元素搬運遷移和沉淀機制、厘定礦床成因類型等均具有非常重要的科學意義[6-9]。近年來，隨著測試手段的不斷發展，特別是微束分析（掃描電鏡、電子探針、透射電鏡、二次離子質譜、質子探針、激光剝蝕電感耦合等離子體質譜）和波譜等技術的應用大大提高了測試精度，增強了對成礦元素礦物學特征的理解[10-12]。

百地金礦床的研究工作開始于上世紀70 年代，至今已有30 余年，貴州省地質礦產勘查開發局117地質大隊于1986 年開展系統的地質找礦工作，針對礦區的地層、構造、圍巖蝕變、地球化學等取得了一定的成果，但礙于地理環境、交通條件等的限制，細致化的科學研究一直未能很好開展，關于金、銻等元素的賦存狀態的研究也很少，考慮到其是為數不多的金銻共生礦床，那么對主要成礦元素賦存狀態的研究則顯得尤為重要，之前的很多研究中均有涉及卡林型金礦中金賦存狀態的研究[12–19]，因此本次研究采用掃描電鏡微束分析技術，重點對百地金礦床中含銻化合物的礦物類型、化學成分及礦物生成順序進行系統研究，并對其與主要含金礦物的共生關系展開了討論。

2 礦床地質概況

百地金礦床褶皺斷裂構造發育，以褶皺構造為主，次為斷裂構造，主要表現復式背斜及次級軸向斷裂，區內主要構造線呈近東西、近南北向及北東向、北西向四個組向展布[3，20]。其中褶皺構造表現為北西—南東向，包含有弄丁背斜、梁子向斜、百溫背斜以及平行于它們的次級褶皺；斷裂構造以平行褶皺軸向的高角度逆斷層為主，主要有F1、F4、F4－1、F5、F7、F8斷層，次有近東西向的拉張斷層，包含有F3、F9斷層，并根據其構造形跡及分布特征可推測其可能由北東向區域性大斷裂派生形成[20]。區內地層主要為中三疊統許滿組（T2xm），據其巖性特征可劃分為四段，即許滿組一段（T2xm1）、二段（T2xm2）、三段（T2xm3）以及四段（T2xm4），其中一段未出露，二段也只有少量出露，巖性主要表現為細砂巖、粘土巖以及灰巖。

百地金礦床的金礦體主要受區內斷層控制，其中北西向斷層控制的有1、4、5 號金礦體，產狀與斷層基本一致，均呈透鏡狀產出；近東西向斷層控制的為3 號礦體，是礦區主礦體，呈大透鏡狀產出，礦體走向延伸320m，傾向延伸340m，平均厚度5.87m，平均品位3.53g/t。區內銻礦體與金礦體空間關系密切，也主要受區內斷層控制（F3、F4），產出部位多為斷裂蝕變帶膨大處或產狀陡緩變化地帶，銻礦化平均品位1.35%～5.50%，單樣品銻含量高達17.64%。銻礦化厚度0.55～10.88m[2，3]。

3 樣品采集及分析測試

3.1 樣品采集及特點

本次實驗樣品主要采集于百地金礦床的1、3、4號礦體，共計28 件。據手標本及偏光顯微鏡觀察分析，礦石中主要的礦石礦物有輝銻礦、毒砂、黃鐵礦；脈石礦物主要有石英、方解石、粘土礦物、白云石、碳質等。主要礦物的組成元素含量特征見表1。礦石構造主要有浸染狀、角礫狀、塊狀、脈狀、放射狀構造，以前兩者為主；輝銻礦呈板狀、片狀、短柱狀、針狀、放射狀、團塊狀等自形晶充填于構造蝕變帶內的巖、礦石裂隙及石英脈體晶洞中構成粒狀結構；毒砂呈針狀、楔狀等自形晶構成針狀、楔狀結構；據此礦石結構主要表現為自形-半自形針狀結構、自形-半自形粒狀結構、它形粒狀結構（圖2）。

圖2 百地金礦含銻礦石主要構造特征

表1 主要礦物元素含量

3.2 實驗方法及樣品測試分析

本次研究將含金、銻礦石樣品磨制成探針片，應用掃描電鏡（Tescan-MIRA3）及配套能譜儀（EDAXElement 30）對其進行礦物含量、形態及交切關系等的確定。測試之前需用酒精擦拭表面，并在表面鍍碳以消除電荷效應。

3.2.1 背散射電子圖像觀察

由于銻元素（Sb）在元素周期表中原子序數為51，較礦石礦物中主要礦物毒砂、黃鐵礦、輝銻礦以及有可能的雄黃、雌黃的其他組成元素Fe（26）、As（33）、S（16）的原子序數高，根據背散射電子像的成像原理可以推知，樣品中含銻礦物較不含銻的礦物亮。據此可將含銻礦物確定為背散射電子圖像中較亮的區域，進而結合能譜含量特征確定銻化合物的元素分布、類型及共生組合等。

3.2.2 能譜儀分析條件

根據儀器本身的特點和樣品的特征，本實驗選擇加速電壓為25 keV，采用點模式為X射線采集，測得主要元素譜線及其能量。

4 結果與討論

本次在百地金礦床發現的銻的化合物有輝銻礦、銻華/方銻礦以及Pb-Sb 系列的硫鹽化物。在背散射（BSE）圖像下，輝銻礦等比周圍硫化物和透明礦物亮，并結合能譜圖元素含量，可判斷礦物的種類。輝銻礦、硫銻銅礦、方銻礦、硫銻鉛礦、脆硫銻鉛礦等礦物特征如下：

4.1 含銻化合物的礦物學特征

4.1.1 硫化物

輝銻礦（Sb2S3）：區內輝銻礦成分較單一，但多數硅化，以4號礦體Bd-4為例，呈長條狀、針狀等，大多數形狀不規則。w（Sb）為53.55%～71.68%，平均值為65.45%，w（S）為21.16%～28.32%，平均值為25.86%，而w（Si）為0.93%～7.27%，平均值為3.52%，w（O）為1.06%～8.28%，平均值為4.07。跟理論值相比（Sb=71.38%，S=28.62%），Sb、S 均有一定的虧損，很重要一方面原因是由于輝銻礦的硅化現象十分嚴重，幾乎所有的輝銻礦顆粒均有不同程度的硅化，礦物中還含有微量的Fe、As、Zn、Pb、Cu、Bi、Se、Co、Ni 等元素。

4.1.2 硫鹽化物

（1）硫銻銅礦（Cu3SbS3）：區內多有出露，顆粒較小，且多數硅化，以4 號礦體Bd-8 為例，多呈他形粒狀結構（圖3）。由于顆粒較小，且硅化、粘土化嚴重，其元素含量在本次掃描電鏡中未能進行多顆粒平均化測試，其中一較純顆粒w（Cu）約為53.16%，w（Sb）約為18.65%，w（S）約為28.19%，與理論值（Cu=46.7%，Sb=29.8%，S=23.5%）相當。

圖3 硫銻銅礦背散射圖像及能譜圖

（2）車輪礦（PbCuSbS3）：區內較少出露，且均硅化、白云石化，呈微細粒他形散點分布。主要共生礦物為石英、白云石。

（3）硫銻鉛礦（Pb5Sb4S11）和脆硫銻鉛礦（Pb4FeSb6S14）：它們常與石英、毒砂、黃鐵礦等共生出現，主要呈他形粒狀大量充填在石英晶隙中，還有部分以自形針狀生長在礦物表面[14]。由于含量較少及后期破壞等原因，使手標本觀察受限，但通過掃描電鏡能譜分析結果及投點特征（圖4），主量元素Pb、Sb、S、Fe 的含量范圍分別是（35.33%～56.63%、23.45%～37.58%、16.77%～20.36%、0%～3.45%），這與硫銻鉛礦（Pb=55.2%、Sb=26%、S=18.8%）、脆硫銻鉛礦（Pb=40.1%、Sb=35.5%、S=21.7%、Fe=2.7%）的標準含量是基本一致的，由此可知礦床中是含有以這二者為代表的Pb-Sb硫鹽礦物的[21，22]。

圖4 Pb-Sb-S硫鹽礦物體系三角圖解[21，22]

4.1.3 次生氧化物

方銻礦（Sb2O3）：區內多有出露，且多數硅化。長柱狀、不規則粒狀。集合體多呈不規則狀分布于輝銻礦邊緣。w（Sb）為71.63%～84.32%，w（O）為9.38%～13.26%，平均值為10.77，而w（Si）為0.13%～4.25%，平均值為2.32%。跟理論值相比（Sb=83.54%，O=16.46%），Sb、O 均有一定的虧損。很重要一方面原因是由于輝銻礦的硅化現象十分嚴重，幾乎所有的輝銻礦顆粒均有不同程度的硅化。

據上述含銻化合物礦物類型及組合特征可知，礦區內含銻化合物具有銻硫鹽礦物—輝銻礦—銻的氧化物的生成順序，并結合Sb 元素的價態特征（Sb5+—Sb3+），可推測出Sb的反應路徑，這可能與百地金礦床所處的伸展環境有關，后期壓力釋放伴隨著溫度及氧逸度的降低，使Sb的不飽和程度逐漸降低，進而形成相應的含銻礦物。

4.2 金銻共生特征探討

基于含銻化合物類型及其礦物共生組合特征，并結合前人在本地區有關礦物生成順序的研究[1-5，23]，可知百地金礦具有石英、毒砂、黃鐵礦→石英、銻的硫鹽礦物、輝銻礦→銻的氧化物的礦物共生組合特征及生成順序，主要的載金礦物是毒砂和黃鐵礦，金、銻成礦是具有繼承性的。另外從表1 和圖5 可知，Au、As、Sb、Hg是屬于高異常值，套合度高且相關性較強，另外分析金、銻礦床的位置特征，金礦體在異常值較高地段多有發現，某些銻礦化（點）在空間位置與金礦是重合的，表明二者有相同成礦物質來源的可能。

圖5 百地金礦微量元素R型聚類譜系圖

5 結語

（1）百地金礦床的含銻化合物主要有硫化物、硫鹽化物和次生氧化物三類，其中硫化物分布最為廣泛，主要是輝銻礦，方銻礦為次生氧化物，其余（硫銻銅礦、車輪礦、硫銻鉛礦、脆硫銻鉛礦）為硫鹽礦物。

（2）百地金礦床具有載金礦物毒砂、黃鐵礦→載銻礦物輝銻礦的生成順序，另金、銻礦體（化）位置關系密切，Au-As-Sb 異常高、套合度好、相關性較高，推測金、銻有相同成礦物質來源的可能。

（3）含銻化合物類型的查明為本礦床銻的賦存狀態的研究提供了一定的理論依據，另外據此也可推測主要成礦元素Sb 的反應路徑，為下一步成礦流體的研究提供證據。