朱西奎，鄧剛，賈紅旭，張佳儒，陳疆，孫韶棟，張建恩，路通

（新疆維吾爾自治區(qū)地質(zhì)礦產(chǎn)勘查開發(fā)局第六地質(zhì)大隊，新疆 哈密 839000）

綠源金礦位于新疆哈密市淖毛湖鎮(zhèn)北東40 km，距哈密市約300 km。礦區(qū)大地構(gòu)造位于哈薩克斯坦-準(zhǔn)噶爾板塊東北部三塘湖晚古生代弧間盆地內(nèi)（圖1），成礦帶屬古亞洲成礦域準(zhǔn)噶爾成礦省，瓊河壩(島弧帶)Cu-Mo-Fe-Au-明礬石成礦帶東部，是環(huán)準(zhǔn)噶爾斑巖銅礦帶重要組成部分[1]。區(qū)內(nèi)火山-巖漿活動強烈，為礦（化）點形成提供了主要礦物來源，火山構(gòu)造控制區(qū)內(nèi)金礦床和礦體的分布。前人對該區(qū)帶上典型礦床淖毛湖北山金礦成礦時代及成礦模式研究較系統(tǒng)[2,3]，而對載金礦物及金的賦存形態(tài)等研究較少。本文通過對綠源金礦床地質(zhì)特征進行總結(jié)，結(jié)合主要載金礦物電子探針分析結(jié)果，對該礦床載金礦物及金的賦存形態(tài)進行了初步探討。

圖1 綠源金礦區(qū)域地質(zhì)圖Fig.1 The regional geological map of the Lvyuan gold deposit

1 礦區(qū)地質(zhì)特征

礦區(qū)出露地層主要為下石炭統(tǒng)那林卡拉組、上石炭統(tǒng)巴塔瑪依內(nèi)山組等。下石炭統(tǒng)那林卡拉組巖性以英安質(zhì)鈣質(zhì)砂巖、凝灰質(zhì)砂巖、凝灰質(zhì)礫巖為主；上石炭統(tǒng)巴塔瑪依內(nèi)山組巖性主要為流紋巖夾石泡流紋巖、流紋質(zhì)熔結(jié)凝灰?guī)r、流紋質(zhì)火山角礫巖等。礦體主要賦存于巴塔瑪依內(nèi)山組二段中，巖石組合為一套酸性火山熔巖夾中酸性火山碎屑巖。該組及那林卡拉組中發(fā)育有以金礦化為主的礦化蝕變帶12處，其中7條礦化蝕變帶呈NE向展布，3條呈近NS向展布，1條呈EW向展布（圖2）。該區(qū)礦化蝕變類型較多，礦化程度較高。礦（化）體圍巖蝕變有黃鐵礦化、硅化、褐鐵礦化、黃鉀鐵礬化、高嶺土化等。其中以黃鐵礦化、硅化為主，硅化在巖石中呈條帶狀或細脈狀沿節(jié)理充填并交代圍巖。

礦化蝕變帶受區(qū)內(nèi)斷層構(gòu)造控制明顯，區(qū)內(nèi)斷層較發(fā)育，總體以NW向、NE向、EW向為主。NW向為區(qū)域構(gòu)造線方向，斷層相對規(guī)模較大，控制整體構(gòu)造格局；NE向斷層多為NW向斷層的次級構(gòu)造，規(guī)模相對較小，控制主要礦化蝕變帶展布，為區(qū)內(nèi)重要控礦構(gòu)造；EW向斷層較少，多為平移斷層，規(guī)模相對較小。

2 礦床地質(zhì)特征

礦區(qū)內(nèi)共圈定出工程控制礦體28個，礦體長30～300 m，視厚度1～10.4 m，延深80～250 m（圖2）?張佳儒，夏毅，張建恩，等.新疆伊吾縣綠源金礦預(yù)普查報告.2015。礦體品位1.01～45.82 g/t，具深部變富趨勢。礦體呈似層狀、條帶狀、透鏡狀，賦礦巖石多為硅化（玉髓化）構(gòu)造角礫巖、流紋巖，少量為含金石英脈，金礦體對圍巖選擇無明顯規(guī)律，礦體產(chǎn)狀整體呈NE向，多受斷裂控制。

礦體主要由硅化黃鐵礦化碎裂流紋巖、硅化黃鐵礦化構(gòu)造角礫巖及黃鐵礦化石英網(wǎng)脈組成（圖3）?。硅化黃鐵礦化碎裂流紋巖中碎裂程度越發(fā)育，微細黃鐵礦化程度愈高，金品位愈高。礦層中主要以硅化蝕變和黃鐵礦化蝕變?yōu)橹?，伴有高嶺土化、碳酸鹽化、黃鉀鐵礬，局部見螢石化等。

圖2 綠源金礦礦區(qū)地質(zhì)圖Fig.2 Geological map of Lvyuan gold deposit

圖3 綠源金礦0號勘探線剖面圖Fig.3 The profile of line 0 in Lvyuan gold deposit

礦石構(gòu)造多為細脈-網(wǎng)脈狀構(gòu)造（圖4-B），角礫狀構(gòu)造（圖4-A），少量呈稀疏浸染狀。礦石結(jié)構(gòu)主要以自形-半自形晶粒狀結(jié)構(gòu)為主，次為他形晶粒狀結(jié)構(gòu)、填隙結(jié)構(gòu)、交代殘余結(jié)構(gòu)等。礦區(qū)普遍發(fā)育葉片狀方解石（圖4-D），部分葉片狀方解石被石英交代形成格子狀石英（圖4-C），反映成礦過程中熱液發(fā)生沸騰作用。區(qū)內(nèi)多見由流體幕式排泄、快速冷卻形成的膠狀石英（圖4-E）及深部開放空洞形成的晶質(zhì)梳狀石英（圖4-F）等，與典型低硫型淺成低溫?zé)嵋盒徒鸬V特征類似，故初步判定該礦床成因類型為低硫型淺成低溫?zé)嵋盒徒鸬V。

礦體中脈石礦物主要為石英、斜長石、絹云母、高嶺土、鉀長石、方解石、磷灰石和螢石等。金屬礦物主要有黃鐵礦、毒砂、黃銅礦、褐鐵礦和黃鉀鐵礬等。黃鐵礦主要為熱液成因，分為兩期，早期形成的黃鐵礦多呈深灰色，微粒結(jié)構(gòu)，主要沿酸性流紋巖、火山角礫巖裂隙灌入，呈不規(guī)則細脈狀、樹枝狀及他形粒狀（圖5-A）；后期形成的黃鐵礦多呈自形-半自形晶立方體狀（圖5-B），少部分呈五角十二面體。粒徑0.01～1 mm，多為0.1～0.45 mm，少量孤立存在，總體呈浸染狀分布。地表被氧化成褐鐵礦，深部裂隙處被氧化成褐鐵礦。蝕變巖中石英脈邊部黃鐵礦含量較高，石英脈中偏少。多數(shù)黃鐵礦邊部伴生有粒徑0.01～0.1 mm的板狀毒砂（圖5-D），部分毒砂與黃鐵礦具平直的共結(jié)邊結(jié)構(gòu)，反映二者同時形成。毒砂主要呈菱形和柱狀等自形-半自形晶結(jié)構(gòu)，少數(shù)呈細粒狀，粒徑10～100 μm，多與黃鐵礦、黃銅礦伴生，少部分孤立存在（圖5-C）。鏡下較黃鐵礦表面更光滑，亮度更高。黃銅礦主要呈他形粒狀、脈狀沿石英脈產(chǎn)出（圖5-F），粒度0.08～0.002 mm，與黃鐵礦、毒砂共生相嵌，或充填于黃鐵礦裂隙中（圖5-E），反映黃銅礦形成時間晚于黃鐵礦。

3 電子探針分析及討論

圖4 綠源金礦礦區(qū)典型巖石照片F(xiàn)ig.4 TTypical rock photos of Lvyuan gold deposit

圖5 綠源金礦礦石礦物鏡下特征Fig.5 Mineragraphic photographs of Lvyuan gold deposit

無論是造山型、卡林型金礦，還是斑巖型、淺成低溫?zé)嵋盒徒鸬V，成礦過程中金往往富集于含砷黃鐵礦中[4，5]，黃鐵礦是綠源金礦分布最廣的金屬礦物，含量在90%以上，與金礦化關(guān)系密切。金物相分析結(jié)果表明，金主要以硫化物包裹金形式存在，含少量單體游離金，主要載金礦物為黃鐵礦、毒砂。鏡下和點分析過程中均未發(fā)現(xiàn)可見金，推測綠源金礦中金可能以不可見金形式存在。因此，本次電子探針選取的測試礦物主要為黃鐵礦、毒砂及黃銅礦。本次選取12件樣品中109個點進行EPMA測試（表1），分析綠源金礦金在載金礦物中的賦存狀態(tài)。不可見金賦存狀態(tài)有如下幾種觀點：①包裹金。以自然金分散質(zhì)點包裹于黃鐵礦等硫化物中；②固溶體金。以固溶體形式存在于黃鐵礦等礦物中；③晶格金。以原子(或離子)狀態(tài)存在于黃鐵礦等載體礦物晶格結(jié)構(gòu)中,占據(jù)某些As或Fe原子位置[6,7]。

本次電子探針分析在武漢理工大學(xué)材料研究與測試中心完成，儀器型號為JXA-8230，加速電壓20 kV，電流20 nA，束斑直徑5 μm。定量分析精度：含量大于5%時精度好于1%，含量1%～5%時精度好于5%，金的檢出限為0.015%。

載金礦物毒砂的22個測點中，w(As)為35.562%～44.87%，平均40.68%；w(S)為19.85%～23.24%，平均21.31%；w(Fe)為34.20%～36.12%，平均35.31%。As/S比值 1.66～2.16，平均 1.91。與毒砂理論值w(S)為19.69%w(As)為46.01%w(Fe)為34.30%As/S=2.34相比[8]，As/S比值遠小于2.34，顯示As相對虧損。22個測點中有14個含金量超出檢出限，w(Au)為0.018%～0.183%，平均0.067%，相比黃鐵礦含金比例較高，且品位較高，證明毒砂為綠源金礦的載金礦物。

黃銅礦4個測點中有2個含金量超出檢出限，ω(Au)為0.036%～0.05%，平均0.043%，表明黃銅礦為該礦床載金礦物。

對兩期黃鐵礦Py1和Py2進行電子探針分析（表1），據(jù)電子探針結(jié)果，含金黃鐵礦中As元素含量與Au具一定相關(guān)關(guān)系，含As黃鐵礦一般都含Au。黃鐵礦81個測點數(shù)據(jù)顯示，w(As)為0～1.408%，平均0.099%，含量較低；w(S)為49.67%～54.139%，平均53.07%;w(Fe)為43.411%～47.391%，平均46.385%。與黃鐵礦理論值w(S)為53.45%、w(Fe)為46.55%、S/Fe原子比等于2相近[8]。81個測點中有36個含金量超出檢出限，w(Au)為0.015%～0.213%，平均0.044%，這些不可見金主要賦存于含砷黃鐵礦中。

含砷黃鐵礦中金主要有納米級自然金(Au0)和固溶體金(Au+)兩種存在形式，Au0不占據(jù)黃鐵礦晶格位置，以微細包裹體形式存在。Au+存在于黃鐵礦晶格構(gòu)造中[9]。Reich對美國10個卡林型和4個淺成低溫?zé)嵋航鸬V中含砷黃鐵礦進行研究，通過對富金含砷黃鐵礦進行EMPA和SIMS測試及高分辨透射電子顯微鏡(HRTEM)觀察，限定了含砷黃鐵礦中金的溶解度和化學(xué)狀態(tài)范圍[10]。證實含砷黃鐵礦中金的溶解度c(Au)與As的含量c(As)存在直接關(guān)系，可近似地表示為c(Au)=0.02c(As)+4×10-5。該關(guān)系式在Au-As對數(shù)圖解中可近似地表現(xiàn)為一條曲線，稱為溶解度限制線。位于溶解度限制線上部（Au/As大于0.02）的含砷黃鐵礦中金為納米級自然金(Au0)，位于溶解度限制線下部(Au/As小于0.02)的含砷黃鐵礦中金主要以固溶體金(Au+)形式存在。結(jié)合前人研究成果，對綠源金礦不同成礦期含砷黃鐵礦28個測點進行投圖（圖6）。從圖中看出，綠源金礦含砷黃鐵礦中金主要以納米級自然金(Au0)形式存在，個別以固溶體金(Au+)形式存在。早期形成的網(wǎng)脈狀黃鐵礦中砷含量相對于晚期自形粒狀黃鐵礦較低，金含量也相對較低。

據(jù)黃鐵礦中微量元素可初步判斷礦床成因，黃鐵礦微量元素與成因關(guān)系中討論最多的是Co，Ni含量及Co/Ni比值。沉積成因和層控型黃鐵礦中Ni大于Co，Co/Ni小于0.6，沉積成因黃鐵礦中Co含量小于 1×10-4；熱液礦床成因的 Co/Ni=1～3，Co含量為 4×10-4～2.4×10-4；火山成因黃鐵礦中Co/Ni比值更大，為2.57～8.42。巖漿熱液型礦床中黃鐵礦Co/Ni大于 1，巖漿型或沉積型硫化物礦床 Co/Ni小于 1[11，12]。本次綠源金礦電子探針?biāo)鶞y黃鐵礦中，共有25個點檢出Co，Ni值，其中脈狀、它形粒狀黃鐵礦8個點中只有1個Co/Ni小于1，其它7個點大于1，反映其為熱液礦床成因或火山成因黃鐵礦；自形-半自形粒狀黃鐵礦17個點中僅4個Co/Ni小于1，亦反映其為熱液礦床成因或火山成因黃鐵礦。因此，推測本礦床為熱液成因或火山成因礦床。結(jié)合綠源金礦典型葉片狀方解石及膠狀石英等典型地質(zhì)特征，認(rèn)為綠源金礦為低硫型淺成低溫?zé)嵋盒徒鸬V床。

表1 綠源金礦載金礦物EPMA分析結(jié)果Table 1 EPMA spots analytical results of gold-bearing minerals in Lvyuan 單位：%

續(xù)表1

續(xù)表2

圖6 綠源金礦不同期次含砷黃鐵礦Au-As關(guān)系圖Fig.6 Correlation of Au and As values in pyrites of different stages from the Lvyuan gold deposit

4 結(jié)論

（1）綠源金礦金多以不可見金形式存在，主要載金礦物為含砷黃鐵礦、毒砂及黃銅礦，含砷黃鐵礦中金主要以納米級自然金(Au0)形式存在，極少量以固溶體或離子金(Au+)形式存在。

（2）綠源金礦后期形成的自形粒狀黃鐵礦較早期不規(guī)則狀黃鐵礦金含量高，反映后期黃鐵礦為主成礦期。

（3）綠源金礦黃鐵礦中，Co/Ni多大于1，反映其為熱液礦床成因或火山成因黃鐵礦。結(jié)合綠源金礦典型葉片狀方解石及膠狀石英等典型地質(zhì)特征，與低硫型淺成低溫?zé)嵋盒徒鸬V床特征類似，故認(rèn)為綠源金礦為低硫型淺成低溫?zé)嵋盒徒鸬V床。

致謝：論文寫作過程中得到中國地質(zhì)調(diào)查局西安地質(zhì)調(diào)查中心劉月高博士的指導(dǎo)和幫助，在此表示感謝！

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