王穎輝，韓 東，2*，潘柏東，劉海嬌，張愛超，辛國濤，劉廣新

(1.遼寧省冶金地質四〇四隊有限責任公司； 2.遼寧有色勘察研究院有限責任公司)

引 言

金成色作為自然金的重要特征之一，不僅可以指示礦床成因[1-4]，而且對指導礦床勘探與開采具有重要意義。目前，對于金成色的概念有2種不同的認識：一種認為金成色=1 000w(Au)/w(Au+Ag+Fe+Cu+……)；另一種則認為金成色=1 000w(Au)/w(Au+Ag)。由于銀是金礦物中最常見的伴生元素，其他金屬元素不僅不可見，而且含量較低，所以第二種觀點更為大多學者所接受[5]。九仗溝金礦床位于小秦嶺—熊耳山金礦集區(qū)，該礦集區(qū)內金成色(844～937)較高。其中，蝕變巖型金礦床的金成色在不同礦床具有明顯差異[6]：一類以前河、廟嶺等金礦床為代表的絕大多數金礦床，金成色平均值小于813；另一類以上宮、北嶺等金礦床為代表，金成色為899～914。

九仗溝金礦床位于小秦嶺—熊耳山金礦集區(qū)，該礦集區(qū)東西長近80 km，南北寬25～40 km，面積約2 000 km2，南側以馬超營斷裂為界，北側以洛寧斷裂為界。隨著區(qū)域地質工作的逐步深入，大量金礦床被發(fā)現(xiàn)，使該金礦集區(qū)成為繼膠東金礦集區(qū)之后發(fā)現(xiàn)的第二大金礦集區(qū)[7-10]。小秦嶺—熊耳山金礦集區(qū)地質條件的復雜性與賦礦條件異變性強，導致形成了多種類型的金礦床：以廟嶺金礦床、公峪金礦床、馬營金礦床等為代表的破碎蝕變帶型金礦床；以青崗坪金礦床、上莊金礦床為代表的破碎蝕變帶型—爆破角礫巖型金礦床；以高都川金礦床為代表的砂金礦床；以東灣金礦床、九仗溝金礦床為代表的破碎蝕變帶型—細脈浸染型金礦床。迄今為止，尚未見關于九仗溝金礦床金礦物金成色的研究報道。基于上述地質工作基礎，筆者通過對金礦物賦存狀態(tài)及金成色的研究，對礦床成礦物質來源進行分析，以期為礦床理論研究及進一步探礦增儲提供支持。

1 區(qū)域及礦區(qū)地質特征

1.1 區(qū)域地質

九仗溝金礦床位于華北地臺南緣，大莊—中胡背斜北翼，馬超營斷裂北側(見圖1-A)。區(qū)域出露地層主要為晚太古界變質結晶巖，中元古界碎屑巖、碳酸鹽巖及碳酸巖，晚元古界陸源碎屑巖，第三系砂礫巖(見圖1-B)。自老至新可細分為：太古界太華巖群，中元古界長城系熊耳群、薊縣系高山河群，新元古界青白口系官道口群，中生界白堊系，新生界第三系和第四系。

1—第四系 2—第三系砂巖 3—晚元古界陸源碎屑巖 4—中元古界碳酸巖 5—中元古界碳酸鹽巖 6—中元古界碎屑巖 7—晚太古界變質結晶巖 8—中生代花崗巖 9—斷裂圖1 九仗溝金礦床區(qū)域地質圖

區(qū)域斷裂較為發(fā)育，具有北西西向斷裂、北東向斷裂、南北向斷裂等多組斷裂。其中，北北東向萬嶺斷裂(F22)對九仗溝金礦床的影響最大：該斷裂由3條近似平行的次級斷裂構成，但通過長期的地質工作發(fā)現(xiàn)，僅在個別斷裂內探獲了金礦體。這3條次級斷裂在地表的出露長度大于5 km。單條斷裂寬度為10～20 m，斷裂間距為100～150 m，傾向290°～300°，傾角50°～65°。斷裂內角礫巖、碎裂巖發(fā)育，局部見斷層泥和劈理化帶，出現(xiàn)多處規(guī)模不等的金礦(化)體。

1.2 礦區(qū)地質

礦區(qū)出露地層較為單一，主要為中元古界長城系熊耳群雞蛋坪組及第四系。其中，雞蛋坪組巖性主要由流紋巖、英安巖、石英斑巖等組成，第四系主要分布于礦區(qū)溝底及平緩地帶，主要為殘坡積黃土。

礦區(qū)內褶皺發(fā)育不明顯，巖層主要呈單斜狀產出，傾向15°～25°，傾角20°～25°。礦區(qū)內斷裂發(fā)育，規(guī)模較大的主要有萬嶺斷裂東側的F1、F2、F33條北東東向斷裂，但長期的地質工作僅在F1斷裂內找到金礦體。F1斷裂長度大于5 km，在礦區(qū)內出露長度約500 m，傾向300°，傾角50°～75°。根據工程揭露，該斷裂兩側發(fā)育的構造破碎帶寬度10～20 m，且向深部呈舒緩波狀延伸。

礦區(qū)內巖漿活動主要表現(xiàn)為火山噴發(fā)和火山侵入活動，形成了熊耳群火山巖、燕山期火山巖、華力西期正長巖和正長斑巖等脈巖。

2 礦床地質特征

九仗溝金礦床共賦存3條礦脈，分別為M1-1、M1-2、M1-3。其中，M1-1為主礦脈，該礦脈賦存在北北東向F1斷裂內，其形態(tài)和產狀受該斷裂嚴格控制，總體傾向280°～300°，傾角45°～65°。從水平方向上來看，礦脈內礦體呈中間寬厚兩端尖滅的“S”形(見圖2-a)、b)、c))；由淺部至深部，礦體傾角逐漸變緩(見圖2-d))。九仗溝金礦床北側為東灣金礦床，這2個礦床的主礦脈為同一條礦脈，具有相同的地質特征。

圖2 中段平面圖及勘探線剖面圖

根據蝕變變化特征，由礦體向兩側依次為礦體、蝕變帶、圍巖。其中，蝕變帶可分為內蝕變帶和外蝕變帶。礦體僅賦存于斷裂內，礦化類型主要為黃鐵礦化、鉛鋅礦化、褐鐵礦化等；蝕變類型主要為硅化、鉀化、白云石化等。礦體與兩側的斷裂之間為內蝕變帶，內蝕變帶的蝕變類型為硅化、高嶺土化、絹云母化等，與金成礦關系密切的礦化類型為黃鐵礦化、鉛鋅礦化等，且主要集中在內蝕變帶中間偏頂板的位置。外蝕變帶主要分布在構造破碎帶頂板及底板以外的20 m內，蝕變類型主要為絹云母化、綠簾石化等，黃鐵礦化、鉛鋅礦化較弱。礦區(qū)圍巖主要為英安巖及少量流紋英安巖，蝕變類型主要為硅化、鉀化。

3 金礦物特征

3.1 金礦物種類與成色

金礦床中的礦物種類繁多，在110種以上。常見的金屬礦物主要有黃鐵礦、毒砂、磁黃鐵礦、方鉛礦、黃銅礦等[11-13]。其中，以黃鐵礦作為載體礦物的最為重要且最為普遍，因此可以通過對黃鐵礦中微量元素研究來反演礦床成因。

對在九仗溝金礦床內采集的樣品進行室內鏡下觀測，在黃鐵礦中發(fā)現(xiàn)了金礦物顆粒，使用電子探針及XRD對金礦物顆粒(見圖3)進行定性及定量分析，結果見表1。通過對測試數據的計算與分析，發(fā)現(xiàn)該金礦物種類為自然金(w(Au)>80 %)，金成色為758～931，平均值為871。

圖3 金礦物顆粒XRD形貌

表1 金礦物顆粒XRD分析結果 10-6

3.2 金礦物形態(tài)和粒度特征

通過顯微鏡、掃描電子顯微鏡(SEM)觀測九仗溝金礦床礦石光片的金礦物形態(tài)及粒度特征，發(fā)現(xiàn)礦石中的金多為自然金，形態(tài)不規(guī)則，呈角礫狀、板片狀、麥粒狀和枝杈狀，且以角礫狀為主，板片狀、麥粒狀次之(見圖4)。依據DZ/T 0205—2002 《巖金礦地質勘查規(guī)范》可將金礦物按粒度劃分為5個等級：巨粒金、粗粒金、中粒金、細粒金、微粒金。礦石中巨粒金與粗粒金較為少見，以細粒金和微粒金為主，且以微粒金最為重要。

圖4 自然金SEM形貌圖與成分分析

3.3 金礦物賦存狀態(tài)

金在自然界中能夠以多種形式存在，按其賦存狀態(tài)可分為4種，即獨立礦物、膠體、類質同象和絡合物，且金在這4種賦存狀態(tài)中分散程度依次增大[14-17]。

九仗溝金礦床金礦物主要為自然金，礦石中除少量金賦存于方鉛礦、褐鐵礦及白云石中，大部分賦存于黃鐵礦中，且以黃鐵礦包裹金最為重要。根據本次光片鑒定及電子探針查證，共發(fā)現(xiàn)7粒金礦物顆粒且全部賦存于黃鐵礦中(見表2、圖5)，其中黃鐵礦包裹金5粒(占71.43 %)，黃鐵礦裂隙金2粒(占28.57 %)。

表2 自然金賦存狀態(tài)統(tǒng)計結果

Au—自然金 Py—黃鐵礦圖5 黃鐵礦中的自然金顆粒

4 成礦物質來源

4.1 稀土元素示蹤

稀土元素因屬于一種特征“元素族”，即在自然界中有一種元素出現(xiàn)，附近也會存在其余元素，因此研究稀土元素在巖礦中的組成特征可探究其形成原因，這種方法不僅適用于巖漿巖，而且對沉積巖及變質巖均有著非常顯著的效果[18-21]。

九仗溝金礦床圍巖中w(REE)最低為81.51×10-6，最高為760.31×10-6，平均值為460.00×10-6；而礦體中w(REE)為74.23×10-6，最高為517.98×10-6，平均值為280.00×10-6。礦體與圍巖都顯示出了w(La)N/w(Yb)N>1的輕稀土元素富集且分餾明顯的特征，但圍巖中的輕稀土元素富集與分餾要遠遠大于礦體；區(qū)域內金礦床所處的太華群及熊耳群地層金背景值均小于克拉克值。從總體上來看，圍巖與礦體之間的稀土含量相差較大，在一定程度上可以推斷礦體的成礦物質來源并非圍巖[15]。

4.2 黃鐵礦中微量元素的賦存及常見特征指數

黃鐵礦中微量元素的種類和含量與礦床種類及成因有著重要的關系，并且與礦床的溫度和壓力條件有著密切的關系。黃鐵礦中微量元素的種類、含量、元素組合及元素比值在一定程度上反映了成礦物質來源和礦床成礦條件[10]。

4.2.1 Co、Ni含量及比值

Co、Ni與Fe化學性質相似，與Fe呈類質同象進入黃鐵礦晶格中。在不同礦床類型中黃鐵礦的Co、Ni含量及w(Co)/w(Ni)值不同。沉積成因黃鐵礦Co、Ni含量較低，巖漿成因黃鐵礦中Co、Ni含量較高，而同時具有沉積和巖漿熱液成因特征的黃鐵礦Co、Ni含量介于二者之間。黃鐵礦中w(Co)/w(Ni)值指示意義：巖漿成因w(Co)/w(Ni)值多>5，沉積成因w(Co)/w(Ni)值多<1，巖漿熱液成因w(Co)/w(Ni)=1～5。九仗溝金礦床黃鐵礦電子探針分析結果見表3。由表3可知：九仗溝金礦床為巖漿熱液成因。

表3 黃鐵礦電子探針分析結果

4.2.2 As含量特征

As能以類質同象替代S繼而存在于黃鐵礦晶格中，不同成因類型金礦床的黃鐵礦As含量不同。其中，巖漿熱液型金礦床的黃鐵礦As含量最高。

黃鐵礦As-Co-Ni三角相圖依據不同類型黃鐵礦中As、Co、Ni含量及變化范圍，可以反映不同成因的礦床類型。陳光遠等[17]在研究膠東金礦床時認為，黃鐵礦中As、Co、Ni含量可作為評價金礦床規(guī)模的標志：富As，貧Co、Ni是大型金礦床的標志；貧As，富Co、Ni則為中、小型金礦床的標志。

4.3 金礦物特征反映的礦床成因意義

金成色在金礦床研究中具有廣泛的應用，金成色不僅與金礦床的成礦年代、成礦溫度、成礦深度有著重要的關系，而且還與金礦物的粒度、密度和搬運距離、原生金礦物來源有著重要的關系[11]。一般來說，成礦的年代越早，金成色就越高；成礦溫度越高，金成色就越高[12-13]；通過對國內外一些中深成金礦床的統(tǒng)計，發(fā)現(xiàn)金礦床的形成深度越大，金成色就越高[14]。

將九仗溝金礦床金礦物金成色數據投到金成色與成礦溫度關系圖解(見圖6)中，發(fā)現(xiàn)成礦溫度主要集中在中溫區(qū)。根據前人所研究的金成色與礦化深度和溫度的關系(見表4)，九仗溝金礦床顯示出中深部中溫帶的礦化條件。綜上所述，該礦床屬于中溫巖漿熱液礦床。

圖6 九仗溝金礦床金礦物金成色與成礦溫度關系圖解

表4 金成色與礦化深度和溫度的關系(據文獻[14]修改)

4.4 元素分布特征

龐緒成等[22]對F1斷裂內的礦體、內蝕變帶、外蝕變帶及圍巖樣品分別進行采集，并且對Au、Ag、Cu、Pb、Zn、Co、Ni、Ba等元素進行了化學分析，發(fā)現(xiàn)由礦體→控礦構造帶→圍巖，Au、Ag、Cu、Pb、Zn、Co、Ni、Ba元素平均含量表現(xiàn)出明顯的遞減關系，在一定程度上可以推斷礦體的成礦物質來源并非圍巖。

5 結 論

1)九仗溝金礦床主礦脈賦存于F1斷裂帶內，其形態(tài)與產出狀態(tài)受F1斷裂嚴格控制。該主礦脈與礦區(qū)北側的東灣金礦床為同一條礦脈，具有相同地質特征。

2)九仗溝金礦床金礦物主要為自然金，金的賦存以包裹金、裂隙金為主，且黃鐵礦包裹金最為重要。

3)根據九仗溝金礦床稀土元素與由礦體→控礦構造帶→圍巖樣品的元素含量變化特征，推斷礦體的成礦物質來源并非圍巖。黃鐵礦中微量元素特征指數與金成色特征表明，該礦床的成礦物質來源為巖漿熱液，并且顯示出成礦條件為中深部中溫帶。