内蒙古东升庙矿区深部矿石成分分析

李映葵 曹建劲 吴政权 戴冬乐 林祖旭

(1.中山大学地球科学系，广东 广州 510275；2.广东省地质过程与矿产资源探查重点实验室，广东 广州 510275)

·地质与测量·

内蒙古东升庙矿区深部矿石成分分析

李映葵1，2曹建劲1，2吴政权1，2戴冬乐1，2林祖旭1，2

(1.中山大学地球科学系，广东 广州 510275；2.广东省地质过程与矿产资源探查重点实验室，广东 广州 510275)

为了深入了解东升庙矿区的矿床地质特征，完善矿区的地质背景，通过采集硫多金属矿床的深部矿石样品，并用电子探针波谱仪对矿石的成分进行探讨和分析。试验结果表明：东升庙矿区深部矿体主要以硫化物形式赋存，由黄铁矿、方铅矿、闪锌矿、磁黄铁矿以及少量黄铜矿所组成，其中闪锌矿主要与黄铁矿共生，黄铜矿主要发现于黄铁矿颗粒的周边，且相对分布数目较少。此外，还发现微量的Au、Ag颗粒分布于黄铁矿和磁黄铁矿的间隙中。除了上述硫化物型矿物以外，试验中亦可检测到如钾长石，钡硅铝石，黑云母等硅酸盐类矿物，一些含Ca、Mg、Fe的碳酸盐类矿物以及一些铁锰氧化物。东升庙矿区深部原生矿石主要以硫化物型矿物为主，其中不同矿物之间共生关系有所差异，在一定程度上对于寻找某类矿体具有较大的意义。

东升庙矿区 EPMA 成分分析

目前，外界对于东升庙矿区矿物大致组成的了解主要来源于20世纪90年代地质队的地质勘察资料，受地质工作技术和野外条件的影响，资料与实际地质情况可能存在着一定的偏差。为了更为深入地了解该矿区的矿床地质特征，完善矿区的地质背景，采用电子探针分析技术对内蒙古东升庙矿区深部矿石样进行岩石矿物成分鉴定。电子探针X射线显微分析仪(EPMA)亦称电子探针，主要通过分析物质表面经电子束照射产生的特征X射线，从而对所研究的物质进行图像观察及定性、定量分析[1-3]。

1 矿区地质

东升庙硫多金属矿床为内蒙古自治区巴彦淖尔市乌拉特后旗一大型矿床，矿区地处狼山渣尔泰山多金属成矿带内，区内缺失古生代地层，主要出露中元古代狼山群及中、新生代地层，其中狼山群为主要含矿岩系[4-7]。矿区呈NE—SW向带状展布，挟持于F1与F5区域性断裂之间，构造总貌为“西仰东伏”的不对称复式向斜褶皱。该矿床被认为是一套炭质粉砂质泥岩、碳酸盐夹海底火山物质的沉积建造，经后期区域变质作用所成[8-10]。

2 样品分析方法

样品为5个内蒙古东升庙矿区深部矿石样，样品在进行电子探针试验前已取新鲜面切割为薄片，并于5个薄片中总共圈定18个小区域，平均每个区域取点5～6个。目前，电子探针中可采用波谱仪和能谱仪采集样品的特征X射线，由于波谱仪的谱峰分辨率优于能谱仪的分辨率，能够分析痕量元素和轻元素，且对微量元素的测定灵敏度较高，得出的定量分析结果效果更好，因此本次样品采用波谱仪进行检测[11]。对所取点的物质成分进行波谱分析。进行硫化物波谱分析时，电压调为20 V；进行氧化物分析时，电压调为15 V，且电流在每次测试前调为2.0×10-8A。

试验于中山大学测试中心进行，所用电子探针型号为JXA-8800R，主要附件为INCA能谱，元素范围为5B～92U，波长范围为0.087～9.3 nm，分辨率为6 nm(二次电子像)。

3 电子探针分析结果

根据波谱分析的原理，综合元素含量及原子配比数对5个样品(NMD01～05)进行硫化物和氧化物分析，结果见表1～表3。

表1 电子探针硫化物元素含量

Table 1 Sulfide element content by EPMA %

表2 电子探针硫化物元素原子数

Table 2 Sulfide element atomic numbers by EPMA %

表3 电子探针氧化物含量

Table 3 Oxide element content by EPMA %

3.1 硫化物

对NMD-01样品进行硫化物成分分析，主要观察到方铅矿(PbS)、黄铁矿(FeS2)、磁黄铁矿(Fe1-xS)以及共生的黄铁矿与闪锌矿(ZnS)。点号1中所测主要元素成分为Pb(89.358%)和S(13.757%)，Pb与S的原子量之比约为1∶2(50.01/49.75)，可确定该点为PbS；点号2中主要成分为Fe(44.702%)和S(55.116%)，Fe与S的原子数之比约为1/2(31.750/68.196)，表明化学组成为FeS2；点号3中所含主要元素成分为Fe(57.878%)和S(40.467%)，而Fe与S的原子配比数则为44.999/54.809，故该点应为Fe1-xS；点号4中元素定量分析可知，主要组成为Zn(56.054%)，S(33.552%)及Fe(7.472%)，且Fe、S、Zn的原子数分别为6.487、50.745和42.594，因此可知该点为共生。

NMD-02样品分析结果表明，该样品中主要含有PbS、FeS2、共生的FeS2和ZnS以及较为少见的黄铜矿(FeCuS2)，根据元素的组成及原子数相对比例可以依次类推，点号5化学组成为PbS；点号6化学组成为FeS2；点号7中元素定量分析可知该点为FeS2和ZnS共生。点号8中主要元素成分为Fe(29.886%)，S(35.93%)和Cu(34.556%)，且这3种元素的原子配比数约为1∶1∶2，故可推断该点成分应为FeCuS2。

对NMD-03样品进行硫化物成分分析时可观察到PbS、FeS2以及Fe1-xS。点号9中所测为PbS；点号10中化学组成为FeS2；点号11应为Fe1-xS。

对NMD-04中的样品进行硫化物分析，可于点号12中检测到PbS，点号13则为共生的FeS2和ZnS。

对NMD-05样品进行硫化物分析时仅检测到Fe1-xS，如点号14数据所示。

综合样品的元素含量及原子数相对比例可知，样品中含有多种金属硫化物，如PbS,FeS2,Fe1-xS，共生的ZnS和FeS2以及 FeCuS2。除了上述硫化物颗粒以外，亦可发现含量不超过1%的Au以及含量不超过0.1%的Ag颗粒，如点号3处检测到0.029%的Ag以及0.12%的Au ，点号4中即可检测到0.603%的Au。点号8中含0.012%的Ag以及点号15成分中含0.509%的Au。

3.2 氧化物

由于电子探针的氧化物成分分析得出的仅是可能存在的阳离子与合适数目的氧进行匹配，具体所对应的矿物仍需结合阳离子之间的相对比例进行推测。由表3可知，它主要由以下几种氧化物组成：第一种主要组成为SiO2，如点号1即可测到SiO2含量近100%；另外在薄片中还可观察到含钾、铝的硅酸盐矿物，如点号2中可测得主要含有SiO2、Al2O3以及K2O这3种氧化物，根据阳离子数相对比例，可以推测该成分为钾长石；此外，点号3中检测到含量为82.795%左右的FeO，由于氧化物分析过程中的氧元素无法进行定量，均为自动配比生成，该含Fe的氧化物可能由Fe2+和Fe3+共同组成。点号4中主要含有FeO、MgO以及MnO，推测其为铁锰氧化物。点号5主要由SiO2、BaO、Al2O3以及K2O所组成，根据含量大小及相对比例，该成分有可能是钡硅铝石。该薄片点号6中主要组成为SiO2、MgO、Al2O3、K2O、FeO。根据这些元素组成可以推测其为云母族矿物，可能为黑云母。点号7中可检测到CaO、FeO以及MnO等,由于样品所喷涂的为碳膜,无法确定碳的含量,根据该点的元素组成可推知其应为由Ca、Mg、Fe组成的碳酸盐类矿物。该薄片点号8中主要由SiO2、FeO、MgO以及Al2O3组成，综合元素组成及阳离子比例，该点为含Mg、Al、Fe的硅酸盐。综合上述分析可知，样品中主要发现Fe、Mn、Ca等元素的阳离子，且所含有的矿物组成为硅酸盐类及碳酸盐类矿物。

4 讨 论

综合上述电子探针试验数据可知，样品以硫化物为标准进行分析时，可以推测出东升庙矿区深部矿体主要以硫化物的形式赋存，其中主要由黄铁矿、方铅矿、闪锌矿、磁黄铁矿以及少量黄铜矿等所组成，这些金属硫化物矿物的元素原子数配比接近于理论值，且其他非元素组成含量均很低，为较纯的矿物成分。铁主要以黄铁矿和磁黄铁矿的形式赋存，其中黄铁矿中铁含量为43%～44%，磁黄铁矿中铁含量为58%～59%。铜主要以黄铜矿的形式赋存，黄铜矿的分布相对较少，主要发现于黄铁矿颗粒的周边，铜的含量约为34%。锌主要以闪锌矿的方式赋存，闪锌矿主要与黄铁矿共生，锌的含量为56%～58%，铁的含量为7%～8%，闪锌矿的含量要多于黄铁矿的含量。铅主要以方铅矿的形式赋存，含量高达86%～90%。除了以上所述金属硫化物成分以外，试验过程中还可发现微量的Au、Ag颗粒，且这些微粒均发现于含有黄铁矿或磁黄铁矿的颗粒的间隙处，在含有方铅矿的颗粒处没有发现，表明这些Au、Ag颗粒主要作为伴生组分存在于矿石中。

样品以氧化物为标准进行分析结果表明，样品中有含量高达100%的SiO2，表明其中含有纯的石英。其次样品中还可观测到含Fe、Mn、Ca及Si等阳离子所组成的矿物，如由K、Al及Si所组成的钾长石，由K、Al、Si及Ba等所组成的钡硅铝石等硅酸盐类矿物，由Al、Mg、K及Fe等组成的云母族类矿物，由Ca、Mg、Fe等组成的碳酸盐类矿物，以及由Fe、Mn组成的氧化物等。

东升庙矿区的深部矿石样品主要以原生矿物为主，且矿物主要由铁、铜、铅、锌等金属硫化物所组成，与已有的地质勘查资料一致。此外，试验中硅酸盐类、碳酸盐类及铁锰氧化物类矿物的发现，丰富了矿体地质背景资料，对深部成矿环境有了更近一步的了解。由于试验中很多矿物之间存在着共生关系，如闪锌矿与黄铁矿共生，黄铜矿常分布于黄铁矿周边，金银等颗粒主要发现于含铁硫化物矿物的间隙处等。根据这些矿物相互之间的依存关系，可以提高寻找某类矿体的有效性，对于寻找小的隐伏矿体具有重要的意义。

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(责任编辑 邓永前)

Analysis on Deep Ore Composition of Dongshengmiao Mining Area,Inner Mongolia

Li Yingkui1,2Cao Jianjin1,2Wu Zhengquan1,2Dai Dongle1,2Lin Zuxu1,2

(1.DepartmentofEarthSciences,SunYat-senUniversity,Guangzhou510275,China；2.GuangdongKeyLaboratoryofGeologicalProcessandMineralResourcesExploration,Guangzhou510275,China)

In order to have greater understanding on geological features of Dongshengmiao ore deposit,and perfect the geological background data of mining area,the deep ore samples of polymetallic deposit are collected and its ore components are analyzed by adopting the electron probe microanalysis (EPMA).The experimental results showe that,the deep ore body of Donghengmiao mining area mainly occurs in the form of sulfide,which are composed of pyrite,galena,sphalerite,pyrrhotite and a small amount of chalcopyrite.The sphalerite mainly has an intergrowth relationship with pyrite,and less chalcopyrite is mainly found around the pyrite.In addition,trace amounts of gold and silver particles are also distributed in the gap of pyrite and pyrrhotite.Except for the sulfide minerals mentioned above,some silicate minerals such as potash feldspar,barium silicon diaspore and biotite,some carbonate minerals that contain Ca,Mg and Fe and some iron and nanaganese oxides are also detected.It can be confirmed that the deep primary ore in Dongshengmiao mining area is mainly composed of sulfide minerals,and the symbiotic relationship between different minerals may show some difference,which have great significance in seeking for certain types of ore body.

Dongshengmiao mining area,EPMA,Composition analysis

2014-06-10

国家自然科学基金项目(编号： 41030425，41072263，40773037，40673044),国家高技术研究发展计划(863计划)项目(编号：2008AA06Z101)。

李映葵(1992—)，女，硕士研究生。

P575.1

A

1001-1250(2014)-10-110-04