甘肃舟曲羊里尾沟金矿床矿石特征及金的赋存状态研究

柳生祥 雷祥军 赵向农

摘要：利用光学显微镜鉴定和电子探针分析等方法，研究了羊里尾沟金矿床矿石特征及金的赋存状态。矿石中金属矿物主要为黄铁矿，其次为毒砂、辉锑矿，金矿物主要为自然金，其次为银金矿;金以细粒金为主，其次为微粒金和中粒金，少量次显微金;嵌布形态主要为尖角粒状、板片状、细脉状;嵌布状态以裂隙金和粒间金为主，其次为包裹金;载金矿物为黄铁矿、石英、褐铁矿、毒砂、碳质。黄铁矿电子探针分析结果表明，羊里尾沟金矿床形成于中低温环境，且与岩浆作用有关;结合该矿区及其外围泥盆系和石炭系地层中的金丰度，认为羊里尾沟金矿床成矿物质可能为地层和岩浆的混合来源。

关键词：矿石特征;金矿物;赋存状态;载金矿物;羊里尾沟金矿床

中图分类号：TD91 P616.4文献标志码：A

文章编号：1001-1277（2020）06-0021-06doi：10.11792/hj20200605

羊里尾沟金矿床位于西秦岭褶皱带南秦岭早古生代被动陆缘褶皱带的迭部—舟曲—武都砷汞锑金多金属成矿带上[1]，由甘肃省地矿局第三地质矿产勘查院与舟曲鑫瑞矿业有限公司联合勘查，通过2007—2016年的普查和详查工作，已探明金资源量超过5.7 t，矿床规模达到中型。该矿床研究程度较低，前人仅对矿床地质特征和矿石质量进行了概略研究[2]，而其矿床成因、矿石特征及金的赋存状态仍不清楚，直接影响了矿床后续的勘查和开发。鉴于此，本文采用化学成分分析、光学显微镜鉴定、电子探针分析等手段，研究了羊里尾沟金矿床的载金矿物种类及金的赋存状态，探讨了黄铁矿标型矿物与矿床形成的成因联系，为探索羊里尾沟金矿成矿规律和矿石选冶工艺提供依据。

1 矿区地质概况

羊里尾沟金矿床位于中秦岭褶皱带与勉略构造混杂岩带夹持的南秦岭褶皱带内（见图1-A）。矿区出露地层为泥盆系古道岭组（Dg）和石炭系益哇沟组（Cy）（见图1-B）。益哇沟组是主要含矿地层，岩性为碳质板岩、薄层灰岩夹豆荚状灰岩、含碳硅质板岩、含碳泥硅质板岩、薄层灰岩及角砾岩。其中，碳质板岩、含碳硅质板岩、含碳泥硅质板岩、薄层灰岩、角砾岩为主要赋矿岩性。矿区发育北西向和北北西向2组断裂，断裂两侧岩石破碎严重，共同形成了断裂破碎带，是最重要的控矿、容矿构造。拉木梁岩体出露于矿区北部，与金成矿关系密切，为该矿床的成矿地质体[3]。矿区地表可见石英闪长岩脉（δo）零星分布。

矿区共圈出矿体91条。其中，矿体Au1、Au2、Au3、Au4严格受断裂破碎带控制，多呈长条状、脉状、囊状、枝杈状分布，具有膨大狭缩、尖灭再现特征。矿体金品位一般1.00×10-6～54.20×10-6。围岩蚀变有硅化、褐铁矿化、黄铁矿化、碳酸盐化、高岭土化、绢云母化等低温蚀变组合。该矿床形成时代为印支晚期，矿床成因属中低温岩浆热液型金矿床[3]。

2 矿石特征

2.1 矿石类型及含矿性分析

根据矿石的氧化程度分为氧化矿石和原生矿石，且以原生矿石为主。氧化矿石埋深较浅，一般小于20 m，呈黄褐色，以发育褐铁矿化、硅化为主。矿石按自然类型可分为褐铁矿化硅化碎裂蚀变岩型、黄铁矿化硅化角砾岩型、黄铁矿化硅化碎裂蚀变板岩型、黄铁矿化毒砂矿化碎裂蚀变灰岩型。除上述几种常见的矿石类型外，雌黄矿化、雄黄矿化碎裂蚀变板岩型矿石和辉锑矿化蚀变灰岩型矿石相对独立，而更多的矿石类型是由各种矿化蚀变、构造变形、矿脉充填交代等组成的复合型矿石。

不同矿石类型含金性差别较大，雌黄矿化、雄黄矿化碎裂蚀变板岩型矿石和辉锑矿化蚀变灰岩型矿石的含金性较差。围岩中的碎屑灰质角砾岩金含量较低，但与周围的其他岩性相比，碎屑灰质角砾岩的金背景值较高，此类岩石中通常可见大量的条带状或团块状黄铁矿，但与成矿热液的关系不大。围岩中常见有机质含量比较高的板岩中含有大量浸染状或条带状黄铁矿，其主要形成于沉積过程中强还原环境，此类岩石中金含量也很低。金品位较高的矿石与碳酸盐岩关系密切，同时叠加在碳酸盐岩中的碎裂结构对形成高品位矿石具有重要作用，此类岩石中黄铁矿化和毒砂矿化是最重要的金属矿化，硅化和白云石化、绿泥石化等蚀变也与金品位呈正相关。

2.2 矿石矿物成分

通过宏观和微观矿相鉴定，矿石中矿物有20多种（见表1）。其中，金属矿物以黄铁矿为主，其次为毒砂、辉锑矿（见表2），少量褐铁矿、闪锌矿、黄铜矿、方铅矿、硫锑铅矿，以及微量铜蓝、辉铜矿、斑铜矿、黝铜矿、雌黄、雄黄、白铅矿、磁铁矿、胶状黄铁矿、白铁矿等;贵金属矿物为自然金、银金矿;非金属矿物主要为石英、方解石，其次为绢云母、高岭土、碳质，以及少量绿泥石、伊利石、白云石、斜长石、金红石、磷灰石等。金属硫化物在地表及浅部被氧化成褐铁矿、锑华等，形成以褐铁矿为主的氧化矿石，且伴随金的次生富集。

2.3 矿石化学成分

矿石中主要有用组分为Au，其他有益组分含量低（见表3），伴生的Ag、Sb只有个别样品达到伴生组分含量要求，Cu、Pb、Zn、Hg含量甚微。有害元素为As、S、C等，部分矿体中As、S达到伴生有用组分含量要求，C主要以有机物形式存在，矿石为As、C含量较高的较难处理矿石。

2.4 矿石结构构造

矿石结构有自形结构、半自形—他形粒状结构、交代残余结构、板状结构、内部环带结构、压碎结构、内部加大边结构、包含结构等。矿石构造有稀疏浸染状构造、脉状—网脉状构造、角砾状构造、碎裂状构造、条带状构造、块状构造等。

3 金的赋存状态

3.1 金矿物种类及成色

矿石中金矿物有2种，自然金和银金矿。其中，自然金约占88 %，银金矿约占12 %，表明矿石中金元素主要以独立金矿物形式存在，即多为自然金，少量以银金矿形式存在。自然金、银矿物具有良好的延展性及塑性。对经富集获得的自然金单体及连生体进行能谱分析，结果显示其平均成色为880[3]。

3.2 金矿物形态及粒度特征

对金矿物形态进行了分类统计，结果见表4。

由表4可知：金矿物形态有尖角粒状、板片状、细脉状、枝杈状、滚圆状，表明矿石中矿物形态具有多样性。

矿石中金矿物粒度变化较大，从次显微金到中粒金均有分布（见表5），以细粒金为主，其次为微粒金和中粒金，少量次显微金。

3.3 金矿物嵌布特征

矿石中金矿物与黄铁矿、脉石矿物、褐铁矿、毒砂及碳质嵌布关系密切（见表6、图2），多数自然金呈微细粒，以包裹体形式分布于黄铁矿及其他硫化物中，少数产于黄铁矿颗粒边部和内部，共生矿物包括毒砂和黝铜矿。与黄铁矿连生金占87.2 %，粒间金、裂隙金占88.7 %，包裹金占11.3 %。粒间金、裂隙金多与褐铁矿、石英连生，金的这种赋存状态不利于回收。

3.4 主要载金矿物嵌布特征

矿石中载金矿物主要有黄铁矿、毒砂、褐铁矿、石英和碳质。

1）黄铁矿。黄铁矿是矿石中最主要的金属矿物，也是最主要的载金矿物，相对含量1 %～5 %。黄铁矿主要呈他形、不规则状嵌布于脉石矿物中，其次呈星点状、脉状，按其形态可分为粒状黄铁矿、薇莓球状黄铁矿、胶状黄铁矿。粒状黄铁矿呈自形—半自形粒状，粒度不均匀，粗粒粒度达0.25 mm，细粒一般为0.02～0.15 mm。黄铁矿内部加大边结构发育，以早期结晶的细粒状黄铁矿或显微莓球状黄铁矿为核心，在其周围重结晶富集黄铁矿，有些加大边中可见自然金，局部包裹有黄铜矿、毒砂、方铅矿等，偶见包裹自然金。部分黄铁矿裂隙较为发育，裂隙中充填有褐铁矿或其他金属硫化物，也可见自然金充填。薇莓球状黄铁矿主要产在碳质板岩中，局部成群产出，球体内部黄铁矿粒度一般较细，多小于0.005 mm，球体粒度一般小于0.2 mm。通常认为薇莓球状黄铁矿是早期还原环境下形成的，经后期结晶形成细小的黄铁矿晶体，呈同心环带状排列，薇莓球状黄铁矿经常被细粒状黄铁矿及毒砂包裹。

黄铁矿的形成是多期次的。薇莓球状黄铁矿是早期成岩期的产物;中期形成的黄铁矿粒度较大，多大于0.10 mm，部分自形程度较高，以立方体、八面体为主，少量为五角十二面体，也见他形或集合体状黄铁矿，黄铁矿边缘被溶蚀呈梳状、犬牙交错状，裂隙较发育，结构疏松，裂隙中填充脉石矿物或者其他金属硫化物;晚期黄铁矿呈细脉状，或沿早期黄铁矿周围形成内部加大边结构，形成重结晶黄铁矿，通常在加大边中可见自然金。部分黄铁矿的边缘及裂隙已经蚀变成褐铁矿，局部仅见残余的黄铁矿，这些裂隙中可见自然金与褐铁矿连生。

2）毒砂。毒砂相对含量约0.6 %，粒度一般为0.05～0.15 mm，菱形状、矛头状，自形—半自形，少量他形。毒砂内部环带结构较为发育，部分毒砂和黄铁矿关系密切，相互伴生，少量毒砂产在石英、碳酸盐脉中，与辉锑矿连生，在毒砂中边部可见自然金。

3）褐铁矿。褐铁矿相对含量0.4 %～2.0 %，由针铁矿、纤铁矿、水针铁矿及含水的氧化硅、泥质等组成，多为他形粒状集合体，呈胶状、皮壳状、不规则粒状或黄铁矿假象产出。褐铁矿与自然金的关系较为密切。

4）石英。石英主要有两期，早期石英与自然金嵌布关系较为密切，在石英与黄铁矿裂隙中可见自然金;晚期石英往往呈石英、方解石复合脉产出，充填于构造裂隙中，往往不含金。

5）碳质。碳质相对含量 0.3 %，平均粒度0.01 mm，多呈隐晶质，少量呈纤维状、板条状、片状、不规则粒状分散在岩石中，在高倍显微镜下和电子探针扫描中未发现自然金。但是，通过对人工重砂淘洗过程中富集的碳质（纯度90 %）进行化学分析，其金品位为18.6×10-6。因此，推断碳质中的金以次显微金的形式赋存。

4 讨 论

载金矿物黄铁矿中Co、Ni等元素质量分数及w（Co）/w（Ni）值可用来判断矿床形成的温度，黄铁矿中Fe常被其同族元素Co和Ni以类质同像代替。陈光远等[4-5]认为，在热液高温階段，Co和Ni更容易进入黄铁矿替代Fe，故成矿温度越高，黄铁矿中w（Co）越高，w（Co）/w（Ni）值越高。一般高温型黄铁矿中w（Co）高于1 000×10-6，中温型为100×10-6～1 000×10-6，低温型小于100×10-6。黄铁矿电子探针分析结果显示（见表7），羊里尾沟金矿床黄铁矿中w（Au）为1×10-6～83×10-6、w（Ag）为1×10-6～36×10-6、w（Ni）为3×10-6～352×10-6、w（Co）为49×10-6～206×10-6（平均值为86×10-6）、w（Co）/w（Ni）值为0.51～19.67（平均值为3.98），指示其成矿温度不高，为低温成矿环境。严育通等[6-7]认为，w（Au）/w（Ag）值也可以指示矿床成矿温度，高温热液型金矿床黄铁矿中w（Au）/w（Ag）值小于0.5，中低温热液型则大于0.5。羊里尾沟金矿床黄铁矿中w（Au）/w（Ag）值为0.71～6.91，w（Au）/w（Ag）值远大于0.5，说明羊里尾沟金矿床形成于中低温环境。

陈光远等[4]认为，黄铁矿中w（Co）/w（Ni）值可以有效地指示矿化来源。一般与自然金共生的黄铁矿w（Co）较高，w（Ni）较低，且w（Co）/w（Ni）值大于1。当黄铁矿中w（Co）/w（Ni）值大于1时，表明成矿物质来源于岩浆作用。

叶天竺等[8]认为，一般岩浆期后热液型金矿床的成矿元素来源比较多元，岩浆分异、地层、地幔等均被认为可能提供部分成矿物质。殷勇等[9]通过研究与羊里尾沟金矿床相邻的坪定金矿床，认为成矿热液和成矿物质来源于地层和岩体。谭光裕[10]认为构成白龙江复背斜主体的志留系和泥盆系等地层为富含有机质的黑色岩系，其中出现金、砷、汞、锑矿化带的分布，其延伸超过10 km。羊里尾沟金矿区及其外围泥盆系和石炭系地层中金平均丰度高达103.4×10-9，显示成矿与地层具有内在联系。以此推测，羊里尾沟金矿床成矿物质可能为地层和岩浆的混合来源。

5 结 论

1）羊里尾沟金矿床矿石中金属矿物主要为黄铁矿，其次为毒砂、辉锑矿;金矿物主要为自然金，其次为银金矿。

2）金矿物以细粒金为主，其次为微粒金和中粒金，少量次显微金;嵌布状态以裂隙金和粒间金为主，其次为包裹金。载金矿物种类较多，按照与金矿物关系的密切程度，依次为黄铁矿、石英、褐铁矿、毒砂、碳质。

3）羊里尾沟金矿床形成于中低温环境，成矿物质可能为地层和岩浆的混合来源。

[参 考 文 献]

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