晋东北刁泉银铜矿中碲化物类型及赋存特征①

周苡明 胡心怡 张小银 金松,2 梁贤 王琳萱 张聚全

1 河北地质大学资源学院，河北 石家庄 050031

2 中化地质矿山总局地质研究院，北京 100101

碲（Te）元素发现于1782年，金属碲呈亮铅灰色[1]。碲是能与金、银、铂族元素化合并形成相应矿物的最重要的一种元素，因此金、银或多金属碲化物型矿床是一种重要的矿床类型，并且这类矿床矿体产出层位浅、易于开采，因此经济效益较高。

碲主要赋存在一些金矿床中，金、银碲化物矿物常以伴生矿物的形式存在于浅成低温热液金矿床中[2-6]。富碲化物型金矿[4-6]常与浅成低温热液矿床中低硫型矿床相关[3-4]，其通常具有硫化物含量低、金成色高的特点[7-8]。该类矿床中碲化物常与硫化物、砷化物等矿物共生，且碲化物矿物的出现往往也伴随高金品位的出现[9-11]。但是在一般条件下，碲化物型金矿床中金、银碲化物矿物颗粒都非常微小，这也给碲化物型矿床的研究带来很大困难。

刁泉地区有丰富的银铜矿床，笔者对该地区银铜矿床中的碲化物展开了一系列的研究。运用岩相学知识及应用电子探针等技术手段来分析矿物具体成分，通过矿物成分计算其晶体化学式，得到碲化物的类型，并研究其赋存状态，进而实现同类金属找矿的现实作用目的。

1 成矿地质背景

刁泉地区银铜多金属矿床位于华北克拉通造山带中部，该造山带中生代以来属于燕山沉降带与五台隆起处的结合处[12]。其中太古界到新生界的地层在本区均有出露。而作为地球上最古老的克拉通之一，华北克拉通保存了地壳，残余年龄大于3.0Ga[13-14]。该地区北东向断层被认为是重新活化的发育在变质基底上的古断层[15]，与岩石圈减薄有关的地壳拉张和克拉通破坏是该断层形成的原因[16]。该区盖层构造主要发育为NW向和NE向的断裂，该断裂的NE向与在对子峪、刁泉一带的可能为基底深断裂的枪头岭断裂相交，诱发了晚侏罗世大规模的中酸性火山喷发岩和次火山岩侵入，并且以刁泉为中心形成了与中生代岩浆活动有关的刁泉矿田。其中对中生代大规模金属矿床的形成影响最重要的是燕山期的岩浆活动[17]。

矿区内强烈的岩浆活动形成了复杂的岩石类型，但多为中酸性岩体，主要地质构造为断裂构造，其次为刁泉杂岩体的接触带构造。刁泉地区受小彦-枪头岭断裂带和凤凰山断裂带共同控制，致使刁泉地区多为杂岩体，杂岩体呈岩株状产出，侵位于两组断裂的交会部位[16]，刁泉地区多金属矿床则沿杂岩体成环状分布，平面上近圆形，面积 0.7km2，主要岩性为黑云母石英二长花岗岩、花岗斑岩和石英斑岩（图1）。

刁泉银铜矿床中有丰富的银、铜和金资源。其中33个主成矿带银铜矿体仅3个（3号，具有工业意义的8号、25号矿体）。在这其中，25号矿体占银、铜总储量的86%，并且整个矿区占据接触带的北半部，长度1600m，厚度1～2.8m[16]。

图1 刁泉银铜矿地质略图[14]Fig.1 Geological sketch map of Diaoquan silver copper deposit

碲化物矿物主要产于中-低温热液矿床中，也有一些产于接触交代矿床中。碲化物矿物的形成和产出因其生成地质环境条件的变化而不同。在不同的物理化学条件下，明显地表现出在高温时高度分散、亲氧性；而在中、低温条件下富集、成矿，呈现出亲硫性的双重地球化学特点。在早期基性、超基性活动早期阶段或岩浆结晶过程中，碲会受到硫的萃取而大量富集，通常以类质同像的形式分布在硫化物的晶格里。在多数硫化物晶出后，高碲逸度的条件下，碲与 Au、Ag、Pb、Bi、Fe、Cu、Zn、Ni等金属及铂族元素结合可形成碲化物。与火山作用或岩浆作用有关的热液活动阶段是碲元素最主要的富集和成矿作用阶段，碲化物的形成与自然金、自然银、铂族金属矿物的形成时间相近，在金、银、铂富集的地方往往也会出现碲化物矿物[1]。

2 样品及实验方法

2.1 样品采集

碲化物赋存于Ag-Cu矿石中，其是热液交代成因的矽卡岩，刁泉银铜矿地区的矽卡岩主要为钙质矽卡岩[18]。本次样品采集的Ag-Cu矿石为黄绿色，中细粒粒状结构，块状构造，含银斑铜矿脉切割矽卡岩（图2）。

图2 矿石的结构构造Fig.2 Structure and texture of ores

2.2 测试方法

本次研究选取了山西刁泉银铜矿地区的Ag-Cu矿矿物样品进行电子探针成分分析，测试工作在河北地质大学电子探针实验室完成，使用JEQL-JXA-8230电子探针仪器测定。工作条件为加速电压15kV，束流20nA，束斑直径5um。

3 分析结果与讨论

3.1 矿石的成分分析

样品为Ag-Cu矿石，主要由黄铜矿、石榴石、磁铁矿等矿物组成，碲主要赋存于斑铜矿中。通过偏光显微镜观察可见矿石中的黄铜矿呈自形-半自形粒状结构，黝铜矿主要以不规则状嵌布于黄铜矿裂隙中（图 3a）；部分石榴子石呈颗粒状集中分布，有明显暗化边（图 3b）；黄铜矿周围有大量斑铜矿、黝铜矿，斑铜矿与黝铜矿构成出溶结构（图 3c）；黄铜矿周围的斑铜矿发生氧化反应，呈现锖色，黝铜矿以包体形式嵌布于黄铜矿中（图3d）。

图3 典型矿石的反射光显微照片Fig.3 Reflected light micrographs of typical ores

3.2 含碲矿物形貌特征分析

通过电子探针研究发现Ag-Cu矿石的碲化物主要呈不规则粒状包裹于斑铜矿中，粒径极小，镜下呈亮白色，并且常常与绿泥石共存（图4a）。其多为包体嵌布于斑铜矿、黄铁矿、辉铜矿中，且常与 Au共生；铋为银白色至粉红色的金属，质脆易粉碎，铋的化学性质较稳定（图4b）。

图4典型样品的背散图Fig.4 BSE image of typical samples

3.3 含碲矿物化学成分分析

运用电子探针对Ag-Cu矿矿物样品进行测定，电子探针测定数据见表1。

表1 典型碲化物的测定数据(wB/%)Table 1 Electron probe datas(wB/%)

样品中的元素包括 Te、Cu、Si、Al、Ag、S、Fe、Mg，其中Ag、Te所占比最高，Cu、Fe次之。各元素范围 Te：31.97～35.99，Cu：4.26～10.39，Si：0.05～0.32，Al：0.00～0.03，Ag：53.47～56.04，S：0.68～2.31，Fe：1.99～5.24，Mg：0.02～0.42。计算得出各元素均值为 Te：34.03，Cu：6.43，Si：0.15，Al：0.02，Ag：54.80，S：1.32，Fe：2.80，Mg：0.16。经计算得矿物为碲银矿，碲化物晶体化学式见表2。

表2 样品的晶体化学式Table 2 Crystal chemical formula of samples

根据化学计量性通用公式计算法计算得出所测样本碲化物化学式平均值为(Cu0.880Si0.046Al0.006Ag4.562Fe0.439Mg0.056)2.011(Te2.609S0.386)1.006。

3.4 含碲矿物种类与结构

碲化物都是共价键化合物，并具有较高程度的金属键性。可分为三个亚类-配位基型、岛状基型、层状基型以及未分族及存疑矿物。在自然界中，已发现的碲化物类的矿物有38种，其中通常与碲元素相结合形成碲化物矿物的金属元素，按地球化学元素的性质可将其分为四组：①铜组，Cu、Au、Ag 元素；②铂组，Pt、Pd、Ru、Ir、Os等元素；③铋组，Bi、As、Sb、Pb、Zn等元素；④铁组，Fe、Mg、Ni、Mn等元素[19]。由电子探针测试结果可知，所选取的样本中的碲化物为铜组的碲银化物（图5a）。

利用电子探针成分分析，笔者在样本Ag-Cu矿矿石中发现了自然铋（图 5b）。铋元素位于元素周期表ⅤA族，在自然界中常为3价阳离子形式。自然铋常较纯净，有时含微量 Fe、Te、Sb、As、S[20]。铋元素具亲硫性，因此铋元素主要以硫化物或硫盐化物形式出现。但是当铋的浓度高且贫硫的条件下，也可以形成自然铋[20]。自然界中铋以单质和化合物两种状态存在，铋单独矿床少，常与铅、锌、铜、钨、钼、锡、碲等伴生[21]。铋与常碲结合生成辉碲铋矿、叶碲铋矿、硫碲铋矿等碲铋化物。碲、铋在矿石中普遍发育，品位变化稳定，受大气降水成矿作用控制明显[22]，在破碎带附近的矿体中高度富集[23]。刁泉银铜矿中大量发现碲银矿和自然铋表明在银成矿阶段成矿流体中硫的逸度较低，碲和铋的浓度较高，可能在有利的构造位置形成单独的碲和铋矿体。

图5 碲银矿和自然铋的能谱图Fig.5 Energy spectrum of hessite and bismuth

4 结论

（1）晋东北刁泉地区银铜矿中富含碲化物，经过电子探针分析与计算确定为碲银化物，平均晶体化学式为(Cu0.880Si0.046Al0.006Ag4.562Fe0.439Mg0.056)2.011(Te2.609S0.386)1.006。

（2）碲化物矿物主要产出于中-低温热液矿床中，也有一些产出于接触交代矿床中。在不同的物理化学条件下，碲元素明显地表现出在高温时高度分散，亲氧性；而在中、低温条件下富集、成矿，并呈现出亲硫性的双重地球化学特点。

（3）在基性、超基性活动早期阶段或岩浆结晶过程中，碲因受到硫的萃取而大量富集，在多数硫化物晶出后，高碲逸度的条件下，碲与Au、Ag、Pb、Bi、Fe、Cu、Zn、Ni 等金属及铂族元素结合形成碲化物。碲、铋在矿石中普遍发育，品位变化稳定，铋与常碲结合生成辉碲铋矿、叶碲铋矿、硫碲铋矿等碲铋化物。在金、银、铂富集的地方往往也会出现碲化物矿物，金、银或多金属碲化物型矿床是一种重要的矿床类型，这类矿床矿体产出层位浅、易于开采，因此对碲化物进行研究对类金属找矿有现实作用。