陸邦成，余金杰，陳春生，王鐵柱，車林睿，陸振裕，尹靈強(qiáng)

(1.中國地質(zhì)大學(xué)(北京)地球科學(xué)與資源學(xué)院，北京　100083；2.中國地質(zhì)科學(xué)院 礦產(chǎn)資源研究所，國土資源部成礦作用與資源評價重點實驗室，北京　100037；3.江蘇省地質(zhì)礦產(chǎn)局 第三地質(zhì)大隊，江蘇 鎮(zhèn)江　212001)

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江蘇侖山金礦床金的賦存狀態(tài)和富集機(jī)理研究

陸邦成1，余金杰2，陳春生3，王鐵柱2，車林睿1，陸振裕3，尹靈強(qiáng)3

(1.中國地質(zhì)大學(xué)(北京)地球科學(xué)與資源學(xué)院，北京100083；2.中國地質(zhì)科學(xué)院 礦產(chǎn)資源研究所，國土資源部成礦作用與資源評價重點實驗室，北京100037；3.江蘇省地質(zhì)礦產(chǎn)局 第三地質(zhì)大隊，江蘇 鎮(zhèn)江212001)

江蘇侖山金礦床為新發(fā)現(xiàn)的小型金礦床，金礦體賦存于白堊系楊沖組地層中，容礦巖石為碳質(zhì)泥巖和泥質(zhì)粉砂巖。金礦石中金屬礦物以黃鐵礦為主，少量黃銅礦、方鉛礦和閃鋅礦，非金屬礦物為石英、方解石、螢石和絹云母等。成礦階段分為沉積成巖階段和熱液階段，后者又細(xì)分為Ⅰ和Ⅱ兩個亞階段，沉積成巖階段和熱液Ⅰ亞階段為主要的成礦階段。通過典型礦石的掃描電鏡-能譜分析以及礦石礦物黃鐵礦的電子探針分析，對侖山金礦床金的賦存形式和富集機(jī)理進(jìn)行了初步探討。結(jié)果表明，侖山金礦床中金以顯微不可見金和顯微自然金二種形式存在，顯微不可見金以納米級自然金(Au0)和固溶體金(Au+)的形式賦存于黃鐵礦中，自然金以粒間金和裂隙金的形式賦存于碎屑石英顆粒之間和碎屑石英裂隙中。沉積成巖階段草莓狀黃鐵礦、細(xì)粒黃鐵礦和針狀黃鐵礦的Co/Ni比值均大于1，暗示其可能受到后期熱液作用影響。沉積成巖階段容礦地層發(fā)生了金的預(yù)富集，后期熱液成礦階段流體疊加作用最終導(dǎo)致了侖山金礦床的形成。

侖山金礦床；成礦階段；賦存形式；富集機(jī)理；江蘇

0　引　言

卡林型金礦床最早發(fā)現(xiàn)于20世紀(jì)60年代[1]，該類型礦床主要賦存于碳酸鹽巖和細(xì)碎屑巖中，金多呈顯微-次顯微狀[2]。研究表明，成礦流體和圍巖之間的水巖反應(yīng)對礦床的形成非常重要[3-7]。為探明金在礦石中的賦存形式以及礦床的成因機(jī)制，許多學(xué)者對含砷黃鐵礦、毒砂的成因及其在成礦過程中與金的關(guān)系進(jìn)行了研究[8-13]。Bakken[14]最早在卡林型金礦床的礦石中發(fā)現(xiàn)了自然金，自然金的出現(xiàn)被認(rèn)為是成礦流體中金達(dá)到飽和的標(biāo)志[9]。

圖1　寧鎮(zhèn)地區(qū)區(qū)域地質(zhì)簡圖(據(jù)毛景文等[21]，2004和王小龍等[26]，2014修改)Fig.1　Regional geological sketch map in the Ningzhen area (Modified from Mao et al.[21], 2004 and Wang et al.[26], 2014)Ⅰ. 龍?zhí)丁獋}頭復(fù)背斜；Ⅱ. 范家塘復(fù)向斜；Ⅲ. 寶華山—巢鳳山—石頭崗復(fù)背斜；Ⅳ. 樺墅—亭子復(fù)向斜；Ⅴ. 湯山—侖山復(fù)背斜

現(xiàn)代測試技術(shù)的進(jìn)步促進(jìn)了對卡林型金礦礦床成因及金賦存狀態(tài)的研究，二次離子質(zhì)譜、能譜分析、顯微分析以及高分辨率透射電子分析技術(shù)使得在含砷黃鐵礦中發(fā)現(xiàn)固溶體金(Au+)和自然金(Au0)成為可能[4,14-16]?？中徒鸬V床通常被認(rèn)為是巖漿熱液作用形成的[9,17-18]，但也有學(xué)者認(rèn)為該類型礦床是沉積改造作用形成的[1,19]，還有的認(rèn)為是沉積作用形成的[20]，造成以上爭議的原因之一在于對卡林型金礦床中金的賦存狀態(tài)認(rèn)識不足。

侖山金礦位于江蘇鎮(zhèn)江市西南(圖1)，是一個新發(fā)現(xiàn)的小型金礦床。金礦體賦存于白堊系楊沖組地層中，容礦巖石為碳質(zhì)泥巖和泥質(zhì)粉砂巖，金的品位偏低，未見明金。前人未對侖山金礦開展任何研究工作，更沒有對該礦床開展金的賦存狀態(tài)和富集機(jī)理研究。由于侖山金礦金的品位比較低，對礦床金賦存狀態(tài)研究有一定難度。本文采用光學(xué)顯微鏡、掃描電鏡-能譜儀等手段初步研究了侖山金礦金的賦存狀態(tài)，對黃鐵礦進(jìn)行了電子探針分析，旨在探討侖山金礦中載金的黃鐵礦內(nèi)部結(jié)構(gòu)及元素分布規(guī)律，為進(jìn)一步探討侖山金礦礦床成因提供依據(jù)，本文的研究對金的選冶回收也有一定的參考意義。

1　區(qū)域地質(zhì)背景

圖2　侖山金礦礦區(qū)地質(zhì)圖(據(jù)江蘇省地質(zhì)礦產(chǎn)局第三地質(zhì)大隊[27]，2014修改)　　Fig.2　Geological map of the Lunshan gold deposit (Modified from No.3 Brigade of Jiangsu Geology & MineralExploration[27]，2014)

長江中下游成礦帶位于揚(yáng)子板塊與華北克拉通之間，東臨太平洋板塊，西臨秦嶺—大別造山帶，成礦帶NW向與郯廬深大斷裂和華北克拉通毗鄰，SE向邊界為常州—陽新斷裂(圖1(a))。成礦帶含有多個礦集區(qū)，自西向東依此分布鄂東南、九瑞、安慶—貴池、銅陵、廬樅、寧蕪及寧鎮(zhèn)等7個礦集區(qū)[21]。寧鎮(zhèn)礦集區(qū)位于長江中下游成礦帶東端，礦集區(qū)內(nèi)含有豐富的銅、鉛、鋅、鐵等礦產(chǎn)資源，包括已發(fā)現(xiàn)的大型棲霞山鉛鋅銀礦床、中型安基山銅礦床和中型韋崗鐵礦床等[22-23](圖1(b))。寧鎮(zhèn)礦集區(qū)內(nèi)發(fā)育一系列近東西向的褶皺，由北向南依次為龍?zhí)丁獋}頭復(fù)背斜、范家塘復(fù)向斜、寶華山—巢鳳山—石頭崗復(fù)背斜、樺墅—亭子復(fù)向斜和湯山—侖山復(fù)背斜，侖山金礦床處于湯山—侖山復(fù)背斜東段(圖1(b))。礦集區(qū)斷裂以NE向、NW向及近東西向為主，其中近東西向斷裂發(fā)育最晚，切穿NE向、NW向斷裂(圖1(b))。礦集區(qū)內(nèi)巖漿巖主要為燕山期高Sr/Y花崗質(zhì)巖石，與礦集區(qū)內(nèi)銅、鉛、鋅等多金屬礦床具密切成因關(guān)系，它們的鋯石U-Pb年齡介于100～109 Ma之間[24-25]。

2　礦床地質(zhì)特征

礦區(qū)出露的地層(圖2)包括震旦系燈影組(Z2dn)、寒武系觀音臺組(3g)、奧陶系侖山組(O1l)和紅花園組(O1h)、志留系高家邊組(S1g)和墳頭組(S1f)、泥盆系五通組(D3w)、石炭系和州組(C1h)、二疊系孤峰組(P1g)、三疊系青龍組(T1x)和薛家村組(T2x)、侏羅系象山群(J1-2xn)、白堊系楊沖組(K1y)和上黨組(K1s)以及第四系(Q)。震旦系燈影組至侏羅系象山群巖性為碎屑巖-碳酸鹽巖。白堊系楊沖組巖性為泥質(zhì)粉砂巖、碳質(zhì)泥巖，上黨組以爆發(fā)相集塊巖、集塊角礫巖、凝灰角礫巖、角礫熔巖、晶屑巖屑凝灰?guī)r為主，火山巖成分為安山質(zhì)-英安質(zhì)，第四系由殘坡積碎石、黏土組成。其中，白堊系楊沖組的泥質(zhì)粉砂巖、碳質(zhì)泥巖為侖山金礦床的主要容礦圍巖。

礦區(qū)褶皺構(gòu)造由侖山背斜組成，侖山背斜位于區(qū)域性湯山—侖山復(fù)背斜東端(圖1)，屬于湯山—侖山復(fù)背斜的一部分，侖山背斜呈北東—南西向展布，侖山金礦床位于侖山背斜核部西南轉(zhuǎn)折端(圖2)。背斜核部為震旦系燈影組和寒武系觀音臺組地層，背斜兩翼分別為奧陶系、志留系、泥盆系、侏羅系和白堊系的地層。礦區(qū)斷裂構(gòu)造包括NE向、NW向和近南北向斷裂，南北向斷裂為左行平移斷裂，切穿北東和北西向斷裂。例如，南北向斷裂(F1)切割NE和NW向斷裂，NW向F2、F3、F4斷裂為主要控礦構(gòu)造(圖2)。

礦區(qū)巖漿巖主要產(chǎn)于北部，主要巖性為閃長玢巖和石英閃長玢巖。另外，白堊系上黨組巖性主要由安山質(zhì)-英安質(zhì)火山角礫巖組成。

圖3　侖山金礦9號線剖面圖(據(jù)江蘇省地質(zhì)礦產(chǎn)勘查局第三地質(zhì)大隊[27]，2014修改)Fig.3　Line 9 cross section of the Lunshan gold deposit (Modified from No.3 Bridge of Jiangsu Geology & Mineral Exploration Bureau[27]，2014)1.第四系； 2.白堊系上黨組火山角礫巖；3.白堊系楊沖組泥質(zhì)粉砂巖、碳質(zhì)泥巖；4.奧陶系紅花園組碳酸鹽巖；5.角度不整合界線；6.金礦體；7.鉆孔

侖山金礦床礦體分布在侖山背斜軸部西南轉(zhuǎn)折端，礦區(qū)主礦體為1號礦體，分布于7～19勘探線，東西長約730 m，南北寬70～230 m，礦體多呈似層狀、透鏡狀，傾角25°～35°，沿傾向最大延長為360 m，單孔見礦最小厚度1.00 m，最大厚度為16.10 m，礦體資源儲量約為2.5 t，占全區(qū)資源儲量的83.3%，金平均品位為1.89×10-6[27]。容礦巖石為楊沖組碳質(zhì)泥巖、泥質(zhì)粉砂巖，礦體底部為奧陶系紅花園組碳酸鹽巖，頂部為白堊系上黨組火山巖(圖3)。礦石類型包括條帶狀黃鐵礦型、細(xì)粒浸染狀黃鐵礦型和細(xì)脈狀黃鐵礦型。礦石結(jié)構(gòu)為自形、半自形粒狀結(jié)構(gòu)和草莓狀結(jié)構(gòu)(圖4a)。礦石構(gòu)造為層紋狀構(gòu)造(圖4b、c)、浸染狀構(gòu)造(圖4d)、膠狀構(gòu)造(圖4e)等。

與金礦化密切相關(guān)的圍巖蝕變主要為硅化、黃鐵礦化、碳酸鹽化、絹云母化等，普遍發(fā)育的是硅化和黃鐵礦化。這些蝕變均產(chǎn)于楊沖組碳質(zhì)泥巖、泥質(zhì)粉砂巖中，是否存在蝕變分帶尚需進(jìn)一步研究。

3　成礦階段劃分

本次研究中，根據(jù)野外地質(zhì)特征、脈體穿切關(guān)系、礦化蝕變特征以及礦物共生組合關(guān)系，將礦床成礦階段劃分為：沉積成巖階段和熱液階段，后者又可細(xì)分為熱液Ⅰ亞階段和熱液Ⅱ亞階段(表1)。沉積成巖階段形成草莓狀黃鐵礦(圖4a)、膠狀黃鐵礦(圖4e)及順層展布的細(xì)粒浸染狀黃鐵礦(圖4b)。熱液Ⅰ亞階段表現(xiàn)為方解石-黃鐵礦細(xì)脈穿切圍巖層理(圖4h)以及重結(jié)晶粗粒黃鐵礦的形成(圖4b)，這種粗粒黃鐵礦在圍巖中呈粗粒浸染狀展布(圖5i)，此外熱液Ⅰ亞階段中還見有少量黃銅礦(圖5e)、方鉛礦及閃鋅礦(圖5d)等金屬礦物，脈石礦物則見有方解石、石英、絹云母(圖4g)；熱液Ⅱ亞階段表現(xiàn)為螢石-方解石-石英-(黃鐵礦)脈的形成(圖4i)，該階段在顯微鏡下局部可見有螢石、石英與黃鐵礦共生(圖5c)。

表1侖山金礦床礦物生成順序表

Table 1Mineral paragenesis sequences of the Lunshan gold deposit

樣品號采樣位置地質(zhì)描述LS-14-5ZK903號鉆孔278.6m處青灰色泥質(zhì)砂巖,石英碎屑間展布有沉積成巖階段形成的草莓狀黃鐵礦和熱液Ⅰ亞階段粗晶黃鐵礦(圖5a)LS-14-6ZK903號鉆孔302.6m處碳質(zhì)泥巖,沉積成巖階段形成的順層分布的針狀黃鐵礦和熱液Ⅰ亞階段形成的粗晶黃鐵礦(圖5b)LS-14-38ZK1903號鉆孔319m處碳質(zhì)泥巖,熱液Ⅱ亞階段形成的網(wǎng)脈狀螢石-石英-黃鐵礦穿插泥巖中(圖5c)LS-14-63ZK1號鉆孔878.79m處泥巖,沉積成巖階段形成的細(xì)粒黃鐵礦,局部可見熱液Ⅰ亞階段形成的石英-黃鐵礦-方鉛礦-閃鋅礦細(xì)脈穿插圍巖(圖5d)LS-14-87ZK703號鉆孔211.2m處泥巖,沉積成巖階段形成的細(xì)粒黃鐵礦和熱液Ⅰ亞階段黃銅礦和粗晶黃鐵礦(圖5e)LS-14-91ZK703號鉆孔213.4m處碳質(zhì)泥巖,沉積成巖階段形成的順層分布的黃鐵礦,邊部有熱液Ⅰ亞階段形成的粗晶黃鐵礦(圖5f)LS-14-108ZK1702號鉆孔217.7m處泥巖,細(xì)粒浸染狀黃鐵礦,局部可見熱液Ⅰ亞階段形成的粗晶黃鐵礦(圖5g)LS-14-121ZK1720號鉆孔593.9m處碳質(zhì)泥巖,熱液Ⅰ亞階段形成的方解石-黃鐵礦脈穿插(圖4h,圖5h)LS-14-123ZK920號鉆孔677.2m處砂巖,石英碎屑間展布有熱液Ⅰ亞階段形成的粗晶黃鐵礦(圖5i)ZK903-b5-5ZK903號鉆孔295.3m處泥巖夾泥質(zhì)粉砂巖,碎屑石英顆粒之間見有自然金(圖6a)ZK905-H5-1ZK905號鉆孔189.2m處碳質(zhì)泥巖,碎屑石英裂隙中見有自然金(圖6b)

4　樣品采集及測試方法

本次研究的樣品均采自侖山金礦的鉆孔中，電子探針分析和掃描電鏡-能譜分析樣品均為含有黃鐵礦的礦石，樣品位置和地質(zhì)特征描述見表2，樣品的顯微照片見圖5。黃鐵礦的電子探針分析在中國地質(zhì)科學(xué)院礦產(chǎn)資源研究所電子探針實驗室完成，儀器型號為JXA-8230電子探針分析儀，分析條件為加速電壓20 kV，最大束流20 nA，束斑直徑5 μm。電子探針?biāo)捎玫臉?biāo)樣和檢測限如表3所列，電子探針分析結(jié)果見表4。本次研究總共分析了100個點，表4中所有的點均為含有金的點，未含有金的點未列出。掃描電鏡分析在北京科技大學(xué)實驗材料測試中心掃描電鏡室完成，掃描電鏡分析條件為加速電壓20 kV，最大

圖5　侖山金礦礦石顯微照片和電子探針分析點位置圖Fig.5　Microphotographs of the Lunshan gold deposit and the analyzed spots of EMPA圖中所有的探針點均含有金，沒有含金的探針點未標(biāo)出；圖5b為電子探針背散射(BSE)照片，其余為反光顯微鏡照片；紅色原點為電子探針點位置，數(shù)字代表點號；照片左下角為樣品野外編號，每張照片樣品描述見表2。礦物代號：Py. 黃鐵礦；Ccp. 黃銅礦；Gn. 方鉛礦；Sp. 閃鋅礦；Q. 石英；Cal. 方解石；Fl. 螢石；Brt. 重晶石

Table 3Normal samples and limit of detection in Electron Microprobe Analysis

元素計數(shù)時間/s峰背景標(biāo)樣礦物檢測限/10-6Se105CuSe220～227As105FeAs2232～250S105FeS271～76Pb105PbS413～421Bi105Bi2S3406～460Fe105FeS2176～199Ni105NiS152～181Co105Co153～176Zn105ZnS184～197Cu105CuFe2S160～169Ag2010Au-Ag119～173Au2010Au-Ag146～257Sb105Sb2S3131～166

表4　侖山金礦床黃鐵礦電子探針分析結(jié)果

(續(xù))表4　侖山金礦床黃鐵礦電子探針分析結(jié)果

注：Au的含量單位為10-6，其余元素的含量單位為%，“-”表示該比值無意義；本數(shù)據(jù)由中國地質(zhì)科學(xué)院礦產(chǎn)資源研究所電子探針實驗室測試。

束流20 nA，束斑<1 μm。首先利用EVO 18 Special Edition掃描電子顯微鏡對代表性樣品進(jìn)行含金礦物的形貌觀察，與黃鐵礦相比，金在掃描電鏡下顯得更亮，針對可能為自然金礦物，再使用BRUKER能譜儀進(jìn)行能譜鑒定。掃描電鏡觀察結(jié)果見圖6，能譜分析結(jié)果見表5。

5　分析結(jié)果

5.1掃描電子顯微鏡-能譜分析結(jié)果

對典型礦石進(jìn)行掃描電子顯微鏡觀察后發(fā)現(xiàn)，侖山金礦床中存在有顯微自然金，但金的粒度很小，一般小于10 μm，在鏡下金一般會比黃鐵礦亮很多。相比之下，國外一些典型卡林型金礦床中的顯微自然金顆粒粒徑則相對比較大，如Getchell金礦中金的顆粒能達(dá)到80 μm[28]。侖山金礦床中顯微自然金的分布有兩種形式：一是以粒間金形式呈不規(guī)則粒狀分布于碎屑石英顆粒之間(圖6a)；二是以裂隙金形式分布于碎屑石英顆粒裂隙中(圖6b)。含金礦物石英均是在沉積成巖階段形成的，巖石為碳質(zhì)泥巖(表2)。通過地表礦體人工重砂分析，黃躍進(jìn)[29]認(rèn)為侖山金礦床金主要以自然金形式產(chǎn)出，為沉積成因。我們認(rèn)為本文觀察到的自然金為沉積成因，形成于沉積成巖階段。對觀察到的自然金礦物，本次工作所做的能譜分析結(jié)果顯示，金礦物的主要成分為Au，Au的質(zhì)量分?jǐn)?shù)均在97%以上(表5)，應(yīng)為自然金。

圖6　侖山金礦掃描電鏡金分布圖Fig.6　Native gold distribution of the Lunshan gold deposit by Scanning Electron Microscope (SEM)圖片左下側(cè)數(shù)字為樣品編號，樣品野外描述見表2

自然金樣號元素含量AuAsFeS總量ZK903-b5-597.85-1.510.6399.99ZK905-H5-198.80-0.340.5499.68

5.2電子探針分析結(jié)果

本次電子探針測試不同成礦階段的黃鐵礦，包括沉積成巖階段形成的草莓狀、針狀和細(xì)粒浸染狀黃鐵礦，熱液Ⅰ亞階段形成的粗晶狀黃鐵礦及熱液Ⅱ亞階段形成的與石英、螢石共生的黃鐵礦(表4)。

電子探針分析結(jié)果顯示，不同成礦階段黃鐵礦均含Au。沉積成巖階段草莓狀黃鐵礦Fe的含量為38.23%～45.80%，S的含量為52.26%～53.25%，Au的含量為220×10-6～800×10-6。細(xì)粒浸染狀黃鐵礦Fe的含量為45.64%～46.64%，S的含量為52.65%～53.32%，Au的含量為50×10-6～670×10-6。針狀黃鐵礦Fe的含量為45.5%～46.62%，S的含量為52.69%～53.44%，Au的含量為140×10-6～450×10-6。熱液階段粗晶黃鐵礦Fe的含量為42.06%～46.68%，S的含量為51.92%～53.49%，Au的含量分布不均勻，最高為820×10-6，最低為20×10-6，平均為263×10-6。另外，大多數(shù)黃鐵礦都含有As，為含砷黃鐵礦。沉積成巖階段草莓狀、細(xì)粒浸染狀和針狀黃鐵礦Co/Ni比值大于1，暗示它們可能受到后期熱液蝕變交代的影響[30]。熱液Ⅰ亞階段形成的粗晶黃鐵礦Co/Ni比值大于1(除個別樣品外)，熱液Ⅱ亞階段形成的粗晶黃鐵礦Co/Ni比值均大于1，表明了粗晶黃鐵礦均為熱液成因。

圖7　電子探針分析Au-As(a)和S-As(b)元素關(guān)系圖Fig.7　The Au versus As (a) and S versus As (b) element diagrams using EMPA data

電子探針分析數(shù)據(jù)表明，黃鐵礦Pb、Zn和Cu含量都很少，均小于0.11%。大多數(shù)含金黃鐵礦As含量小于0.5%，少數(shù)含金黃鐵礦As含量大于0.5%，在黃鐵礦As含量小于0.5%的區(qū)域，黃鐵礦中金含量高(圖7(a))，但Au與As之間沒有明顯的相關(guān)性。當(dāng)含金黃鐵礦As含量小于0.5%時，黃鐵礦S含量較高，當(dāng)As含量大于0.5%時，黃鐵礦中S含量相對較低(圖7(b))，這可能與As和S能進(jìn)行類質(zhì)同象置換有關(guān)[3,9]。對典型卡林型金礦床而言，成礦富集地段黃鐵礦中的As含量往往都比較高，如美國內(nèi)華達(dá)州Goldstrike地區(qū)金礦床中As含量平均為3.71%，最高為17.46 %[31]，我國滇黔桂地區(qū)爛泥溝金礦床黃鐵礦中的As含量能達(dá)到9.47 %[32]，而侖山金礦床黃鐵礦雖然含有As，但As含量相對較低，大多小于0.5%，具體原因尚需進(jìn)一步研究。

總之，侖山金礦床的載金礦物主要為黃鐵礦，沉積成巖階段草莓狀、針狀和細(xì)粒浸染狀黃鐵礦，熱液Ⅰ亞階段和熱液Ⅱ亞階段粗晶狀黃鐵礦中均含有金。

6　討　論

6.1金的賦存狀態(tài)

金的賦存狀態(tài)研究對于正確理解金的富集機(jī)制、礦床成因以及礦石的選冶都具有十分重要的意義[33]。由于卡林型金礦石品位較低，金的粒徑極小，普通顯微鏡下不易見到，因此金的賦存狀態(tài)是卡林型-類卡林型金礦床研究的重點和難點[34]。前已敘述，侖山金礦床中顯微自然金的分布有兩種形式：一是以粒間金形式呈不規(guī)則粒狀分布于碎屑石英顆粒之間(圖6a)；二是以裂隙金形式分布于碎屑石英顆粒裂隙中(圖6b)，顯微自然金形成于沉積成巖階段。本次掃描電鏡觀察黃鐵礦中未發(fā)現(xiàn)顯微可見金的存在，證明金在黃鐵礦中主要以顯微不可見金的形式存在。

對侖山金礦床主要金屬礦物黃鐵礦的電子探針分析結(jié)果表明，不同成礦階段的黃鐵礦中均發(fā)現(xiàn)有顯著的金的富集。Reich[9]使用二次離子質(zhì)譜(SIMS)和電子探針分析(EMPA)方法對含砷黃鐵礦的As和Au含量進(jìn)行了研究，發(fā)現(xiàn)不同賦存形式的金有規(guī)律地分布在不同的區(qū)域內(nèi)，這些區(qū)域可被一條溶解度曲線分開(y=0.02x+4×10-5，y為金的摩爾分?jǐn)?shù)，x為砷的摩爾分?jǐn)?shù))，曲線Au和As的摩爾比為0.02。在溶解度曲線上部的含砷黃鐵礦中金主要以納米級自然金(Au0)的形式存在，而在曲線下部的含砷黃鐵礦中金主要以固溶體金(Au+)的形式存在。在本次研究中，侖山金礦含砷黃鐵礦電子探針分析數(shù)據(jù)點位于金溶解度曲線兩側(cè)(圖8)，其中沉積成巖階段的草莓狀、細(xì)粒浸染狀、針狀黃鐵礦及熱液Ⅰ亞階段黃鐵礦樣品點絕大多數(shù)都落在溶解度曲線的上部，而部分熱液Ⅰ亞階段和熱液Ⅱ亞階段粗晶黃鐵礦主要位于曲線下部，說明沉積成巖階段和部分熱液Ⅰ亞階段形成的黃鐵礦中Au主要以納米級自然金(Au0)形式存在，而另一部分熱液Ⅰ亞階段和熱液Ⅱ亞階段的黃鐵礦中Au以固溶體金(Au+)的形式存在。侖山金礦床大多數(shù)黃鐵礦都含有As，為含砷黃鐵礦，說明砷對金的搬運(yùn)和沉淀具有重要意義[35]。

綜上所述，侖山金礦床中金主要以顯微不可見金(納米級自然金和固溶體金)形式存在于黃鐵礦中，其次以顯微自然金分別賦存在碎屑石英顆粒之間和碎屑石英顆粒裂隙中(形成于沉積成巖階段)。考慮到本文測試的樣品數(shù)量有限，本文不排除黃鐵礦中有一定數(shù)量顯微自然金的存在，這需要今后的工作進(jìn)一步來證實。

圖8　侖山金礦床黃鐵礦Au-As關(guān)系圖(底圖據(jù)Reich等[9], 2005)Fig.8　Correlation relationship between Au and As contents in pyrites from the Lunshan deposit (after Reich et al.[9], 2005)

6.2金的富集機(jī)理

6.2.1納米級和顯微自然金的富集機(jī)理

沉積成巖階段形成的草莓狀黃鐵礦、細(xì)粒浸染狀黃鐵礦及針狀黃鐵礦中Au以納米級自然金(Au0)形式存在(圖8)，說明白堊紀(jì)沉積成巖作用造成了金的局部預(yù)富集。

(1)

或者

(2)

侖山金礦床沉積成巖階段形成的碎屑石英顆粒之間以及碎屑石英顆粒裂隙中發(fā)現(xiàn)了顯微自然金(圖6)，說明白堊紀(jì)沉積成巖作用可能造成了金的局部預(yù)富集，表明沉積成巖階段晚期成礦溶液中Au達(dá)到過飽和狀態(tài)，納米級自然金顆粒發(fā)生了沉淀[12]。

6.2.2固溶體金富集機(jī)理

電子探針分析結(jié)果顯示，熱液階段形成的粗晶狀黃鐵礦均富集金， Au以固溶體金(Au+)的形式存在于黃鐵礦中。在黃鐵礦形成過程中，當(dāng)熱液中富含As時，As將以類質(zhì)同象的機(jī)制代替黃鐵礦中硫形成含砷黃鐵礦(Fe(S, As)2)，由于砷和硫半徑不同，形成的含砷黃鐵礦晶格結(jié)構(gòu)將發(fā)生缺陷，使得含砷黃鐵礦具備容納金的能力[13]，導(dǎo)致侖山金礦床含砷黃鐵礦富含固溶體金。前人研究表明，侖山金礦床成礦熱液富含H2S，呈弱酸性[38]，成礦流體中的金可能以金硫絡(luò)合物Au(HS)0的形式運(yùn)移。當(dāng)含砷黃鐵礦與成礦熱液中的金硫絡(luò)合物相遇時，在合適的溫度壓力條件下，成礦流體中的金硫絡(luò)合物將與硫化物和二價鐵離子等發(fā)生反應(yīng)，導(dǎo)致金從成礦流體中析出并以固溶體金的形式進(jìn)入含砷黃鐵礦的晶格中[9]，反應(yīng)式為：

Fe(S,As)2·Au2S0+H2S(aq)

(3)

Fe(S,As)2·Au2S0+3H2S(aq)+2H+

(4)

7　結(jié)　論

(1)侖山金礦床成礦階段分為沉積成巖階段和熱液階段，后者細(xì)分為熱液Ⅰ和熱液Ⅱ兩個亞階段，成礦的主要階段為沉積成巖階段和熱液Ⅰ亞階段。沉積成巖階段形成草莓狀、細(xì)粒浸染狀及針狀黃鐵礦；熱液Ⅰ亞階段導(dǎo)致層紋狀細(xì)粒黃鐵礦發(fā)生重結(jié)晶，形成粗晶狀黃鐵礦，發(fā)育的方解石-黃鐵礦細(xì)脈穿切圍巖層理；熱液Ⅱ亞階段形成螢石-石英-方解石-粗晶黃鐵礦脈，僅局部地段脈中見少量粗晶黃鐵礦。礦床的載金礦物主要為黃鐵礦，其次為成巖階段的碎屑石英。

(2)侖山金礦床中金以顯微不可見金和顯微自然金兩種形式存在。顯微不可見金主要以納米級自然金(Au0)和固溶體金(Au+)的形成賦存在黃鐵礦中，顯微自然金分別以粒間金和裂隙金的形式賦存于碎屑石英顆粒之間和碎屑石英顆粒的裂隙中。白堊系楊沖組容礦地層沉積成巖時可能發(fā)生了金的預(yù)富集，在碎屑石英中沉積了少量顯微自然金，在黃鐵礦中形成納米級自然金(Au0)。當(dāng)黃鐵礦與成礦熱液中的金硫絡(luò)合物相遇時，在合適的溫度壓力條件下，成礦流體中的金硫絡(luò)合物將與硫化物和二價鐵離子等發(fā)生反應(yīng)，使得金以固溶體金的形式從成礦流體中析出并進(jìn)入黃鐵礦的晶格中，并最終導(dǎo)致了侖山金礦床的形成。

致謝：野外工作得到江蘇省地質(zhì)礦產(chǎn)局第三地質(zhì)大隊的大力支持和幫助。在寫作過程中，第一作者與孟旭陽碩士進(jìn)行了有益的討論，審稿專家對論文提出了寶貴修改意見，在此一并表示衷心感謝。

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Research on Occurrence and Enrichment Mechanism of Gold in the Lunshan Gold Deposit，Jiangsu Province

LU Bangcheng1，YU Jinjie2，CHEN Chunsheng3，WANG Tiezhu2，CHE Linrui1，LU Zhenyu3，YIN Lingqiang3

(1.SchoolofEarthSciencesandResources,ChinaUniversityofGeosciences,Beijing100083,China；2.MRLKeyLaboratoryofMetallogenyandMineralResourceAssessment,InstituteofMineralResources,ChineseAcademyofGeologicalSciences,Beijing100037,China;3.No.3BrigadeofJiangsuGeology&MineralExplorationBureau,Zhenjiang,Jiangsu212001,China)

The Lunshan gold deposit is a newly discovered small gold deposit in Jiangsu Province. The gold bodies are hosted in the Cretaceous Yangchong Formation，including carbonaceous mudstone and argillaceous siltstone.The metal minerals are mainly composed of pyrite with minor chalcopyrite，galena and sphalerite.Whereas quartz，calcite，fluorite and sericite are the main non-metallic minerals.Metallogenic stages include sedimentary diagenetic stage，hydrothermal stageⅠand hydrothermal stageⅡ.The sedimentary diagenetic stage and hydrothermal stageⅠare the main metallogenic stages.An integration of optical microscopy，scanning electron microscopy equipped with energy dispersive system and electron microprobe was used to study the occurence，distribution and enrichment mechanism of gold in the Lunshan gold deposit.The results indicate that gold occur as microscopic invisible and native species.The microscopic invisible gold is present as nanopa-rticles of native gold (Au0) and solid solution gold (Au+) in pyrite.The visible native gold occurs either as intergranular gold between detrital quartz grains or as fissure gold in the detrital quartzs.The Co/Ni ratios of framboidal，fine-grained and acicular pyrites are greater than one，indicating that they were affected by the late hydrothermal fluids.The preliminary gold enrichment in the sedimentary diagenetic stage superimposed by later ore-forming fluids lead to the formation of the Lunshan gold deposit.

Lunshan gold deposit；metallogenic stage；occurrence；enrichment mechanism; Jiangsu

2015-09-28；改回日期：2016-03-02；責(zé)任編輯：樓亞兒。

江蘇省地質(zhì)礦產(chǎn)局科研項目(2014-KY-5)；國家自然科學(xué)基金項目(41372091)。

陸邦成，男，碩士研究生，1990年出生，地質(zhì)工程專業(yè)，從事礦床學(xué)和礦床地球化學(xué)研究。

Email：lunislubc@sina.com。

余金杰，男，研究員，博士生導(dǎo)師，1966年出生，礦床學(xué)專業(yè)，從事金屬礦床成礦作用研究。

Email：yjjchina@sina.com。

P618.51

A

1000-8527(2016)02-0316-12