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四川大渡河流域偏巖子金礦床地質(zhì)特征及金的賦存狀態(tài)

2022-03-30 11:35張燕李引尹鑫陳翠華王嘉欣楊玉龍鄒發(fā)
礦產(chǎn)綜合利用 2022年1期
關(guān)鍵詞:黃鐵礦銅礦粒度

張燕 ,李引 ,尹鑫 ,陳翠華 ,王嘉欣 ,楊玉龍 ,鄒發(fā)

(1. 成都理工大學(xué)地球科學(xué)學(xué)院, 四川 成都 610059;2. 貴州省黔南州福泉市工業(yè)和信息化局, 貴州 福泉 550500)

大渡河成礦帶地處康滇地軸北端,印度板塊、華北板塊和揚(yáng)子地臺(tái)的接合部位之間,研究程度高,是我國(guó)重要的金成礦富集區(qū)。該地區(qū)形成了以偏巖子金礦床、一柱香金礦床、二里溝金礦床、燈盞窩金礦床、黃金坪碲金礦床、獅子巖金礦床、韭菜坪金礦床、水堆窩金礦床等典型礦床為代表的大大小小60余處礦床(礦點(diǎn)),組成了有名的康定大渡河“金谷”[1-3]。偏巖子金礦床的最主要特征為含有大量氟鎂石和硫鹽礦物,這種規(guī)模大小的氟鎂石型金礦床在國(guó)內(nèi)外均屬罕見(jiàn)。自發(fā)現(xiàn)以來(lái)不少學(xué)者該礦床進(jìn)行了詳細(xì)的研究,如礦物學(xué)特征[4-5]、沉淀機(jī)制、構(gòu)造特征[6]、成礦機(jī)理[7]等。金的賦存狀態(tài)研究一直是金礦床學(xué)研究的熱點(diǎn),其能夠?yàn)槌梢虻V物學(xué)提供重要的信息[8-9],為研究礦床的來(lái)源提供直接或間接的證據(jù)[10]。

1 礦床地質(zhì)特征

偏巖子金礦床地理上位于四川省康定市城南,距離市區(qū)4 km,大地構(gòu)造位置處于康滇地軸北緣。區(qū)域內(nèi)構(gòu)造復(fù)雜,斷層、褶皺廣泛發(fā)育,構(gòu)造運(yùn)動(dòng)控制著巖漿活動(dòng)與成礦。主要礦體均分布在郭達(dá)山斷裂兩側(cè),在國(guó)內(nèi)外均屬罕見(jiàn)的氟鎂石型金礦床[5-6]。

1.1 地層

礦區(qū)內(nèi)主要出露前寒武系康定雜巖體和上三疊—下侏羅統(tǒng)地層。最主要的賦礦地層為震旦系燈影組(Z∈d),此外有部分礦體產(chǎn)出于泥盆系、志留系和上三疊—下侏羅統(tǒng)的寒風(fēng)埡組(T3h)等地層中。

燈影組(Z∈d):為一套灰至灰白色的淺?!逼合嗵妓猁}地層,主要由灰白色中—厚層狀白云巖夾少量燧石層構(gòu)成,其細(xì)晶白云巖以及富藻白云巖是礦區(qū)主要的賦礦層位。

寒風(fēng)埡組(T3h):分布在礦區(qū)南東側(cè),為一套灰至灰黑色的淺海碎屑巖地層,受到了較低程度的變質(zhì)作用,主要巖性為碳質(zhì)絹云千枚巖與碳質(zhì)砂板巖互層[11]。

1.2 礦體特征

偏巖子金礦床受地層層位和斷裂的雙重控制,使得礦體在地表僅有少量出露,隱伏在地表之下的礦體占礦體總量的絕大部分。由于偏巖子金礦床獨(dú)特的構(gòu)造位置,礦體產(chǎn)狀與地層產(chǎn)狀基本一致,整體上呈帶狀近南北向分布。礦體走向約5~10°,整體為NNE-SSW向,傾角約35~65°。礦體寬度從北至南相差較大,北部礦體最大寬度大于100 m,南部礦體寬度最窄僅有15 m,南北之間的高度差為380 m。礦體主要產(chǎn)于震旦系燈影組白云巖中,形態(tài)主要呈脈狀、網(wǎng)脈狀。金的品位約為6.80~18.28 g/t[12]。區(qū)內(nèi)發(fā)育了一系列斷層和褶皺,主要礦體均分布在主大斷裂和次級(jí)斷裂的交匯部位,對(duì)成巖成礦起了主導(dǎo)性控制作用(圖1)[13]。

圖1 偏巖子金礦地質(zhì)簡(jiǎn)圖Fig.1 Simplified geological map of Pianyanzi Au deposit

含金礦體與圍巖白云巖在空間上界限不清楚,不易在野外圈定礦體,在礦體的周圍發(fā)現(xiàn)有基性的輝綠巖侵入。

1.3 礦石特征

偏巖子金礦床的礦石種類有5種,分別為氟鎂石型、褐鐵礦型、礦化蝕變型、多金屬硫化物—石英—氟鎂石型以及石英—黃鐵礦型,其中氟鎂石型是最主要的礦石類型。礦床中礦物種類多且復(fù)雜,前人已鑒定出的礦物種類就多達(dá)五十多種[14]。其中金屬硫化物礦物主要為黃鐵礦,硫鹽礦物包括方鉛礦、達(dá)硫銻鉛礦、黝銅礦、車輪礦等,脈石礦物有氟鎂石、石英、白云石、螢石等[15],氧化物主要為受后期風(fēng)化作用而形成的次生褐鐵礦。礦化圍巖主要由白云石和少量黃鐵礦組成,其中黃鐵礦化與礦化關(guān)系最為密切。

2 金的賦存狀態(tài)

2.1 測(cè)試方法

本次測(cè)試的樣品主要為富集黃鐵礦、黝銅礦等金屬礦物的礦石,通過(guò)對(duì)樣品手標(biāo)本及高倍顯微鏡下光薄片的觀察,劃分出不同類型的礦石類型,結(jié)合電子探針(EPMA)、掃描電鏡(SEM)等現(xiàn)代測(cè)試分析方法,從而進(jìn)一步確定偏巖子金礦床中金元素的賦存狀態(tài)。電子探針測(cè)試和掃描電鏡測(cè)試均在成都理工大學(xué)地球科學(xué)學(xué)院電子探針實(shí)驗(yàn)室完成,測(cè)試儀器型號(hào)為EPMA-1720型電子探針和Nova Nano SEM450型掃描電鏡,電子束流范圍 0.6 pA-200 nA,加速電壓50 V-30 kV,該儀器具有成像立體感強(qiáng)、空間分辨率高、測(cè)試精度高的特點(diǎn)。

2.2 金的賦存狀態(tài)

金元素的化學(xué)性質(zhì)雖然穩(wěn)定,但在自然界中卻能以不同形式存在,因此,金礦床的類型多且在自然界的賦存狀態(tài)也十分多樣。前人按照金的化學(xué)狀態(tài)將金的賦存形式劃分為獨(dú)立礦物、膠體、絡(luò)合物和晶格金四種形式[13,16]。通過(guò)對(duì)偏巖子礦床多塊光片進(jìn)行電子探針及掃描電子測(cè)試得出偏巖子金礦床中金的賦存形式主要呈獨(dú)立礦物、絡(luò)合物和晶格金存在。

獨(dú)立礦物形式:對(duì)礦石進(jìn)行SEM掃描觀察后發(fā)現(xiàn)了以獨(dú)立礦物形式存在的粒狀明金顆粒。顆粒多呈它形不規(guī)則狀、橢圓狀,粒度較小,多在5~20 μm范圍內(nèi),不均勻的分散于黃鐵礦、黝銅礦的顆粒內(nèi)、裂隙間以及礦物邊緣(圖2)。

圖2 黃鐵礦(a)、黝銅礦(b)中Au顆粒掃描電鏡圖像及能譜分析Fig.2 SEM and energy spectrum analysis of Au particles in pyrite and tetrahedrite

絡(luò)合物形式:電子探針數(shù)據(jù)分析結(jié)果(表1)表明As的范圍為0.469%~8.566%,Au的變化區(qū)間為0.029%~0.11%。將黃鐵礦的電子探針數(shù)據(jù)投入log As-log Au關(guān)系圖中,結(jié)果顯示投點(diǎn)均位于溶解度曲線下方,表明黃鐵礦中的金以固溶體絡(luò)合物的形式存在[17](圖3)。

圖3 偏巖子金礦床黃鐵礦的logAs-logAu關(guān)系[17]Fig.3 Relationship between logAs and logAu of pyrite

晶格金形式:電子探針測(cè)試結(jié)果表明(表1),礦物組成成分較復(fù)雜,除了Au、Ag、Fe、Cu等金屬元素以外,還有少量Sb、As、S等元素。其中黃鐵礦中Au的平均含量為0.050%,Ag的含量較低;黝銅礦中Au的平均含量為0.052%,Ag的平均含量為0.658%。與此同時(shí)偏巖子流體包裹體測(cè)試表明金的成礦溫度主要為中低溫(120~240℃)[18]。成礦熱液在相對(duì)低溫(<300℃)條件下,快速形成的黃鐵礦其表面具較多的空穴和缺陷,可以使Au以Au+形式進(jìn)入到礦物中[19],故推測(cè)晶格金的形成機(jī)理為黝銅礦中的部分Sb被As替代,然后Au通過(guò)類質(zhì)同像形式取代As在黝銅礦晶格中的位置,從而形成晶格金。

表1 電子探針?lè)治鼋Y(jié)果/%Table 1 EPMA results

2.3 金的嵌布形式

在掃描電鏡下,對(duì)載金礦物及自然金的觀察,發(fā)現(xiàn)金和載體礦物之間的嵌布形式有包裹金、裂隙金及晶隙金這三種形式。

包裹金:成礦早期,金被包裹在黃鐵礦、黝銅礦內(nèi)部(圖4a),多呈粒狀規(guī)則的分布,顆粒較小。

粒間金:主要呈它形不規(guī)則狀或不連續(xù)脈狀分布在黝銅礦、黃鐵礦等載金礦物顆粒之間(圖4b),也被稱為晶隙金。粒間金的粒度是這三種自然金嵌布形式中最大的,最大粒度達(dá)2 mm,肉眼明顯可見(jiàn)。

裂隙晶:在成礦中期,隨著熱液溫度的降低開(kāi)始出現(xiàn)黝銅礦,此時(shí)的金主要呈樹(shù)枝狀或脈狀分布在結(jié)晶中的黝銅礦裂隙間,總體來(lái)說(shuō),裂隙金的粒徑略大于包裹金的粒徑(圖4c)。

圖4 金的嵌布特征Fig.4 Embedded characteristics of gold

2.4 金的形態(tài)及粒度

金的粒度在礦床中變化極大,根據(jù)金的顆粒粒度大小[20]劃分出以下三種類別:明金(> 2 μm)、顯微金(0.2~2 μm)、次顯微金(< 0.2 μm)。在掃描電子顯微鏡下,針對(duì)載金礦物中金的形態(tài)、粒度進(jìn)行了觀察及統(tǒng)計(jì)(表2),發(fā)現(xiàn)金的顆粒粒度變化區(qū)間較大,從1.5~50 μm不等,主要集中在2~10 μm。其中黃鐵礦中的金顆粒主要為粒狀,大小2~6 μm為主,個(gè)別大于10 μm;黝銅礦中的金顆粒呈不規(guī)則狀,粒度主要在7~15 μm之間。粒度統(tǒng)計(jì)結(jié)果該金礦床金的形態(tài)屬顯微金、明金的結(jié)論一致[20]。

表2 偏巖子礦床部分金的形態(tài)、粒度統(tǒng)計(jì)Table 2 Statistics of morphology and granularity of some gold in Pianyanzi Au deposit

3 載金礦物的特征

偏巖子礦床中的金非常分散,通過(guò)磨制礦石樣品的光薄片并對(duì)其進(jìn)行顯微鏡下觀察鑒定,發(fā)現(xiàn)最主要的金屬載金礦物為黃鐵礦、黝銅礦,此外還有車輪礦、達(dá)硫銻鉛礦等;非金屬載金礦物包括石英、螢石、氟鎂石等,其中以氟鎂石為主;此外還有白鉛礦、褐鐵礦等氧化物載金礦物,但其金含量非常低。

黃鐵礦:為該礦床中最主要的金屬礦物,強(qiáng)金屬光澤(受風(fēng)化的黃鐵礦金屬光澤暗淡),多呈星散浸染狀、團(tuán)塊狀、星點(diǎn)狀,多風(fēng)化為褐鐵礦,風(fēng)化嚴(yán)重的礦石可呈蜂窩狀構(gòu)造(圖5)。顯微鏡下反射色為亮黃色,粒徑變化較大,主要集中在0.1~10 mm,自形—半自形結(jié)構(gòu),晶型可見(jiàn)立方體與八面體。黃鐵礦在整個(gè)成礦熱液期均有產(chǎn)出,在礦床中的分布最為廣泛,常與其他脈石礦物、金屬硫化物及硫鹽礦物共生。按照礦物的共生組合關(guān)系可將成礦過(guò)程劃分為多個(gè)時(shí)期,不同時(shí)期的黃鐵礦含金性大不相同。在成礦早期,由于成礦熱液溫度較高,形成的黃鐵礦顆粒最大,其含金性最好,而到了成礦晚期,成礦熱液溫度降低,生成的黃鐵礦顆粒較小,金含量最低。

圖5 黃鐵礦的構(gòu)造特征Fig.5 Structural characteristics of pyrite

黝銅礦:為偏巖子金礦床中最主要的硫鹽礦物,手標(biāo)本下多呈鋼灰色,金屬光澤弱,通常以集合體的形式呈團(tuán)塊狀產(chǎn)出。在礦相顯微鏡單偏光下觀察呈灰色,它形粒狀結(jié)構(gòu),粒度通常較小,最大粒度可達(dá)0.5 mm,均質(zhì)性,高倍鏡正交偏光下可見(jiàn)極弱的紅色內(nèi)反射現(xiàn)象。主要產(chǎn)于中溫、高溫?zé)嵋褐?,伴有石英、氟鎂石等硫化物共生。

達(dá)硫銻鉛礦:手標(biāo)本中主要以塊狀集合體的形式呈脈狀、團(tuán)塊狀分布于白云石、石英等脈石礦物中。礦相顯微鏡單偏光下觀察顏色呈灰綠色,非均性明顯。

氟鎂石:手標(biāo)本下呈無(wú)色或白色,半透明,它形—半自形柱狀,具玻璃光澤,硬度較低,解理發(fā)育[15]。在礦床中和金大量共生,是偏巖子金礦床中最主要的非金屬載金礦物。

4 結(jié)論

(1)四川偏巖子金礦床中礦物由于多階段的礦化作用,使其礦物種類多且復(fù)雜,已查明的就有50多種。礦石中主要的金屬礦物為黃鐵礦、達(dá)硫銻鉛礦、方鉛礦、黝銅礦等,主要的非金屬礦物氟鎂石、石英、螢石、白云石等。通過(guò)鏡下鑒定表明,金的分布較為集中,氟鎂石為該礦床的主要載金礦物,其次為黃鐵礦、黝銅礦等。

(2)通過(guò)電子探針(EPMA)、掃描電鏡(SEM)發(fā)現(xiàn)金的賦存形式主要為獨(dú)立礦物、絡(luò)合物和晶格金三種形式,金的賦存狀態(tài)以單質(zhì)和離子的形式存在;自然金主要以包裹金、裂隙金和晶隙金三種形式分布于不同礦物中,自然金的形態(tài)主要為粒狀、不規(guī)則狀、樹(shù)枝狀,粒度主要在2~10 μm范圍內(nèi),屬于明金、顯微金。

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