黔西南百地金礦床含銻化合物礦物學(xué)特征及金銻共生機制探討

閆俊 夏勇 季國松 譚親平 謝卓君

（①貴州理工學(xué)院 貴陽550003 ②中國科學(xué)院地球化學(xué)研究所 貴陽550081③中國科學(xué)院大學(xué) 北京100039 ④貴州省地礦局102地質(zhì)大隊 遵義 563000）

1 引言

百地金礦床位于黔西南冊亨縣城南東直距約40km處，地處廣西與貴州交界的南盤江旁[1-4]。在區(qū)域大地構(gòu)造位置上，位于右江造山帶北緣（圖1）[5]，該區(qū)是黔西南卡林型金礦的重要產(chǎn)地之一，主要的金礦床（小型—超大型）出現(xiàn)在由北北東向的賴子山背斜、北西向板昌逆沖斷層和冊亨東西向構(gòu)造帶組成的小三角形構(gòu)造變形區(qū)的頂點（圖1），分別是北部的超大型爛泥溝金礦床，西部的中型板其、丫他金礦床，以及南東的百地金礦床[1]。

圖1 區(qū)域地質(zhì)構(gòu)造略圖[4]（修改自王硯耕，1994）

礦物學(xué)研究是金屬礦床研究中的重要科學(xué)問題，尤其是含成礦元素的礦物。掌握其礦物學(xué)特征有助于科學(xué)評估礦床資源潛力、選擇更為合適的選冶工藝、以及對分析礦物的晶體化特性、約束成礦流體性質(zhì)及其演化規(guī)律、探討成礦元素搬運遷移和沉淀機制、厘定礦床成因類型等均具有非常重要的科學(xué)意義[6-9]。近年來，隨著測試手段的不斷發(fā)展，特別是微束分析（掃描電鏡、電子探針、透射電鏡、二次離子質(zhì)譜、質(zhì)子探針、激光剝蝕電感耦合等離子體質(zhì)譜）和波譜等技術(shù)的應(yīng)用大大提高了測試精度，增強了對成礦元素礦物學(xué)特征的理解[10-12]。

百地金礦床的研究工作開始于上世紀70 年代，至今已有30 余年，貴州省地質(zhì)礦產(chǎn)勘查開發(fā)局117地質(zhì)大隊于1986 年開展系統(tǒng)的地質(zhì)找礦工作，針對礦區(qū)的地層、構(gòu)造、圍巖蝕變、地球化學(xué)等取得了一定的成果，但礙于地理環(huán)境、交通條件等的限制，細致化的科學(xué)研究一直未能很好開展，關(guān)于金、銻等元素的賦存狀態(tài)的研究也很少，考慮到其是為數(shù)不多的金銻共生礦床，那么對主要成礦元素賦存狀態(tài)的研究則顯得尤為重要，之前的很多研究中均有涉及卡林型金礦中金賦存狀態(tài)的研究[12–19]，因此本次研究采用掃描電鏡微束分析技術(shù)，重點對百地金礦床中含銻化合物的礦物類型、化學(xué)成分及礦物生成順序進行系統(tǒng)研究，并對其與主要含金礦物的共生關(guān)系展開了討論。

2 礦床地質(zhì)概況

百地金礦床褶皺斷裂構(gòu)造發(fā)育，以褶皺構(gòu)造為主，次為斷裂構(gòu)造，主要表現(xiàn)復(fù)式背斜及次級軸向斷裂，區(qū)內(nèi)主要構(gòu)造線呈近東西、近南北向及北東向、北西向四個組向展布[3，20]。其中褶皺構(gòu)造表現(xiàn)為北西—南東向，包含有弄丁背斜、梁子向斜、百溫背斜以及平行于它們的次級褶皺；斷裂構(gòu)造以平行褶皺軸向的高角度逆斷層為主，主要有F1、F4、F4－1、F5、F7、F8斷層，次有近東西向的拉張斷層，包含有F3、F9斷層，并根據(jù)其構(gòu)造形跡及分布特征可推測其可能由北東向區(qū)域性大斷裂派生形成[20]。區(qū)內(nèi)地層主要為中三疊統(tǒng)許滿組（T2xm），據(jù)其巖性特征可劃分為四段，即許滿組一段（T2xm1）、二段（T2xm2）、三段（T2xm3）以及四段（T2xm4），其中一段未出露，二段也只有少量出露，巖性主要表現(xiàn)為細砂巖、粘土巖以及灰?guī)r。

百地金礦床的金礦體主要受區(qū)內(nèi)斷層控制，其中北西向斷層控制的有1、4、5 號金礦體，產(chǎn)狀與斷層基本一致，均呈透鏡狀產(chǎn)出；近東西向斷層控制的為3 號礦體，是礦區(qū)主礦體，呈大透鏡狀產(chǎn)出，礦體走向延伸320m，傾向延伸340m，平均厚度5.87m，平均品位3.53g/t。區(qū)內(nèi)銻礦體與金礦體空間關(guān)系密切，也主要受區(qū)內(nèi)斷層控制（F3、F4），產(chǎn)出部位多為斷裂蝕變帶膨大處或產(chǎn)狀陡緩變化地帶，銻礦化平均品位1.35%～5.50%，單樣品銻含量高達17.64%。銻礦化厚度0.55～10.88m[2，3]。

3 樣品采集及分析測試

3.1 樣品采集及特點

本次實驗樣品主要采集于百地金礦床的1、3、4號礦體，共計28 件。據(jù)手標本及偏光顯微鏡觀察分析，礦石中主要的礦石礦物有輝銻礦、毒砂、黃鐵礦；脈石礦物主要有石英、方解石、粘土礦物、白云石、碳質(zhì)等。主要礦物的組成元素含量特征見表1。礦石構(gòu)造主要有浸染狀、角礫狀、塊狀、脈狀、放射狀構(gòu)造，以前兩者為主；輝銻礦呈板狀、片狀、短柱狀、針狀、放射狀、團塊狀等自形晶充填于構(gòu)造蝕變帶內(nèi)的巖、礦石裂隙及石英脈體晶洞中構(gòu)成粒狀結(jié)構(gòu)；毒砂呈針狀、楔狀等自形晶構(gòu)成針狀、楔狀結(jié)構(gòu)；據(jù)此礦石結(jié)構(gòu)主要表現(xiàn)為自形-半自形針狀結(jié)構(gòu)、自形-半自形粒狀結(jié)構(gòu)、它形粒狀結(jié)構(gòu)（圖2）。

圖2 百地金礦含銻礦石主要構(gòu)造特征

表1 主要礦物元素含量

3.2 實驗方法及樣品測試分析

本次研究將含金、銻礦石樣品磨制成探針片，應(yīng)用掃描電鏡（Tescan-MIRA3）及配套能譜儀（EDAXElement 30）對其進行礦物含量、形態(tài)及交切關(guān)系等的確定。測試之前需用酒精擦拭表面，并在表面鍍碳以消除電荷效應(yīng)。

3.2.1 背散射電子圖像觀察

由于銻元素（Sb）在元素周期表中原子序數(shù)為51，較礦石礦物中主要礦物毒砂、黃鐵礦、輝銻礦以及有可能的雄黃、雌黃的其他組成元素Fe（26）、As（33）、S（16）的原子序數(shù)高，根據(jù)背散射電子像的成像原理可以推知，樣品中含銻礦物較不含銻的礦物亮。據(jù)此可將含銻礦物確定為背散射電子圖像中較亮的區(qū)域，進而結(jié)合能譜含量特征確定銻化合物的元素分布、類型及共生組合等。

3.2.2 能譜儀分析條件

根據(jù)儀器本身的特點和樣品的特征，本實驗選擇加速電壓為25 keV，采用點模式為X射線采集，測得主要元素譜線及其能量。

4 結(jié)果與討論

本次在百地金礦床發(fā)現(xiàn)的銻的化合物有輝銻礦、銻華/方銻礦以及Pb-Sb 系列的硫鹽化物。在背散射（BSE）圖像下，輝銻礦等比周圍硫化物和透明礦物亮，并結(jié)合能譜圖元素含量，可判斷礦物的種類。輝銻礦、硫銻銅礦、方銻礦、硫銻鉛礦、脆硫銻鉛礦等礦物特征如下：

4.1 含銻化合物的礦物學(xué)特征

4.1.1 硫化物

輝銻礦（Sb2S3）：區(qū)內(nèi)輝銻礦成分較單一，但多數(shù)硅化，以4號礦體Bd-4為例，呈長條狀、針狀等，大多數(shù)形狀不規(guī)則。w（Sb）為53.55%～71.68%，平均值為65.45%，w（S）為21.16%～28.32%，平均值為25.86%，而w（Si）為0.93%～7.27%，平均值為3.52%，w（O）為1.06%～8.28%，平均值為4.07。跟理論值相比（Sb=71.38%，S=28.62%），Sb、S 均有一定的虧損，很重要一方面原因是由于輝銻礦的硅化現(xiàn)象十分嚴重，幾乎所有的輝銻礦顆粒均有不同程度的硅化，礦物中還含有微量的Fe、As、Zn、Pb、Cu、Bi、Se、Co、Ni 等元素。

4.1.2 硫鹽化物

（1）硫銻銅礦（Cu3SbS3）：區(qū)內(nèi)多有出露，顆粒較小，且多數(shù)硅化，以4 號礦體Bd-8 為例，多呈他形粒狀結(jié)構(gòu)（圖3）。由于顆粒較小，且硅化、粘土化嚴重，其元素含量在本次掃描電鏡中未能進行多顆粒平均化測試，其中一較純顆粒w（Cu）約為53.16%，w（Sb）約為18.65%，w（S）約為28.19%，與理論值（Cu=46.7%，Sb=29.8%，S=23.5%）相當(dāng)。

圖3 硫銻銅礦背散射圖像及能譜圖

（2）車輪礦（PbCuSbS3）：區(qū)內(nèi)較少出露，且均硅化、白云石化，呈微細粒他形散點分布。主要共生礦物為石英、白云石。

（3）硫銻鉛礦（Pb5Sb4S11）和脆硫銻鉛礦（Pb4FeSb6S14）：它們常與石英、毒砂、黃鐵礦等共生出現(xiàn)，主要呈他形粒狀大量充填在石英晶隙中，還有部分以自形針狀生長在礦物表面[14]。由于含量較少及后期破壞等原因，使手標本觀察受限，但通過掃描電鏡能譜分析結(jié)果及投點特征（圖4），主量元素Pb、Sb、S、Fe 的含量范圍分別是（35.33%～56.63%、23.45%～37.58%、16.77%～20.36%、0%～3.45%），這與硫銻鉛礦（Pb=55.2%、Sb=26%、S=18.8%）、脆硫銻鉛礦（Pb=40.1%、Sb=35.5%、S=21.7%、Fe=2.7%）的標準含量是基本一致的，由此可知礦床中是含有以這二者為代表的Pb-Sb硫鹽礦物的[21，22]。

圖4 Pb-Sb-S硫鹽礦物體系三角圖解[21，22]

4.1.3 次生氧化物

方銻礦（Sb2O3）：區(qū)內(nèi)多有出露，且多數(shù)硅化。長柱狀、不規(guī)則粒狀。集合體多呈不規(guī)則狀分布于輝銻礦邊緣。w（Sb）為71.63%～84.32%，w（O）為9.38%～13.26%，平均值為10.77，而w（Si）為0.13%～4.25%，平均值為2.32%。跟理論值相比（Sb=83.54%，O=16.46%），Sb、O 均有一定的虧損。很重要一方面原因是由于輝銻礦的硅化現(xiàn)象十分嚴重，幾乎所有的輝銻礦顆粒均有不同程度的硅化。

據(jù)上述含銻化合物礦物類型及組合特征可知，礦區(qū)內(nèi)含銻化合物具有銻硫鹽礦物—輝銻礦—銻的氧化物的生成順序，并結(jié)合Sb 元素的價態(tài)特征（Sb5+—Sb3+），可推測出Sb的反應(yīng)路徑，這可能與百地金礦床所處的伸展環(huán)境有關(guān)，后期壓力釋放伴隨著溫度及氧逸度的降低，使Sb的不飽和程度逐漸降低，進而形成相應(yīng)的含銻礦物。

4.2 金銻共生特征探討

基于含銻化合物類型及其礦物共生組合特征，并結(jié)合前人在本地區(qū)有關(guān)礦物生成順序的研究[1-5，23]，可知百地金礦具有石英、毒砂、黃鐵礦→石英、銻的硫鹽礦物、輝銻礦→銻的氧化物的礦物共生組合特征及生成順序，主要的載金礦物是毒砂和黃鐵礦，金、銻成礦是具有繼承性的。另外從表1 和圖5 可知，Au、As、Sb、Hg是屬于高異常值，套合度高且相關(guān)性較強，另外分析金、銻礦床的位置特征，金礦體在異常值較高地段多有發(fā)現(xiàn)，某些銻礦化（點）在空間位置與金礦是重合的，表明二者有相同成礦物質(zhì)來源的可能。

圖5 百地金礦微量元素R型聚類譜系圖

5 結(jié)語

（1）百地金礦床的含銻化合物主要有硫化物、硫鹽化物和次生氧化物三類，其中硫化物分布最為廣泛，主要是輝銻礦，方銻礦為次生氧化物，其余（硫銻銅礦、車輪礦、硫銻鉛礦、脆硫銻鉛礦）為硫鹽礦物。

（2）百地金礦床具有載金礦物毒砂、黃鐵礦→載銻礦物輝銻礦的生成順序，另金、銻礦體（化）位置關(guān)系密切，Au-As-Sb 異常高、套合度好、相關(guān)性較高，推測金、銻有相同成礦物質(zhì)來源的可能。

（3）含銻化合物類型的查明為本礦床銻的賦存狀態(tài)的研究提供了一定的理論依據(jù)，另外據(jù)此也可推測主要成礦元素Sb 的反應(yīng)路徑，為下一步成礦流體的研究提供證據(jù)。