四川大渡河流域偏巖子金礦床地質特征及金的賦存狀態

張燕 ，李引 ，尹鑫 ，陳翠華 ，王嘉欣 ，楊玉龍 ，鄒發

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

大渡河成礦帶地處康滇地軸北端，印度板塊、華北板塊和揚子地臺的接合部位之間，研究程度高，是我國重要的金成礦富集區。該地區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），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，這種規模大小的氟鎂石型金礦床在國內外均屬罕見。自發現以來不少學者該礦床進行了詳細的研究，如礦物學特征[4-5]、沉淀機制、構造特征[6]、成礦機理[7]等。金的賦存狀態研究一直是金礦床學研究的熱點，其能夠為成因礦物學提供重要的信息[8-9]，為研究礦床的來源提供直接或間接的證據[10]。

1 礦床地質特征

偏巖子金礦床地理上位于四川省康定市城南，距離市區4 km，大地構造位置處于康滇地軸北緣。區域內構造復雜，斷層、褶皺廣泛發育，構造運動控制著巖漿活動與成礦。主要礦體均分布在郭達山斷裂兩側，在國內外均屬罕見的氟鎂石型金礦床[5-6]。

1.1 地層

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

燈影組（Z∈d）：為一套灰至灰白色的淺海—潮坪相碳酸鹽地層，主要由灰白色中—厚層狀白云巖夾少量燧石層構成，其細晶白云巖以及富藻白云巖是礦區主要的賦礦層位。

寒風埡組（T3h）：分布在礦區南東側，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作用，主要巖性為碳質絹云千枚巖與碳質砂板巖互層[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特的構造位置，礦體產狀與地層產狀基本一致，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。礦體主要產于震旦系燈影組白云巖中，形態主要呈脈狀、網脈狀。金的品位約為6.80～18.28 g/t[12]。區內發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斷裂的交匯部位，對成巖成礦起了主導性控制作用（圖1）[13]。

圖1 偏巖子金礦地質簡圖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，在礦體的周圍發現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雜，前人已鑒定出的礦物種類就多達五十多種[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系最為密切。

2 金的賦存狀態

2.1 測試方法

本次測試的樣品主要為富集黃鐵礦、黝銅礦等金屬礦物的礦石，通過對樣品手標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，結合電子探針（EPMA）、掃描電鏡（SEM）等現代測試分析方法，從而進一步確定偏巖子金礦床中金元素的賦存狀態。電子探針測試和掃描電鏡測試均在成都理工大學地球科學學院電子探針實驗室完成，測試儀器型號為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、空間分辨率高、測試精度高的特點。

2.2 金的賦存狀態

金元素的化學性質雖然穩定，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也十分多樣。前人按照金的化學狀態將金的賦存形式劃分為獨立礦物、膠體、絡合物和晶格金四種形式[13,16]。通過對偏巖子礦床多塊光片進行電子探針及掃描電子測試得出偏巖子金礦床中金的賦存形式主要呈獨立礦物、絡合物和晶格金存在。

獨立礦物形式：對礦石進行SEM掃描觀察后發現了以獨立礦物形式存在的粒狀明金顆粒。顆粒多呈它形不規則狀、橢圓狀，粒度較小，多在5～20 μm范圍內，不均勻的分散于黃鐵礦、黝銅礦的顆粒內、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

絡合物形式：電子探針數據分析結果（表1）表明As的范圍為0.469%～8.566%，Au的變化區間為0.029%～0.11%。將黃鐵礦的電子探針數據投入log As-log Au關系圖中，結果顯示投點均位于溶解度曲線下方，表明黃鐵礦中的金以固溶體絡合物的形式存在[17]（圖3）。

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

晶格金形式：電子探針測試結果表明（表1），礦物組成成分較復雜，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%。與此同時偏巖子流體包裹體測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+形式進入到礦物中[19]，故推測晶格金的形成機理為黝銅礦中的部分Sb被As替代，然后Au通過類質同像形式取代As在黝銅礦晶格中的位置，從而形成晶格金。

表1 電子探針分析結果/%Table 1 EPMA results

2.3 金的嵌布形式

在掃描電鏡下，對載金礦物及自然金的觀察，發現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、黝銅礦內部（圖4a），多呈粒狀規則的分布，顆粒較小。

粒間金：主要呈它形不規則狀或不連續脈狀分布在黝銅礦、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2 mm，肉眼明顯可見。

裂隙晶：在成礦中期，隨著熱液溫度的降低開始出現黝銅礦，此時的金主要呈樹枝狀或脈狀分布在結晶中的黝銅礦裂隙間，總體來說，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 金的形態及粒度

金的粒度在礦床中變化極大，根據金的顆粒粒度大小[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，針對載金礦物中金的形態、粒度進行了觀察及統計（表2），發現金的顆粒粒度變化區間較大，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，個別大于10 μm；黝銅礦中的金顆粒呈不規則狀，粒度主要在7～15 μm之間。粒度統計結果該金礦床金的形態屬顯微金、明金的結論一致[20]。

表2 偏巖子礦床部分金的形態、粒度統計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，通過磨制礦石樣品的光薄片并對其進行顯微鏡下觀察鑒定，發現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，強金屬光澤（受風化的黃鐵礦金屬光澤暗淡），多呈星散浸染狀、團塊狀、星點狀，多風化為褐鐵礦，風化嚴重的礦石可呈蜂窩狀構造（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—半自形結構，晶型可見立方體與八面體。黃鐵礦在整個成礦熱液期均有產出，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系可將成礦過程劃分為多個時期，不同時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，手標本下多呈鋼灰色，金屬光澤弱，通常以集合體的形式呈團塊狀產出。在礦相顯微鏡單偏光下觀察呈灰色，它形粒狀結構，粒度通常較小，最大粒度可達0.5 mm，均質性，高倍鏡正交偏光下可見極弱的紅色內反射現象。主要產于中溫、高溫熱液中，伴有石英、氟鎂石等硫化物共生。

達硫銻鉛礦：手標本中主要以塊狀集合體的形式呈脈狀、團塊狀分布于白云石、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：手標本下呈無色或白色，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）通過電子探針（EPMA）、掃描電鏡（SEM）發現金的賦存形式主要為獨立礦物、絡合物和晶格金三種形式，金的賦存狀態以單質和離子的形式存在；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，自然金的形態主要為粒狀、不規則狀、樹枝狀，粒度主要在2～10 μm范圍內，屬于明金、顯微金。