陜西雙王金礦床礦物學研究及其成因意義

趙 展，陳雨林，胡 畏

（1.河南地礦職業(yè)學院，河南 鄭州 450000；2.湖南省地質(zhì)礦產(chǎn)勘查開發(fā)局四〇九隊，湖南 永州 425000）

黃金自古就是具有極高價值的貴重金屬，在當前的經(jīng)濟背景下，更是作為國家儲備的重要貨幣資源，而且應用領域極其廣泛，包括但不限于珠寶行業(yè)、電子通訊行業(yè)、軍事航空等，其戰(zhàn)略價值與經(jīng)濟價值都十分重要。目前發(fā)掘的大部分金礦床，熱液作用都是其最為重要的成因之一[1]。在二十世紀八十年代中期，隨著專業(yè)人員的不斷實踐和新的找礦理論的應用，陜西秦嶺金礦勘查與找礦實現(xiàn)了重大突破，前后相繼發(fā)現(xiàn)了幾處大型、多處中型以及眾多小型金礦，同時總結(jié)了金礦床的成因多樣性和類型復雜性，打破了當時追索石英脈型找金的束縛。而隨著礦床資源量繼續(xù)擴大，對該地區(qū)金礦床的研究程度不足的問題便漸漸凸顯出來，尤其缺乏對礦床的物質(zhì)組成、成礦條件等系統(tǒng)性的礦物學分析研究工作。因此，本文以雙王金礦床為代表，對該地區(qū)金礦床的礦物學及其成因意義進行分析研究。

1 地質(zhì)背景概述

1.1 礦區(qū)地層

雙王金礦床屬秦嶺造山帶，地處陜西省太白縣，大地構造位置處于板塊碰撞較強烈的部位，礦區(qū)出露地層基本為泥盆系，與下伏地層并不整合，巖性多為灰?guī)r、白云巖夾板巖、碎屑巖等，礦石礦物以黃鐵礦、黃銅礦等為主[2]。礦區(qū)不同方位的巖性略有不同，南部大多以千枚板巖等為主，中部大多以砂質(zhì)板巖等為主，中北部大多以粉砂質(zhì)絹云板巖等為主，北部大多以細砂巖夾粉砂質(zhì)板巖為主。

1.2 巖漿巖

區(qū)域內(nèi)巖漿活動呈現(xiàn)出多期多類型等特點，主要包括中酸性復式巖漿巖、混合巖等，基底變質(zhì)巖以片麻巖為主，是金礦主要源巖。巖漿巖主量元素數(shù)據(jù)見表1。

表1 金礦床巖漿巖部分主量元素組成(%)

花崗閃長巖在A/CNK圖中表現(xiàn)出落在準鋁質(zhì)區(qū)的情況，在K2O-SiO2巖漿巖系列判別圖中，呈現(xiàn)出高鉀鈣堿性，二長花崗巖在A/CNK圖中同樣落在準鋁質(zhì)區(qū)。

2 金礦床礦物特征及成因研究

在雙王金礦床中，絕大部分的自然金存在于黃鐵礦中，其在黃鐵礦中的含量超過了總含量的90%，同時，石英與鉀長石也是常見的載金礦物，故本文選取黃鐵礦為主要分析對象，選取石英為次要分析對象。

2.1 黃鐵礦的礦物特征及其含金性

圍巖中的黃鐵礦一般呈草莓狀、立方體等晶形。草莓狀黃鐵礦大部分分布與圍巖碎屑粒間，整體呈浸染狀分布，少部分分布在圍巖裂隙，單體粒徑通常為0.005mm～0.01mm。圍巖碎屑粒間的立方體黃鐵礦除表現(xiàn)為稀疏浸染狀外，也存在細脈或團塊狀。

礦石中的黃鐵礦一般呈五角十二面體、他形粒狀等，其晶體粒徑普遍比圍巖中的黃鐵礦粒徑大。五角十二面體黃鐵礦呈單晶，或形成細脈或團塊狀集合體，而這些集合體周圍一般都伴有增生環(huán)帶。他形粒狀黃鐵礦，單晶粒徑0.005mm～0.25mm，與五角十二面體黃鐵礦存在形式類似，通常在碎屑粒間分布。

在黃鐵礦含金性分析中，含金性由大到小依次為：五角十二面體、立方體、他形粒狀、草莓狀。

2.2 黃鐵礦化學成分變化分析

黃鐵礦的理想化學成分ω（Fe）=46.55%，ω（S）=53.4%[3]。在雙王金礦床的黃鐵礦主量元素中，F(xiàn)e含量為38.12%～91.76%，平均值為45.96%，S含量為5.05%～56.62%，平均值為51.65%，與理想成分相比，雙王金礦床的黃鐵礦成分變化大，總體呈貧鐵、貧硫的情況，出現(xiàn)這種情況一般是類質(zhì)同象原因造成。表2是相關資料中雙王金礦床的黃鐵礦電子探針分析結(jié)果。

表2 黃鐵礦電子探針分析結(jié)果

由表2可知，黃鐵礦的晶形不同，其元素含量也略有不同：其中立方體中Fe稍高，S稍低；草莓狀中Fe高，S低；他形粒狀中S、Fe與理論值近似；細脈中Fe稍高，S低；五角十二面體中與細脈情況相同。分析上述情況，黃鐵礦中的S、Fe受到熱液作用的影響，被熱液中的As、Sb、Cu、Co、Ni等元素所替代。

黃鐵礦的Co/Ni值對于成礦物質(zhì)來源的確定具有重要意義，當成因與沉積相關時，礦物的Co/Ni值明顯低于1；當成因與火山作用相關時，礦物的Co/Ni值通常高于5；當成因與巖漿熱液相關時，礦物的Co/Ni值通常在1至5之間[2]。本礦區(qū)的黃鐵礦的Co/Ni值基本在0.2至0.6之間，極少高于1，提示了本區(qū)黃鐵礦的為沉積成因，還具備變質(zhì)圍巖的多數(shù)性質(zhì)，同時暗示本礦區(qū)部分成礦物質(zhì)的來源可能為太古代地層。

2.3 黃鐵礦熱電性研究

黃鐵礦的熱電性可以反應礦物中的雜質(zhì)元素分布，提示金礦床的形成深度、形成時的介質(zhì)等信息。通常情況下，電子導型(N型)的黃鐵礦元素含量呈現(xiàn)出富Cu、Co、Ni虧S的特點，提示高溫深成；空穴導型(P型)的黃鐵礦元素含量呈現(xiàn)出富As、Sb虧Fe的特點，提示低溫淺成。在同一礦床中的黃鐵礦，N型與P型分別表示深成與淺成。

相關資料顯示，雙王金礦床黃鐵礦多為N型，且其電熱系數(shù)預示深部的成礦前景較好。該礦床黃鐵礦熱電系數(shù)α值介于-368.2μV/℃至-167.8μV/℃之間，熱電系數(shù)絕對值|α|隨著深度的增加而變大，而隨著黃鐵礦中|α|增加，其金含礦性越好，當|α|超過150μV/℃時，含金量可超過10g/t。此外，雙王金礦床黃鐵礦的流體包裹體數(shù)據(jù)顯示，礦床形成溫度在245℃至320℃之間，符合中高溫礦床的特性。

2.4 石英的標型特征研究

研究表明，通常情況下成分比較單純的石英不具備熱發(fā)光性，石英中含有的雜質(zhì)類型影響熱發(fā)光溫度，而雜質(zhì)的含量與熱發(fā)光強度有著線性關系。在本礦區(qū)的石英熱發(fā)光曲線中，出現(xiàn)了兩個300℃以下的發(fā)光峰，其中165℃～225℃區(qū)間出現(xiàn)的發(fā)光峰是不同于其他礦區(qū)的低溫峰。從整體來看，雙峰型的石英具有較好的含礦性，具有兩個發(fā)光峰也提示著本區(qū)石英存在著Al3+代替Si4+的情況，屬Al-O-心造成，也提示著Ti-O-心的存在。

由于石英結(jié)構穩(wěn)定，雜質(zhì)難以進入其晶格，故其稀土元素極少部分是在石英晶格中，而絕大部分都在包裹體溶液中。石英的這種特性，決定了礦流體的稀土元素組成大致上可以由礦區(qū)石英來代表。本礦區(qū)中石英具有Sr富集強烈的特點，分析其原因為成礦過程中鉀長石發(fā)生了交代蝕變，Au受鉀長石交代蝕變的影響產(chǎn)生了活化遷移，圍巖中的堿質(zhì)增加，導致Sr釋放，進一步形成高Sr含量的成礦流體。本區(qū)石英呈現(xiàn)出Eu正異常明顯的特點，提示存在高溫花崗質(zhì)熔體和富重稀土流體之間可能存在相互作用。

3 礦床成因意義

根據(jù)黃鐵礦的結(jié)構特征，結(jié)合礦物的元素含量、熱電性及熱發(fā)光性等信息，分析出本礦床可能的成因。大陸擠壓碰撞誘發(fā)形成了初始花崗質(zhì)巖漿，初始巖漿產(chǎn)生的熱液析出了深部太古代片麻巖中的金元素，形成高溫含礦熱液，熱液就近進入沉積地層中特定構造，伴隨熱液的冷卻和硫逸度的升高，金元素逐步沉淀在稍早冷卻結(jié)晶的黃鐵礦中，并普遍伴隨鉀長石蝕變。

4 結(jié)束語

在實際的礦產(chǎn)勘探開采經(jīng)歷中，礦床中礦產(chǎn)的共伴生屢見不鮮。傳統(tǒng)找礦工作目標單一，只考慮特定礦產(chǎn)的區(qū)域性質(zhì)，對勘探開采過程中出現(xiàn)的其他礦產(chǎn)的特異現(xiàn)象了解不夠，容易造成他種礦產(chǎn)的遺漏，增加了地質(zhì)環(huán)境重復破壞的風險，不利于綠色礦業(yè)發(fā)展。而更清晰明確的礦床礦物學及其成因分析研究，能很好地改善這一狀況，為找礦人員指示明確的成礦環(huán)境、成礦因素、共伴生礦物特征、成礦物質(zhì)來源等信息，可極大提高找礦效率，提升綜合效益，有著十分重要的現(xiàn)實意義。