山東省乳山市西澇口金礦床金礦物學(xué)特征及其意義

康愷，呂軍陽，胡秉謙，滕嘉文

(山東省第六地質(zhì)礦產(chǎn)勘查院，山東 威海 264209)

0 引言

近年來在膠萊盆地東北緣郭城—埠西頭—崖子一帶相繼發(fā)現(xiàn)了蓬家夼、西井口、遼上、龍口、西澇口、土堆等大中型金礦床[1]。前人對(duì)該區(qū)域從成礦地質(zhì)特征、礦化賦存規(guī)律、成礦流體條件、成礦年代等不同方面做了大量研究[2-12]。但是對(duì)西澇口金礦床中金礦物形態(tài)、粒度等統(tǒng)計(jì)特征，成分及成色反映的信息尚未進(jìn)行過細(xì)致的研究與討論。為此，本文結(jié)合礦床成礦地質(zhì)特征和礦石礦物特征，針對(duì)金礦物和主要載金礦物進(jìn)行相關(guān)測(cè)試，開展該金礦床中金礦物的詳細(xì)特征及其所反映的地質(zhì)信息方面的研究工作，探討其在找礦應(yīng)用中的指示意義。

1 成礦背景

研究區(qū)位于山東省乳山市崖子鎮(zhèn)(圖1)。大地構(gòu)造位置屬華北板塊(Ⅰ級(jí))膠遼隆起區(qū)(Ⅱ級(jí))膠北隆起(Ⅲ級(jí))回里-養(yǎng)馬島斷壟(Ⅳ級(jí))王格莊凸起(Ⅴ級(jí))南部，南接膠萊盆地萊陽斷陷，東臨秦嶺-大別造山帶，地質(zhì)構(gòu)造復(fù)雜。膠萊盆地主要發(fā)育白堊紀(jì)火山—沉積巖系(萊陽群、青山群、王氏群)，在局部隆起區(qū)出露少量前寒武紀(jì)基底巖系[13]。

研究區(qū)出露地層主要為古元古代荊山群，中生代萊陽群、青山群、王氏群及新生代第四系。荊山群總體呈NE向展布，區(qū)內(nèi)主要為野頭組祥山變粒巖段、定國(guó)寺大理巖段及陡崖組徐村石墨巖系段。萊陽群主要在蓬家夼南部膠萊盆地內(nèi)廣泛分布，區(qū)內(nèi)主要有瓦屋夼組、林寺山組、止鳳莊組、水南組、龍旺莊組、曲格莊組，巖性為礫巖、砂巖、泥巖，為一套陸相碎屑沉積巖。

區(qū)內(nèi)構(gòu)造受NE向的郭城斷裂與朱吳斷裂、EW向蓬家夼層間滑脫斷裂帶三者共同作用影響[14]，發(fā)育有近EW向、NE向、NW向3組斷裂構(gòu)造，前兩者最為發(fā)育，是區(qū)內(nèi)主要的控礦構(gòu)造。

區(qū)內(nèi)巖漿巖主要為中生代燕山早期玲瓏序列九曲單元，分布于礦區(qū)中部，呈NE向展布。巖性為弱片麻狀細(xì)中粒含石榴二長(zhǎng)花崗巖，其內(nèi)零散分布有大小不等的荊山群變質(zhì)巖殘留體，兩側(cè)為荊山群變質(zhì)巖，二者呈漸變過渡接觸。該花崗巖與金成礦關(guān)系較為密切。

按照礦石礦物組合、結(jié)構(gòu)構(gòu)造等特征劃分為：黃鐵絹英巖化花崗質(zhì)碎裂巖；黃鐵礦化大理巖、大理質(zhì)碎裂巖；黃鐵礦化二長(zhǎng)花崗巖。

金礦石屬低硫型金礦石，硫化物以黃鐵礦為主，少量黃銅礦、方鉛礦、閃鋅礦，極少量磁黃鐵礦；金礦物以自然金為主，少量銀金礦；非金屬礦物主要為石英、鉀長(zhǎng)石、斜長(zhǎng)石、方解石、絹云母等。

圍巖蝕變發(fā)育，經(jīng)野外和鏡下觀察，蝕變類型主要有黃鐵礦化、硅化、絹云母化、綠泥石化、碳酸巖化等。

1—第四系；2—白堊紀(jì)王氏群林家莊組；3—白堊紀(jì)青山群石前莊組；4—白堊紀(jì)青山群八畝地組；5—白堊紀(jì)萊陽群曲格莊組；6—白堊紀(jì)萊陽群龍旺莊組；7—白堊紀(jì)萊陽群水南組；8—白堊紀(jì)萊陽群止鳳莊組；9—白堊紀(jì)萊陽群林寺山組；10—白堊紀(jì)萊陽群瓦屋夼組；11—滹沱紀(jì)荊山群陡崖組；12—滹沱紀(jì)荊山群野頭組定國(guó)寺大理巖段；13—滹沱紀(jì)荊山群野頭組祥山變粒巖段；14—燕山晚期偉德山序列西上寨單元；15—燕山早期玲瓏序列九曲單元；16—閃長(zhǎng)玢巖脈；17—大理巖；18—構(gòu)造角礫巖帶；19—斷裂帶；20—產(chǎn)狀；21—地層界線；22—不整合地質(zhì)界線；23—金礦床(點(diǎn))；24—研究區(qū)位置圖1 西澇口金礦區(qū)域地質(zhì)簡(jiǎn)圖

根據(jù)礦石的結(jié)構(gòu)構(gòu)造、礦物組合及共生關(guān)系，大致分為4個(gè)成礦階段：Ⅰ黃鐵礦-石英階段；Ⅱ金-石英-黃鐵礦階段；Ⅲ金-石英-多金屬硫化物階段；Ⅳ金-石英-碳酸鹽階段，其中Ⅱ、Ⅲ階段為金的主要成礦階段。

2 金礦物形態(tài)

2.1 金粒度、形態(tài)

本次通過對(duì)429粒金礦物統(tǒng)計(jì)觀測(cè)得知，金礦物在光學(xué)顯微鏡下呈金黃色反射色，反射率Ⅰ級(jí)，無內(nèi)外射。粒度粗細(xì)不均，在1～93μm均有出現(xiàn)，多數(shù)集中在1～37μm。按出現(xiàn)率(顆粒百分比)來說，以細(xì)粒及微粒為主，占總量的91.14%(表1)。

表1 西澇口金礦床金礦物粒度統(tǒng)計(jì)

金礦物形態(tài)主要有星點(diǎn)狀、角粒狀、圓粒狀、細(xì)脈狀、枝杈狀。按出現(xiàn)率來說，以角粒狀、星點(diǎn)狀為主，占總量的68.06%，葉片狀最少，占總量的24%(表2)。

表2 金礦物形態(tài)統(tǒng)計(jì)表

2.2 金礦物賦存狀態(tài)

所謂金的賦存狀態(tài),則是指金元素在載金礦物中以何種形式存在[15]。按照金礦物與其載體礦物之間的鑲嵌關(guān)系，可分為包體金、粒間金和裂隙金(表3、表4)。

表3 西澇口金礦床金礦物存在形式

表4 西澇口金礦床金礦物與其他礦物關(guān)系統(tǒng)計(jì)

(1)粒間金(又為晶隙金)：共發(fā)現(xiàn)221粒，占顯微鏡下統(tǒng)計(jì)數(shù)量的51.52%，居第一位。主要產(chǎn)于黃鐵礦之間、石英之間或碳酸鹽與石英和赤鐵礦之間的接觸部位，呈共生關(guān)系(圖2a、圖2b、圖2c)，多呈不規(guī)則粒狀、角粒狀，大小在10～50μm較小范圍內(nèi)。表明此種金礦物成礦是多期次多階段的。

(2)包體金：共發(fā)現(xiàn)106粒，占顯微鏡下統(tǒng)計(jì)數(shù)量的24.71%，主要以單顆粒的形式一同被包裹在黃鐵礦中，少量被包裹在石英、赤鐵礦和碳酸鹽中。包裹在黃鐵礦中的金礦物形態(tài)多為圓粒狀或角粒狀，大小不一，主要集中在10～60μm范圍內(nèi)(圖2e)，而包裹在石英中的金礦物則粒度一般都較小，以星點(diǎn)狀為主(圖2f)。載金黃鐵礦形態(tài)多樣，主要形成于金—石英—黃鐵礦階段。

(3)裂隙金：共發(fā)現(xiàn)102粒，占顯微鏡下統(tǒng)計(jì)數(shù)量的23.78%。主要產(chǎn)于黃鐵礦邊部和碎裂形成的裂隙中(圖2d)，多呈細(xì)脈狀、枝脈狀或角粒狀，大小在10～70μm范圍內(nèi)。載金黃鐵礦為黃白色，多呈半自形分布，表明此種金礦物可能形成多期次成礦階段。

金礦物與黃鐵礦在空間上相關(guān)的數(shù)量百分比占84.62%，其中只與黃鐵礦相關(guān)的占64.34%；金礦物與赤鐵礦相關(guān)的占8.16%，其中只與赤鐵礦相關(guān)的占7.93%；金礦物與石英在空間上相關(guān)的占27.27%，其中只與石英相關(guān)的占6.76%；金礦物與碳酸鹽在空間上相關(guān)的占0.69%，其中只與碳酸鹽相關(guān)的占0.23%。說明西澇口金礦床中金礦物與黃鐵礦關(guān)系最為密切，其次是與赤鐵礦和石英關(guān)系較為密切。

2.3 金礦物成分

實(shí)驗(yàn)共對(duì)西澇口金礦37粒金礦物進(jìn)行電子探針分析(表5)，結(jié)果表明金礦物中主要成分為Au和Ag，其中ω(Au)介于76.26%～93.96%，平均84.74%；ω(Ag)介于4.55%～20.03%，平均13.27%，含量相對(duì)較低；Ag/Au比值為0.05～0.26，變化范圍較小，主要集中在0.16～0.21。據(jù)金礦物的劃分原則[16]和結(jié)果表明，大部分屬于自然金，少量為銀金礦，其中前者占72.97%，后者占27.03%。

本礦區(qū)金礦物除含Au和Ag以外，成分中還含有Fe、S、Te、Se、Ni、Co等元素檢出。Fe、S、Te元素普遍存在，顯示了金元素的親硫親鐵特性；Cu、Pb、Zn元素普遍含量很低，反映Au與Pb、Zn生成于不同的成礦階段。根據(jù)各元素與Au的含量相對(duì)關(guān)系顯示(圖3—圖5)，Au與Te呈負(fù)相關(guān)關(guān)系；Au與Fe總體呈負(fù)相關(guān)關(guān)系，在較小范圍內(nèi)呈正相關(guān)關(guān)系，當(dāng)Au含量在80%～85%區(qū)間與Fe含量在0.50%～1.50%區(qū)間呈正相關(guān)關(guān)系；S含量在一定區(qū)間范圍內(nèi)與Au呈正相關(guān)關(guān)系，當(dāng)S含量在0～0.25%區(qū)間內(nèi)，金含量在80%～90%區(qū)間范圍內(nèi)普遍存在。

a—黃鐵礦晶隙金;b—黃鐵礦與石英晶隙金;c—石英晶隙金、黃鐵礦與石英晶隙金;d—黃鐵礦裂隙金;e—黃鐵礦包裹金;f—石英包裹金；Py—黃鐵礦，Gl—自然金，Qtz—石英；a、c、d為電子探針圖像，b、e、f為偏光顯微鏡圖像圖2 西澇口金礦床金礦物的賦存狀態(tài)

圖3 西澇口金礦床金礦物中Te與金的關(guān)系圖解

圖4 西澇口金礦床金礦物中Fe與金的關(guān)系圖解

圖5 西澇口金礦床金礦物中S與金的關(guān)系圖解

根據(jù)前人研究,深成金礦床中的金礦物以富含Zn、Pb和Sb為特征,而中—淺成金礦床的自然金不含或很少含有這3種元素,中成金礦含Bi,淺成金礦含Te等元素[17],由此推斷,西澇口金礦與中淺成熱液成礦有關(guān)。

3 金礦物成色

金成色是反映礦床本質(zhì)特征的重要地質(zhì)信息之一[18]。金的成色與礦床成因類型、形成深度、變質(zhì)程度、成礦時(shí)代、成礦溫度、礦化階段、成礦熱液性質(zhì)、載金礦物、圍巖性質(zhì)及風(fēng)化剝蝕程度等多種因素有關(guān)[19]。金成色表示金的千分含量，本文金成色由公式Au/(Au+Ag)×1000計(jì)算得到。本次對(duì)金成色的研究由中國(guó)冶金地質(zhì)總局山東局測(cè)試中心進(jìn)行分析，分析儀器為JXA-8230型電子探針(YQ055)，檢出環(huán)境為：溫度20～23℃，濕度45%～55%。分析條件為加速電壓15kV、電子束電流20nA、束斑直徑5μm、X射線檢出角40°；標(biāo)準(zhǔn)樣品為美國(guó)SPI天然礦物或合成氧化物國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)。校正方法為ZAF校正法；檢測(cè)依據(jù)為GB/T 15074—2008《電子探針定量分析方法通則》。

西澇口金礦物成色變化范圍比較大，最小值為791.98，最大值為953.81，平均值為864.49，金成色總體較高。其中包體金成色為835.62～953.81，平均896.00；粒間金成色為791.98～926.25，平均861.79；裂隙金成色為829.81～926.56，平均846.93。統(tǒng)計(jì)結(jié)果顯示(表5)，包體金成色表現(xiàn)最高，反映包體金主要形成于早期成礦階段,成礦溫度較高[20-21]；其次為粒間金，反映成礦溫度較高,但略低于包體金的形成溫度，其發(fā)育于不同類型礦石中，成色變化范圍大；最低為裂隙金，變化范圍較大，反映多期次成礦疊加的特點(diǎn)。其中存在于黃鐵礦、石英、碳酸鹽中的包體金成色逐漸降低，顯示不同載金礦物與金的密切程度有明顯差異。在4個(gè)成礦階段中，僅在Ⅱ、Ⅲ階段有金礦物產(chǎn)出，其中第Ⅱ階段產(chǎn)出最多且金成色高，最高為953.81，第Ⅲ階段產(chǎn)出相對(duì)較少，且金成色較低，可見第Ⅱ階段為主要成礦階段。

4 問題討論

在實(shí)際的找礦勘探中，金礦物的形態(tài)、粒度和成分都具有一定的指示作用。前人研究表明，區(qū)域巖漿熱液金礦的金成色變化范圍一般在693～962之間，通常大于800。西澇口金礦以自然金為主，其次為銀金礦，從791.98～953.81不等，平均值為864.49，金成色總體較高。特征上與區(qū)域巖漿熱液金礦特征相似，由此推斷西澇口金礦可能屬于該類型金礦床。

金礦物中金元素與其他元素賦存及富集之間的關(guān)系，也具有一定的指示意義。本礦區(qū)金礦物除含Au和Ag以外，成分中還含有Fe、S、Te、Se、Ni、Co等元素檢出，Cu、Pb、Zn元素普遍含量很低，同時(shí)該區(qū)金礦成色較高。這與中-淺成金礦的自然金中不含或含少量Cu、Pb、Zn元素的結(jié)論一致。金成色與成礦溫度和深度有關(guān)，通常高溫高壓下形成的金礦物成色就高，而中低溫淺成金礦的金成色較低。西澇口金礦成色較高，與中成熱液礦床相似。由此推斷，西澇口金礦與中—淺成熱液有關(guān)。

西澇口金礦物中Fe、S、Te元素普遍存在，通過比對(duì)Au元素含量與Fe、S、Te元素含量的關(guān)系可以看出，Au元素含量總體與這3種元素含量呈負(fù)相關(guān)關(guān)系，說明金礦床成礦階段普遍虧鐵虧硫。一般認(rèn)為沉積成因的金礦床黃鐵礦中S、Fe與理論值接近或略多，而巖漿熱液成因金礦床黃鐵礦虧S及虧Fe明顯[22]，說明該區(qū)金礦床成礦熱液既有巖漿熱液又有大氣水及變質(zhì)熱液的參與。

表5 西澇口金礦床金礦物電子探針化學(xué)成分分析結(jié)果 單位：%

5 結(jié)論

(1)西澇口金礦床的金礦物與黃鐵礦關(guān)系最為密切并且形態(tài)以角粒狀、星點(diǎn)狀為主，粒度以細(xì)粒及微粒為主，賦存狀態(tài)以粒間金為主，其次為包體金、裂隙金。

(2)化學(xué)成分中顯示，金礦物以自然金為主，少量為銀金礦。金礦物除含Au和Ag以外，F(xiàn)e、S、Te元素普遍存在，不含或很少含有Zn、Pb和Sb元素。由此推斷,西澇口金礦與中—淺成熱液有關(guān)。根據(jù)各元素與Au的關(guān)系圖解得出，F(xiàn)e、S、Te與Au呈不同程度的負(fù)相關(guān)關(guān)系,說明金礦床成礦階段虧鐵虧硫，成礦熱液中既有巖漿熱液又有大氣水及變質(zhì)熱液。

(3)金礦物成色變化范圍比較大，平均值為864.49，金成色包體金(896.00)→晶隙金(861.79)→裂隙金(846.93)不斷降低，包體金、晶隙金、裂隙金的成礦流體演化過程中金的含量不斷下降,成礦溫度也逐漸下降。其中黃鐵礦中包體金主要是自然金,成色最高,反映形成溫度也最高。說明西澇口金礦床經(jīng)歷了中溫成礦環(huán)境，是以金—石英—黃鐵礦階段為主成礦期。