摘要
瓦图科拉金矿为典型的浅成低温热液型金多金属矿床，矿石类型复杂，钼与金密切伴生，呈黑色胶体状发育。本文系统采集了瓦图科拉金矿床的钻孔及地表样品，通过岩矿鉴定、电子探针测试及电镜扫描等手段，分析其矿石特征、矿物形态及钼矿物的赋存状态，首次明确该地区与金密切伴生的钼为胶硫钼矿，并结合矿床类型推测了该钼矿种的形成过程。该矿种的厘定为瓦图科拉金矿后续进一步提升综合利用价值提供充足依据。对该地区金矿成因分析具有指示意义，为矿床深部勘查提供科学依据，对矿产勘查工作的规划具有重要的指导意义。
Abstract
The Vatukola gold deposit is a typical epithermal gold polymetallic deposit with complex ore types. Molybdenum is closely associated with gold and develops in a black colloidal form. The samples were collected from drilling and surface of the Vatukola gold deposit systematically and its ore characteristics, mineral morphology, and occurrence of molybdenum minerals were recognized through petrography and mineral identification, electron probe, and electron microscopy scanning. For the first time, it was determined that molybdenum, which is closely associated with gold in the area, is a sulfide molybdenum ore. What's more, the formation process of the molybdenum deposit were inferred with the ore type. The determination of this mineral provides sufficient basis for further enhancing the comprehensive utilization value of the Vatukola gold deposit in the future. The analysis of genesis of gold deposits in the region has indicative significance, providing a scientific basis for deep exploration of mineral deposits and important guiding significance for the planning of mineral exploration work.
Keywords
0 引言
斐济瓦图科拉金矿位于斐济维提岛北部塔武阿火山盆地中，自 20世纪 30年代被发现以来，开采距今已有近90年的历史，前人围绕着矿体的矿物学及矿化特征、矿床成因、成矿物质来源、近矿围岩岩石学、同位素地球化学特征等方面做了大量的研究工作（Colley and Rice，1975，1978；Ahmad，1979； Gill，1984；Gill and Whelan，1989；Anderson and Ea‐ ton，1990；Setterfield et al.，1991，1992；Eaton and Set‐ terfield，1993；Colley and Flint，1995①；Scherbarth and Spry，2006；冯翼鹏等，2025）。总体上斐济群岛上矿床的形成与地壳的演化紧密相关，特别是与 Tholo 造山运动及其后的地质事件有关，是板块碰撞和造山后板块活动导致了矿床的形成（Scherbarth，2002； Scherbarth and Spry，2006）。金则沉淀在180~210℃ 的温度区间内（Kwak，1990），塔武阿火山口崩塌发生在4.6~4.5 Ma（Setterfield et al.，1992），流体包裹体数据则显示瓦图科拉金矿的矿化作用形成于岩浆活动之后约 0.4 Ma（Eaton and Sertterfield，1993）。瓦图科拉金矿为金多金属矿床，含有多种有用元素，如银、锑、钼、铜、铅、锌等，前人对相关伴生元素研究较少，仅有少量研究表明含有这些元素，但元素来源及存在形态未做进一步工作。在勘探过程中发现局部高品位金矿体密切伴生有大量“黑色不明胶质金属矿物”，经过 XRF 测试显示为钼矿。该钼矿与金密切伴生，且品位较高（平均品位为 0.08%）具备较高利用价值，因此亟待厘清其矿石特征、矿物形态及钼矿物的赋存状态。以往针对金矿研究，忽略了与金矿化相伴生的胶硫钼矿的关系研究，本研究通过在瓦图科拉金矿针对“黑色胶质钼矿”采样，结合显微薄片观察及电子探针等相关实验测试确认该“黑色胶质钼矿”为胶硫钼矿，为瓦图科拉金矿成因分析及后续进一步综合利用该钼矿提供了理论依据。
1 区域地质背景
斐济群岛的主要岛屿均由斐济地块隆升形成，处于太平洋板块和印—澳板块（Hathway，1993；徐鸣等，2014）汇聚的复杂转换带内。群岛由维提岛、瓦努阿岛及200余个小岛屿组成。
瓦图科拉金矿位于斐济维提岛北部边缘上，维提岛地层自晚始新世沉积至今，以火山岩为主、局部出露侵入岩及沉积岩（图1b）。维提岛上已知最古老的岩石是晚始新统—早渐新统 Yavuna 群的岛弧火山岩，出露于维提岛西南部，主要包括玄武质 （拉斑质）熔岩、侵入岩、少量的火山碎屑岩和灰岩 （Hathway，1993；Begg，1996；徐鸣等，2014）。晚渐新世—中中新世，Wainimala群出露于维提岛西部和中部，不整合覆盖于 Yavuna 群之上，分为弧形组合和盆地组合。弧组合主要由火山碎屑岩、次要熔岩和互层的浅水灰岩组成；盆地组合由火山碎屑岩、玄武质熔岩和英安质熔岩组成，夹有一套浊流质火山碎屑沉积岩、灰岩，局部可见酸性凝灰岩。科洛岩体以辉长岩-英云闪长岩为主，形成于晚中新世。晚中新世—上新世早期，维提岛沉积了西南部的 Navosa 群、西部的 Nadi 群、东北部的 Ba 群以及南部和东南部的 Medrausucu 群的浅海相沉积物。晚中新世 Medrausucu 群钙碱性安山岩和英安岩在维提岛东南部喷发，维提岛西南部高钾安山岩则为 Na‐ vosa群沉积物提供了物质来源。晚中新世—早上新世 Koroimavua 群分布于维提岛西北部，构成晚中新世沉积的北缘（Hathway，1993；徐鸣等，2014）。
斐济群岛上发育构造以断裂为主，按断层走向可分别为北东向断裂带、北西向断裂带和东西向断裂带。东西向断裂带位于群岛北部，是斐济群岛的北部边界，也是太平洋板块的南部边界（图1a）。维提岛内部同样以东西向断裂、北东向断裂及北西向断裂为主要构造形迹，其北部则由北东向断裂控制了一系列呈串珠状火山机构，延伸 100余 km。其中温达、纳维拉瓦、卡拉维、塔武阿等火山均发现 Au、 Ag、Cu矿化。它们均位于北东向区域性大断裂（VL 断层）与一系列垂直的小型断裂的交汇处及与大型北东向Nasivi韧性剪切带交切点处。
a—斐济群岛构造纲要图；b—维提岛地质矿产图
2 矿床地质特征
瓦图科拉金矿床位于面积约1300 km2 的塔武阿火山盆地中（Eaton and Setterfield，1993），维提岛北部边缘北东走向的大型线型构造（VL）与北西走向的 Nasivi 剪切带交汇处（Eaton and Setterfield，1993； Begg，1996）。
矿区地层基底为水下的橄榄玄武岩枕状熔岩，其上为红褐色地表熔岩，并有少量的凝灰岩和火山角砾岩，该套火山岩序列从底部到顶部为：单斜辉石-斑状橄榄玄武岩，到斜长石-橄榄粗玄岩，最终到序列顶部的粗面安山岩（Eaton and Setterfield， 1993；Begg，1996）。粗安岩是演化最末期的熔岩，具有特征性的黑云母、大量的斜长石和少量的单斜辉石（Begg，1996）。
矿区中部及东部主要由塔武阿破火山口组成。 7.0 km×5.5 km 的椭圆形破火山口发育于塔武阿火山盆地的中心，发育的环形断裂、放射状断裂与区域大型走滑断层形成的构造交汇（图2）。破火山口周缘为橄榄玄武岩基底，破火山口中依次充填了粗面安山质的莫里森池组地层及橄榄玄粗质的海龟池组地层。破火山口接触带的外围发育大量断层 （Begg，1996）。Begg（1996）认为破火山口的真正界限是由塔武阿盆地的东、西、南 3 面的山脊所限定的，这些山脊高于盆地中心约 700 m。塔武阿火山的基底在5.2 Ma左右发生挤压，破火山口在4.6~4.5 Ma之间发生垮塌（Eaton and Setterfield，1993）。
图2瓦图科拉金矿床地质图
破火山口接触角砾岩（CCBX）发育于破火山口的接触面。破火山口接触角砾岩（CCBX）之上为海龟池组（TPF），由橄榄玄粗岩熔岩流、粗面粒玄岩熔岩流与丰富的湖相砂岩、粉砂岩和少量的凝灰岩组成。Natolevu 角砾岩（NBX）是杂岩质块状流沉积，沿破火山口边缘附近及Natolevu北部盆地边缘的部分地区分布（Begg，1996）。莫里森斯池组（MPF）位于NBX之上，由粗面安山岩、安粗岩、凝灰岩和少量的湖相砂岩、粉砂岩组成。在破火山口东北部，发育一套喷溢相的隐晶质熔岩，侵入莫里森斯池组 （Eaton and Setterfield，1993；Begg，1996）。
矿区出露的侵入岩主要以二长岩为主。二长岩岩株出露于破火山口内、外及 Nasivi 剪切带深部 （图2，Eaton and Setterfield，1993；Begg，1996）。
矿区的断层以与塔武阿破火山口伴生的放射性断层、Nasivi 剪切带及环形断裂为主。主要断层的走向以北西向、北西西向、北北东向及东西向为主（图2），环形断裂与破火山口盆地边缘平行，一部分放射性断层与破火山口边缘大角度相切（Begg and Gray，2002）。Nasivi 剪切带为北西向贯穿维提岛的脆韧性断层，走滑运动为主兼具一定斜滑分量 （Eaton and Setterfield，1993）。该剪切带形成较早，形成于塔武阿火山口之前。其在瓦矿内部分为 Shatter Shear 和 Homeward Bound shear 两条分支。破火山口内的断层和岩脉集中分布在北东向大型线型构造（VL）和 Nasivi 剪切带的交汇处。这些典型的南北向、北西向正断层呈陡立产状，倾向破火山口中心。缓倾断层走向上变化较大，北东及东西向均有发育，以 20°~45°倾角（Eaton and Setterfield， 1993）倾向破火山口。其他重要构造包括 Brewster、 Koromakawa、Vunisina 和 Lololevu 断层，主要发育于瓦矿内部。瓦矿外围的研究区内，大量发育着产状较缓的火山角砾岩/凝灰岩与玄武岩之间的岩性界面之上的层间滑脱断层，放射性断层及环形断裂，它们与研究区的矿体展布密切相关。
矿区金矿化蚀变主要有钾化、硅化、黄铁绢云岩化、碳酸盐化等。金矿化附近的二长岩中的长石发生强烈黄铁绢云岩化蚀变，局部被叠加了绿泥石化。金矿石金属矿物主要以黄铁矿、闪锌矿及黄铜矿为主，局部可见方铅矿、磁黄铁矿及自然金。脉石矿物主要为方解石、石英、冰长石、绿泥石及葡萄石等。矿石结构主要为团块状、浸染状及脉状。Au通常以可见金及不可见金2种不同的形式赋存于黄铁矿中，可见金中主要以黄铁矿晶体中或者颗粒间的包裹体金及裂隙金为主，而不可见金主要由纳米级的自然金（Au0）和晶格金（固溶体金 Au+）为主 （Reich et al.，2005；Cook et al.，2013；Fougerouse et al.，2016；Hu et al.，2018）。
3 样品采集及实验方法
本研究首先经过系统的岩矿鉴定工作，描述样品的结构、构造，蚀变类型和蚀变的矿物组合，通过扫描电镜对矿物形态和结构进行分析，并在此基础上，选取矿区的 Waikatakta 矿段钻孔中的 3 块典型的矿化蚀变玄武岩（0003-H81/0003-H67/0401-H249）为研究对象（图2），通过电子探针确定钼元素的含量。
扫描电镜照片在河北省区域地质勘察有限公司实验室完成，仪器为高真空扫描电子显微镜 （JSM-IT300），配备 Delmicsparc 阴极荧光探头。工作电压为15 kV，灯丝发射电流为72 µA。能谱分析测试条件加速电压一般为 20 kV，工作距离 9.5 mm。电子探针实验在河北省区域地质勘察有限公司实验室完成，设备采用 JEOL JXA-8230型电子探针分析测试，测试过程中，电子束斑直径小于1 µm，加速电压为 15 kV，电流约为 20 nA；实测矿物中的 Cu、 Fe、Mn、P、As、Zn、Pb、S、Mo等元素含量，采用天然矿物和人工合成的化合物标样，如闪锌矿、方铅矿、辉钼矿等，通过JEOL提供的ZAF方法校正。
4 胶硫钼矿发现的意义
4.1 钼矿赋存状态
在研究区的2个矿段（Masimasi、Waikatakata）中均识别出了“黑色钼矿”，其主要赋存在蚀变闪长岩 （图3d）、蚀变玄武岩（图3h）及热泉硅质岩（图3e）及硅质胶结角砾岩（图3f）中，多呈脉状发育于方解石及石英脉体中，与多金属硫化物伴生。
Masimasi 矿段中，钼矿物主要呈现 3 种主要的赋存形态：（1）发育于多条构造发育地带，强烈的破碎为热液的流通提供了良好的空间。破碎的蚀变闪长岩裂隙面处，可以观察到黑色粉状钼矿特征，主要沿裂隙面（图3a）或石英脉分布（图3b），灰黑色，细粒状，污手，与细粒黄铁矿相伴；（2）主要呈微米级极细粒发育于蚀变闪长岩中的后期硅化脉体中（图3c）；（3）Natogo 矿段中，钼矿物则主要呈微米级细粒发育于蚀变玄武岩中的硅化脉体中，与细粒黄铁矿密切相关，蚀变玄武岩因热液褪色作用呈现灰白色（图3d）。
Waikatakata 矿段中的钼矿物自地表向地下深部赋存特征变化较大。Waikatakata 矿段地表出露热泉硅质岩，黑色微米级钼矿物呈层状赋存其中 （图3e）；由地表向下，凝灰岩与下部火山角砾岩之间的滑脱断层中发育硅质胶结角砾岩，钼矿物与多金属硫化物伴生赋存其中（图3f）；-300~-400 m处，钼矿物呈脉状发育于碳酸盐脉体边部，与黄铁矿等硫化物伴生（图3g）；更深部（-450~-550 m）处，钼矿物发育于硅化脉体中，局部可见自然金发育（图3h）。
图3胶硫钼矿手标本及岩心特征
a—胶硫钼矿发育于蚀变闪长岩裂隙面处；b—胶硫钼矿沿石英脉体分布；c—胶硫钼矿发育于蚀变闪长岩后期的硅化脉体中；d—胶硫钼矿呈脉状发育于硅化蚀变闪长岩中；e—热泉硅质岩中发育胶硫钼矿；f—硅质胶结角砾岩中发育胶硫钼矿；g—胶硫钼矿发育于方解石脉体边部； h—胶硫钼矿发育于脉体中，局部发育自然金；Qtz—石英；Au-金；Jor—胶硫钼矿；Ol—橄榄石；Cal—方解石； Cha—玉髓
4.2 显微特征
矿石的原岩主要为蚀变闪长岩、蚀变玄武岩、热泉硅质岩及凝灰岩。钼矿物多发育于方解石及石英脉体中，与多金属硫化物相伴（图4a）。显微镜下氧化的钼矿物呈黑色星点状分布于矿石中（图4b）；其矿物呈叶片状集合体状在光学显微镜下难以识别和区分，呈叶片状集合体状发育，粒径10~50 µm（图4c）；BSE镜下可见粒径 5~10 µm的纤维状钼矿物晶体发育（图4d）；在硅化带中，钼矿物常形成他形片状矿物集合体，纤维状的矿物晶形特征明显 （图4e）；微米级的钼矿物晶体呈浸染状大量分布，与黄铁矿等金属硫化物相伴生（图4f）。
图4胶硫钼矿显微特征
a—胶硫钼矿与多金属硫化物伴生；b—胶硫钼矿呈星点状分布于石英脉体中；c—胶硫钼矿叶片状集合体；d—BSE视域下纤维状胶硫钼矿；e— BSE视域下胶硫钼矿球状集合体；f—胶硫钼矿呈浸染状发育于硅化带中；Qtz—石英；Jor—胶硫钼矿；Py—黄铁矿；llm—钛铁矿；Kf—钾长石； Ccp—黄铜矿；Sp—闪锌矿
表1胶硫钼矿电子探针分析数据结果（%）
注：BDL为低于检出限。
4.3 胶硫钼矿厘定及意义
胶硫钼矿（Jordisite），MoS2，为辉钼矿的非晶质集合体状态，其形成温度较辉钼矿低。热液作用下，辉钼矿在酸性条件下沉淀最为稳定，低温条件下，在强酸性还原环境中生成胶硫钼矿（王幻等， 2023）。瓦图科拉矿床中钼矿物的粒径很小（通常不足 10 µm），在光学显微镜下难以识别和区分，因此，其矿相学研究主要基于电子显微镜开展。钼矿物整体上呈脉状、胶状、浸染状，局部星点状不规则的发育于碳酸盐脉体及石英脉体中，在 BSE 视域下，其二次电子成像比黄铁矿还亮，经鉴定属硫钼系列，呈胶硫钼矿矿相学特征（李盛富等，2015；孟艳宁等，2015；杜斌等，2022；王亚伟等，2023）。由于是胶体，其成分复杂，阳离子以 Mo 为主，含 Fe 及少量的 Cu、Mn、Pb、Zn 等，阴离子则以 S 为主，含少量的 As、P，其中应含有水及 C，但电子探针无法检测 （李盛富等，2015）。瓦图科拉金矿床中钼矿物的电子探针分析结果（表1）中，绝大多数样品的钼矿物总量为 82%~98%，Mo 集中在 26%~39%，S 集中在 32%~39%，Fe 含量集中在 8%~21%，与胶硫钼矿的矿物组成特征一致。结合宏观、显微尺度下针对钼矿物的综合分析，在瓦图科拉金矿床中发育的黑色钼矿物为胶硫钼矿，是辉钼矿的一种非晶质集合体的产出形式，呈胶体形式产出。
该地区金矿金钼矿体与二长（斑）岩体关系密切。在时间上、空间上、成因上与二长（斑）岩小侵入体有关，矿床的围岩蚀变发育，主要包括钾化、硅化、黄铁绢云岩化、绿泥石化、碳酸盐化等，是典型的斑岩-浅成低温热液型金铜钼成矿系统。其围岩蚀变特征、矿物组合特征及同位素分析结果均显示，该成矿系统存在斑岩体向外围温度、酸度、盐度逐渐降低的变化特征（Gill，1984；Gill and Whelan， 1989；Anderson and Eaton，1990；Kwak，1990；Setter‐ field et al.，1992；Eaton and Setterfield，1993；Rogers and Setterfield，1994；Begg，1996）。
本研究发现，钼的类型由地表向深部发生变化，浅部为胶硫钼矿化，深部见辉钼矿化，推测其过程为：岩浆期后含矿热液从岩浆中分离出来之后沿构造向远端迁移，随着成矿流体所处条件的变化，主要成矿金属组合也从高温的Au-Cu-Mo（辉钼矿） 转变为低温的Au-Mo（胶硫钼矿）。
本文为首次对该金矿床中广泛发育的与金密切伴生的胶硫钼矿的报道，该矿种的厘定工作对后续针对该伴生矿种的利用提供了理论依据。对该地区金矿成因分析具有指示意义，对矿床成因类型的准确判定有助于深入理解矿床的形成机制，为勘查、评价和开发提供科学依据，对于矿产资源的可持续利用和矿产勘查工作的规划具有重要的指导意义。
5 结论
本文对瓦图科拉金矿所见黑色钼矿经过岩矿鉴定、BSE镜下分析及电子探针测试分析工作，对其矿石特征、矿物形态及赋存状态进行了系统的分析研究，得出以下结论：
（1）瓦图科拉金矿床钼矿物总量为 82.315%~98.724%，Mo 集中在 22.688%~39.580%，S 集中在 20.120%~39.006%，Fe 含量集中在 8.741%~20.987%，与胶硫钼矿的矿物组成特征一致，首次明确该“黑色钼矿”为胶硫钼矿。
（2）胶硫钼矿普遍存在该地区且与金密切伴生，但未引起前人高度重视，在将来的开采过程中可综合考虑，提升矿床经济价值。
（3）该矿床浅部为胶硫钼矿化，深部见辉钼矿化，在矿床类型上具有从斑岩型向浅成低温热液型过度的特点，为该区深部的斑岩找矿提供理论支撑。
注释
① Colley H, Flint D J.1995. Metallic mineral deposits of Fiji[R]. Suva: Fiji Mineral Resources Department Memoir, 1-196.
