摘要
杨桥孜矽卡岩型铜金矿床是安徽皖北地区探明的最大的金矿床。前人对该矿床的控矿构造、岩体及地层做了详细的研究,但是关于金的赋存状态及金的沉淀机制等方面研究较少,本文基于手标本观察和显微镜下鉴定,将该矿床成矿阶段划分为2期5阶段。发现金矿石可分为3类:含石英-硫化物金矿石、含磁黄铁矿金矿石、含磁铁矿金矿石。含石英-硫化物金矿石主要由石英、黄铁矿及黄铜矿等矿物组成,属早期硫化物阶段;含磁黄铁矿金矿石主要由磁黄铁矿、方解石、黄铜矿、斑铜矿及黄铁矿组成,属早期硫化物阶段。含磁铁矿金矿石可以分为两类,一类主要由磁铁矿、透辉石及黄铁矿组成;另一类为含穆磁铁矿金矿石,主要由穆磁铁矿、石英、方解石、黄铜矿及少量的透辉石组成,属晚矽卡岩阶段。结合电子探针实验,发现含石英-硫化物金矿石中金主要以包裹金和裂隙金的形式赋存于黄铜矿内;含磁铁矿金矿石中的金主要以包裹金,裂隙金的形式赋存于磁铁矿、石英和黄铁矿中;含磁黄铁矿金矿石中以包裹金的形式赋存于黄铁矿中。矿石成矿元素分析发现金与铜、锌呈一定正相关,与碲具有较好正相关性,表明金是以金碲络合物的形式运移,最后以碲金矿、银金矿或自然金的形式沉淀。
Abstract
The Yangqiaozi skarn-type copper-gold deposit is the largest gold deposit currently discovered in the northern part of Anhui Province. Previous studies have conducted detailed investigations on ore-controlling structures, intrusions, and stratigraphy of this deposit. However, research concerning gold occurrence states and precipitation mechanisms remains limited. Based on the observation of hand specimens and microscopic identifications, this study divides the metallogenic processes of the deposit into two periods and five stages. Three types of gold ores are identified: 1)quartz-sulfide-bearing gold ore in the early sulfide stage that primarily composed of quartz, pyrite, and chalcopyrite; 2)pyrrhotite-bearing gold ore in the early sulfide stage that primarily composed of pyrrhotite, calcite, chalcopyrite, bornite, and pyrite; and 3) magnetite-bearing gold ore in the late skarn stage that furtherly subdivided into two subtypes: one is mainly dominated by magnetite, diopside and pyrite, and another containing Mumagnetite, quartz, calcite, chalcopyrite with minor diopside. Electron probe microanalysis reveals that in quartz-sulfide ores gold primarily exists as inclusion and fracture gold within chalcopyrite; magnetite-bearing ores host gold mainly as inclusions and fracture gold within magnetite, quartz and pyrite; while pyrrhotite-bearing ores contain gold predominantly as inclusions in crystals of pyrite. Ore-forming elements analysis found that the gold in ores is positively correlated with copper, zinc, and tellurium, indicating that gold was transported with the form of gold-tellurium complex and ultimately precipitated as calaverite, electrum, or native gold.
0 引言
杨桥孜矽卡岩型铜金矿床是皖北地区迄今为止发现的最大规模的金矿床(汪青松等,2015),矿区位于安徽北部淮北市,宿县北西约 15 km 处的三铺地区(图1a),矿区坐标东经:116° 50'45″~116° 51'01″,北纬:33°42'57″~33°43'08″,在大地构造上处于中朝准地台鲁西断隆边缘的华北断拗带内(舒良树等,1994)。
前人对该地区金矿床的成矿地质特征进行研究,认为金矿化的有利地层是中寒武统徐庄组大理岩、泥岩、长英质黑云角岩等,矿床受接触带以及捕虏体构造控制,成矿元素具有内铁、外铜、金活跃于铜铁或铜矿体空间范围及其外侧的分布规律(安徽省地质矿产局,1991①)。而后有学者对淮北三铺地区金(铜、铁)矿床生成地质环境、分带和流体演化进行了研究,认为该区含金(铜、铁)矽卡岩矿床主要产于地台断拗区燕山期三铺岩体石英二长闪长岩与中上寒武统白云质大理岩外接触带,金矿化与铜的硫化物密切共生,属于镁矽卡岩的退化热液交代作用产物,矿床成因类型为矽卡岩型铜金矿床,并对含矿镁质矽卡岩中的金云母进行了 K-Ar同位素测年,结果为(134.32±1.95) Ma(赵一鸣等,1999; 产思维,2013;殷磊磊,2016)。
前人对杨桥孜矽卡岩型铜金矿床的控矿构造、地层及岩浆岩等方面进行了详细的研究,并确定了该矿床的成因类型及大致形成时代(安徽省地质矿产局区域地质调查队,1990;安徽省地质矿产局, 1991①;赵一鸣等,1999;产思维,2013;殷磊磊,2016; 韦帅等,2022),但是对于金的赋存状态及沉淀机制等方面研究较少,这限制了对该矿床的矿石特征研究以及对于矿石的进一步选冶工艺的评价,本文对杨桥孜矽卡岩型铜金矿床的矿石特征进行研究,发现矿床中存在 3 种含金矿石,因此本文将结合偏光显微镜、电子探针矿物形貌学和能谱实验及矿石成矿元素地球化学分析等手段,对这 3 类金矿石的矿物共生组合、金矿物的特征及成矿元素分布规律进行研究,来分析该矿床金的赋存状态及其沉淀机制。
1 矿床地质特征
1.1 矿床控矿特征
区内地层隶属华北地层大区晋冀鲁豫地层区之徐淮地层分区的淮北地层小区。本区大部分被新生代松散沉积地层所覆盖,区内除缺失上奥陶统至下石炭统外中生界,自新元古界以后的其余地层均有分布。杨桥孜矽卡岩型铜金矿床赋存于中寒武统徐庄组、毛庄组碳酸盐岩接触带附近,其主要岩性富镁碳酸盐岩类地层(图1b、c)。
1—古近系;2—二叠系;3—石炭系;4—奥陶系;5—寒武系;6—张夏组;7—徐庄组;8—毛庄组;9—石英二长闪长玢岩;10—辉长闪长玢岩; 11—矽卡岩;12—金矿体;13—铜矿体;14—实测断层;15—推测断层;16—矿床;17—地名;18—矿带及编号;19—研究区
杨桥孜铜金矿位于皇藏峪复式背斜西翼平山背斜核部及北东翼,宿北(符离集)断裂南侧(产思维,2013;产思维等,2016)。区内构造以NNE-近SN 向弧形构造为主。古生代地层在印支—燕山早期构造活动中形成一系列 NNE-近 SN 向弧形褶皱构造,构成著名的宿徐旋卷构造,以复式背、向斜构造形式出现。符离集断层经过矿区,为淮北地区最大的一条区域性大断裂,断层面北倾,倾角 35°~75°,走向近 EW,在区域上起着控岩、控矿的作用(汪青松等,2015)。平山背斜是矿区主要褶皱构造,各矿段分布在其两翼,三铺岩体顺层侵入背斜核部及两翼。此外,岩体与围岩的接触带构造则是主要容矿空间(产思维,2013;产思维等,2016)。
区内岩浆活动较强烈、频繁,岩浆活动发生在燕山期大陆边缘活动带阶段。岩体多为具多次侵入活动形成的复式岩体,分布范围较广泛,岩体规模较大均为中—浅成侵入体,以中性闪长岩类为主,其次是酸性花岗岩类及基性辉绿岩,岩浆岩产状多以岩床、岩株为主,少数为岩墙(汪青松等, 2015)。20世纪70—80年代,桂林、天津地质矿产研究所用全岩 K-Ar 法测得三铺地区石英二长闪长 (玢)岩年龄分别为 140.2 Ma和 131 Ma,该年龄与铜陵地区侵入岩年龄大致相当(产思维,2013),之后有研究者得出杨桥孜矽卡岩型铜金矿床的成矿岩体锆石U-Pb年龄为(128±1.1) Ma(韦帅等,2022)及辉钼矿Re-Os等时线年龄为(128±1.6) Ma(韦帅等, 2021)。
1.2 成矿阶段划分
矿床属于矽卡岩型铜金矿床。矿体绝大部分赋存在三铺岩体接触带上或其附近。矿体均被第四系掩盖,总体走向NW-NWW,倾向NNE,倾角26°~68°,前人将该矿床自岩体向围岩方向划分了内矽卡岩蚀变岩浆带、外矽卡岩带和蚀变大理岩带(产思维,2013),矿体主要集中在外矽卡岩带中。
据矿床中的各类矿石结构和构造特征、矿物共生组合和产出关系,将本区的矿床形成过程划为 2 期 5 阶段。矽卡岩期中的早期矽卡岩阶段、晚期矽卡岩阶段、氧化物阶段、石英-硫化物期的早期硫化物阶段和晚期硫化物阶段。各个阶段的矿物组成如表1所示。
表1杨桥孜矽卡岩型铜金矿床成矿阶段划分
1.2.1 矽卡岩期
主要形成各种钙、铁、镁、铝的硅酸盐矿物,无石英形成。该期又可分为以下3个阶段。
①早期矽卡岩阶段:形成钙铝石榴子石(图2f) 和透辉石(图2g)、硅灰石(图2e)等无水硅酸盐,组成矽卡岩的主体,又称为干矽卡岩阶段。
②晚期矽卡岩阶段:形成阳起石(图2i)、透闪石 (图2l)、绿帘石(图2b)等含水硅酸盐,故又称湿矽卡岩阶段,这一阶段形成的矿物明显地交代早期矽卡岩矿物,且磁铁矿大量出现,有时构成富集的磁铁矿矿体,故又称磁铁矿阶段(图3g~k)。
③氧化物阶段:这一阶段中硅酸盐类矿物已很少见,开始出现石英、萤石、辉钼矿等矿物。它介于矽卡岩期和石英硫化物期之间,具有过渡性质,是由温度较高的热液作用形成的,后期出现少量的磁黄铁矿。
1.2.2 石英-硫化物期
在这一成矿期中,有典型的热液矿物如绿泥石、石英、方解石和大量的金属硫化物形成。该成矿期又可分为2个阶段。
①早期硫化物阶段:矽卡岩矿物被大量交代,开始形成绿泥石(图2k),这一阶段中出现大量石英、萤石,形成矿石的主要脉石矿物。金属矿物主要有磁黄铁矿、黄铜矿、黄铁矿、斑铜矿(图2d、j、h、图3a~e)等,金属氧化物已很少见,所以也可称为铁铜硫化物阶段。
②晚期硫化物阶段:这一阶段中,除交代早期形成的硅酸盐矿物如绿泥石和绢云母外,石英和萤石的数量继续增加(图2j),开始出现大量方解石(图2a)。
1.3 金矿石特征
根据手标本鉴定和显微镜下观察,把杨桥孜矽卡岩型铜金矿床含金矿石分为3类:
含石英-硫化物金矿石:为脉状矿石,稠密浸染状构造(图3a)、粒状结构,主要由石英、黄铁矿及少量黄铜矿组成(图3b);镜下显示黄铁矿与石英共生于石英脉内,为后期方解石脉穿切(图3c)。该类矿石形成于早硫化物阶段。
含磁黄铁矿金矿石:为块状矿石(图3d),稠密浸染状构造,粒状结构,主要由磁黄铁矿、黄铁矿、斑铜矿、透辉石及少量的黄铜矿组成(图3e~f)。该类矿石也形成于早硫化物阶段。
含磁铁矿金矿石:可分为2类,一类为含穆磁铁矿金矿石,其为块状矿石(图3g),折膝状及针状结构(图3h),主要由穆磁铁矿、透辉石、方解石及少量的石英、黄铁矿和黄铜矿组成(图3i)。形成于氧化物阶段。另一类为含磁铁矿金矿石,主要为块状构造,稠密浸染状构造(图3j),共生结构(图3k),主要由磁铁矿、透辉石及少量的黄铁矿、黄铜矿组成(图3l)。该类矿石形成于晚矽卡岩阶段。
图2杨桥孜矽卡岩型铜金矿床脉石矿物照片
a—晚绿帘石化矽卡岩为晚硫化物阶段方解石脉穿切;b—正交偏光镜下绿帘石; c—正交偏光镜下方解石、绿纤石;正交偏光镜下黑云母;d— 早期石榴子石矽卡岩为早期石英硫化物脉穿切;e—单偏光镜下硅灰石;f—单偏光镜下石榴子石;g—正交偏光下透辉石; h—单偏光镜下石英;i—单偏光镜下阳起石;j—绿泥石绿帘石矽卡岩为早期石英硫化物脉穿切又为晚期纯石英脉穿切;k—正交偏光镜下绿帘石+透闪石;l—正交偏光镜下透辉石;Act—阳起石;Bi—黑云母;Cc—方解石;Chl—绿泥石;Di—透辉石;Ep—绿帘石; Grt—石榴子石;Grs—钙铝榴石;Ms—白云母;Pu—绿纤石;Q—石英; Tr—透闪石; Wo—硅灰石
图3杨桥孜矽卡岩型铜金矿床含金矿石的手标本及镜下照片
a—含石英-硫化物金矿石;b—黄铜矿与黄铁矿共生于石英脉内(反射光);c—方解石脉穿切石英硫化物脉(正交偏光);d—含磁黄铁矿金矿石; e—磁黄铁矿交代黄铜矿及斑铜矿(反射光);f—磁黄铁矿内的透辉石(正交偏光);g—穆磁铁矿金矿石;h—穆磁铁矿粒间含有黄铜矿、黄铁矿 (反射光);i—穆磁铁矿内的方解石、石英及透辉石(正交偏光);j—多金属硫化物-磁铁矿矿石;k—磁铁矿与黄铁矿共生;l—透辉石(正交偏光) Bn—斑铜矿;Cal—方解石;Ccp—黄铜矿;Di—透辉石;Mag—磁铁矿;Mgh—穆磁铁矿;Po—磁黄铁矿;Py—黄铁矿;Qtz—石英
2 矿石地球化学特征
2.1 样品选择和实验方法
本次实验样品从钻孔及坑道中采集,分别为石英-硫化物金矿石、磁黄铁矿金矿石、穆磁铁矿金矿石、多金属硫化物-磁铁矿矿石,代表了矽卡岩型矿床主要的石英硫化物期和晚矽卡岩阶段磁铁矿体形成期,具有良好的代表性;样品送至澳实分析检测(广州)有限公司,进行矿石成矿元素地球化学分析,其中 Au 元素采用低含量金-常规火试金,原子吸收定量分析(Au-AA23),若含量超过10 μg/g则采用高含量金火试称重法(Au-GRA21);Ag、As、Bi、 Pb、Zn 等元素采用酸消解,等离子光谱定量法分析 (OG62);Co、Ni、Sb、Fe、S 等采用碱熔等离子光谱定量法测定(ME-ICP881);最后测试 Te,采用岩石痕量元素稀有金属单项分析四硝酸等离子质谱定量分析(ME-MS62s)。
2.2 金的赋存状态特征
前文在金矿石特征这一节中将杨桥孜矽卡岩型铜金矿床中含金矿石分为3类即:含石英-硫化物金矿石、含磁黄铁矿金矿石、含磁铁矿金矿石。
在含石英-硫化物金矿石中的金主要以银金矿的形式存在,有多种赋存状态,一是他形粒状,粒径大约5 μm,以粒间金的形式赋存于石英和黄铜矿接触边界(图4a);二是折膝状,粒径5 μm×20 μm,以裂隙金的形式赋存于黄铜矿裂隙中(图4b);三是他形粒状,粒径大约 5 μm,以包裹金的形式赋存于黄铜矿中(图4c)。
在含磁铁矿金矿石中金有 3 种赋存形式:一是半自形粒状,粒径10 μm×20 μm,以银金矿的形式包裹于磁铁矿中(图4d);二是破碎棱角粒状,粒径大约10 μm,以自然金的形式包裹于石英中(图4e);三是米粒他形粒状,粒径大约10 μm,以金碲矿的形式包裹于黄铁矿中,黄铁矿有 2 种状态:结晶完好(图4f)和比较破碎(图4g)。
在含磁黄铁矿金矿石中金以自然金的形式存在,长形粒状,粒径 10 μm×20 μm,以包裹金的形式赋存于黄铁矿中(图4h)。
在显微—次显微颗粒金中,金的赋存可分为包裹金、裂隙金和晶隙金 3 种(高振敏等,2000);金的化学状态有 4 大类:独立矿物、络合物、胶体和类质同象,其中独立矿物还可分为自然金、合金和化合物金(郑仲,2016)。杨桥孜铜金矿床中金的赋存状态主要以显微银金矿、自然金、碲金矿的形式存在,本次统计了 35 粒含金颗粒,其中银金矿占比 48.6%,自然金占比37.1%,碲金矿占比约14.3%。
图4杨桥孜金铜矿床电镜下不同金矿石中金的背散射照片
a—含石英-硫化物金矿石中银金矿分布在黄铜矿边缘的照片;b—含石英-硫化物金矿石中银金矿分布在黄铜矿裂隙中的照片;c—含石英-硫化物金矿石中银金矿被黄铜矿包裹的照片;d—含磁铁矿金矿石中银金矿被磁铁矿包裹的照片;e—含磁铁矿金矿石中自然金分布在石英中的照片;f—含磁铁矿金矿石中碲金矿被黄铁矿包裹的照片;g—含磁铁矿金矿石中碲金矿分布于黄铁矿裂隙中的照片;h—含磁黄铁矿金矿石中自然金被黄铁矿包裹的照片;Au—自然金;Ccp—黄铜矿; Cve—碲金矿;EIt—银金矿;Fl—萤石;Gn—方铅矿;Mt—磁铁矿;Po—磁黄铁矿;Py— 黄铁矿;Q—石英;Up—碲铋矿
2.3 金矿石成矿元素地球化学特征
从表2中可以看出金在不同矿石中的含量有很大区别。矿石中Au的含量为0.012×10-6~22.9×10-6; 含磁铁矿金矿石中Au含量为0.012×10-6~4.33×10-6,平均值为 1.7×10-6;含磁黄铁矿金矿石中 Au 含量较高为 22.9×10-6;含石英-硫化物金矿石中 Au 的含量较低为 0.047×10-6。矿石中 Ag 的含量均比较低在 1×10-6~15×10-6 之间;含磁铁矿金矿石中 Ag 的含量为 1×10-6~15×10-6,平均含量 5.25×10-6;含磁黄铁矿金矿石中 Ag 含量较高为 2×10-6;含石英-硫化物金矿石中 Ag 的含量较低为 1×10-6。矿石中 As 的含量为 10×10-6~1960×10-6;含磁铁矿金矿石中 As的含量为 10×10-6~1490×10-6,平均含量为 55×10-6;含磁黄铁矿金矿石中 As的含量为 1490×10-6;含石英-硫化物金矿石中 As 的含量为 330×10-6。矿石中 Cu 的含量为 90×10-6~23400×10-6,含磁铁矿金矿石中 Cu 的含量为 90×10-6~23400×10-6,平均值为 5995×10-6;含石英-硫化物金矿石中 Cu 的含量为 720×10-6;含磁黄铁矿金矿石中Cu的含量为1960×10-6。Zn的含量为 10×10-6~180×10-6。矿石中 Te 的含量较高为 0.05×10-6~22×10-6,含磁铁矿金矿石中 Te 的含量为 0.05×10-6~10.50×10-6,平均含量为1.8×10-6;含石英硫化物金矿石中Te的含量为0.63×10-6;含磁黄铁矿金矿石中Te的含量为22.0×10-6。
在金和相关元素的散点图中,可以看出在含磁铁矿金矿石中金和银有一定的正相关性(图5a),也印证之前认为的金是以银金矿形式赋存的;金矿石中金和锌、铜也具有一定的正相关性(图5d~e);除此之外砷、硫对金的成矿也具有一定影响(图5c、f)。特别注意的是,碲在金的沉淀过程中具有重要作用,从散点图中可以看出碲与金的相关性也比较好(图5b)。
表2金矿石成矿元素含量(10-6)
图5金矿石成矿元素以及相关元素散点图
3 讨论
3.1 金的沉淀与碲及砷的关系
许多研究者对元素Te与Au的迁移与沉淀作用进行了研究,发现金碲络合物(如:AuTe2-、Au(Te2)-、 Au2(Te2)、Au2(TeS3)2 2-等)与 Au 的迁移有密切关系 (Seward,1973;Grundler et al.,2013),之后有学者研究富碲流体的性质,认为这类流体大多与氧化性质岩浆流体有关,碲主要与多碲络合物的形式迁移 (Brugger et al.,2012),在相对氧化条件下,碲主要以 H3TeO3 +、H2TeO3 和 HTeO3- 的形式存在(Zhang and Spry,1994),而且随着流体温度升高,H2TeO3 稳定的 pH 值范围更大(Grundler et al.,2013)。在热液型金矿成矿多元素多相体系中,若体系中除Au外其他成矿元素(Ag、Cu、Pb、Sb、Hg和 Bi)相对矿化剂元素(S 和Te)不足,则Te与Au结合形成碲金矿物;若除Au 外其他阳离子元素相对矿化剂元素过量,Te 则与 S 亲和性弱的元素(主要为Bi元素)结合,Au以自然金形式产出(张瑞森,2018)。引起碲沉淀的机制主要有以下几种:温度或/和压力的变化、水岩反应、流体混合、流体不混溶(沸腾)、含碲气体的冷凝以及多因素的叠加(胡新露等,2021),对富 Te 矿床的流体包裹体成分分析表明,富含Te 的流体可以是强氧化性的,也可以是强还原性的。氧化性的流体在演化过程中通过水岩反应可以形成还原流体,从而降低流体中的Te 氧化价态,促使Te 与Au 结合形成碲化物而沉淀(Grundler et al.,2013)。
有研究观点认为 Au 与 As 具有相似的共价半径,或者 Fe+(Au,Sb)联合替代 2As[Fe] ( Johan et al., 1989),占据 As 的位置以晶格金的形式存在于毒砂或黄铁矿中。亦有研究者表明可见 Au在经过热液蚀变作用,在高 As 条件下,加大了 Au 的溶解度,温度和硫逸度升高,溶出不可见金;在温度下降和还原条件下,Au 以可见金形式存在于蚀变环带中,且后期溶出的可见 Au通常沿裂隙和黄铁矿或毒砂内分布(卢焕章等,2013)。
前文中矿石的成矿元素分析中发现 Te 的含量较高,Au与Te有较好的相关性(图5b),而且在含磁铁矿金矿石中也发现了碲金矿的存在,有相关研究者对杨桥孜矽卡岩型铜金矿床成矿岩体与不成矿岩体进行对比研究时发现,成矿石英二长闪长岩相对不成矿石英二长闪长玢岩具有相对较高的氧逸度(ΔFMQ=1.48~1.79),可能是导致其形成铜金矿床重要原因(韦帅等,2022),表明该矿床在成矿的过程中可能具有较高的氧逸度,成矿环境为氧化环境。因而认为杨桥孜矽卡岩型铜金矿床中的成矿流体是富Te的,相对于其他成矿元素是过剩的且形成了碲铋矿(图5h)、氧化的,可能以 H3TeO3 +、 H2TeO3 或HTeO3- 形式运移,而且认为该铜金矿床是矽卡岩型铜金矿床(赵一鸣等,1999;汪青松等, 2015),石英二长闪长岩与寒武系徐庄组、毛庄组碳酸盐岩接触交代发生水岩反应,氧化性的成矿流体在演化过程中通过水岩反应可以形成还原流体(宋威方等,2023),从而降低流体中的 Te 氧化价态,促使Te 与Au 结合形成碲化物沉淀并且以不同形式的金沉淀下来,形成含磁黄铁矿金矿石。
含金矿石中 Au 与 As 有较好的相关性(图5c),表明成矿热液中 As 的含量较高,也提高了 Au 在流体中的溶解度,温度和硫逸度升高,溶出不可见金; 当流体发生水岩反应,温度下降和由氧化到还原条件下的转变,Au以可见金的形式沿裂隙和黄铁矿或毒砂内分布(图4f、h)。
3.2 不同类型金矿石中金的沉淀机制
杨桥孜矽卡岩型铜金矿床金的赋存状态有裂隙金、粒间金和包裹金 3 种。裂隙金是由于热液或构造活动产生的裂隙被热液充填,热液与载金矿物黄铁矿、石英、黄铜矿等反应使金沉淀。粒间金是由于构造活动使金属硫化物破碎产生粒间空隙,金在空隙中成核生长。包裹金是指金矿物可以无规则分布于载金矿物颗粒内,呈链球状分布矿物的微裂隙之中,沿载体矿物的解理定向分布,亦可与矿物同结晶时沉淀在矿物晶面,进而形成包体夹层 (张博等,2018;张广平等,2023)。
在含石英-硫化物金矿石中,银金矿主要和黄铜矿伴生,分别产出在黄铜矿的边缘、裂隙和内部,说明黄铜矿形成之后发生金的沉淀。含矿热液中金以金碲络合物的形式随矿液运移,当含矿热液与黄铜矿接触时,由于热液中的碲与黄铜矿中的铜、硫等元素亲和性较高,热液中的碲金碲络合物的形式迁移进入黄铜矿,留下银金元素最终形成银金矿。黄铜矿边缘、裂隙和内部的孔洞(图4a~c),都为金提供了较好的沉淀位置(张瑞森,2018)。
含磁铁矿金矿石中磁铁矿呈他形分布在黄铁矿边缘(图4d、e),可能是含矿热液交代早期的黄铁矿和磁黄铁矿形成(王磊等,2008)。在含磁铁矿金矿石中发现了碲金矿,甚至发现有碲铋矿沉淀(图4e),碲金矿分别与磁铁矿、石英、黄铁矿伴生。该矿床的成矿流体体系中 S 或者是 Te 优先与流体中的 (Ag、Cu、Fe、Bi)等阳离子结合,形成黄铁矿、黄铜矿以及碲银矿碲铋矿,剩余的 Te 元素与 Au 结合或者改造早期形成的银金矿形成碲金矿,在石英脉中形成了黄铁矿+碲金矿矿物组合(图4e)。由于早期的黄铁矿中发育孔洞和裂隙(图4f、g),含矿热液充填其中的孔洞和裂隙,金在其中成核和生长,形成了黄铁矿中的裂隙金。
含磁黄铁矿金矿石中自然金包裹在黄铁矿颗粒中,并且也有碲铋矿沉淀(图4h),因此金的沉淀也与碲有关。在 Au沉淀过程中,Fe、Bi等相对其他矿化剂(S、Te)过量,Fe 与 S 结合形成黄铁矿,而 Te 与亲硫性较弱的元素 Bi 结合沉淀,形成碲铋矿,当 Te和 S含量减少,甚至消耗殆尽,则 Au元素以自然金的形式沉淀(张瑞森,2018)。
根据矿物组合类型(图3)可以判断,含磁铁矿金矿石中穆磁铁矿形成于晚矽卡岩阶段,含石英-硫化物金矿石和含磁黄铁矿金矿石中硫化物形成于早期硫化物阶段。根据前文的研究和分析,金的沉淀主要和碲有关,并且含金矿物是充填于其他金属硫化物孔隙中或裂隙中,是和其他金属硫化物同期沉淀或滞后于其他金属硫化物。综上所述,3 类矿石中金的沉淀发生在硫化物阶段,这也与前人的研究相吻合(赵一鸣等,1999)。
4 结论
(1)根据矿物的共生组合,将杨桥孜矽卡岩型铜金矿床形成过程划分为 5 个阶段:早期矽卡岩阶段、晚期矽卡岩阶段、氧化物阶段、早期硫化物阶段、晚期硫化物阶段,为典型的矽卡岩型矿床。金矿床中发现 3 类金矿石,分别是:含石英-硫化物金矿石、含磁黄铁矿金矿石和含磁铁矿金矿石。
(2)含石英-硫化物金矿石中金以包裹金和裂隙金的形式赋存于黄铜矿中;含磁铁矿金矿石中以包裹金和裂隙金的形式赋存于磁铁矿、石英和黄铁矿中;含磁黄铁矿金矿石中以包裹金的形式赋存于黄铁矿中。不同类型金矿石中金的沉淀发生在硫化物阶段。
(3)碲在金的沉淀中起了主要作用,金主要是和碲结合形成金碲络合物运移,在氧化变为还原环境下形成碲金矿,当碲和硫与其他金属离子结合沉淀之后,碲含量降低之后形成自然金或银金矿。
注释
① 安徽省地质矿产局三二五地质队 .1991. 安徽省濉溪县三铺地区金矿成矿地质条件及预测[R].