上宫金矿床深部矿石矿物及围岩蚀变特征研究
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基金项目：中国地质调查局危机矿山接替资源勘查项目（项目编号：2007-040、2008-125）资助。
作者简介：李红松（1966-），男，汉族，高级工程师，主要从事地质矿产勘查及资源开发工作。
摘 要：上宫金矿床的矿石矿物组分及结构构造复杂，矿石中金矿物主要为自然金、银金矿和碲金矿，金的赋存状态有两类，即可见金和次显微金。物相分析结果标明，金矿物多以粒间金和裂隙金的形式赋存，包裹金相对较少。石英和黄铁矿是最重要的载金矿物；主要蚀变类型为硅化、黄铁矿化、铁白云石化、绢云母化、碳酸盐化、绿泥石化等。蚀变分带现象明显，与金矿化关系密切，蚀变带中心金矿化最为富集。
关键词：上宫金矿 围岩蚀变 矿石类型 赋存状态
中图分类号：P61 文献标识码：A 文章编号：1672-3791（2015）01（c）-0000-00
上宫金矿位于河南省洛宁县，其大地构造位置属华北地台南缘、华熊台隆熊耳山隆断区，地层区划为豫西分区熊耳山小区[1]。区内地层主要为太古界太华群、中元古界熊耳群及新生界新近系，以单斜形式产出。区内断裂构造较发育，包括北东向、近南北向及东西向三组，北东向断裂为主要控矿构造。本区岩浆活动强烈，表现为火山喷发及火山岩侵入，岩石蚀变较强，其中中生代燕山期酸性岩浆的多期、多阶段侵入不仅为区内矿床的形成提供了强大的热源，同时也携带成矿物质在断裂构造带内富集成矿，因此，对本区金矿的成矿过程起着重要的控制作用。
1 矿石性质
上宫金矿床属重熔岩浆热液构造蚀变岩型，矿体产出受构造控制，赋存围岩主要为熊耳群火山岩及太华群角闪斜长片麻岩。金矿体由金属硫化物型构造角砾岩、碎裂岩、构造蚀变岩等组成，呈透镜状、脉状或平行复脉状。矿石类型与矿体赋存深度关系密切，中浅部以氧化矿石居多，而深部矿石则以混合型和原生矿石为主，随深度变化特征较为明显。
1. 1矿石类型
1.1.1矿石自然类型
根据上宫金矿床深部矿石结构、构造及原岩性质，可分为角砾岩型、碎裂岩型、泥砾岩型、蚀变岩型、蚀变糜棱岩型等矿石自然类型。其中角砾岩型矿石最为常见，泥砾岩型、碎裂岩型、蚀变岩型矿石次之，蚀变糜棱岩型矿石相对较少。
从矿石氧化程度看，矿床深部以混合矿和原生矿为主，两类矿石约占矿石总量的83%左右，其中混合型矿石最多，高达76%；氧化矿次之，约为17%左右。
1.1.2矿石工业类型
矿石中与金关系较为密切的金属矿物尤其是金属硫化物含量较低，一般为2-4%，因此，矿石工业类型应属少硫化物型金矿石。
1.2矿石结构、构造
矿石结构以自形一半自形晶粒状结构、它形晶粒状结构及碎裂结构为主，包含结构、网脉状结构及交代残余结构次之；矿石构造主要为角砾状构造、细脉-网脉状构造、稀疏浸染状构造等，次为团块状构造、蜂窝状构造及条带状构造和土状构造等。
1.3矿石的化学成分
矿石主要化学成分见表1，由表中可知，上宫金矿床的矿石主要成分为SiO2、A12O3、Fe2O3、FeO、CaO、MgO、MnO、TiO2、K2O，Na2O、P2O5等，占矿石化学成分总量的90%以上，此外，还具有明显的富铝及高烧失量等特征。
表1 矿石化学成分
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成分 SiO2 P2O5 K2O Na2O TiO2 A12O3 MnO Fe2O3 FeO CaO MgO LOI
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含量 57.67 0.10 2.45 0.74 0.68 11.90 0.10 8.24 1.83 5.33 2.96 8.00
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注：表中数据由12个样品分析结果平均求得，含量单位：%.
矿石中的成矿元素以金为主，伴生元素有银、碲、铅、锌、铜、钴、镍、硫等。其中银的含量约为（3.0-102）×10-6，以碲银矿、碲金银矿、银金矿及自然银、辉银矿等形式与金属硫化物、碲矿物、石英、绢云母、铁白云石等共生，分布极不均匀。部分以次显微银赋存于方铅矿及闪锌矿、黄铁矿等矿物中，以方铅矿中含银最高，可达333.6×10-6，故可作为有益伴生元素加以综合回收利用。铅（0.011-0.35%）、碲（0.00036-0.017%）、硫（0.01-5.27%）、锌（0.014-0.54%）、铜（0.0009-0.24%）及镍（0.0003-0.0176%）、钴（0.0016-0.0066%）等其他组分因含量较低，无综合利用价值。
有害元素主要为砷，含量约0.014-0.17%，存在于黄铁矿及方铅矿中，以固溶体产出，偶见有辰砂。其次为锑，含量约0.0001―0.03%，赋存于黄铁矿、方铅矿、石英、铁白云石等矿物中。由于砷、锑含量甚微，对选矿无明显影响。
1.4矿石品级
从大量样品分析结果看，该矿床的金品位一般在（2.0-8.0）×10-6，矿石品级中等，仅局部矿段品位相对较高，矿体分段富集特征较为明显。矿石中除银以外的其它有用元素含量均未达综合利用水平，有害元素砷、锑含量极低，属易选矿石。
2矿物特征
据野外及室内镜下观察和分类统计结果，该矿床的矿石中已发现金属矿物48种，占矿物总数的61%，总含量一般不超过4%；脉石矿物30种，占矿物总数39%，含量大于96%，包括热液交代矿物、原岩残留矿物、次生矿物等。金属矿物以金属硫化物为主，主要为黄铁矿，次为方铅矿、闪锌矿、黄铜矿、黝铜矿等；金矿物主要为自然金、银金矿，次为碲金矿；氧化矿物主要为褐铁矿。脉石矿物以石英、铁白云石、绢云母为主，次为绿泥石、白云石、方解石、萤石、长石及其次生矿物等。
2.1主要金属矿物特征
黄铁矿（FeS2）：黄铁矿为矿石中最常见的金属矿物，灰绿-淡黄绿色，在矿石中分布不太均匀。多呈自形-半自形晶粒状，晶形多为五角十二面体，以星散浸染状分布，局部形成不规则细脉。根据黄铁矿的粒度大小可将其划分为两期，其中粒度细小的黄铁矿与金矿化最为密切，是最为重要的载金矿物，该期黄铁矿粒度一般为0.002-0.1毫米，少数为0.15-0.3毫米，主要形成于黄铁绢英岩化阶段，局部可见含金矿物在黄铁矿裂隙及晶粒间嵌布。除少数黄铁矿Au含量为≤50×10-6外，该期黄铁矿含金多在（476-1236）×10-6，最高可达1267×10-6。与该期黄铁矿相比，粒度较大的黄铁矿含金性较差甚至基本不含金，可能形成于矿化早期。
方铅矿（PbS）：矿石中方铅矿分布广泛而不均匀，含量仅次于黄铁矿，一般均
闪锌矿（ZnS）：呈灰黑色，有时呈棕黄色，它形晶不规则粒状，粒径多为0.01-0.5毫米，少数达0.8-1.6毫米及0.003-0.008毫米，呈不均匀浸染状及不规则细脉产出，与方铅矿、黄铜矿、黝铜矿、银金矿共生，明显少于方铅矿。较大闪锌矿晶体中见有黄铁矿小包体，也见其穿插、包裹方铅矿。据单矿物分析，闪锌矿中含Au2.5×10-6，Ag为22×10-6。
黄铜矿（CuFeS2）、黝铜矿（3Cu2S・As2S2）：含量少于方铅矿、闪锌矿，呈它形不规则粒状零星散布于脉石中。粒径0.005-1毫米。与方铅矿、闪锌矿共生。呈浸染状、细脉状产出。统计结果表明，该矿床黄铜矿中Au品位约为9.6×10-6；Ag 品位90×10-6；Pb含量约1.615%；Zn含量0.1375%；Co含量0.0019%；Ni含量0.00335%。
褐铁矿（Fe2O3・nH2O）：分布于地表氧化带，主要由黄铁矿氧化形成。多呈土状、隐晶质集合体状，使被交代矿物呈假象或残余。褐铁矿中Au含量为51.5×10-6，为氧化矿石中次显微金的主要载体矿物。
2.2主要非金属矿物特征
石英（SiO2）：为该矿区的主要脉石矿物，也是重要的载金矿物，多为乳白色-灰白色，呈柱状或它形-半自形粒状，粒径一般为0.2-20毫米。多以不规则脉状、透镜状、团块状集合体分布于断裂构造中，有零星黄铁矿伴生。
绢云母（KA12〔A1Si3O10〕（OH）2）：与金矿化关系密切，鳞片状或显微鳞片状，多与铁白云石或绿泥石交织共生并交代近矿围岩。形成黄铁绢英岩化铁白云石化金矿石。绢云母含金1.91×10-6，为上宫金矿床的载金矿物之一。
铁白云石（Ca（Mg・Fe）〔CO3〕2）：为该矿区的主要脉石矿物，灰白色，局部氧化后呈铁红色。与金矿化关系密切的铁白云石呈不规则的微细粒，大多数颗粒的粒径为0.003-0.08毫米；而粒径较大的铁白云山则多为不规则中粗粒粒状，以细-中脉、细网脉状沿裂隙充填、交代分布于石英蚀变岩、黄铁矿化绢英岩化角砾岩及碎裂岩中。偶见方铅矿伴生。铁白云石中Au含量为0.72-8.3×10-6，并有Ag、Pb、Zn、Cu等杂质。
萤石（CaF2）：萤石在该矿区分布较少，仅在部分工程中见到。紫、绿色常见，黄色及无色较为少见，它形不规则粒状，粒径一般为0.3-5毫米，多以不规则团块状或脉状分布于铁白云石石英蚀变岩中，可见其被铁白云石交代现象。偶见黄铁矿、黑钨矿、白钨矿与其伴生。萤石中Au含量最高可达3.01×10-6，因此，是该矿区的载金矿物之一。
2.3金矿物特征及赋存状态
2.3.1金矿物特征
电子探针分析结果表明，矿石中金矿物包括自然金、银金矿、碲金矿等，其中以自然金和银金矿为主，碲金矿次之，其它金矿物较为少见。自然金、银金矿分别呈金黄色和浅金黄色，多呈它形晶片状、圆粒状、不规则粒状及麦粒状、网脉状、针线状等形态。
2.3.2金矿物赋存状态
金矿物粒度变化较大，从微粒金-巨粒金均有分布，粒度一般为0.005-0.8毫米，最大可达1.2毫米。根据粒度特征和赋存状态，可将其分为可见金和次显微金。矿石中粗粒一巨粒金矿物颗粒体积比约为27.52-92.24%，其中巨粒金为19.3-52.82%，粗粒金为27.52-50.18%。两者在可见金中占主要地位；中粒金为4.26-27.98%，明显少于前两者；细粒金为2.17-18.33%，微粒金为0.84-26.16%，均居次要地位。金矿物粒度与赋存矿体标高间具有一定的成因关系，在矿体中浅部及地表金矿物颗粒相对较为粗大，成色较高；而随着矿体向下延深，金矿物粒度明显变细且成色降低，该特征与区内相邻金矿床基本一致[2-3]。
2.3.3金矿物嵌布特征
金矿物在矿石中的分布极不均匀，根据其嵌布形式可将其划分为粒间金、裂隙金及包裹金等三种形式[4-6]。
（1）粒间金
金矿物颗粒单独嵌布在两种以上矿物晶粒间，偶见与其它金属矿物形成连晶。与金粒毗邻的矿物主要有：黄铁矿、方铅矿、黄铜矿、石英、铁白云石及碲金银矿、碲银矿等。金矿物颗粒形态较简单，以它形晶为主，粒度相对较大，最大约1.2毫米。粒间金为可见金主要嵌布形式。其中自然金、银金矿占60.94-78.70%；碲金矿占37.20%。
（2）裂隙金
金矿物颗粒呈它形晶不规则状、细脉状及细网脉状充填于矿物裂隙中。常见载体矿物主要为黄铁矿、石英，方铅矿、闪锌矿、碲矿物等次之。金粒最大粒径为0.25毫米，小到0.001毫米。自然金、银金矿占13.25-20.95%；碲金矿占23.26%，稍高于前者。
（3）包裹金
金矿物颗粒结晶形态多样。自然金、银金矿以它形晶粒状为主；碲金矿自形程度较高，最大粒径为0.15毫米。包裹金主要赋存于石英及碲矿物、闪锌矿、方铅矿、黄铁矿、黄铜矿、黝铜矿等矿物中。其中碲矿物中以自然金为主，而硫化物中以银金矿为主，而石英中的包裹金则包含自然金、银金矿，碲金矿等多种形式。包裹金是碲金矿的主要嵌布形式，占39.53%。自然金、银金矿占8.02-18.09%，为次要嵌布形式。
自然金、银金矿主要呈粒间金产出，次为裂隙金、包裹金；碲金矿主要以包裹金为主，次为粒间金、裂隙金。
金矿物分布特征见表2。
表2 金矿物分布特征
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金 矿 物 可见金 次显微金
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含 量（%） 13.65 86.35
主要镶嵌于石英、黄铁矿、碲矿物及黄铜矿、 主要赋存于黄铁矿中，次为菱
赋存状态 闪锌矿、铁白云石、绢云母粒间和石英、黄 铁矿、长石、石英等矿物中，
铁矿、碲矿物裂隙中；次为包于石英、碲矿 少数见于方铅矿、闪锌矿、铁
物、闪锌矿、方铅矿中。 白云石内。
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受热液活动影响，上宫金矿床围岩蚀变较为强烈，主要呈面状、浸染状、透镜状、细脉-网脉状分布在矿脉及两侧围岩中，蚀变类型多、强度大。蚀变类型主要包括硅化、绢云母化、黄铁绢英岩化、铁白云石化、碳酸盐化、绿泥石化、赤铁矿化等，而重晶石化、绿帘石化等蚀变在区内零星分布。
蚀变分带现象较为明显，自含矿断裂构造中心向两侧围岩，围岩蚀变呈现由强变弱的规律性变化，且两侧蚀变带的出现近于平行和对称分布。其中含矿断裂构造内为含金硫化物铁白云石绢云母石英蚀变带，向两侧依次为绢云母绿泥石化带、绢云母铁白云石化带、弱铁白云石化带。赤铁矿化主要分布于绢云母铁白云石化带及弱铁白云石化带中。上述蚀变分带均呈渐变过渡，无明显界线。各蚀变带含金性差异明显，矿脉中心蚀变较强，蚀变矿物组合主要为黄铁矿等金属硫化物及石英、绢云母等，含金性较好，多形成工业金矿体；而两侧随着蚀变程度的减弱，蚀变围岩含金性较差甚至不含矿，呈现显著的正相关关系。
4 结论
（1）上宫金矿床深部的矿石类型以混合型和原生型矿石为主，氧化矿较少；矿石中矿物种类丰富，金属矿物主要为黄铁矿、方铅矿、闪锌矿、黄铜矿等，脉石矿石以石英、绢云母、铁白云石居多，金矿物包括自然金和银金矿、碲金矿，以粒间金、裂隙金及包裹金等形式嵌布于矿石中。
（2）围岩蚀变强烈且具显著的带状分布规律，由含矿断裂向外，蚀变程度渐弱，矿石含金性也明显下降，两者正相关关系明显，金矿化与硅化、绢云母化及黄铁矿化等具有密切的联系。
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