山東乳山金青頂金礦床金的賦存狀態研究

吳敏，張燕揮，于建濤，李增勝，徐珺，張朋朋，遲乃杰

(1.山東黃金礦業股份有限公司礦業管理分公司，山東 濟南 250100；2.山東省物化探勘查院，山東 濟南 250013；3.山東金洲礦業集團有限公司，山東 威海 264500；4.自然資源部金礦成礦過程與資源利用重點實驗室，山東省金屬礦產成礦地質過程與資源利用重點實驗室，山東省地質科學研究院，山東 濟南 250013)

0 引言

在含硫化物金礦床中，黃鐵礦是最重要的載金礦物之一，金在黃鐵礦中主要以裂隙金、晶隙金、包裹金以及固溶體金等賦存形式存在。研究黃鐵礦中金的礦物學特征，可以提高金礦勘探成功率，同時在礦石的選冶中可以提高金的回收率。除了工業上的作用，其還具有重要的學術意義，在硫化物的晶體化學，礦床成因以及成礦演化等研究領域，可以提供一定的理論依據[1]。

牟平-乳山金礦帶位于華北克拉通東南緣，該金礦帶金礦類型明顯區別于膠西北金礦集中區的焦家型和玲瓏型[2-3]，礦石富含硫化物。金青頂金礦床位于該金礦帶中段，是我國目前發現的規模最大的含金硫化物石英脈型金礦床[4]。前人對金青頂金礦的礦床地質特征[4-6]、疊加暈特征[7]、圍巖蝕變[8-9]、找礦預測[10-12]、碲金成礦機理[13-15]、成礦物質及成礦流體來源[16]等方面取得了一些研究成果。硫化物中金常以顯微—次顯微金甚至納米金顆粒出現，普通光學顯微鏡難以直接觀察到，電子探針微束分析是一種顯微結構與成分分析相結合的微區原位分析技術，具有制樣簡單、無損、分辨率高、定量準確等優點，在微粒礦物鑒定及賦存狀態研究中得到廣泛應用，彌補了傳統光學顯微鏡鑒定和定量較為困難的缺點。本文通過電子探針能譜儀和波譜儀對金青頂金礦硫化物中金礦物的礦物學特征、化學成分和賦存狀態進行了精細研究，并探討了黃鐵礦與金成礦的關系。

1 地質背景

礦區處于牟平-乳山金成礦帶中部,華北板塊(Ⅰ)膠南-威海造山帶(Ⅱ)膠南-威海隆起區(Ⅲ)威海隆起(Ⅳ)威海凸起(Ⅴ)西部。區域上出露地層主要為古元古代荊山群，巖性主要有黑云變粒巖，透閃石大理巖，斜長角閃巖，黑云斜長片麻巖等。區內構造運動強烈，斷裂構造發育，以NNE和NE向為主，縱貫全區，為區內含金石英脈型金礦床的重要控礦構造[6]。

金青頂金礦床的圍巖為昆崳山花崗巖，將軍石-曲河莊斷裂是該礦床的控礦構造，礦區處于斷裂南端，該斷裂縱貫全區，也是區內最大的斷裂(圖1)。礦區內主礦體為Ⅱ號礦體，礦體中上部為單脈，由含金硫化物石英脈組成，深部主礦脈兩側出現許多微細礦脈。區內圍巖蝕變發育，有鉀長石化、硅化、絹云母化、絹英巖化、黃鐵絹英巖化、菱鐵礦化、綠泥石化、綠簾石化、碳酸鹽化等[14]。

1—第四系；2—白堊紀火山巖；3—古元古代粉子山群；4—古元古代荊山群；5—三佛山二長花崗巖；6—垛崮山二長花崗巖；7—瓦善弱片麻巖中粒二長花崗巖；8—五爪山含榴二長花崗巖；9—中生代鵲山二長花崗巖；10—斷層；11—金礦床；12—城市圖1 金青頂金礦床地質簡圖(據文獻[8]修改)

2 樣品采集及實驗方法

本次研究以含金硫化物石英脈為研究對象，采自金青頂金礦床Ⅱ號礦體。挑選出代表性的樣品磨制成電子探針片，電子探針片在高真空環境下表面噴鍍一層導電碳膜，然后在電子探針分析儀上進行X射線能譜分析(EDS)和電子探針波譜定量分析(WDS)。

電子探針分析是在山東省地質科學研究院自然資源部金礦成礦過程與資源利用重點實驗室完成，應用JEOL JXA-8230型電子探針對金的賦存狀態進行了詳細的研究。測試條件如下：加速電壓20kV，束流2.0×10-8A，束斑1μm，采用ZAF修正法。主量元素(含量大于1%)：峰值積分時間10s，背景積分時間5s；微量元素(含量小于1%):峰值積分時間20s，背景積分時間10s。所用標樣均為加拿大Astimex公司系列標樣。針對不同元素使用了不同的標樣，Au、Ag、Te使用的是純金屬標樣；S、Fe使用的標樣是黃鐵礦；Se使用的標樣是硒化鉍；Co使用的標樣是砷鈷鎳礦；Ni使用的標樣是鎳黃鐵礦；Cu使用的標樣是赤銅礦；Zn使用的標樣是閃鋅礦；Pb使用的標樣是方鉛礦。能譜分析采用英國牛津INCAx-act350型能譜儀，測試條件如下：電壓20kV，采用點模式X射線采集，采集時間20s,處理時間5s,采用無標樣定量分析法。實驗室環境溫度：24℃，濕度：40%。

3 結果與討論

3.1 礦石礦物組成及特征

礦石構造主要有塊狀、浸染狀、條帶狀等(圖2)，根據顯微鏡及電子探針分析，主要金屬礦物為黃鐵礦，少量閃鋅礦、方鉛礦、碲鉛礦、碲鉍礦，黃銅礦。主要非金屬礦物為石英，少量絹云母。金礦物為自然金，碲金銀礦，其中主要載金礦物為黃鐵礦，其次黃銅礦。

Q—石英；Py—黃鐵礦圖2 金青頂金礦床礦石礦物組成

3.2 金的賦存狀態研究

電子探針背散射電子圖像(BSE)是利用入射電子被試樣表面組成原子所反射的電子成像，其明暗程度主要決定于組成試樣的平均原子序數，原子序數越高，背散射圖像越亮。金礦物在背散射圖像中的亮度遠遠大于黃鐵礦和透明礦物。在背散射圖像下找到感興趣的礦物，通過能譜儀來進行定性分析，可以判斷礦物的種類，之后再通過波譜儀進行定量分析，就可以得到礦物的準確化學成分。因此，本次研究主要通過電子探針背散射圖像、能譜儀分析、波譜分析等對金的賦存狀態進行研究，得到金礦物的化學成分、共生組合特征、元素分布特征等。

通過分析發現金礦物主要以自然金、碲金銀礦為主，少量碲金礦，以包裹金和裂隙金為主，少量晶隙金。金礦物主要特征如下。

(1)自然金，見圖3A、圖3B，呈不規則粒狀或條狀，主要包裹在黃鐵礦中或充填在裂隙中。根據電子探針波譜分析結果(表1)，Au含量83.33%～84.44%，Ag含量13.70%～16.02%，Fe含量0.55%～1.90%，含微量S、Co、Ni、Te等，金的成色830～844。

A—黃鐵礦中的裂隙金;B—黃鐵礦中的包裹金；C—黃鐵礦晶隙中的碲金銀礦；D—黃鐵礦中包裹的碲金礦圖3 金礦物背散射圖像及能譜分析圖

(2)碲金銀礦，見圖3C，主要分布于黃鐵礦的裂隙中，與碲銀礦密切共生。根據電子探針波譜分析結果(表1)，碲金銀礦中Te含量為32.30%～34.09%，Au含量為22.07%～25.20%，Ag含量為40.54%～41.98%，Fe含量為0.66%～1.21%，含有微量的S、Zn、Co等。

(3)碲金礦，見圖3D，顆粒較小1～5μm，呈不規則粒狀包裹于黃鐵礦中。根據電子探針波譜分析結果(碲金礦數據來源于文獻[15])(表1)，碲金礦中Te的含量為55.06%～55.29%，Au的含量為40.71%～40.82%，Ag的含量為0.96%～1.07%，Fe的含量為1.14%～3.0%，含有微量的S、Zn、Cu等。

3.3 黃鐵礦沉淀與金成礦的關系

黃鐵礦是與金成礦關系最密切的礦物，其沉淀過程從金成礦早期延續到金成礦晚期。探究其顯微尺度下的結構、元素成分及同位素上的變化，將有助于了解黃鐵礦的復雜生長歷史，精確厘定含礦物質來源與演化過程，深入理解成礦機理與金沉淀機制[17-20]。一般認為,金傾向于以固溶體金(Au+)或納米顆粒金(Au0)的“不可見金”形式在含As黃鐵礦中富集，而As通常以As-形式替代黃鐵礦晶格中S-的位置[21]。但金青頂金礦床黃鐵礦中貧As元素而富含Te礦物，而低的As含量可能導致Au難以進入黃鐵礦晶格中，導致金很難以固溶體金的形式賦存于黃鐵礦中，金的礦化以可見金為主。金礦物的形成更有可能是伴隨著黃鐵礦的沉淀，成礦熱液中的硫逸度降低，成礦流體體系達到金的過飽和從而直接沉淀所形成,而非早期黃鐵礦“再活化”所致。另外黃鐵礦廣泛發育的裂隙晶隙等微結構也為含金流體提供了高效的擴散通道和有利的金沉淀空間和條件[22]。

4 結論

本文采用電子探針能譜儀和波譜儀對金青頂金礦床礦石中金礦物進行了詳細研究，對金化物礦物種類、共生關系和化學成分進行了分析，得出以下結論。

(1)金礦物主要以自然金、碲金銀礦為主，少量碲金礦，化學成分含有微量Fe、S、Co、Ni、Zn等，自然金的成色830～844。

(2)查明了金的賦存狀態，金礦物包裹在黃鐵礦之中或者充填在黃鐵礦的裂隙中，金礦物的形成可能是因為成礦流體體系達到金的過飽和從而直接沉淀所形成。