陕西双王金矿床矿物学研究及其成因意义

赵 展，陈雨林，胡 畏

（1.河南地矿职业学院，河南 郑州 450000；2.湖南省地质矿产勘查开发局四〇九队，湖南 永州 425000）

黄金自古就是具有极高价值的贵重金属，在当前的经济背景下，更是作为国家储备的重要货币资源，而且应用领域极其广泛，包括但不限于珠宝行业、电子通讯行业、军事航空等，其战略价值与经济价值都十分重要。目前发掘的大部分金矿床，热液作用都是其最为重要的成因之一[1]。在二十世纪八十年代中期，随着专业人员的不断实践和新的找矿理论的应用，陕西秦岭金矿勘查与找矿实现了重大突破，前后相继发现了几处大型、多处中型以及众多小型金矿，同时总结了金矿床的成因多样性和类型复杂性，打破了当时追索石英脉型找金的束缚。而随着矿床资源量继续扩大，对该地区金矿床的研究程度不足的问题便渐渐凸显出来，尤其缺乏对矿床的物质组成、成矿条件等系统性的矿物学分析研究工作。因此，本文以双王金矿床为代表，对该地区金矿床的矿物学及其成因意义进行分析研究。

1 地质背景概述

1.1 矿区地层

双王金矿床属秦岭造山带，地处陕西省太白县，大地构造位置处于板块碰撞较强烈的部位，矿区出露地层基本为泥盆系，与下伏地层并不整合，岩性多为灰岩、白云岩夹板岩、碎屑岩等，矿石矿物以黄铁矿、黄铜矿等为主[2]。矿区不同方位的岩性略有不同，南部大多以千枚板岩等为主，中部大多以砂质板岩等为主，中北部大多以粉砂质绢云板岩等为主，北部大多以细砂岩夹粉砂质板岩为主。

1.2 岩浆岩

区域内岩浆活动呈现出多期多类型等特点，主要包括中酸性复式岩浆岩、混合岩等，基底变质岩以片麻岩为主，是金矿主要源岩。岩浆岩主量元素数据见表1。

表1 金矿床岩浆岩部分主量元素组成(%)

花岗闪长岩在A/CNK图中表现出落在准铝质区的情况，在K2O-SiO2岩浆岩系列判别图中，呈现出高钾钙碱性，二长花岗岩在A/CNK图中同样落在准铝质区。

2 金矿床矿物特征及成因研究

在双王金矿床中，绝大部分的自然金存在于黄铁矿中，其在黄铁矿中的含量超过了总含量的90%，同时，石英与钾长石也是常见的载金矿物，故本文选取黄铁矿为主要分析对象，选取石英为次要分析对象。

2.1 黄铁矿的矿物特征及其含金性

围岩中的黄铁矿一般呈草莓状、立方体等晶形。草莓状黄铁矿大部分分布与围岩碎屑粒间，整体呈浸染状分布，少部分分布在围岩裂隙，单体粒径通常为0.005mm～0.01mm。围岩碎屑粒间的立方体黄铁矿除表现为稀疏浸染状外，也存在细脉或团块状。

矿石中的黄铁矿一般呈五角十二面体、他形粒状等，其晶体粒径普遍比围岩中的黄铁矿粒径大。五角十二面体黄铁矿呈单晶，或形成细脉或团块状集合体，而这些集合体周围一般都伴有增生环带。他形粒状黄铁矿，单晶粒径0.005mm～0.25mm，与五角十二面体黄铁矿存在形式类似，通常在碎屑粒间分布。

在黄铁矿含金性分析中，含金性由大到小依次为：五角十二面体、立方体、他形粒状、草莓状。

2.2 黄铁矿化学成分变化分析

黄铁矿的理想化学成分ω（Fe）=46.55%，ω（S）=53.4%[3]。在双王金矿床的黄铁矿主量元素中，Fe含量为38.12%～91.76%，平均值为45.96%，S含量为5.05%～56.62%，平均值为51.65%，与理想成分相比，双王金矿床的黄铁矿成分变化大，总体呈贫铁、贫硫的情况，出现这种情况一般是类质同象原因造成。表2是相关资料中双王金矿床的黄铁矿电子探针分析结果。

表2 黄铁矿电子探针分析结果

由表2可知，黄铁矿的晶形不同，其元素含量也略有不同：其中立方体中Fe稍高，S稍低；草莓状中Fe高，S低；他形粒状中S、Fe与理论值近似；细脉中Fe稍高，S低；五角十二面体中与细脉情况相同。分析上述情况，黄铁矿中的S、Fe受到热液作用的影响，被热液中的As、Sb、Cu、Co、Ni等元素所替代。

黄铁矿的Co/Ni值对于成矿物质来源的确定具有重要意义，当成因与沉积相关时，矿物的Co/Ni值明显低于1；当成因与火山作用相关时，矿物的Co/Ni值通常高于5；当成因与岩浆热液相关时，矿物的Co/Ni值通常在1至5之间[2]。本矿区的黄铁矿的Co/Ni值基本在0.2至0.6之间，极少高于1，提示了本区黄铁矿的为沉积成因，还具备变质围岩的多数性质，同时暗示本矿区部分成矿物质的来源可能为太古代地层。

2.3 黄铁矿热电性研究

黄铁矿的热电性可以反应矿物中的杂质元素分布，提示金矿床的形成深度、形成时的介质等信息。通常情况下，电子导型(N型)的黄铁矿元素含量呈现出富Cu、Co、Ni亏S的特点，提示高温深成；空穴导型(P型)的黄铁矿元素含量呈现出富As、Sb亏Fe的特点，提示低温浅成。在同一矿床中的黄铁矿，N型与P型分别表示深成与浅成。

相关资料显示，双王金矿床黄铁矿多为N型，且其电热系数预示深部的成矿前景较好。该矿床黄铁矿热电系数α值介于-368.2µV/℃至-167.8µV/℃之间，热电系数绝对值|α|随着深度的增加而变大，而随着黄铁矿中|α|增加，其金含矿性越好，当|α|超过150µV/℃时，含金量可超过10g/t。此外，双王金矿床黄铁矿的流体包裹体数据显示，矿床形成温度在245℃至320℃之间，符合中高温矿床的特性。

2.4 石英的标型特征研究

研究表明，通常情况下成分比较单纯的石英不具备热发光性，石英中含有的杂质类型影响热发光温度，而杂质的含量与热发光强度有着线性关系。在本矿区的石英热发光曲线中，出现了两个300℃以下的发光峰，其中165℃～225℃区间出现的发光峰是不同于其他矿区的低温峰。从整体来看，双峰型的石英具有较好的含矿性，具有两个发光峰也提示着本区石英存在着Al3+代替Si4+的情况，属Al-O-心造成，也提示着Ti-O-心的存在。

由于石英结构稳定，杂质难以进入其晶格，故其稀土元素极少部分是在石英晶格中，而绝大部分都在包裹体溶液中。石英的这种特性，决定了矿流体的稀土元素组成大致上可以由矿区石英来代表。本矿区中石英具有Sr富集强烈的特点，分析其原因为成矿过程中钾长石发生了交代蚀变，Au受钾长石交代蚀变的影响产生了活化迁移，围岩中的碱质增加，导致Sr释放，进一步形成高Sr含量的成矿流体。本区石英呈现出Eu正异常明显的特点，提示存在高温花岗质熔体和富重稀土流体之间可能存在相互作用。

3 矿床成因意义

根据黄铁矿的结构特征，结合矿物的元素含量、热电性及热发光性等信息，分析出本矿床可能的成因。大陆挤压碰撞诱发形成了初始花岗质岩浆，初始岩浆产生的热液析出了深部太古代片麻岩中的金元素，形成高温含矿热液，热液就近进入沉积地层中特定构造，伴随热液的冷却和硫逸度的升高，金元素逐步沉淀在稍早冷却结晶的黄铁矿中，并普遍伴随钾长石蚀变。

4 结束语

在实际的矿产勘探开采经历中，矿床中矿产的共伴生屡见不鲜。传统找矿工作目标单一，只考虑特定矿产的区域性质，对勘探开采过程中出现的其他矿产的特异现象了解不够，容易造成他种矿产的遗漏，增加了地质环境重复破坏的风险，不利于绿色矿业发展。而更清晰明确的矿床矿物学及其成因分析研究，能很好地改善这一状况，为找矿人员指示明确的成矿环境、成矿因素、共伴生矿物特征、成矿物质来源等信息，可极大提高找矿效率，提升综合效益，有着十分重要的现实意义。