新形势下找矿在金矿床石英中的应用探讨

兰新万

摘要： 从石英的形态、颜色、晶胞参数、热发光性、红外谱学、微量元素及包裹体特征等方面分析总结金矿床中石英的标型特征及其找矿意义。研究表明含金或富含金石英的标型特征是：颜色为浅灰色、灰色、烟灰色；形态呈晶簇状、纤维状、梳状等；晶胞参数值较大；热发光曲线以多峰或高峰为特征；含金石英具有较高的铝及碱含量；包裹体具有数量较大、含CO2较多的特征。石英标型可作为寻找金矿的找矿矿物学指示标志。

关键词： 石英；标型特征；金矿床；找矿：应用

Abstract: from the quartz, the shape of the color, crystal cell parameters, hot luminance, infrared spectrum learn, trace elements and inclusion analysis of the features of the gold deposits of quartz standard type characteristics and prospecting significance. Research shows that contain gold or rich JinShiYing standard type feature is: the color of light gray, gray, smoke gray; In shape crystal clumps, fibrous, comb, etc.; Crystal cell parameters value bigger; Hot with light peak or peak curve for characteristic; Non-industrial auriferous quartz has high aluminum and alkali content; Inclusion of bigger, including the number has the characteristics of more CO2. ShiYingBiao type can be used as the quest for gold prospecting mineralogy indication.

Keywords: quartz; Standard type; Gold deposits, Prospecting: application

中图分类号：O741+.2文献标识码：A 文章编号：

0 前言

石英含金性的找矿矿物学标志是：含金石英颜色为灰色、烟灰色；形态呈晶簇状、纤维状，微形貌表现出各种形变或具有微裂隙；谱学特征显示出石英中水的相对光密度高，一般大于1；石英的微量元素具有较高的金、铝和碱含量，K/Na比值高的特征；石英的晶胞参数值较大，单位晶胞体积v0大于112.94Å3；石英中包裹体具有数量较大（单位体积中的个数多），含CO2较多，盐度较低的特点；含金石英脉中的石英的热发光曲线以不对称双峰或三峰型以及高峰为特征。但对于不同类型的金矿床，石英的标型性主次也不尽一致，某金矿床次要的标型性质对于另一个金矿床而言可能是主要的找矿和评价标志。因此，研究金矿床中石英的标型特征应具体分析，重点抓住那些对判明矿物、岩石、矿床形成的物理化学条件和找矿条件反映最敏感、隐藏地质信息和找矿信息最多且便于对比，并对找矿和评价具有直接指示意义的标型特征。

1 形态标型

1.1 宏观形貌特征

不同类型金矿床中的石英，与成矿有关的形态标型有所差异，一般含矿石英的形态特点是具有浅灰色、灰色的粒状和纤维状（粒度细小）的他形集合体以及晶簇状、梳状等，无矿石英一般为乳白色、白色的块状或致密块状体。四川省九寨沟县马脑壳金矿床或与成矿密切相关的石英形态呈晶簇状，且伴有金属硫化物，并含有多金属硫化物包体；无矿石英则为白色块状、包体少为特征。小秦岭金矿床含矿石英为灰色晶簇状、纤维状和粒状，这类石英的共生矿物出现较多的金属硫化物，并遭受过明显地破碎，粒度变化较大，从细粒、粗粒到板状都有分布；无矿石英一般呈块状或致密块状体，相对地较完整，极少见硫化物。这种含矿和无矿石英的形态特点，几乎为大多数含金石英脉所特有，因而是十分可靠的金矿化标志。对于金矿床找矿和评价具有指示意义。

1.2 微形貌特征

近年，随着找矿矿物学的兴起和发展，金矿床中石英微形貌的研究也日趋引起重视。据有关文献资料，金矿床中含金石英脉一般由几个不同世代的石英组成，早世代石英通常与金矿物成伴生关系，常经受多次构造应力作用而发生形变，显示各种变形迹象，表现为多组条带状消光影、蠕动塑性变形、包裹体被压扁、波状消光、微裂隙等，特别是构造微裂隙可为晚期成矿物质提供良好的沉淀场所。晚世代石英则常与金矿物（包括含金硫化物）成共生关系，它一般只显波状消光和塑性变形纹，而不显脆性变形裂隙、角砾。它的出现与否及数量多少，与是否能够形成金矿床有关。这种石英可作为金矿的直接找矿标志。东乌兹别克斯坦金矿床中的含金石英具有台阶状、纤维状断口和直角三角形蚀象等特征。因此，石英中的微形貌特点对金矿化具有指示意义。

2 成分标型

2.1 微量元素特征

金含量：四川省九寨沟县马脑壳金矿、吉林团结沟金矿、广西古袍金矿等，含矿石英中金含量较高，一般大于0.85g/t；而无矿或围岩中的石英金含量则较低，一般都小于0.1g/t；因此，石英中金的含量变化可作为评价金矿化的直接找矿标志。

结构铝及碱含量：用来评价脉石英的含金性；热液矿脉和含金石英脉中石英的结构铝含量相对较高，含金石英脉中的石英含Al2O3可高达0.014-0.11%。对于含金性较好的石英来说，其中结构铝的含量较高；在石英中由于类质同像的替代作用，结构铝代替硅需要Na、K、（Li、H）等加入才能平衡：即Si4+－Al3+ +（Na+、K+、Li+、H+）。因此，金矿床中的脉石英含较多的结构铝和Na2O、K2O、Li2O，即具有较高的碱质浓度。如广西古袍金矿床中含金大于0.07g/t矿化石英的结构铝、碱含量高于含金小于0.03g/t的非矿化石英，前者Al+Na+K为0.197-0.3%， 后者仅为0.087-0.179%，其K/Na比值也高于非矿化石英。四川省九寨沟县马脑壳金矿床中石英的Al+Na+K为0.253%，一般K2O>Na2O，且石英中金的含量变化与Li、Al、K、Na有正消长的变化趋势。因此，金矿床中石英的结构铝、碱质含量、K/Na比值具有找矿指示意义。

经研究表明，不同建造的金矿床中石英微量元素含量有所差异。深成建造金矿床中石英的微量元素标型特征是Al含量中等，Na含量高，高的K/Li和Na/Li比值，Ag、As、Pb和Sb的含量低，高的Au/Ag、Au/Cu、Au/As和Mo/w；与深成建造的石英相比，中深成建造的石英中Al、Na和W含量较低，Au、Ag含量较高，As、Bi、Pb和Sb的含量高很多。浅成建造金矿床中的Al含量高，而碱金属含量主要是K和Na的含量异常高。据此，金矿床中石英的微量元素变化可以作为判别金矿床形成深度的指示標志。

2.2 包裹体特征

金矿床中石英包裹体成分相、比例、包裹体数量等是成矿、成岩物理化学条件的客观反映。石英中包裹体类型有液相、气液相、气相和气液固三相包裹体等。通常富含CO2包裹体可作为多种矿产的找矿评价标志。一般含金石英脉中的石英，包裹体成分多为碱性重碳酸盐，Na+/K+>1，HCO3-/C1->0.5，主成矿温度为130℃-200℃。如浅成火山热液金矿床包裹体仅CO2可作为找矿评价标志，CO2/H2O克分子比值多为0.02-0.03，CO2/（CH4+H2）为200-300。实验研究资料表明，石英中包裹体成分主要有K+、Na+、Ca2+、Mg2+、C1-、F-、CO2、H2O等；但总的来说，含金石英脉比不含金石英脉中的石英具有包裹体的数量较大（单位体积中的个数多），含CO2较多，盐度较低（有的矿床为0.4-4.6NaCl重量%），常出现沸腾现象的特点。四川省九寨沟县马脑壳金矿床中石英含有H2O、K+、Na、Ca、Ma2+、Cu2、Pb2+、Zn2+、F-、SO42-、C1-、H2、CO2、CH4等等，且包体中含有较多的CO2，由0.004到微量；这也可作为寻找和评价二道沟金矿的一种矿物学标志。

3 物性标型

3.1 颜色特点

金矿床中石英的颜色较多，其产生的原因是多成因的，有的是缺陷引起的色心致色，有的是微量元素及机械混入物致色，不同颜色在生成条件上有一定差别。金矿床中石英的颜色较多，含矿石英的颜色主要是浅灰色、灰色和烟灰色；无矿石英为纯白色、乳白色；四川省九寨沟县马脑壳金矿床中含矿或与成矿相关的石英颜色呈现淡灰色、灰色，透明度差，光泽为暗淡光泽，形态呈现晶簇状，并含有多金属硫化物包体，不含矿或微含矿石英则颜色以白色为主。小秦岭金矿床、浙江遂昌——龙泉地区金银矿、广西古袍金矿等石英都显示该特点。古袍金矿石英为烟灰色，含金0.17-37.5g/t，平均值为7.84g/t，为主要工业矿石；而乳白色、瓷白色和纯白色的石英含金较低，小于0.07g/t。金矿床中石英的灰色、烟灰色特点可作为评价其含矿性的指示标志。

3.2 压电性

金矿床中脉石英的压电性也可以作为评价石英脉含金性的一个辅助标志；金矿床中石英的压电系数d值（即单位面积内产生的电荷除以应力的数值），随样品产出深度的增加而线性上升；有时也可以判断矿化剥蚀深度。

3.3 介电性

石英的介电常数ε，可随形成温度、压力的降低而减小；在评价石英脉含金性方面，石英的介电常数ε具有较重要的实际意义，贫金的石英之介电常数ε值随高频振荡器的频率由十万赫兹到一百万、一千万、一亿赫兹，而依次略微升高（变化不算太大）的曲线；而富金石英则ε值变化较大，依次为低、最高（一百万赫兹出现峰值）、次低到高的有峰有谷的曲线。据此，可以判别石英的含金性。

3.4 晶胞参数特征

金矿床中石英的晶胞参数对评价石英的含金性具有标型意义。由于杂质铝及补偿碱元素等大半径离子以类质同像方式进入石英晶格中，引起晶体晶胞参数发生变化；含矿石英脉，一般含微量元素较多，往往比不含矿石英的晶胞参数值大。如团结沟金矿床中矿石内石英的晶胞参数比围岩元古界片岩中的石英晶胞参数值大。研究资料表明，含金石英的单位晶胞棱长a 3 0一般大于4.9125Å，c0大于5.4040Å，单位晶胞体积v0大于112.94Å ；无金石英则小于以上晶胞参数值。四川省九寨沟县马脑壳金矿床中含金石英的晶胞参数a0大于4.91519Å，c0大于5.40795Å，v0大于113.146Å；大于无金石英的晶胞参数a 3 04.91243Å，c05.40305Å，v0112.914Å 。该金矿床v0值较大；且石英晶胞参数的大小与矿床的规模成正比，反映出二道沟金矿床规模较大，这与该矿区地质勘探储量属中型以上金矿床结论相一致；因此，石英的晶胞参数特征可作为评价金矿的重要标志。

3.5 红外吸收光谱特征

金矿床中石英的红外吸收光谱特征也具有找矿指示意义。吴尚全通过对团结沟金矿床中石英红外吸收光谱的研究表明，通过3400cm-1和2350cm-1吸收带D1和D2与石英晶体本身吸收带（2230cm-1）D的相对光密度D1/D（水的相对光密度）和D2/D（CO2的相对光密度）值，来确定石英生成的地质环境，从而对其含矿性作出评价；团结沟金矿区含金石英与元古界片岩中不含金石英截然不同，前者以水的相对光密度高为特征（大于1，一般为2-12），后者水的相对光密度都小于或等于1。据此，石英的吸收系数可以作为找矿评价的一种矿物学谱学标志。

3.6 热发光标型

金矿床中石英的热发光是最重要的标型性质之一，石英在成长过程中产生的晶格缺陷以及杂质元素含量不同，在其加热过程中会产生不同强度的热发光效应。石英的热发光性质与晶体中因结构铝（Al3+）代替Si4+时Na+、K+等离子进入结构空隙而造成的杂质缺陷有关，一般石英中Al3+、K+、Na+等杂质元素含量越高，石英热发光强度越大。热发光峰的温度则与俘获电子陷入晶格陷井能级深度有关；生成时代越老的石英，俘获电子陷入较深能级的陷井，因而一般热发光峰的温度较高；时代越新的石英则相反，热发光峰的温度较低，发光曲线也相对简单。

石英的热发光可大致判别和估测成矿部位；T.A尤尔坚桑研究结果表明，一般情况下石英的热发光的趋势为越深部、越高温，越有利于Si被Al+(Na+K、Li、H)类质同像替换，则随成矿深度的增加，热发光最大值也增加。

石英的热发光可以用来评价金矿石的含矿性。徐国风通过对浙江火山岩区金矿床的石英热发光研究后发现，一般富矿内石英的热发光性弱；贫矿的热发光性强。含金最富的绍兴中岙铜金矿中矿石的石英热发光强度小于1.5×10-10流明；次富的银坑山金银矿石中石英的热发光强度为8×10-10流明；含金较小的武义弄坑金银矿石中石英的热发光强度达33×10-10流明；含金性最差的东阳罗山金银矿石中石英的热发光强度达70×10-10流明。表明石英的热发光强度可以作为评价金矿石的含矿性一种判别标志。

石英的热发光曲线特征也可以用来判断石英脉的含金程度；夹皮沟金矿区一般热发光曲线多峰特征的石英属于含金石英脉，而且在整个矿区的NW向成矿带内，不管矿床的围岩条件如何，该类石英的热发光曲线总是大致相同。因此在普查找矿中，这种热发光曲线类型的石英可作为寻找金矿的矿物学标志。骆靖中通过对广西某金矿床石英热发光的研究，微金石英脉，石英含金小于0.03g/t，未构成工业矿石，石英的热发光曲线主要表现为单峰型，仅少数为发光峰强度不高的对称双峰型。含金石英脉，石英含金量0.11-37.5g/t，平均值为7.60g/t，矿石平均品位为32.72g/t，石英的热发光曲线以不对称双峰或三峰型为特征；而团结沟斑岩型金矿床中石英热发光曲线以单峰型为主，且发光强度大者属富含金石英。四川省九寨沟县马脑壳金矿床石英热发光曲线有单峰型、双峰型和三峰型；其熱发光标型为矿脉（体）在220-285℃之间热发光具有明显的中温峰，曲线以尖锐单峰或阶梯状双峰且发光强度大为特征；围岩石英热发光具有平缓单峰或低缓双峰的特征。因此，含金石英脉的石英热发光曲线形态较复杂，峰强度变化较大。总的来说，石英热发光曲线形态多峰或高峰可以作为一种找矿矿物学评价标志。

4 结语

通过对金矿床中石英标型特征的综合分析与研究表明，石英的热发光性、微量元素、颜色、形态、晶胞参数、红外谱学以及包裹体等标型特征，对于金矿床找矿和评价具有重要的实际意义。

石英是金矿床中最重要的脉石矿物，在各种主要类型的金矿床中都广泛产出，它几乎和黄铁矿一样储藏有大量的成因和成矿信息。本文试图通过不同金矿床中石英的找矿矿物学资料的分析与研究，总结了石英的标型特征(包括形态、化学成分、晶胞参数、热发光、红外谱学和包裹体等)及其找矿标志意义；同时探讨了石英的标型特征在金矿找矿和评价中的应用。