新疆加曼特金矿铜硫化物矿物特征及其地质意义∗

王 敏，李 健，汪立今，马海杰，胡耀华，肖 飞，王 永，王见蓶

(1.新疆大学 地质与矿业工程学院，新疆 乌鲁木齐 830049；2.新疆有色地质勘查局七0三队，新疆 伊宁 835000；3.新疆西部黄金股份有限公司，新疆 伊宁835000)

0 前言

新疆加曼特金矿床初步认为是中低温浅成热液型金矿床[1−4]，该矿矿石类型主要为石英脉型，次为火山角砾岩型、蚀变岩型，赋矿围岩主要为大哈拉军山组火山凝灰熔岩，南部与北部分别有石英钠长斑岩和花岗斑岩出露，酸性岩脉受断裂控制明显.其成矿流体显示低温、低盐度和低密度的性质.其金品位较低，石英脉型矿石平均品位为2.53×10−6.

加曼特金矿的矿石矿物成分组合达十余种，总的来看，基本为金属硫化物型组合.矿物组分较复杂(表1)，除了金、银矿系列外，金属矿物主要有黄铁矿、黄铜矿、铁闪锌矿、方铅矿、斑铜矿、白铁矿、针铁矿、赤铁矿、褐铁矿、蓝铜矿、孔雀石等；脉石矿物主要是石英、重晶石、绢云母、方解石和粘土矿物等.其矿物组合与中低温矿物组合一致，表明加曼特金矿成矿作用发生在中低温热液作用阶段.目前为止有八种铜硫化物矿物被鉴定出[5]：铜蓝Cu1.00S、雅硫铜矿Cu1.12S、斯硫铜矿Cu1.40S、吉硫铜矿Cu1.60S、斜方蓝辉铜矿Cu1.75S、蓝辉铜矿Cu1.80S、久辉铜矿Cu1.97S、辉铜矿Cu2.00S.其中，雅硫铜矿、斯硫铜矿（Goble，1980）和吉硫铜矿是20世纪80年代被人们从已知的铜硫化物中区别出，当时未被王璞等收录入《系统矿物学》[6]，其具体结构未被完全测定.基于硫原子堆积方式，该铜硫化物系列可分为三大类：（1）斜方蓝辉铜矿和蓝辉铜矿以及吉硫铜矿，其结构为立方紧密堆积；（2）久辉铜矿和辉铜矿，其结构呈六方紧密堆积；（3）铜蓝以及雅硫铜矿和斯硫铜矿，其结构是六方紧密堆积和共价键联相结合.

表1 矿石矿物成分一览表

1 样品与实验方法

本次研究的样品采自加曼特矿区的12号勘探线钻孔ZK1201的岩芯样，孔口位于12号勘探线，孔口标高为2 273.0 m，样品围岩主要为火山凝灰熔岩，岩石蚀变主要为硅化、绿帘石化，钻孔上部穿过石英钠长斑岩，石英脉上下盘黄铁矿化明显.该样品的采样点在石英脉及其网脉带，位于主矿体的高品位区，基本上代表了该区金矿体的矿石矿物组合特征.

在实验室内，对所采样品的金属矿物进行了以下实验：（1）将采集样品磨光、薄片，在偏光镜下进行矿相学观察、描述与照相，初步确定矿石的矿物成分；（2）利用电子探针对光片中疑似金矿物及其伴生未知矿物做成分定性、定量分析，在这个过程中，首次发现了辉铜矿、蓝辉铜矿、久辉铜矿，且与金伴生关系密切.

测试仪器：电子探针（JEOL日本电子株式会社，型号：JXA-8230），测试单位：新疆维吾尔自治区矿产试验研究所，测试条件为加速电压：20kv，束流：1.00×10−8A，束斑直径为Au：1∼5µ.

2 铜硫化物矿物的镜下特征

通过电子显微镜下观察及电子探针分析首次发现了辉铜矿、蓝辉铜矿、久辉铜矿这三种铜硫化物，且见有金矿物被包裹于其中.结合野外观察和室内鉴定，加曼特金矿床的成矿作用过程可分为以下五个成矿阶段：（1）石英-弱黄铁矿化阶段；（2）石英-硅化阶段；（3）石英-硫化物阶段（主成矿阶段）；（4）石英-硅酸盐-少硫阶段；（5）表生淋滤期.其中（3）、（4）、（5）阶段均有铜硫化物矿物生成，本文所研究的辉铜矿等矿物是（3）阶段的产物，该阶段系列矿物与其它金属硫化物（如黄铁矿、方铅矿等）相伴生，呈不规则他形粒状，粒径很粗，多在0.04∼3.4 mm，多呈交代结构，有的被自然铜所交代，有的被褐铁矿沿边缘交代而呈环带分布.辉铜矿、蓝辉铜矿、久辉铜矿在图1中均标注为Cc.

图1 加曼特金矿矿石中铜硫化物矿物

上述现象表明，加曼特金矿区的辉铜矿等铜硫化物系列矿物并非常见的氧化、次生富集作用的产物，而是后期热液蚀变过程中原生金属硫化物的交代或出溶产物，由此，对该矿区原生铜硫化物进行详细分析有利于探究其成矿环境与条件.

3 铜硫化物矿物的电子探针分析

通过电子探针分析（表2）可以看出，该系列矿物中Au的含量为0∼0.051%，平均值为0.020%；Ag的含量大多在0.061∼0.612%区间范围内，平均值较高，为0.336%，样品G1-005中银的含量高达21.102%；Fe、Zn含量较高，其平均值分别为0.290%和0.070%；As在其中含量较少，分布不均匀，其平均值为0.057%.

表2 矿石中铜硫化物矿物电子探针分析结果（%）

据李胜荣等，各铜硫化物矿物的晶体化学式计算[7]结果如表3所示，特别说明，其中样品G1-005，按照Cu与S比值直接计算得到的化学式为Cu1.50S，但由于其类质同象Cu的Ag比重较大，高达21.102%，故将两者总和采用以上方式计算得出的阳离子总和代替铜离子，故为Cu1.85S.

表3 晶体化学式

4 对比紫金山金铜矿二元铜硫化物

刘羽等对紫金山金铜矿床的二元铜硫化物进行了较为详细的研究[8−10]，紫金山金铜矿属少见的高硫型浅层低温热液矿床，其铜矿的主要矿石矿物由铜蓝-蓝辉铜矿-硫砷铜矿组成,虽然未发现斯硫铜矿和吉硫铜矿，但刘羽等认为在紫金山金铜矿存在着介于铜蓝和辉铜矿之间的Cu︰S=1∼2的完整铜-硫矿物系列，据Cu︰S比值（即晶体化学简式）可将铜硫化物系列分为八种矿物，紫金山金铜矿床与加曼特矿床共出现了以表4中所列出的其中六种矿物.

表4 加曼特金矿与紫金山金铜矿铜硫化物矿物对照表

Cu︰S≥1.75的铜硫化物与Cu︰S≤1.60的铜硫化物的矿物结构存在显著的差异,反映在Cu2+和Cu+的配位数上,Cu2+占据三角形配位位置,Cu+占据四面体配位位置[5].这种结构差异也是矿物形成时氧逸度或硫逸度环境的反映,因为Cu2+通常形成于富氧和高硫条件.而随着Cu︰S原子数比值的不断增大，Cu2+︰Cu+离子数比值不断减少，最终标准辉铜矿Cu2.00S中无Cu2+离子.以斜方蓝辉铜矿为界，加曼特金矿只存在Cu︰S≥1.75的辉铜矿，即蓝辉铜矿、久辉铜矿和辉铜矿，这三者普遍高Cu+低Cu2+，而紫金山金铜矿床同时出现斜方蓝辉铜矿、雅硫铜矿、铜蓝等相对富Cu2+离子的铜硫化物，与该高硫化浅成低温热液矿床矿带主体所处的高氧化-高硫化带相比较，加曼特金矿主矿区所处环境相对还原并低硫化.

据姚凤良等，加曼特金矿的矿区特征与低硫化型浅成低温热液金矿的主要特征大致相符[11]，而上述其铜硫化物矿物的特征亦揭示主矿区的低硫化环境，只需进一步取证找到标志性矿物冰长石，便可判定加曼特金矿为低硫化型浅成低温热液金矿.

5 小结与问题

（1）通过电子显微镜下观察及电子探针分析首次发现了辉铜矿、蓝辉铜矿、久辉铜矿这三种铜硫化物，并且镜下观察到，辉铜矿、蓝辉铜矿、久辉铜矿与黄铁矿、黄铜矿、闪锌矿、方铅矿、金矿物等相伴生，与其它金属硫化物存在交代与共生关系，说明加曼特矿区的辉铜矿等铜硫化物系列矿物为原生矿物，非后期氧化产物；

（2）通过电子探针数据的分析，准确计算了所采样中出现的铜硫化物矿物的晶体化学式，Cu与Ag、Fe、Zn等发生较为明显的类质同象；

（3）紫金山金铜矿存在着介于铜蓝和辉铜矿之间的Cu︰S=1∼2的完整铜-硫矿物系列，而加曼特金矿只存在Cu︰S≥1.75的蓝辉铜矿、久辉铜矿与辉铜矿，与紫金山矿区矿带主体所处的高氧化-高硫化环境相比较，加曼特金矿目前工作区所处环境相对还原并低硫化，这为进一步判定加曼特金矿是高硫化型或是低硫化型浅成低温热液型金矿床奠定了一定的基础.