新疆维权银多金属矿床富砷矿物特征及意义

孟庆鹏，姚 瑶，况守英，马 龙

(新疆矿产实验研究所，新疆 乌鲁木齐 831000)

0 引言

新疆维权银多金属矿产位于鄯善县东南160 km，同受人关注的土屋—延东铜矿一样，位于东天山觉罗塔格金属成矿带内[1-13]，是新疆发现的首个独立银矿床[14]，因其银储量高，品位富，伴生多种有益金属矿产而闻名，现已探明白银储量为532 t，达中型银矿，铜储量为15 000 t，为小型铜矿，同时伴生铅、锌等多金属，过去发现的银矿大多为伴生银矿[15-18]，独立银矿较为少见，因此其吸引了众多专家学者的关注；冯京等[19]在研究矿区地质特征的基础上，结合岩石地球化学和流体包裹体特征，探讨了该矿床的成因，建立了该矿床的成矿模式；王龙生[20]则对矿区附近的花岗岩体进行了锆石SHRIMP U-Pb测年，得出矿床成矿年龄的上限为(297±3)Ma。矿物学方面，刘妍[21]等首次在该矿区发现了自然铋并且详细研究了该矿区的流体演化特征；李立兴等[22]对维权矿区的辉砷钴矿进行了深入研究，并以此确定出了钴成矿阶段。综上，虽然前人对该矿区做了大量充分的研究工作，但对于该矿区伴随银矿出现的斜方砷铁矿却并没有展开系统研究，因此，进一步深入研究该矿区砷矿物的特征，对研究该矿床的成因以及研究类似独立银矿床将会具有一定的指导意义。

1 矿床地质特征概况

矿区地处塔里木板块北缘活动带觉罗塔格晚古生代岛弧带。该岛弧带北以康古尔塔格深大断裂为界，邻接准噶尔微型板块哈尔力克—大南湖晚古生代岛弧带，南以阿其克库都克深大断裂为界，毗连卡瓦布拉克-星星峡中间地块(图1)。

矿区地层为走向近EW向，倾向南、南西的单斜构造，岩层倾角一般为30°～50°。矿区侵入岩极为发育，出露面积约5.0 km2，占矿区面积的23.8%。主要分布在南部及西南部，主要岩石类型有火山碎屑岩、中—酸性岩浆岩、矽卡岩及少量变质岩。

根据新疆地质调查院(2003)研究，新疆维权银(铜)矿床由一个主矿体及多个矿化体组成，目前对主矿体的控制程度较高，主矿体在地表长250 m，厚度变化较大，在0.35～22.5 m之间。地表矿体形态呈西宽东窄的蝌蚪状(图1)，近EW向延伸，沿倾向厚度变化较大，矿体产状北倾，上陡下缓，倾角75°～51°，与地层产状相反，矿体受构造控制。

银矿石属复杂多金属矽卡岩型矿石，矿石中有用的金属矿物种类较多，有自然银、辉银矿、黄铜矿、辉铜矿、斜方砷铁矿、黄铁矿、闪锌矿，其他金属矿物有斑铜矿、黝铜矿、方铅矿、毒砂、蓝辉铜矿、磁黄铁矿等。

图1 维权银多金属矿床地质简图(据新疆地质调查院，2003①)

Fig.1 Geological sketch map of Weiquan silver-polymetallic deposit

1—第四系 2—土古土布拉克组含砾砂岩、凝灰岩 3—土古土布拉克组矽卡岩化砂岩、凝灰岩 4—土古土布拉克组含砾砂岩、硅质岩 5—土古土布拉克组硅质砂岩 6—花岗斑岩 7—闪长玢岩 8—矽卡岩 9—韧性剪切带 10—背斜 11—向斜 12—矿体

脉石矿物主要有石榴石、绿泥石、绿帘石、方解石，阳起石、石英、钠长石、黑云母、正长石、磷灰石、石膏等。表生矿物主要有孔雀石、氯铜矿、褐铁矿、白钛石、铜蓝。

矿床中银、银铜、铜铅锌矿石的结构和构造比较简单，矿石结构主要为他形粒状结构、片状结构，次为半自形粒状结构，其他结构类型占比例少。矿石中除单一结构类型(自形粒状结构)外，常有两种或两种以上组合的结构形式，如他形—半自形粒状结构等，多由不同金属矿物伴生联合构成。矿石中金属矿物空间分布以不均匀为特点，呈聚粒状、团粒状、团块状分布，或呈单体或聚集在一处或紧密连生在一起，构成脉状、不均匀浸染状及块状构造。

矿区银矿石类型可分为自然银-辉银矿矿石(银矿类矿石)；浸染状辉银矿-黄铜矿矿石(铜银类矿石)；块状斜方砷铁矿-辉银矿矿石。

2 样品分析测试

2.1 样品采集与分析方法

研究首先选取了矿体中心在0勘探线的Ⅰ号银铜矿体、矿体中心在22号勘探线的Ⅱ号银矿体，钻孔及矿石堆共计67件矿石样品磨制矿石光片，进行矿相学显微鉴定，选取斜方砷铁矿样品8件，毒砂样品5件，进行探针波谱分析，其中所有测试分析均在新疆矿产实验研究所鉴定分室完成，镜下观察和拍照使用的是Leica偏光显微镜DM2700P，电子探针波谱分析使用的是日本电子JXA-8230电子探针-扫描电镜分析仪。

2.2 分析结果

斜方砷铁矿电子探针成分见表1。经分析，斜方砷铁矿中，主要元素为As、Fe、Co及S，其中w(As)介于69.37%～72.56%之间，平均值为71.48%；w(Fe)介于14.66%～27.31%之间，平均值为22.67%；Co和S含量略低。

毒砂电子探针分析结果见表2。通过成分分析可知，毒砂中，主要元素为As、Fe及S。w(As)介于44.40%～47.91%之间，平均值为45.97%。

2.3 斜方砷铁矿、毒砂的矿相学特征及认识

斜方砷铁矿单晶粒呈自形—半自形柱状、矛状，他形粒状少，粒径在0.03～0.25 mm之间，但集合体多呈团粒状、团块状分布，部分受应力作用影响，被挤压成碎粒状产出，自然银沿其裂隙及破碎处分布(图2b)，并交代斜方砷铁矿，使其呈残余体分布在自然银中，还有小部分斜方砷铁矿与辉银矿相伴生(图2c)。毒砂在矿石中含量低，镜下不常见，仅在少数样品中存在，多与黄铜矿、黝铜矿共生(图2e、2f)。

在银异常较高的区域，往往As含量也会较高，但毒砂与斜方砷铁矿显微镜下易于混淆，其光性特点完全相同，借助于电子探针分析技术易于区分。斜方砷铁矿多呈致密块状产出，毒砂则多以菱面体、柱状产出为特点，形态呈自形—半自形粒状、菱面体状，粒径在0.04～0.3 mm之间，常聚集在一起呈粒状、浸染线状分布，形成一般早于黄铜矿及黝铜矿等矿物，与黄铁矿形成时间相同。

注：分析单位为新疆矿产实验研究所电子探针室。

表2 毒砂电子探针分析结果

注：分析单位为新疆矿产实验研究所电子探针室。

斜方砷铁矿在该矿区系首次系统分析，且富砷矿物与银矿物呈现出两种不同的表现形式。通过大量光片观察发现，斜方砷铁矿大量发育的矿石，银矿物也较为发育，毒砂较为发育的矿石，银矿物则较稀少。从微观角度可以直观地反映出维权矿区的热液流体可能经历了从氧化富硫阶段(黄铜矿、毒砂的大量发育)到形成斜方砷铁矿、自然银的贫硫阶段。

3 成矿阶段和成矿期次划分

维权银多金属矿床，通过手标本观察和显微镜下鉴定，结合矿床热液蚀变的成因类型、相互关系、空间分布特征分析，将矿床的成矿期次划分为矽卡岩期、中低温热液期和表生期三个矿化期，矿物生成顺序见表3。

矽卡岩期有两个矿化阶段，即石榴石-阳起石阶段和绿帘石-绿泥石-黄铁矿阶段。① 在石榴石-阳起石阶段，典型矿物有石榴石(钙铁榴石)、阳起石以及少量的石英、斜长石。金属矿物呈星点浸染状赋存于矽卡岩中的石榴石颗粒间或其晶洞中。黄铜矿在局部富集成矿，但未形成规模。② 在绿帘石-绿泥石-黄铁矿阶段，以绿帘石、绿泥石、黄铁矿等矿物沿石榴石晶粒间分布或沿其裂隙充填或沿其边部交代为特征，除以上矿物外，还有方解石和少量的黑云母。该成矿期形成了矿区的主体岩石-石榴石矽卡岩、复杂矽卡岩以及矽卡岩化岩屑砂岩等，基本未形成有益矿产，但为后期有益元素的富集成矿提供了场所。

热液期也有两个阶段，即硫化物-氧化物-碳酸盐阶段和硫化物-自然银-碳酸盐阶段。① 在硫化物-氧化物-碳酸盐阶段，典型矿物为黄铜矿、毒砂、磁黄铁矿、磁铁矿与方解石等，明显特征为上述矿物或矿物组合呈脉状、网脉状穿插于矽卡岩期矿物裂隙中。② 在硫化物-自然银-碳酸盐阶段，又包括两个亚阶段。第一亚阶段为方铅矿-闪锌矿阶段，该阶段方铅矿、闪锌矿大量发育，呈浸染状、细脉浸染状沿裂隙充填于早期形成的矿物中，形成了矿区普遍的低品位铅锌矿体；第二亚阶段为自然银-辉银矿-斜方砷铁矿阶段，为主要的成矿阶段。含矿热液携带着成矿物质对早期矿物进行穿插、充填，同时融入了部分早期矿物聚集成矿。这也是在银矿体中有早期矿物富集的原因。典型矿物有自然银、辉银矿及少量斜方砷铁矿。

图2 砷矿物手标本和显微镜下照片

Fig.3 Hand specimen photographs and microphotographs of arsenic minerals

(a)块状斜方砷铁矿矿石 (b)正交偏光，自然银脉分布于斜方砷铁矿中 (c)斜方砷铁矿与辉银矿伴生(d)含毒砂矽卡岩 (e)毒砂与黝铜矿伴生，裂隙间分布粒状黄铜矿，黝铜矿边缘分布有少量铜蓝(f)毒砂呈脉状分布于黝铜矿中，黝铜矿交代蚀变早期的黄铜矿，在黝铜矿边缘分布有少量铜蓝Lo—斜方砷铁矿 Nsl—自然银 Arg—辉银矿 Cp—黄铜矿 Cov—铜蓝 Ars—毒砂 Fh—黝铜矿

表3 矿物生成顺序简表

Table 3 The simple table of mineral formation sequence

表生期表现在地表及浅表处，由于氧化淋滤作用，使部分早期形成的矿物发生氧化分解形成次生矿物。典型矿物有孔雀石、辉铜矿、斑铜矿、铜蓝、褐铁矿及少量赤铁矿，同时有石膏细脉充填。

4 小结

1)维权银铜矿中矿石的富集可能经历了从氧化富硫阶段到形成斜方砷铁矿、自然银的贫硫阶段两个阶段。

2)在用化探方法找银矿时，要注意对As异常的重视，砷异常可以作为寻找银异常的标志。

3)维权银铜矿床表现为中低温热液矿床的矿物组合特征，并将矿床的成矿期次划分为矽卡岩期、中低温热液期和表生期三个矿化期。

注释：

① 新疆地质调查院. 东天山地区综合研究与区域资源潜力预测评价报告[R]. 2003.