山东省乳山市西涝口金矿床金矿物学特征及其意义

康恺，吕军阳，胡秉谦，滕嘉文

(山东省第六地质矿产勘查院，山东 威海 264209)

0 引言

近年来在胶莱盆地东北缘郭城—埠西头—崖子一带相继发现了蓬家夼、西井口、辽上、龙口、西涝口、土堆等大中型金矿床[1]。前人对该区域从成矿地质特征、矿化赋存规律、成矿流体条件、成矿年代等不同方面做了大量研究[2-12]。但是对西涝口金矿床中金矿物形态、粒度等统计特征，成分及成色反映的信息尚未进行过细致的研究与讨论。为此，本文结合矿床成矿地质特征和矿石矿物特征，针对金矿物和主要载金矿物进行相关测试，开展该金矿床中金矿物的详细特征及其所反映的地质信息方面的研究工作，探讨其在找矿应用中的指示意义。

1 成矿背景

研究区位于山东省乳山市崖子镇(图1)。大地构造位置属华北板块(Ⅰ级)胶辽隆起区(Ⅱ级)胶北隆起(Ⅲ级)回里-养马岛断垄(Ⅳ级)王格庄凸起(Ⅴ级)南部，南接胶莱盆地莱阳断陷，东临秦岭-大别造山带，地质构造复杂。胶莱盆地主要发育白垩纪火山—沉积岩系(莱阳群、青山群、王氏群)，在局部隆起区出露少量前寒武纪基底岩系[13]。

研究区出露地层主要为古元古代荆山群，中生代莱阳群、青山群、王氏群及新生代第四系。荆山群总体呈NE向展布，区内主要为野头组祥山变粒岩段、定国寺大理岩段及陡崖组徐村石墨岩系段。莱阳群主要在蓬家夼南部胶莱盆地内广泛分布，区内主要有瓦屋夼组、林寺山组、止凤庄组、水南组、龙旺庄组、曲格庄组，岩性为砾岩、砂岩、泥岩，为一套陆相碎屑沉积岩。

区内构造受NE向的郭城断裂与朱吴断裂、EW向蓬家夼层间滑脱断裂带三者共同作用影响[14]，发育有近EW向、NE向、NW向3组断裂构造，前两者最为发育，是区内主要的控矿构造。

区内岩浆岩主要为中生代燕山早期玲珑序列九曲单元，分布于矿区中部，呈NE向展布。岩性为弱片麻状细中粒含石榴二长花岗岩，其内零散分布有大小不等的荆山群变质岩残留体，两侧为荆山群变质岩，二者呈渐变过渡接触。该花岗岩与金成矿关系较为密切。

按照矿石矿物组合、结构构造等特征划分为：黄铁绢英岩化花岗质碎裂岩；黄铁矿化大理岩、大理质碎裂岩；黄铁矿化二长花岗岩。

金矿石属低硫型金矿石，硫化物以黄铁矿为主，少量黄铜矿、方铅矿、闪锌矿，极少量磁黄铁矿；金矿物以自然金为主，少量银金矿；非金属矿物主要为石英、钾长石、斜长石、方解石、绢云母等。

围岩蚀变发育，经野外和镜下观察，蚀变类型主要有黄铁矿化、硅化、绢云母化、绿泥石化、碳酸岩化等。

1—第四系；2—白垩纪王氏群林家庄组；3—白垩纪青山群石前庄组；4—白垩纪青山群八亩地组；5—白垩纪莱阳群曲格庄组；6—白垩纪莱阳群龙旺庄组；7—白垩纪莱阳群水南组；8—白垩纪莱阳群止凤庄组；9—白垩纪莱阳群林寺山组；10—白垩纪莱阳群瓦屋夼组；11—滹沱纪荆山群陡崖组；12—滹沱纪荆山群野头组定国寺大理岩段；13—滹沱纪荆山群野头组祥山变粒岩段；14—燕山晚期伟德山序列西上寨单元；15—燕山早期玲珑序列九曲单元；16—闪长玢岩脉；17—大理岩；18—构造角砾岩带；19—断裂带；20—产状；21—地层界线；22—不整合地质界线；23—金矿床(点)；24—研究区位置图1 西涝口金矿区域地质简图

根据矿石的结构构造、矿物组合及共生关系，大致分为4个成矿阶段：Ⅰ黄铁矿-石英阶段；Ⅱ金-石英-黄铁矿阶段；Ⅲ金-石英-多金属硫化物阶段；Ⅳ金-石英-碳酸盐阶段，其中Ⅱ、Ⅲ阶段为金的主要成矿阶段。

2 金矿物形态

2.1 金粒度、形态

本次通过对429粒金矿物统计观测得知，金矿物在光学显微镜下呈金黄色反射色，反射率Ⅰ级，无内外射。粒度粗细不均，在1～93μm均有出现，多数集中在1～37μm。按出现率(颗粒百分比)来说，以细粒及微粒为主，占总量的91.14%(表1)。

表1 西涝口金矿床金矿物粒度统计

金矿物形态主要有星点状、角粒状、圆粒状、细脉状、枝杈状。按出现率来说，以角粒状、星点状为主，占总量的68.06%，叶片状最少，占总量的24%(表2)。

表2 金矿物形态统计表

2.2 金矿物赋存状态

所谓金的赋存状态,则是指金元素在载金矿物中以何种形式存在[15]。按照金矿物与其载体矿物之间的镶嵌关系，可分为包体金、粒间金和裂隙金(表3、表4)。

表3 西涝口金矿床金矿物存在形式

表4 西涝口金矿床金矿物与其他矿物关系统计

(1)粒间金(又为晶隙金)：共发现221粒，占显微镜下统计数量的51.52%，居第一位。主要产于黄铁矿之间、石英之间或碳酸盐与石英和赤铁矿之间的接触部位，呈共生关系(图2a、图2b、图2c)，多呈不规则粒状、角粒状，大小在10～50μm较小范围内。表明此种金矿物成矿是多期次多阶段的。

(2)包体金：共发现106粒，占显微镜下统计数量的24.71%，主要以单颗粒的形式一同被包裹在黄铁矿中，少量被包裹在石英、赤铁矿和碳酸盐中。包裹在黄铁矿中的金矿物形态多为圆粒状或角粒状，大小不一，主要集中在10～60μm范围内(图2e)，而包裹在石英中的金矿物则粒度一般都较小，以星点状为主(图2f)。载金黄铁矿形态多样，主要形成于金—石英—黄铁矿阶段。

(3)裂隙金：共发现102粒，占显微镜下统计数量的23.78%。主要产于黄铁矿边部和碎裂形成的裂隙中(图2d)，多呈细脉状、枝脉状或角粒状，大小在10～70μm范围内。载金黄铁矿为黄白色，多呈半自形分布，表明此种金矿物可能形成多期次成矿阶段。

金矿物与黄铁矿在空间上相关的数量百分比占84.62%，其中只与黄铁矿相关的占64.34%；金矿物与赤铁矿相关的占8.16%，其中只与赤铁矿相关的占7.93%；金矿物与石英在空间上相关的占27.27%，其中只与石英相关的占6.76%；金矿物与碳酸盐在空间上相关的占0.69%，其中只与碳酸盐相关的占0.23%。说明西涝口金矿床中金矿物与黄铁矿关系最为密切，其次是与赤铁矿和石英关系较为密切。

2.3 金矿物成分

实验共对西涝口金矿37粒金矿物进行电子探针分析(表5)，结果表明金矿物中主要成分为Au和Ag，其中ω(Au)介于76.26%～93.96%，平均84.74%；ω(Ag)介于4.55%～20.03%，平均13.27%，含量相对较低；Ag/Au比值为0.05～0.26，变化范围较小，主要集中在0.16～0.21。据金矿物的划分原则[16]和结果表明，大部分属于自然金，少量为银金矿，其中前者占72.97%，后者占27.03%。

本矿区金矿物除含Au和Ag以外，成分中还含有Fe、S、Te、Se、Ni、Co等元素检出。Fe、S、Te元素普遍存在，显示了金元素的亲硫亲铁特性；Cu、Pb、Zn元素普遍含量很低，反映Au与Pb、Zn生成于不同的成矿阶段。根据各元素与Au的含量相对关系显示(图3—图5)，Au与Te呈负相关关系；Au与Fe总体呈负相关关系，在较小范围内呈正相关关系，当Au含量在80%～85%区间与Fe含量在0.50%～1.50%区间呈正相关关系；S含量在一定区间范围内与Au呈正相关关系，当S含量在0～0.25%区间内，金含量在80%～90%区间范围内普遍存在。

a—黄铁矿晶隙金;b—黄铁矿与石英晶隙金;c—石英晶隙金、黄铁矿与石英晶隙金;d—黄铁矿裂隙金;e—黄铁矿包裹金;f—石英包裹金；Py—黄铁矿，Gl—自然金，Qtz—石英；a、c、d为电子探针图像，b、e、f为偏光显微镜图像图2 西涝口金矿床金矿物的赋存状态

图3 西涝口金矿床金矿物中Te与金的关系图解

图4 西涝口金矿床金矿物中Fe与金的关系图解

图5 西涝口金矿床金矿物中S与金的关系图解

根据前人研究,深成金矿床中的金矿物以富含Zn、Pb和Sb为特征,而中—浅成金矿床的自然金不含或很少含有这3种元素,中成金矿含Bi,浅成金矿含Te等元素[17],由此推断,西涝口金矿与中浅成热液成矿有关。

3 金矿物成色

金成色是反映矿床本质特征的重要地质信息之一[18]。金的成色与矿床成因类型、形成深度、变质程度、成矿时代、成矿温度、矿化阶段、成矿热液性质、载金矿物、围岩性质及风化剥蚀程度等多种因素有关[19]。金成色表示金的千分含量，本文金成色由公式Au/(Au+Ag)×1000计算得到。本次对金成色的研究由中国冶金地质总局山东局测试中心进行分析，分析仪器为JXA-8230型电子探针(YQ055)，检出环境为：温度20～23℃，湿度45%～55%。分析条件为加速电压15kV、电子束电流20nA、束斑直径5μm、X射线检出角40°；标准样品为美国SPI天然矿物或合成氧化物国家标准。校正方法为ZAF校正法；检测依据为GB/T 15074—2008《电子探针定量分析方法通则》。

西涝口金矿物成色变化范围比较大，最小值为791.98，最大值为953.81，平均值为864.49，金成色总体较高。其中包体金成色为835.62～953.81，平均896.00；粒间金成色为791.98～926.25，平均861.79；裂隙金成色为829.81～926.56，平均846.93。统计结果显示(表5)，包体金成色表现最高，反映包体金主要形成于早期成矿阶段,成矿温度较高[20-21]；其次为粒间金，反映成矿温度较高,但略低于包体金的形成温度，其发育于不同类型矿石中，成色变化范围大；最低为裂隙金，变化范围较大，反映多期次成矿叠加的特点。其中存在于黄铁矿、石英、碳酸盐中的包体金成色逐渐降低，显示不同载金矿物与金的密切程度有明显差异。在4个成矿阶段中，仅在Ⅱ、Ⅲ阶段有金矿物产出，其中第Ⅱ阶段产出最多且金成色高，最高为953.81，第Ⅲ阶段产出相对较少，且金成色较低，可见第Ⅱ阶段为主要成矿阶段。

4 问题讨论

在实际的找矿勘探中，金矿物的形态、粒度和成分都具有一定的指示作用。前人研究表明，区域岩浆热液金矿的金成色变化范围一般在693～962之间，通常大于800。西涝口金矿以自然金为主，其次为银金矿，从791.98～953.81不等，平均值为864.49，金成色总体较高。特征上与区域岩浆热液金矿特征相似，由此推断西涝口金矿可能属于该类型金矿床。

金矿物中金元素与其他元素赋存及富集之间的关系，也具有一定的指示意义。本矿区金矿物除含Au和Ag以外，成分中还含有Fe、S、Te、Se、Ni、Co等元素检出，Cu、Pb、Zn元素普遍含量很低，同时该区金矿成色较高。这与中-浅成金矿的自然金中不含或含少量Cu、Pb、Zn元素的结论一致。金成色与成矿温度和深度有关，通常高温高压下形成的金矿物成色就高，而中低温浅成金矿的金成色较低。西涝口金矿成色较高，与中成热液矿床相似。由此推断，西涝口金矿与中—浅成热液有关。

西涝口金矿物中Fe、S、Te元素普遍存在，通过比对Au元素含量与Fe、S、Te元素含量的关系可以看出，Au元素含量总体与这3种元素含量呈负相关关系，说明金矿床成矿阶段普遍亏铁亏硫。一般认为沉积成因的金矿床黄铁矿中S、Fe与理论值接近或略多，而岩浆热液成因金矿床黄铁矿亏S及亏Fe明显[22]，说明该区金矿床成矿热液既有岩浆热液又有大气水及变质热液的参与。

表5 西涝口金矿床金矿物电子探针化学成分分析结果 单位：%

5 结论

(1)西涝口金矿床的金矿物与黄铁矿关系最为密切并且形态以角粒状、星点状为主，粒度以细粒及微粒为主，赋存状态以粒间金为主，其次为包体金、裂隙金。

(2)化学成分中显示，金矿物以自然金为主，少量为银金矿。金矿物除含Au和Ag以外，Fe、S、Te元素普遍存在，不含或很少含有Zn、Pb和Sb元素。由此推断,西涝口金矿与中—浅成热液有关。根据各元素与Au的关系图解得出，Fe、S、Te与Au呈不同程度的负相关关系,说明金矿床成矿阶段亏铁亏硫，成矿热液中既有岩浆热液又有大气水及变质热液。

(3)金矿物成色变化范围比较大，平均值为864.49，金成色包体金(896.00)→晶隙金(861.79)→裂隙金(846.93)不断降低，包体金、晶隙金、裂隙金的成矿流体演化过程中金的含量不断下降,成矿温度也逐渐下降。其中黄铁矿中包体金主要是自然金,成色最高,反映形成温度也最高。说明西涝口金矿床经历了中温成矿环境，是以金—石英—黄铁矿阶段为主成矿期。