安徽石芒坑金矿床的成因及矿石的工艺矿物学研究

周雪斐 陈 佳 段百吉

（1.安徽省地质矿产勘查局322地质队；2.金属矿山安全与健康国家重点实验室）

安徽泾县石芒坑金矿为硅化角砾岩型金矿，和以往该区域的其他金矿床的成矿模式不同［1］。为揭示石芒坑金矿床金的赋存状态和矿床成因，进行了以工艺矿物学为主要内容的系统研究工作。

1 矿床地质特征

石芒坑金矿床属扬子陆块东部，太平褶断带，构造变形强烈，按其形成时代、变形特征可大致划分为两期，即印支期北东向褶皱和印支期北西向宽缓褶皱［2］。区域志留纪—第四纪地层发育较为齐全，该区裂构造十分发育，主要表现为脆性断层。岩浆岩主要发育有燕山期花岗闪长岩-二长花岗岩-正长花岗岩为主的中酸性侵入岩和酸性岩脉，脉岩展布多呈北东向、北北东向、北西向，受区域构造控制明显［3］。围岩蚀变以岩浆热液蚀变和区域性中低温蚀变为主，前者以围岩内与岩体有关的酸性脉岩出露为主，后者主要表现为围岩硅化、绢云母化等中、低温蚀变。

2 矿石的矿物成分及主要特征

2.1 矿石的自然类型

矿石工业类型可分为铜金银矿石、铜金矿石、金矿石、铜矿石、铅矿石，根据氧化程度可划分为氧化矿石和原生矿石。

矿石自然类型简单，依结构构造可分为角砾岩型、含金石英脉矿石。角砾岩型矿石为最主要的矿石类型，石英脉型仅见于单工程控制的零星矿体。角砾岩型矿石，矿物成分主要为黄铁矿、黄铜矿、褐铁矿、方铅矿、石英、黏土矿物等，黄铁矿、褐铁矿、黄铜矿是主要载金矿物，其比例随氧化程度的不同而变化，近地表氧化带以褐铁矿为主，黄铜矿及黄铁矿在该带少见；深部则以黄铁矿为主，次为黄铜矿等。

2.2 主要金属矿物的特征

（1）黄铁矿。黄铁矿是最主要的载金矿物，铜黄色、黄白色，金属光泽，高硬度，部分晶体裂理发育。黄铁矿分布广泛，在围岩及花岗闪长斑岩中呈星散或稀疏浸染状构造，在含矿角砾岩中多呈粉末状、浸染状构造，另见于各类充填型矿脉中，与方解石脉、石英脉岩构成脉状构造、网脉状构造，其多见于矿脉的边缘，矿脉中的黄铁矿局部富集，可呈块状、稠密浸染状及稀疏浸染状构造。黄铁矿晶体呈自形—半自形—他形粒状结构，粒度一般为0.02～2.5 mm，最大可达3 mm；多数光片中可见方铅矿、闪锌矿、黄铜矿、辉铜矿包裹和交代黄铁矿，构成包含结构和交代浸蚀结构；另有部分黄铁矿呈细脉状构造，压碎结构。

（2）黄铜矿。黄铜矿是本区的次要矿石矿物，也是重要载金矿物。铜黄色，金属光泽，中等硬度，无解理。黄铜矿分布广泛，局部矿石中含量高，可单独成矿。黄铜矿呈半自形—他形粒状结构，粒度多为0.02～0.4 mm，最大可达4.0 mm。黄铜矿可包裹并交代黄铁矿、闪锌矿、方铅矿，均构成包含结构、交代浸蚀结构。

（3）褐铁矿。褐铁矿是主要载金矿物，广泛发育于地表，地表褐铁矿由于被淋滤，仅剩空洞，构成骸晶结构。褐铁矿胶体充填裂隙和空洞，沿裂隙两侧或洞壁向内渐次沉淀，形成同心环带状构造。胶状褐铁矿又重结晶，生成针铁矿，针铁矿为柱状纤维状，粒度在0.05 mm 以下，晶体垂直于环带生长，构成胶状构造及变胶状构造。

（4）方铅矿。方铅矿粒径一般为0.01～0.40 mm，与黄铜矿一起呈微细脉状穿插压碎了的黄铁矿集合体或闪锌矿，这种含有细脉的黄铁矿及闪锌矿集合体又被压碎，呈角砾状，说明黄铁矿至少遭受过2 次压应力作用并破碎。

（5）闪锌矿。闪锌矿呈他形粒状，灰色微带褐色，具有红褐色、黄褐色内反射色［4］，与方铅矿呈平行连生，呈他形粒状结构，粒径一般为0.02～0.40 mm。闪锌矿晶体中包裹乳滴状黄铜矿，构成固溶体分离结构。

（6）自然金。自然金呈金黄色，片状、棒状、枝丫状、不规则粒状，富延展性，包裹在褐铁矿、黄铁矿、黄铜矿、石英颗粒中。自然金包裹在褐铁矿中（图1），光片经过浓硝酸强烈浸蚀后，视野内黄铁矿消失，自然金没有被浸蚀（图2），另有少量金颗粒包裹在石英和褐铁矿中，呈包含结构（图3）。

2.3 主要脉石矿物的特征

主要脉石矿物为硅酸盐矿物及少量碳酸盐矿物，主要有石英、黏土矿物、电气石、方解石。

（1）石英。石英主要呈半自形—他形粒状，一般2～30 mm；多呈压碎状、角砾状，少量作胶结物，晶体中含较多的泥质和氧化铁尘点，显得较“脏”，沿石英晶体的边缘或微裂隙被褐铁矿交代呈齿状。

（2）黏土矿物。黏土矿物主要为绢云母和高岭石等，多沿边缘交代碎屑石英。

（3）电气石。电气石呈粒状、短柱状、微粒状结构，粒径一般小于0.1 mm，沿裂隙充填，也见生于角砾内裂隙中和裂隙两侧交代石英。

（4）方解石。方解石呈板状、不规则粒状结构，沿裂隙充填呈脉状。高级白干涉色，闪突起显著，两组斜交菱形解理［5］。

2.4 矿物共生次序

依据矿床矿脉穿切关系结合各光片各矿物之间的结晶程度、结构构造、穿切关系、包含结构等，可将石芒坑矿床热液成矿期划分为3个成矿阶段，矿物共生次序见图4。

3 矿石的结构构造

3.1 矿石的结构

矿石的结构有粒状结构、他形粒状结构、交代残余结构、固熔体分离结构、包含结构、压碎结构，其中以他形粒状结构和压碎结构最发育。

（1）自形—半自形粒状结构。自形—半自形粒状结构构成方铅矿、闪锌矿、黄铁矿等金属矿物的自形晶—自形晶。

（2）他形粒状结构。他形粒状结构是最普遍的一种结构形态，构成黄铁矿、方铅矿、闪锌矿、黄铜矿等金属矿物的他形晶—半自形晶。

（3）交代假象结构。黄铁矿完全褐铁矿化，褐铁矿完全交代并保留黄铁矿晶形，构成交代假象结构、骸晶结构（图5）。

（4）交代浸蚀结构。黄铜矿自边缘交代先期形成的黄铁矿，或黄铁矿和黄铜矿局部交代磁铁矿，都能构成交代浸蚀结构。辉铜矿可自晶体边缘交代黄铁矿、黄铜矿，也构成交代浸蚀结构。

（5）交代残余结构。斑铜矿晶体可包裹并交代黄铜矿，黄铜矿只剩残余，构成交代残余结构。

（6）包含结构。黄铁矿碎块被闪锌矿、方铅矿、黄铜矿包裹并交代，构成包含结构。

（7）交代浸蚀结构。闪锌矿晶体中包裹多量的乳滴状黄铜矿包裹体，构成固溶体分离结构（图6），自然金包裹于褐铁矿、黄铁矿、石英颗粒中。

（8）压碎结构。压碎结构的特征为少量的黄铁矿、黄铜矿等金属矿物受动力作用，碎成棱角状细小碎块。

3.2 矿石的构造

矿石以角砾状构造为主，少量脉状构造。

（1）角砾状构造。矿石受应力作用挤压破碎，形成角砾状构造，粒径一般2～20 mm，多呈棱角状，黄铁矿、黄铜矿破碎呈压碎结构，闪锌矿、自然金等常包裹并交代黄铁矿、黄铜矿。

（2）脉状构造。金属矿物沿岩石裂隙或穿插于岩石中，呈细脉状分布，细脉状构造脉宽多为1 mm左右（图7）。

3.3 矿石的化学成分

矿石的主要化学成分分析结果见表1。

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从表1 可看出，矿石中的主要及伴生有益组分有Au、Ag、Cu、Pb、Zn，有害成分为As含量很低，不超标。

4 金的赋存状态

4.1 金矿物的成分

矿石中的金矿物主要为银金矿和自然金，金矿物颗粒细小，在高倍光学显微镜下仍难以区分自然金和银金矿。

（1）自然金。自然金的反射光呈金黄色，反射率较银金矿略低，自然金矿物呈不规则粒状，粒径普遍比银金矿大，表面具擦痕。自然金的Au 含量为81.88%～89.14%，平均为85.51%，Ag 含量为6.34%～16.31%，平均为11.33%。

（2）银金矿。银金矿反射光呈淡黄色，反射率较自然金高，银金矿呈树枝状、不规则粒状，粒度多为2～20 μm。银金矿的Au 含量为40.64%～72.01%，平均为56.321%，Ag 含量为17.52%～26.73%，平均为22.13%，部分测点含有少量的S、Cu、Fe。

4.2 金矿物的嵌布粒度

在光学显微镜观察基础上开展BSE 分析，结果显示，矿石中的金矿物呈团粒状、长棒状、树枝状等不规则他形粒状，粒径大小一般为1～18 μm。本次显微观察光片9 个，探针片12 个，电子探针分析点位77 个，43 个测点含金。3 个光片上发现包裹于黄铜矿、黄铁矿和褐铁矿中的16 颗包裹金（图8），1 颗产于黄铁矿裂隙中的裂隙金，2 颗分布于黄铁矿、褐铁矿等矿物颗粒边缘的粒间金，共计18粒独立金矿物。据此，石芒坑金银多金属矿床中“可见金”的赋存状态以包裹金为主，其次为粒间金和裂隙金。对这些可见金矿物粒径进行统计分析，发现其中显微极微粒金（小于5 μm）占66.7%，显微微粒金（5～10 μm）占11.1%，显微细粒金（10～20 μm）占22.2%，因此，“可见金”主要为显微极微粒金。

4.3 金矿物类型及赋存状态

4.3.1 金矿物类型

矿石的金矿物类型主要为明金、包裹金、粒间金、间隙金。

（1）明金。矿石中的主要重矿物有磁铁矿、赤褐铁矿、黄铁矿、方铅矿、锆石、磷灰石、白铅矿、自然金，自然金颗粒呈黄色，片状、棒状、枝丫状、粒状，密度大，富延展性，粒度一般在0.03～0.4 mm。

（2）包裹金。金矿物呈包裹金形式包裹于黄铜矿、黄铁矿和褐铁矿中。

（3）粒间金。粒间金主要分布于黄铁矿、褐铁矿等矿物颗粒边缘。

4.3.2 金矿物的赋存状态

矿床中金属硫化矿物黄铁矿、黄铜矿、方铅矿中均含有不可见金，可能是以类质同象形式存在的晶格金或固溶体金。各金属矿物的Au含量见表2。

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4.4 载金矿物

黄铁矿、褐铁矿、黄铜矿、石英中均可见包裹金，黄铜矿、黄铁矿普遍含金量较高，尤其是黄铁矿，偶见褐铁矿为主要载金矿物。因此，黄铁矿与金的关系最密切。

5 本矿床金富集成矿成因分析

从地质构造背景来看，石芒坑金矿床目前发现的金矿体和矿区内的花岗闪斑岩岩脉密切相关。金矿体主要赋存于花岗闪长斑岩岩脉和志留系唐家坞组地层的接触带上，矿体受断层构造带控制明显。地表断层发育为2 条宽4～20 m 的硅化角砾岩破碎带，2 条含矿构造连续性较好，为含金的成矿热液组分提供了运移通道，为金在氧化环境中富集成矿提供了良好的容矿空间，而上部志留系唐家坞地层主要为泥质粉砂岩、细砂粉砂岩，孔隙度小、渗透率低、岩性致密，起到作为容矿空间的保护层的作用。

从矿物生成顺序来看，根据主要载金矿物黄铁矿、黄铜矿多生成于中、低温热液阶段，可分析出当高温的含矿酸性岩浆进入断层角砾岩破碎带，并初始富集运移时，随着温度降低，含矿热液处于中、低温热液阶段，使得金随着黄铁矿、黄铜矿、褐铁矿、石英等载金矿物沉淀，得以在容矿空间富集成矿，越接近地表，角砾岩带孔隙度越大，氧化作用增强，金矿物越易沉淀，近地表风化作用使得黄铁矿氧化成褐铁矿。

从矿化规律来看，与成矿关系最密切的蚀变矿化主要为黄铁矿化、褐铁矿化、硅化，通过金的赋存状态研究可知，金主要以包裹金赋存于黄铁矿中，黄铁矿在近地表氧化为褐铁矿，其金颗粒析出并叠加，金颗粒变大，形成明金；黄铁矿化、褐铁矿化的强弱影响着金矿化的强弱；金矿化一般伴随强烈的硅化，硅化是本区金矿的一个显著标志；对硅化带的划分、对找矿有很好的指导意义；另外，金亦赋存于黄铜矿、方铅矿中，说明金属硫化矿物与金存在密切的关系。

综上所述，泾县石芒坑金矿床主要为硅化角砾岩型金矿床。

6 结 论

因在志留纪地层中发现了受构造、花岗斑岩脉作用控制的角砾岩型金矿，打破了原有的该地区的金矿成矿模式。石芒坑金矿床的“可见金”粒径以显微极微粒金为主，金的赋存状态以包裹金为主，其次为粒间金和裂隙金。与成矿关系最密切的蚀变矿化主要为黄铁矿化、褐铁矿化、硅化，尤以硅化关系最为密切，通过研究本区金矿相关的矿化以及金的赋存状态，多方面论证了金矿成因的可能性，可以更好地指导找矿工作，实现精准靶向找矿。