羅輝隆

(福建省閩西地質(zhì)大隊，三明，365001)

黃鐵礦是建陽高車金礦床最重要的載金礦物。通過對黃鐵礦相關(guān)標型特征的研究來獲取金礦成因和找礦信息，已廣泛應用于成礦預測和找礦的實際工作中，并取得良好的效果[1]。對礦床黃鐵礦的標型特征進行深入的研究，有助于對高車金礦床的成因作出評價，對于該區(qū)金礦找礦工作具有一定的指導意義。

1 區(qū)域地質(zhì)背景

北武夷隆起區(qū)的深部構(gòu)造對應于閩西北地幔緩隆帶，區(qū)內(nèi)大面積出露的是呂梁期、晉寧期變質(zhì)巖系，晉寧期、加里東期造山作用強烈，燕山期構(gòu)造巖漿活動頻繁[2]。

研究區(qū)大地構(gòu)造位置處于華夏地塊北武夷隆起區(qū)的浦城—順昌基底隆起中部，崇安—石城斷裂帶東南側(cè)，武夷成礦帶南側(cè)泰寧—政和北東向金及多金屬成礦帶的中段。區(qū)內(nèi)以古元古代變質(zhì)巖系為主，斷裂構(gòu)造較為發(fā)育，侵入巖主要有志留紀和侏羅紀時期的侵入巖。區(qū)域上已發(fā)現(xiàn)多處金礦床(點)(如太陽山、中窯、江墩)(圖1)，成礦地質(zhì)背景優(yōu)越。通過勘探表明，高車金礦床成礦地質(zhì)條件較好，礦體規(guī)模較大，有望達到中型規(guī)模。武夷山成礦帶深部獨特的構(gòu)造環(huán)境和長期復雜的構(gòu)造-巖漿-成礦演化史造就了該區(qū)良好的成礦地質(zhì)條件和銅、鉛、鋅、金、銀、錫、鐵、錳等110余種豐富的礦產(chǎn)資源[3]。

圖1 建陽高車金礦區(qū)域地質(zhì)礦產(chǎn)圖Fig.1 Regional geological map of the Gaoche gold deposit in Jianyang area1—第四系；2—早白堊世石帽山群；3—早白堊世坂頭組；4—早白堊世下渡組；5—晚侏羅世長林組；6—早侏羅世梨山組；7—古元古代麻源群南山巖組；8—古元古代麻源群大金山巖組；9—早白堊世石英閃長巖；10—晚侏羅世正長花崗巖；11—早侏羅世二長花崗巖；12—志留紀正長花崗巖；13—花崗斑巖脈/石英斑巖脈；14—石英脈/基性巖脈；15—復式背形；16—實、推測正斷層；17—實、推測逆斷層；18—實、推測性質(zhì)不明斷層；19—實、推測地質(zhì)界線/不整合地質(zhì)界線；20—片理產(chǎn)狀/層理產(chǎn)狀；21—砂金礦點/鉑鈀礦點；22—中型石墨礦；23—小型金礦床/金礦點；24—礦區(qū)范圍

2 礦床地質(zhì)特征

2.1 礦區(qū)地質(zhì)

區(qū)內(nèi)出露地層比較簡單，僅出露古元古代麻源巖群大金山巖組。巖性主要為黑云斜長變粒巖，黑云石英片巖、黑云片巖夾薄層狀或透鏡狀石英巖、微斜透輝大理巖、斜長角閃巖，局部見花崗質(zhì)條帶狀混合巖或混合巖化現(xiàn)象。前人研究表明其原巖為夾少量(中)基-中酸性火山巖的淺海相砂泥質(zhì)、泥質(zhì)沉積巖。礦區(qū)內(nèi)的含金蝕變體貯存于該地層中(圖2)。

礦區(qū)構(gòu)造以斷裂為主，褶皺不發(fā)育。地層總體呈北東向展布，片理產(chǎn)狀傾向南東，傾角一般20°～50°。礦區(qū)內(nèi)主要發(fā)育有北東向和北西向斷裂，且以前者為主。北東向斷裂為區(qū)域上馬伏—華家山斷裂的伴生或派生斷裂。目前礦區(qū)已發(fā)現(xiàn)含礦較連續(xù)的F2斷裂整體走向北東向，往北端呈近南北向，傾向100°～150°，傾角30°～50°，地表走向延伸長約1 500 m，傾向最深已控制延伸長600 m，出露寬度一般4～12 m，局部可達15 m，具有分支復合特征。斷層面略呈舒緩波狀，破碎帶發(fā)育碎粉巖、碎裂巖、構(gòu)造角礫巖，常含晶質(zhì)石墨，鉆孔內(nèi)見發(fā)育有閃長巖，具有先壓后張?zhí)卣?。?gòu)造帶及兩側(cè)圍巖蝕變較強，主要見有絹云母化、硅化、方解石化、黃鐵礦化等蝕變。ⅡAu礦體產(chǎn)于該斷裂蝕變帶中，是礦區(qū)重要的控礦構(gòu)造。北西向斷裂，其內(nèi)發(fā)育輝綠巖脈，巖脈具有上窄下寬特點，北西向切割北東向斷裂，為成礦后斷裂，對礦體起破壞作用，斷裂性質(zhì)以張扭性為主。

圖2 建陽高車金礦地質(zhì)簡圖Fig.2 Regional geological map of the Gaoche gold deposit in Jianyang area

礦區(qū)內(nèi)巖漿巖較發(fā)育，根據(jù)巖石特征，可分為變質(zhì)作用較強的片麻狀中細?；◢弾r、變質(zhì)作用較弱的細?；◢弾r和變質(zhì)作用不明顯的輝綠巖及閃長(玢)巖。其中變質(zhì)作用較強的片麻狀中細粒花崗巖和變質(zhì)作用較弱的細?；◢弾r均歸并到大金山巖組中，推測其侵入期為呂梁期。輝綠巖及閃長(玢)巖推測其侵入期為燕山期，其中閃長(玢)巖產(chǎn)于控礦斷裂F2中。

礦區(qū)內(nèi)圍巖蝕變現(xiàn)象顯著，與斷裂帶活動及同期熱液活動密切相關(guān)，為中低溫熱液蝕變。蝕變帶受斷裂構(gòu)造控制明顯，蝕變帶寬度基本與構(gòu)造破碎帶寬度相對應，局部向斷裂帶兩側(cè)擴張，蝕變類型及強度與圍巖巖石類型以及圍巖距礦體的遠近相關(guān)，總體表現(xiàn)為水平分帶明顯，垂向分帶無規(guī)律。礦區(qū)內(nèi)蝕變類型以絹云母化、硅化、黃鐵礦化為主，方解石化、綠泥石化次之；其中粗晶自形黃鐵礦化、硅化與金礦關(guān)系密切，均出現(xiàn)在礦脈及其兩側(cè)。在水平面上具有從金礦化中心向圍巖方向依次分布粗晶自形黃鐵礦化+絹云母化+硅化→細晶他形黃鐵礦化+絹云母化+硅化→絹云母化+綠泥石化→方解石化+硅化的分帶特征。

2.2 礦體特征

高車礦區(qū)目前已圈定一條金礦體(ⅡAu礦體)，分布于礦區(qū)北部8～32線間，嚴格受F2構(gòu)造蝕變帶控制。

ⅡAu礦體分布控制標高為25～266 m，呈脈狀產(chǎn)出，走向10°～60°，傾向南東，傾角30°～50°，目前地表控制延伸長度560 m，真厚度0.80～7.65 m，控制最大斜深470 m，單工程品位為1.06×10-6～38.25×10-6，單樣最高品位137.10×10-6。礦體容礦巖石主要為碎裂巖，次為構(gòu)造角礫巖、黑云斜長變粒巖，頂、底板直接圍巖為碎裂巖、黑云斜長變粒巖，容礦巖石和圍巖均具硅化、黃鐵礦化、絹云母化、綠泥石化、方解石化等蝕變。

礦石結(jié)構(gòu)主要有自形-半自形粒狀結(jié)構(gòu)、他形粒狀結(jié)構(gòu)、碎裂結(jié)構(gòu)。礦石構(gòu)造主要有斑點-斑雜狀構(gòu)造、脈狀-網(wǎng)脈狀構(gòu)造。

系統(tǒng)的礦物學研究表明，高車金礦床礦石礦物主要為黃鐵礦，少量方鉛礦、閃鋅礦、斑銅礦、黃銅礦、金紅石和自然金；脈石礦物有石英、絹云母、鈉長石、磷灰石、方解石等。其中成礦期黃鐵礦普遍發(fā)育環(huán)帶結(jié)構(gòu)，表明經(jīng)歷多期熱液活動的特點。根據(jù)礦物組合、各種礦物的特征和相互穿插關(guān)系，推斷出礦區(qū)礦物生成順序(表1)。

表1 建陽高車金礦礦物生成順序

Table1 Mineral paragenesis of the Gaoche gold deposit in Jianyang area

2.3 成礦階段

根據(jù)野外觀察以及室內(nèi)顯微鏡下觀察，高車金礦成礦作用從早到晚可劃分為3個階段。

石英-絹云母階段(Ⅰ)：蝕變礦物主要為絹云母，次為石英和細晶他形黃鐵礦，少量鈉長石和磷灰石；絹云母呈鱗片狀集合體交代圍巖中的斜長石；石英為煙灰色，多為細粒他形粒狀集合體，呈面狀分布；黃鐵礦為淺黃色，細粒、他形脈狀集合體。此階段為成礦前期蝕變階段，分布范圍較大。

多金屬硫化物-石英階段(Ⅱ)：主要礦物組合為粗晶自形黃鐵礦+絹云母+石英，還有黃銅礦、自然金、斑銅礦、方鉛礦、閃鋅礦、金紅石等；其中黃鐵礦為該階段最主要的金屬硫化物(>95%)，以淺黃白色、粗粒(1～4 mm)、自形-半自形為特征，常與黃銅礦、自然金、斑銅礦、方鉛礦、閃鋅礦、金紅石等共生；絹云母呈鱗片狀集合體交代圍巖中的斜長石；石英為煙灰色，多為細粒他形粒狀集合體，呈面狀分布。自然金與黃鐵礦共生，黃鐵礦越多，金的品位越高。此階段為礦床成礦階段。

石英-方解石階段(Ⅲ)：主要礦物組合為石英+方解石+綠泥石，方解石脈或石英-方解石脈主要充填于礦脈晚期的構(gòu)造及裂隙中，在礦脈的尖滅處比較發(fā)育。此階段為礦床成礦后階段。

3 樣品及分析方法

此次研究樣品采自高車礦區(qū)金礦體ⅡAu，樣品分別來自于鉆孔(ZK2803、ZK2403)和平硐(PD110)，共采集20件樣品，每件礦石樣品制作光薄片用于顯微鏡、掃描電鏡和電子探針分析測試。在中國地質(zhì)大學(武漢)地質(zhì)過程與礦產(chǎn)資源國家重點實驗室的光學顯微鏡和環(huán)境掃描電子顯微鏡進行光薄片觀察及顯微照相；電子探針分析在中科院廣州地球化學研究所完成，電子探針采用日本電子公司JXA-8100型電子探針儀，工作條件：加速電壓20 kV，通過樣片的電流為20 nA，束射直徑為5 μm；LA-MC-ICPMS黃鐵礦的原位微區(qū)硫同位素分析在中國地質(zhì)大學(武漢)地質(zhì)過程與礦產(chǎn)資源國家重點實驗室完成，工作條件：5 J/cm2，8 Hz， 33 μm。

4 分析結(jié)果

4.1 黃鐵礦礦物學特征

通過顯微鏡和掃描電鏡觀察分析，礦床中的黃鐵礦分為成礦前和成礦期2種類型，其中成礦期黃鐵礦進一步劃分為三個世代(圖3為反射光和背散身下環(huán)帶黃鐵礦，圖4、圖5分別為礦石反射光第二、第三世代礦物組合)。

成礦前黃鐵礦(Py0)：呈他形、不規(guī)則形狀，內(nèi)含大量的硅酸鹽包裹體，主要是絹云母和石英包裹體，少量的鈉長石、磷灰石，偶見方鉛礦、黃銅礦包裹體。表明Py0是蝕變期黃鐵礦化的結(jié)果，與最早的絹云母化、硅化、鈉長石化等屬于同時期蝕變。Py0常作為環(huán)帶狀黃鐵礦核部，被成礦期黃鐵礦包裹。

成礦期第一世代黃鐵礦(Py1)：粗晶(1～4 mm)，呈自形-半自形晶體，內(nèi)含大量的方鉛礦、閃鋅礦、黃銅礦和自然金的包裹體。方鉛礦、閃鋅礦和黃銅礦通常以包裹于黃鐵礦晶體內(nèi)、黃鐵礦的裂隙內(nèi)或者單顆粒沿著黃鐵礦邊緣生長等形式存在。方鉛礦交代閃鋅礦和黃鐵礦，形成港灣狀結(jié)構(gòu)；黃銅礦呈乳滴狀分布于閃鋅礦中，形成乳濁狀結(jié)構(gòu)。環(huán)帶狀黃鐵礦中(Py1)常見包裹蝕變期黃鐵礦(Py0)，被包裹于第二、三世代的黃鐵礦，Py1擁有振蕩環(huán)帶，在背散射圖像中顯示亮、暗帶韻律交替，表明Py1結(jié)晶過程中經(jīng)歷了壓力波動和反復的局部流體相分離。

成礦期第二世代黃鐵礦(Py2)：為半自形-自形晶。分離的內(nèi)部或裂隙中含斑銅礦、自然金、黃銅礦與金紅石的包裹體，手標本和顯微鏡下觀察發(fā)現(xiàn)，Py2的粒度小于Py1。環(huán)帶狀黃鐵礦中(Py2)包含大量細小的包裹體，主要為斑銅礦、金紅石、石英和少量絹云母。Py2通常以過度生長于Py1，并且外部被包裹于增生的Py3中。區(qū)別于第一世代的礦物組合，第二世代出現(xiàn)斑銅礦和金紅石，未出現(xiàn)閃鋅礦，偶爾可見方鉛礦顆粒，黃鐵礦、自然金等礦物的粒度相對小于第一世代。斑銅礦和黃銅礦共生，常以細長條狀形式存在于黃鐵礦裂縫中。

圖3 反射光和背散射下環(huán)帶黃鐵礦Fig.3 Reflected light and backscattered of band pyritea,f—Py1被包裹于外部Py2，Py1中存在黃銅礦、石英包裹體，自形的Py3生長在最外邊部，包裹Py2，Py2包含大量石英、金紅石、自然金、斑銅礦包裹體； b,c,d,e— 蝕變期Py0呈不規(guī)則形態(tài)，被包裹于Py1核部，存在絹云母、石英、鈉長石、磷灰石等包裹體，偶爾見方鉛礦和黃銅礦的微小包體。 Ser為絹云母；Ab為鈉長石；Ap為磷灰石；Bn為斑銅礦；Rt為金紅石

圖4 礦石反射光下第一世代礦物組合Fig.4 Generation I mineral assemblage under reflected lighta, b, f—方鉛礦、閃鋅礦、黃銅礦和自然金顆粒以包裹體形式存在于自形黃鐵礦(Py1)中；c—自然金與方鉛礦密切相關(guān)，同時沉淀； d—方鉛礦三組解理相交呈黑三角孔，方鉛礦交代閃鋅礦和黃鐵礦呈骸晶結(jié)構(gòu)和港灣狀結(jié)構(gòu)；e—閃鋅礦交代黃鐵礦，黃銅礦呈乳滴狀出溶于閃鋅礦中。Py為黃鐵礦；Gn為方鉛礦；Sp為閃鋅礦；Ccp為黃銅礦；Au為自然金；Qz為石英

圖5 礦石反射光下第二世代礦物組合Fig.5 Stage II mineral assemblage under reflected lighta,b,c—自然金以包裹體形式存在Py2中,金紅石顆粒包裹于Py2中或沿著Py2生長；d,f—他形黃銅礦呈脈狀交代黃鐵礦,并與金同時沉淀；e—斑銅礦與金同時沉淀，包裹于黃鐵礦中； Rt為金紅石；Bn為斑銅礦

成礦期第三世代黃鐵礦(Py3)：結(jié)構(gòu)均勻，表面干凈，晶體為自形粗晶，單晶形態(tài)主要為立方體和五角十二面體，生長于環(huán)帶黃鐵礦的最邊緣，罕見包含細小的黃銅礦。

因此，通過觀察黃鐵礦宏觀和微觀特征，發(fā)現(xiàn)載金黃鐵礦以淺黃白色、粗晶(1～4 mm)、呈自形-半自形浸染狀或團塊狀、常與黃銅礦、自然金、斑銅礦、方鉛礦、閃鋅礦、金紅石等共生為特征；而非載金黃鐵礦以淺黃色，細粒(<1 mm)、他形脈狀集合體，罕見與方鉛礦、黃銅礦共生為特征。二者各自特征差異較大，較容易區(qū)別。

4.2 金在黃鐵礦中的貯存狀態(tài)

系統(tǒng)的礦物學研究表明，金貯存于粗晶自形黃鐵礦中，且主要以他形包裹體存在黃鐵礦晶體內(nèi)部，也可填充于黃鐵礦裂隙中，部分還沿著黃鐵礦的顆粒邊部生長。金呈他形粒狀、樹枝狀，粒徑0.02～0.1 mm。

對高車金礦黃鐵礦結(jié)構(gòu)和地球化學結(jié)果表明，自然金主要在成礦期的第一、二世代析出，罕見析出于第三世代黃鐵礦。第一世代中自然金與方鉛礦同時沉淀，第二世代中自然金與斑銅礦、黃銅礦有密切關(guān)系。

4.3 主元素含量及其比值特征

Fe和S是黃鐵礦中主要組成元素，黃鐵礦(FeS2)化學成分理論值為Fe 46.55%，S 53.45%，實際組分會發(fā)生一定程度的偏離。高車金礦黃鐵礦的電子探針分析結(jié)果所示。不同世代黃鐵礦的主量元素Fe、S分析數(shù)據(jù)可以看出。

(1) 蝕變期黃鐵礦(Py0)中Fe平均為45.497 %，S平均為53.332 %，S/Fe為2.04～2.06，表現(xiàn)為Fe虧損。

(2)成礦期第一世代黃鐵礦(Py1)，F(xiàn)e平均為45.645%，S平均為53.533%，S/Fe為2.03～2.07，表現(xiàn)為Fe虧損。

(3)成礦期第二世代黃鐵礦(Py2)，F(xiàn)e平均為45.482 %，S平均為53.345 %， S/Fe為2.03～2.07，表現(xiàn)為Fe虧損。

(4)成礦期第三世代黃鐵礦(Py3)，F(xiàn)e平均為45.523%，S平均為53.552%， S/Fe為2.04～2.08，表現(xiàn)為Fe虧損。

各世代的黃鐵礦均明顯表現(xiàn)為Fe虧損，S在蝕變期和第二世代表現(xiàn)為輕微虧損，在第一和第三世代輕微富集。前人統(tǒng)計研究表明金礦床中淺成熱液或沉積成因的黃鐵礦明顯表現(xiàn)為Fe虧損[4]，因此推斷高車金礦床可能是中淺成熱液或者沉積成因。

4.4 微量元素含量及其比值特征

(1)黃鐵礦中Co、Ni可作為類質(zhì)同象替代Fe，As可替代S。高車金礦黃鐵礦Au、Ag、As值大多低于電子探針檢測限。黃鐵礦Co、Ni含量和Co/Ni比值具有一定的標型意義，Co/Ni值能指示礦床成因。從表2可看出，排除低于檢測限Co、Ni值，選出不同世代黃鐵礦顆粒，計算對應的Co、Ni含量平均值Py0：Co為0.089 %，Ni為0.032%，Co/Ni為17； Py1：Co為0.1%，Ni為0.03%，Co/Ni為5.6；Py2：Co為0.11 %，Ni為0.08%，Co/Ni為33；Py3：Co為0.08%，Ni為0.003%，Co/Ni為28。嚴育通認為在火山熱液和巖漿熱液型金礦中，熱液來源是巖漿水和部分大氣水的混合，巖漿水由于溫度較高，有大量Co類質(zhì)同象替代Fe，而Ni是形成不連續(xù)的固溶體，Ni類質(zhì)同象是有限的，所以火山熱液型和巖漿熱液型金礦具有極高的Co/Ni比值。變質(zhì)熱液型金礦床是在成巖和變質(zhì)作用下形成的，形成溫度介于巖漿熱液型和卡林型之間，主要熱液來源是建造水和變質(zhì)水，由于形成溫度相對巖漿熱液型較低，Co的類質(zhì)同象則弱很多，含量也少，所以Co/Ni比值小于1或接近1[1]。因此，結(jié)合礦區(qū)地質(zhì)特征和前面討論的S/Fe值，可以認為高車金礦床中的黃鐵礦Co、Ni含量變化具有侵入巖漿熱液成因的特點。

(2)Mo是高車金礦床黃鐵礦中普遍存在的微量元素，電子探針結(jié)果Py0：Mo平均為0.847%；Py1：Mo平均為0.972%；Py2：Mo平均為0.869%；Py3： Mo平均0.714%。各階段黃鐵礦Mo含量相差不大，指示Mo多以礦物包裹體的形式存在于各世代黃鐵礦內(nèi)(未見鉬礦物)，Mo一般作為中溫元素出現(xiàn)，推測高車金礦屬于中低溫熱液金礦床。

圖6 高車金礦黃鐵礦硫同位素特征圖Fig.6 The features of sulfui isotope composition of pyrite in the Gaoche gold deposit

4.5 硫同位素組成特征

硫同位素分析是金礦床研究的重要手段之一，在示蹤成礦物質(zhì)來源方面具有極其重要的作用[5]。硫同位素分析能探究硫源區(qū)對礦床成因的指示意義，礦石礦物原位微區(qū)硫同位素組成更能為示蹤成礦物質(zhì)來源及演化提供最直接最有效的證據(jù)，為對比分析成礦物質(zhì)與成礦流體之間的關(guān)系、探究分析成礦元素遷移、沉淀機制和礦床成因，提供重要依據(jù)[6,7]。此次研究挑選高車金礦中不同世代黃鐵礦共45個顆粒進行硫同位素分析，LA-MC-ICPMS原位微區(qū)硫同位素分析結(jié)果(表3、圖6)所示：成礦期第一世代Py1：δ34S為-11.4‰～7.2‰，平均值為-3.9‰，極差為18.6%，顯示以沉積硫為主，混入部分海水硫和巖漿硫；成礦期第二世代Py2：δ34S為-9.9‰～4‰，平均值為-7.8‰，極差為13.9%，顯示沉積硫源為主；成礦期第三世代Py3：δ34S為-6.5‰～3.1‰，平均值為-2.4‰，極差為9.6%，主要是沉積硫，混入部分巖漿硫。高車金礦硫總體上以負值為主，極差較大；第一世代和第三世代黃鐵礦硫同位素值不符合正態(tài)分布，數(shù)據(jù)離散性大，為孤島多峰型直方圖，第二世代黃鐵礦硫同位素值分布較集中，說明其組成及來源具有十分復雜成因的性質(zhì)，即以沉積硫為主，后面還有少量的海水硫與巖漿硫混入。其暗示成礦物質(zhì)來源于大金山巖組和巖漿流體。據(jù)有關(guān)資料研究(1)福建省閩北地質(zhì)大隊，閩北變質(zhì)巖地層含礦性研究報告，1989。，古遠古代麻源巖群大金山組Au元素豐度是其在地殼豐度的2倍[8]。

5 結(jié)論

(1)與金礦形成關(guān)系密切的礦化蝕變體貯存于古元古代麻源巖群大金山巖組中，嚴格受北東-北北東向先壓后張斷裂蝕變帶控制。構(gòu)造破碎帶及兩側(cè)圍巖發(fā)育較強的絹云母化、硅化、方解石化、黃鐵礦化等蝕變，其中粗晶自形黃鐵礦化、硅化與金礦關(guān)系密切。

(2)高車金礦成礦期黃鐵礦分為三個世代，表明成礦期經(jīng)歷了多期次熱液流體活動。金主要以自然金的形式與黃鐵礦等硫化物共生，以包裹金、裂隙金的形式貯存于黃鐵礦中。

(3)據(jù)金礦床黃鐵礦微量元素分析表明高車金礦床具有中低溫巖漿熱液成因的特點。

(4)高車金礦黃鐵礦硫同位素范圍較廣泛，先以沉積硫為主，后還有海水硫與巖漿硫混入，表明成礦物質(zhì)不是單一來源，屬于混合來源。

(5)高車金礦成礦物質(zhì)可能來源于大金山巖組和巖漿流體，巖漿流體沿深大斷裂構(gòu)造遷移，同時萃取基底巖石中的金元素形成含礦熱液并在還原環(huán)境中成礦。初步認為礦床成因為中低溫熱液構(gòu)造蝕變巖型金礦。