朝阳小塔子沟金矿床黄铁矿的晶体形态及在找矿中的应用

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  摘要:讨论了朝阳小塔子金矿床中矿体、近矿晕和围岩黄铁矿的晶体形态变化特征,不同矿脉黄铁矿晶体形态特征、矿脉黄铁矿的垂向晶体形态变化特征,不同时代黄铁矿的晶体形态具有标型性。探讨了黄铁矿晶体形态标型作为评价矿脉的含矿性、判别矿体和围岩、确定矿体有利部位以及预测金矿床深部找矿远景指示标志的可能性。为寻找和评价小塔子沟金矿床提供找矿矿物学依据。
  关键词:黄铁矿晶体形态标型金矿床应用朝阳小塔子沟
  中图分类号:P57文献标识码:A文章编号:1007-3973(2012)004-122-03
  在许多金属矿床中,黄铁矿是分布最广泛的金属矿物之一,特别是金矿床中几乎均有黄铁矿的产出,且通常作为金的主要载体矿物,贮藏有大量的找矿矿物学和成因矿物学信息。本文通过对不同矿体、近矿晕、围岩及不同矿脉、不同时代、不同成矿部位黄铁矿晶体形态的研究,建立了黄铁矿的晶体形态标型。研究结果表明,小塔子沟金矿床黄铁矿的晶体形态标型,可以用来评价矿化地段、判别矿体贫富程度、确定矿化富集部位以及预测金矿床深部找矿远景。因此,黄铁矿的晶体形态标型的研究对金矿找矿和评价具有重要的实际意义。
  1矿床地质概况
  辽宁朝阳小塔子沟金矿床位于朝阳县大庙乡,大地构造位置处于华北地台北缘,内蒙地轴与燕辽沉降带的接壤部位、承德-北票大断裂北侧。 区内地层主要出露太古界建平群小塔子沟组角山斜长片麻岩、黑云斜长片麻岩、辉石斜长变粒岩、古生代沉积岩和中生代火山岩。矿区北西部有燕山早期的呈岩株产出的石英二长岩,中部有多条近东西向的闪长玢岩、石英二长斑岩脉等。矿化围绕石英二长岩岩株南侧分布,金矿床与石英二长岩关系密切。
  小塔子沟金矿属隐伏—半隱伏矿床,区内已发现大小石英脉及蚀变岩18条。部分为含矿脉体,如1、2、4、6、7号脉含矿较为富集。矿体规模、形态、产状受EW、NEE—SWW次级断裂构造控制,具多期多阶段成矿特点。矿石构造以块状、浸染状、角砾状、条带状、晶洞状为主;矿石机构有压碎、格状、交代残余、包含、交代熔蚀。矿化与蚀变密切相关,金矿化与黄铁矿化、黄铜矿化、硅化、绢云母化、绿泥石化、黑云母化有关。金矿床的形成经历了热液期和表生期,热液期分3个成矿阶段,根据矿物组合和相互穿插交代关系,可以分为早、中、晚期三个热液成矿阶段。早期金—石英—黄铁矿阶段,中期金—石英—多金属硫化物阶段,晚期石英-碳酸盐阶段。而金—石英—多金属硫化物阶段是金的最主要成矿阶段。矿床矿物成分主要有金银矿、银金矿、黄铁矿、黄铜矿、磁黄铁矿、闪锌矿、方铅矿、孔雀石、白钨矿、斑铜矿、石英、绢云母和碳酸盐等。金矿物主要呈裂隙金、晶隙金和包体金赋存于黄铁矿、石英、磁黄铁矿、黄铜矿以及载金矿物的间隙中。含金黄铁矿可分三个世代。金矿成矿和富集与Ⅱ、Ⅲ世代黄铁矿关系密切。小塔子沟金矿床属于中温岩浆热液型金矿床。
  2黄铁矿的晶体形态标型
  2.1黄铁矿的晶体形态
  小塔子沟金矿中黄铁矿晶体形态复杂,种类较多,有立方体{100},五角十二面体{210},八面体{111}及其聚形晶(包括{100+210},{100+111},{210+111})和过渡晶等,其中立方体{100}占65%以上,{210}和以{210}为主的聚形晶20%以上,其它种类晶形10%左右,黄铁矿的晶形能反映结晶时的物理化学条件,矿区黄铁矿晶体种类多,说明结晶时的物理化学条件变化复杂(包括T、P、PH、Eh,氧逸度、硫逸度等),结晶时间也长,而且是多期多世代,{100}晶形的黄铁矿出现在低饱和度,低硫逸度以及比黄铁矿最佳形成温度高很多或低很多的条件下;{210}晶形的黄铁矿反映富硫、S2- 浓度大的介质环境,矿区中黄铁矿是金的载体矿物,与金密切共生,它们结晶环境是一致的,黄铁矿的结晶期次、世代越多对成矿就越有利,因此说黄铁矿晶体种类越多就越容易形成富矿。
  2.2矿体、近矿晕和围岩黄铁矿的晶体形态
  小塔子沟金矿区矿体、近矿晕和围岩中黄铁矿晶体形态统计分析结果表明:
  矿体黄铁矿:晶体形态复杂且种类多,其一是晶形完好者有{100},{210},{100}+{210},{210}+{111},{100}+{111},{111}等,立方体晶形含量比例一般小于85%,{210}或{210}+{111}聚形晶可达65%€保嗣嫣搴投嫣灞壤系停褂幸恢质窍噶;蚍勰┳醇咸濉?
  近矿晕黄铁矿:晶体形态简单,晶体以破碎状为主,晶形完好者一般为立方体,黄铁矿占比例达95%以上。
  围岩黄铁矿:区内围岩及250个人工重砂鉴定结果表明,黄铁矿晶形以细粒状为主,可见立方体晶形,少见五角十二面体及其{210}和{100}的聚形晶。
  2.3不同矿脉黄铁矿的晶体形态
  通过对小塔子沟金矿区不同矿脉(1号,2号,4号,9号)黄铁矿晶体形态的统计分析,富矿1号矿脉黄铁矿的晶体形态复杂,且种类多有8种晶形:即立方体,五角十二面体,八面体,二十面体,过渡晶,聚形晶{100}+{210},{100}+{111}及双晶或连晶。贫矿的4号脉,黄铁矿晶形种类明显减少,只有4种晶形,即以立方体为主达96%,还有少量五角十二面体,过渡晶及聚形晶。贫矿的2号矿脉,黄铁矿晶形种类非常单一,几乎仅为一种晶形即立方体。此外,贫矿的9号矿脉黄铁矿以破碎粒状为主。由此可见,富矿脉黄铁矿晶体形态复杂,种类多,而贫矿脉黄铁矿晶体形态简单,种类单一,因此黄铁矿的晶体形态可以作为判断矿脉贫富程度的重要标志。
  2.4矿脉黄铁矿的垂向晶体形态变化特征
  通过对小塔子沟金矿1号矿脉(体)不同中段(Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ)黄铁矿晶体形态的分析与研究,同一矿脉不同深度其晶体形态特征不同。据邵洁涟的研究,一般矿体上部黄铁矿以八面体晶形为主;中部以五角十二面体为主(或以五角十二面体与立方体或八面体的聚形晶为主);下部以立方体晶形为主;据此,可以推测和判断矿脉的剥蚀程度,预测金矿深部找矿远景。
  小塔子沟金矿1号矿体黄铁矿晶形研究结果是:
  Ⅰ中段:黄铁矿晶形以立方体{100}为主,占85%以上,见有八面体晶形。
  Ⅱ中段:黄铁矿晶形有立方体,五角十二面体,立方五角十二面体,过渡晶,可见八面体及二十面体。其中立方体的约占65%,五角十二面体或其聚形晶较Ⅰ中段增多,个别高达45%左右。
  Ⅲ中段:黄铁矿晶形种类复杂,种类亦多有立方体、五角十二面体、立方五角十二面体、二十面体、过渡晶及八面体。其中立方体晶形含量有减少趋势,五角十二面体及其聚形晶有增加趋势。
  Ⅳ中段:黄铁矿晶形种类以立方体为主,见有少量五角十二面体及聚形晶等。
  以上表明,小塔子沟金矿1号矿脉黄铁矿从矿体下部---矿体中部---矿体上部其晶形变化特点是:{100}为主—{100}、{210}或{210}+(100)增多,{210}+{111},{111}—{100},{111}。这与邵洁涟等学者对黄铁矿的不同深度晶形研究的结论相吻合。
  2.5不同时代黄铁矿的晶体形态
  小塔子沟金矿不同世代黄铁矿的晶体形态统计分析结果表明,第Ⅰ世代黄铁矿晶体形态种类单一,形态为立方体,比例占100%;第二世代黄铁矿晶体形态复杂,种类多,有立方体、五角十二面体、立方五角十二面体、八面体、二十面体等,立方体晶形含量比例较第一世代降低,五角十二面体及其聚形晶、过渡晶比例明显增多,一般20%-50%,高达80%以上;第三世代黄铁矿晶形态亦多,有立方体、五角十二面体及其聚形晶、过渡晶、八面体;很少见二十面体,且五角十二面体及其聚形晶、过渡晶含量比例较第二世代降低,一般为15%左右,因此黄铁矿的晶体形态可作为判别黄铁矿形成世代的参考标志。
  2.6黄铁矿的晶体形态得分值变化特征
  黄铁矿的晶体形态得分是表征不同类型晶体相对发育程度的参数,苏联学者叶夫济科娃根据金矿中黄铁矿大量研究结果得出下列经验公式
  XFeS2=(2CⅤ+CⅣ)-(CⅡ+2CⅠ)
  式中XFeS2 为晶体形态得分值,CⅠ、CⅡ、CⅣ、CⅤ为样品中相应晶体形态类型的百分含量(Ⅰ立方体,Ⅱ立方五角十二面体,Ⅳ二十面体,Ⅴ八面体)。
  据此计算出小塔子沟金矿黄铁矿晶体形态得分值,表明小塔子沟金矿中黄铁矿的晶体形态得分值均为负值;而且矿体、近矿晕和围岩中黄铁矿,不同世代黄铁矿,不同中段(深度)的黄铁矿晶体形态得分值均有差异,这些细微差异的研究对区分矿体与围岩、确定形成世代及判断矿体剥蚀程度等具有重要标志意义。
  小塔子沟金矿中矿体黄铁矿的晶体形态得分值XFeS2变化为-194到-24.9之间,平均值-120.8;近矿晕黄铁矿晶体形态得分平均值为-168.7;围岩中黄铁矿晶体形态得分最小,接近于-200。由此反映出矿体黄铁矿XFeS2最大;围岩中黄铁矿XFeS2最小,近矿晕黄铁矿XFeS2介于矿体与围岩之间,XFeS2值越大,矿体含金性越好。因此黄铁矿晶体形态得出XFeS2可作为区分矿体与围岩的一种重要参考标志。
  通过对小塔子沟金矿区不同矿脉(1号,2号,4号,9号)黄铁矿晶体形态的统计分析,富矿1号矿脉黄铁矿的晶体形态复杂,且种类多有8种晶形:即立方体,五角十二面体,八面体,二十面体,过渡晶,聚形晶{100}+{210},{100}+{111}及双晶或连晶。贫矿的4号脉,黄铁矿晶形种类明显减少,只有4种晶形,即以立方体为主达96%,还有少量五角十二面体,过渡晶及聚形晶。贫矿的2号矿脉,黄铁矿晶形种类非常单一,几乎仅为一种晶形即立方体。此外,贫矿的9号矿脉黄铁矿以破碎粒状为主。由此可见,富矿脉黄铁矿晶体形态复杂,种类多,而贫矿脉黄铁矿晶体形态简单,种类单一,因此黄铁矿的晶体形态可以作为判断矿脉贫富程度的重要标志。
  2.4矿脉黄铁矿的垂向晶体形态变化特征
  通过对小塔子沟金矿1号矿脉(体)不同中段(Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ)黄铁矿晶体形态的分析与研究,同一矿脉不同深度其晶体形态特征不同。据邵洁涟的研究,一般矿体上部黄铁矿以八面体晶形为主;中部以五角十二面体为主(或以五角十二面体与立方体或八面体的聚形晶为主);下部以立方体晶形为主;据此,可以推测和判断矿脉的剥蚀程度,预测金矿深部找矿远景。
  小塔子沟金矿1号矿体黄铁矿晶形研究结果是:
  Ⅰ中段:黄铁矿晶形以立方体{100}为主,占85%以上,见有八面体晶形。
  Ⅱ中段:黄铁矿晶形有立方体,五角十二面体,立方五角十二面体,过渡晶,可见八面体及二十面体。其中立方体的约占65%,五角十二面体或其聚形晶较Ⅰ中段增多,个别高达45%左右。
  Ⅲ中段:黃铁矿晶形种类复杂,种类亦多有立方体、五角十二面体、立方五角十二面体、二十面体、过渡晶及八面体。其中立方体晶形含量有减少趋势,五角十二面体及其聚形晶有增加趋势。
  Ⅳ中段:黄铁矿晶形种类以立方体为主,见有少量五角十二面体及聚形晶等。
  以上表明,小塔子沟金矿1号矿脉黄铁矿从矿体下部---矿体中部---矿体上部其晶形变化特点是:{100}为主—{100}、{210}或{210}+(100)增多,{210}+{111},{111}—{100},{111}。这与邵洁涟等学者对黄铁矿的不同深度晶形研究的结论相吻合。
  2.5不同时代黄铁矿的晶体形态
  小塔子沟金矿不同世代黄铁矿的晶体形态统计分析结果表明,第Ⅰ世代黄铁矿晶体形态种类单一,形态为立方体,比例占100%;第二世代黄铁矿晶体形态复杂,种类多,有立方体、五角十二面体、立方五角十二面体、八面体、二十面体等,立方体晶形含量比例较第一世代降低,五角十二面体及其聚形晶、过渡晶比例明显增多,一般20%-50%,高达80%以上;第三世代黄铁矿晶形态亦多,有立方体、五角十二面体及其聚形晶、过渡晶、八面体;很少见二十面体,且五角十二面体及其聚形晶、过渡晶含量比例较第二世代降低,一般为15%左右,因此黄铁矿的晶体形态可作为判别黄铁矿形成世代的参考标志。
  2.6黄铁矿的晶体形态得分值变化特征
  黄铁矿的晶体形态得分是表征不同类型晶体相对发育程度的参数,苏联学者叶夫济科娃根据金矿中黄铁矿大量研究结果得出下列经验公式
  XFeS2=(2CⅤ+CⅣ)-(CⅡ+2CⅠ)
  式中XFeS2 为晶体形态得分值,CⅠ、CⅡ、CⅣ、CⅤ为样品中相应晶体形态类型的百分含量(Ⅰ立方体,Ⅱ立方五角十二面体,Ⅳ二十面体,Ⅴ八面体)。
  据此计算出小塔子沟金矿黄铁矿晶体形态得分值,表明小塔子沟金矿中黄铁矿的晶体形态得分值均为负值;而且矿体、近矿晕和围岩中黄铁矿,不同世代黄铁矿,不同中段(深度)的黄铁矿晶体形态得分值均有差异,这些细微差异的研究对区分矿体与围岩、确定形成世代及判断矿体剥蚀程度等具有重要标志意义。
  小塔子沟金矿中矿体黄铁矿的晶体形态得分值XFeS2变化为-194到-24.9之间,平均值-120.8;近矿晕黄铁矿晶体形态得分平均值为-168.7;围岩中黄铁矿晶体形态得分最小,接近于-200。由此反映出矿体黄铁矿XFeS2最大;围岩中黄铁矿XFeS2最小,近矿晕黄铁矿XFeS2介于矿体与围岩之间,XFeS2值越大,矿体含金性越好。因此黄铁矿晶体形态得出XFeS2可作为区分矿体与围岩的一种重要参考标志。
  小塔子沟金矿中不同世代黄铁XFeS2值:第Ⅰ世代黄铁XFeS2值最小为-200,第Ⅱ世代黄铁矿XFeS2平均值-103.9;第Ⅲ世代黄铁矿晶体形态得分值为-143.9;上述表明,Ⅱ、Ⅲ世代黄铁矿XFeS2值与矿体黄铁矿XFeS2(-120.8)值相近,也说明金矿成矿与Ⅱ、Ⅲ世代黄铁矿密切相关。
  小塔子沟金矿体不同深度(中段)黄铁矿晶体形态得分值表明,在矿体轴向上,Ⅰ中段黄铁矿XFeS2为-183.5,Ⅱ中段黄铁矿XFeS2为-143.9,Ⅲ中段黄铁矿XFeS2为-115.8,Ⅳ中段黄铁矿XFeS2为-156.9,其中Ⅲ中段黄铁矿XFeS2值最大(-115.8),同时反映出矿体中部(Ⅱ、Ⅲ中段)黄铁矿XFeS2值最大,矿体深部黄铁矿XFeS2值最小,据此可判别矿体剥蚀深度,预测深部找矿前景。
  3黄铁矿的晶体形态标型的应用与讨论
  3.1评价矿脉的含矿性
  据对小塔子沟金矿不同矿脉黄铁矿晶体形态研究,利用黄铁矿晶体形态可以推测矿体的含矿程度。富矿1号矿脉黄铁矿晶体形态复杂且种类多,有立方体、五角十二面体、二十面体、八面体、聚形晶等,黄铁矿XFeS2值较大为-148左右,贫矿脉(2号,4号,9号)黄铁矿晶体形态简单且种类单一,以立方体为主,黄铁矿XFeS2值较小,一般小于-100;因此黄铁矿的晶体形态及得分值可以作为评价矿脉贫富程度的参考标志。
  3.2区分矿体和围岩
  小塔子沟金矿中矿体黄铁矿晶体形态较复杂,晶形种类多,有立方体,五角十二面体,立方五角十二面体,八面体,二十面体等,晶体形态得分值为-194—-24.9,平均值-120.6;而围岩中黄铁矿晶形单一,以立方体为主,晶体形态得分值XFeS2值近于-200,表明黄铁矿晶体形态研究对区分矿体与围岩有标型意义。
  3.3判别矿体的有利成矿部位
  小塔子沟金矿矿体、近矿晕和围岩中黄铁矿及不同中段(深度)黄铁矿的晶体形态研究结果表明:根据其晶体形态标型可以判断矿体剥蚀面水平、确定矿体成矿部位,预测深部找矿前景,矿体有利部位黄铁矿晶体形态复杂,种类也多,黄铁矿的XFeS2值较大为-143.9—-115.8,往深部黄铁矿的XFeS2值变小,且从矿体深部—中部—浅部黄铁矿晶形变化特点是:{100}—{100}、{210}、{210}+{100}、{111}+{210}、{111}—{100}、{111}。因此,黄铁矿的晶体形态及XFeS2值可以作为评价金矿体的一种重要找矿矿物学标志。
  3.4黄铁矿的晶体形态在金矿找矿和评价中应用的可行性
  通过对小塔子沟金矿区矿体与围岩、不同世代、不同深度、不同矿脉的黄铁矿晶体形态研究结果表明,黄铁矿的晶体形态法作为金矿的一种找矿和评价方法,不但方法新,在理论上有基础,在实践上具有可行性,而且初步应用效果也是比较令人满意的,运用黄铁矿的晶體形态,不但能确定黄铁矿的形成世代,而且还能区别矿体与围岩,判别矿脉剥蚀深度,探讨金矿找矿与评价问题。黄铁矿的晶体形态法,具有观察方法简便、易行、省时、省力、省财等优点,若与黄铁矿热电性法结合更能取得良好的效果。
  4结语
  通过对小塔子沟金矿床中黄铁矿晶体形态的统计分析和研究,说明不仅具有矿物学方面的理论意义,而且在金矿找矿和评价方面具有更重要的实际意义。
  (1)该区黄铁矿晶体形态复杂,种类较多,有立方体{100},五角十二面体{210},八面体{111}及其聚形晶(包括{100+210},{100+111},{210+111})和过渡晶等。矿体与围岩、不同世代、不同深度、不同矿脉的黄铁矿晶体形态具有明显的标型特征。
  (2)小塔子沟金矿中矿体黄铁矿的晶体形态得分值XFeS2变化在-200到-24.9之间,矿体黄铁矿晶体形态得分平均值-120.8;根据晶体形态得分值可以区分矿体和围岩、评价矿脉含矿性、推测矿体剥蚀深度,预测找矿远景。
  (3)小塔子沟金矿区矿体与围岩、不同世代、不同深度、不同矿脉的黄铁矿晶体形态标型特征,可以作为含金性评价,判别成矿世代、区别矿体和围岩、确定金矿床剥蚀面水平和矿化深度的一种重要的找矿矿物学标志。
  
  参考文献:
  [1]地质矿产部情报所.找矿矿物学与矿物学填图[M].福州:福建科学出版社,1987.
  [2]邵洁涟.金矿找矿矿物学[M].湖北:中国地质大学出版社,1990.
  [3]陈光远,等.成因矿物学与找矿矿物学[M].重庆:重庆出版社,1987.
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