甘肃早子沟金矿床黄铁矿的矿物特征及金的赋存状态-毕业论.doc

论文 甘肃早子沟金矿床黄铁矿的矿物特征及金的赋存状态研究 论文题目（中文）中文摘要 早子沟金矿位于西秦岭同仁夏河岷县金成矿带， 矿区赋矿地层为三叠纪中统古浪堤组一段细碎屑岩，中性岩脉大量发育。 矿体产于地层，脉岩和接触带中，但其产状均严格受NE,NW及近SN向组断裂构造控制,控矿构造为高角度的张剪性及旋扭性断裂。本文主要通过电子探针法对早子沟金矿床中的主要载金矿物黄铁矿特征及金的赋存状态，电子探针法发现不同矿石类型的黄铁矿形成于不同的深度和地质环境； 主成矿期黄铁矿以五角十二面体为主， 常具碎裂结构； 严重亏铁亏硫， （ Au ） （ Ag ） =5.54 ， （ Co ） （ Ni ） =4.2 ，类似于卡林型金矿特征，又兼有岩浆型矿床的特征；矿体中黄铁矿硫同位素 34 S 变化范围 -7.43-8.62 ，与围岩黄铁矿硫同位素组成接近，说明硫主要来源于沉积地层，同时由于构造活动和岩浆侵入作用对硫同位素分馏产生了一定影响，使重硫有所富集。TITAL OF DISSERTATIONAbstractLanzhou University (LZU) is a key university in China. LZU was founded in 1909. It is one of the oldest universities in China. LZU has beautiful campuses, Library, Various laboratories. It has been actively involved in international academic exchange programs.It is the center of China Education and Research Network in northwest China region, through computer networks, LTU has faster and closer connection with the world.Key words: LZU, key university，beautiful campus论文 目 录摘要IAbstractII第一章 引言1 第二章 矿床地质特征42.1 矿区地质特征42.2 矿带特征352.3 矿体特征452.3.1 矿石特征202.4 成矿阶段45第三章 黄铁矿的形态标型603.1 黄铁矿的特征603.2 黄铁矿分布形态，形成期次及其含金性633.3电子探针分析453.4 黄铁矿成分，成因标型453.4.1 主成分标型特征203.4.2 (Au)/(Ag)的比值202.3.1 (Co)/(Ni)的比值202.3.1 (Fe)/(S+As)的比值20第四章 讨论60 4.1 矿床类型的归属45 4.2 金的赋存状态研究45第五章 结论60 参考文献68附 69致 谢71第一章 引言枣子沟金矿床位于甘肃省甘南藏族自治州合作市西南方向17 km处，行政区划隶属合作市那吾乡和夏河县扎油乡，地理坐标为；东经10247 001025100，北纬345700345900。早子沟金矿大地构造位置处于秦岭造山带西段夏河合作断裂带上（图1）。该区域成矿条件优越，至今已发现并探明的超大型，大型及大中型金矿床有拉尔玛金矿、大水金矿，东北寨金矿等，早子沟金矿是近年来在西秦岭区域发现的又一个特大型金矿床，矿床远景资源储量可达超大型。但其基础地质特征研究还存在一些问题，因此在总结前人资料的基础上，对早子沟金矿床开展地质、地球化学研究，结合矿床的形成时代，通过对区域岩石样品进行显微镜下鉴定，并且结合黄铁矿的电子探针数据，探讨金的赋存状态及矿床的成因，为进一步对该类型矿床的成矿预测及在该区的地质找矿工作提供依据。图1 甘肃省夏河合作地区地质矿产简图第四系；上新统；中三叠统上段；中三叠统下段；下三叠统下段；下三叠统下段；下二叠统；石炭系；花岗闪长岩；花岗闪长岩脉闪长玢岩脉；断层或推测断层；铁矿床；金矿床；铜矿床；铁矿床。第2章 矿床地质特征2.1矿区地质特征 矿区所处大地构造位置位于受华北板块，扬子板块，及松潘地块三者围限的西秦岭松潘甘孜构造结之东北边缘。矿区内出露的地层单一，赋矿的地层为中三叠世古浪堤组下段，总体走向近 南北向的单斜构造，由一套深灰灰绿色硅质板岩，灰褐灰绿色薄厚层岩屑长石细砂岩夹粉砂质板岩、泥质板岩组成的细碎屑岩建造。地层受岩脉侵入和断层影响，层间小褶皱相当发育。矿区小断裂密集，大致可分为近南北向，东西向，北东向，北西向，北东东向和北西西向6组断裂，规模为北东向和南北向最大，北西向次之，根据切割关系可知北西向和东西向为早期发生的断裂，南北向和北西向居中（成矿期），北东向最晚形成的断裂，具有张剪性，延伸大特点，分别控制并且构成3组金矿带，是主要导矿以及容矿构造。主要岩性有闪长玢岩，斜长花岗板岩，石英闪长玢岩，黑云闪长玢岩，石花岗闪长斑岩等（见图2）。围岩有辉绿玢岩，均为浅成侵入体，岩石具有斑状，似斑状结构，产状为岩枝，岩脉，主要为东北方向展布，由于多次发生断裂和活动而导致岩脉的贯入，使得围岩发育 不同类型、不同程度的蚀变，且不同类型的矿化蚀变经常叠加出现，构成多种蚀变类型组合。 主要矿化蚀变类型有硅化，黄铁矿化，毒砂化，辉锑矿化，褐铁矿化，碳酸盐化，赤铁矿化等。金矿化强度与硅化，黄铁矿化、毒砂化、辉锑矿化等矿化蚀变组合有密切的关系。往往硅化、褐铁矿化、黄铁矿化和毒砂化等最强烈地段，也是金矿化最聚集部位。第四系；古浪堤组上层；古浪堤组中层；古浪堤组下层； 石英闪长玢岩；花岗闪长斑岩；斜长花岗斑岩；矿体；破碎角砾岩；10断层。图2 枣子沟金矿床矿区地质简图（据脚注 改编） 2.2矿带特征该区域目前圈定矿带有3条，各矿带特征不一，其中矿带规模最大，含矿率最高，金平均品位最高的是北东方向的矿带，其有金矿体81个，其中有10个主矿体，北东方向的矿带是早子沟矿金矿区最主要的含矿地段。其次是北西方向的矿带，其具金矿体有41个，有3个主矿体，北西方向的矿带不管在金矿体总数，矿带含矿率还是在金平均品位高度方面都排在北东向矿带后面，最后一个是南北方向的矿带，产有主矿体有17个，其中1个为主矿体，其余的其他矿体，是属于这三个矿带当中最小的一个。2.3矿体特征矿区目前圈定矿体39条，以资源储量大于1t为条件圈定主矿体14条，主矿体在矿区中矿带上的分布为北东方向有（Au1，Au9， Au10， Au15， Au46，Au17，Au37，Au54，M6，M4），北西方向有（Au14，Au25，Au63），南北方向有（Au31）其中规模最大的是Au1和M6，各矿体资源储备量高达10t，单个矿体资源储量大余5t的有Au9和Au46,主矿体当中平均厚度最大的是Au46和Au54，其他变化余2.603.27m间，平均品位以Au9，Au1，M6，Au46为明显偏高。2.3.1矿石特征在早子沟金矿矿石中矿物的成分比较复杂，含量较多的为金属矿物，主要有黄铁矿，毒砂，赤铁矿，辉锑矿，褐铁矿、自然金，闪锌矿等，除此之外还含有少量的磁黄铁矿和磁铁矿，脉石矿物为绢云母水云母，长石，高岭土，石英、方解石，角闪石，黑云母等。此外还含有少量的锆石，金红石等，黄铁矿和毒砂是最主要的载金矿物。矿石结构主要有自形半自形晶结构，他形粒状结构，变余斑状结构，包含结构，碎裂结构，变余泥质结构，乳浊状结构，交代残余结构，碎斑结构，假象结构等。矿石构造主要有脉状构造，星散浸染状构造，条带状构造，细脉浸染状构造，网脉状构造，块状构造等。2.4成矿阶段根据野外观察到的矿石构造及室内显微镜下鉴定结果，枣子沟金矿床可分为成岩期、成矿期及表生期（见图2）图3 成矿阶段流程图其中成矿期可以分为变质成矿期和岩浆热液成矿期，岩浆热液成矿期为矿床形成最主要的成矿期，其根据矿物组合，矿石结构构造和床成矿作用从早到晚可分为：第阶段：石英-硫化物阶段，矿物组合及生成顺序为石英黄铁矿毒砂自然金，为矿床的初始成金阶段。第阶段：自然金-多金属阶段，矿物组合及生成顺序为石英黄铁矿毒砂自然金方解石磁铁矿，为矿床的主要成金阶段。第阶段：碳酸盐化阶段，矿物组合及生成顺序为方解石辉锑矿辰砂高岭土等，代表晚期低温热液成矿阶段。第三章 黄铁矿的形态标型3.1黄铁矿的特征黄铁矿是地壳中分布最广的一种硫化物，其主要成分是二硫化亚铁（FeS2）,纯黄铁矿中含有46.67%的铁和53.33%的硫，黄铁矿经常呈立方体，五角十二面体等晶形或块状集合体见于多种成因的矿石和岩石中，早子沟金矿中的黄铁矿为蚀变贯通矿物，是最主要的载金矿物之一，在矿石中分布广泛（见图） 自形粒状黄铁矿（1）染状分布的自形-半自形黄铁矿（2）细脉状黄铁矿集合体（3）黄铁矿呈它形粒状，毒砂呈碎裂状产出（4） 图4 黄铁矿在显微镜下的照片3.2黄铁矿分布形态、形成期次及其含金性 根据金矿成矿阶段的划分， 早子沟金矿中的黄铁矿也可以分为3期：早期的黄铁矿呈浸染状分布在围岩中，含金量较低，自然金以次显微状形式出现在黄铁矿的晶格或晶隙当中，与早期硅化相伴，早期阶段的黄铁矿晶体自形程度高（图4-1），粒度较大，以立方体为主， 中期黄铁矿主要呈细脉状，细网脉状，细脉浸染状（图4-2,3），黄铁矿的自形程度高，晶体多为以五角十二面体和八面体为主，但受后期构造作用的影响，强烈破碎，形成碎裂结构，这一阶段的黄铁矿含金量较高，为主成矿阶段，以包裹金和裂隙金为主， 晚期黄铁矿多以微细脉状为主，粒度较小，常与石英，毒砂，辉锑矿等共生（图4-4）3.3电子探针分析 本研究对早子沟金矿6件探针片中的主要载金矿物黄铁矿进行了电子探针定量分析。电子探针分析在。仪器型号为GB/T15246-2002，工作电压：20kV，工作电流:110-8(A)，束斑1-5m，对分析数据的处理采用ZAF修正法,所采用的标样为:中国GSB美国SPI日本，工作室温度22 ，湿度65%，捡出角度为：40度，黄铁矿电子探针定量分析见（见表1）。 ZH-9-1 ZH-9-2-1 ZH-9-3 ZH-10-3 ZH-11 ZH-51-4 图5 黄铁矿矿物显微构造及其电子探针测点位置 曹晓峰等人采用电子探针JXA-8100对早子沟金矿中的黄铁矿进行元素成分测试并发现矿区黄铁矿测出来的值与理论值相比，总体具有缺铁富砷的特征，并且含有少量的As,Au,S,Ag,Fe,Co,Cu,Sb,Ni,Hg,Zn,Pb,W等微量元素，这些元素的存在，除了受与黄铁矿的非化学配比引起的晶格缺陷和相似相容物质作用原理的影响有关外，还与其形成的地质，物理，化学环境有关，因此，黄铁矿的化学成分具有很重要的成因标型意义，在本文主要是通过黄铁矿的(S)/(Fe),（Au）/(Ag),(Co)/(Ni)，(Fe)/(S+As)，等元素的比值特征来浅谈其对矿床成因，矿床类型，成矿环境等的标型意义。3.4 黄铁矿成分成因标型3.4.1主成分标型特征 在标准黄铁矿中S/Fe的比值近似于2，而在含金的黄铁矿当中S,Fe的含量相对与标准黄铁矿中的有差异，一般S和Fe的比值小于2的称为硫亏型，这是因为As3- ，S3- 等离子与S2- 离子类质同象代替的结果。 表1 早子沟金矿床黄铁矿各元素质量百分含量（B/%） 样品编号点号AsFeCuWZnSPbAgSbAuHgCoNiTotalZH-9-100011.02745.7420.0020.0000.00051.82 0.1430.0000.0040.0290.0000.0360.00098.804ZH-9-1 -200020.72345.7520.0370.0000.00052.19 0.1250.0000.0050.0000.0000.0470.00098.886ZH-9-2-100040.44245.1610.0000.0730.00052.580.1860.0000.0000.0000.0000.0830.00098.533ZH-9-300060.91845.5930.0620.0000.01852.200.1880.0000.0000.0000.0000.1040.00099.091ZH-10-300130.04646.1110.0000.0420.04052.340.1080.0000.0020.0350.0000.0810.00098.805ZH-1100241.47546.0510.0350.1180.00052.78 0.0920.0000.0050.0320.0000.0650.000100.662ZH-51-400670.15146.6420.0000.0040.01853.13 0.0710.0010.0450.0160.0000.0730.017100.170平均值0.745.90.0200.0152.40.1000.0200.07099.28有前人统计出不同成因类型的金矿主微量元素和其相对参数的特征,可以知道主量元素Fe和S的特征：火山热液型，次火山热液型，岩浆热液型，卡林型和变质热液型金矿等五类金矿中卡林型金矿和岩浆热液型金矿具有亏铁亏硫的特点，卡林型金矿属于重度亏铁亏硫，而变质热液型金矿具有富铁和亏硫的特点 （Fe为46.82%，S为52.69%）。根据表1可知早子沟金矿体中的黄铁矿（Fe为 45.9%，S为52.4%）与理论值（Fe为46.55%，S为53.45%）相比较，其属于严重亏铁亏硫。3.4.2（Au）/(Ag)的比值 金矿床中黄铁矿的（Au）/(Ag)的比值可以反映矿床成因方面的信息。通常在变质热液型金矿床黄铁矿中Au和Ag的质量分数比值大于0.5，而在火山热液型金矿床黄铁矿中这两个元素的质量分数比值小于0.5，沉积变质热卤水成因金矿床黄铁矿中Au和Ag的质量分数比值最低，为0.10.3。严育通等人的统计也基本遵从变质热液型岩浆热液型卡林型火山热液型这个规律（表 3），且卡林型与岩浆热液型的（Au）/(Ag)比值比较接近，反映这两种矿床在成因上的某种联系。早子沟金矿黄铁矿中Au的平均质量分数为0.0032%，Ag的平均质量分数为0.0003，（Au）/(Ag)的比值为10.66，远大于0.5，与卡林型矿床和热液型矿床之间，更接近于热液型矿床。3.4.3 (Co)/(Ni)的比值 黄铁矿中的(Co)/(Ni)值能够指示矿床成因和成矿作用的标型意义，岩浆热液成因的黄铁矿(Co)/(Ni)的比值一般为15，有的更高，沉积成因的黄铁矿(Co)/(Ni)的比值一般 1，而变质热液成因的黄铁矿，因为它的地球化学背景与物理化学条件比较接近于沉积成因黄铁矿，所以其(Co)/(Ni)一般也 1。严育通等详细统计出了(Co)/(Ni)比值与矿床类型的关系（表3）。早子沟金矿区黄铁矿的平均(Co)/(Ni)比值为4.29，介于1.01和8.16之间，这也反映了黄铁矿的岩浆热液成因。3.4.4 (Fe)/(S+As)的比值As在黄铁矿中的含量及(Fe)/(S+As)的比值具有十分重要的标型性，As 不仅是在热液中较常见的挥发分，而且还能以类质同象的形式替代，而进入到黄铁矿的晶格内，该区Fe和S+As的质量分数之间的比值为0.86，因为(Fe)/(S+As）的比值是与它形成的深度有一定的相关性，而我们算出来的结果比较接近石英闪长岩型和细脉染性，从而可以初步判断为形