胶东金矿集区是我国主要的黄金产地之一，其黄金储量约占我国总储量的28%[1]。玲珑金矿田位于胶东西北部地区，是超大型“石英脉型”矿田的典型代表。近年来，有众多学者对玲珑金矿田开展了详细的地质勘查、控矿机制和矿床成因等方面的研究工作[2,3,4]，但是目前对于玲珑金矿田的成矿物质、流体来源及金成矿机制等问题仍然存在争议[5,6,7]，深部勘查亟待解决。九曲矿床位于玲珑金矿田东部地区，是玲珑金矿田内的一个重要金矿。关于该矿床的矿区地质、流体演化和矿床类型等问题，前人也进行了相关研究[8,9,10]。该矿床中主要载金矿物为黄铁矿，因此对载金矿物黄铁矿的矿物学特征进行深入分析，对认识该地区的成矿物质来源和开展找矿预测等具有重要理论和实际意义。早期研究主要集中在区域矿床浅部位置，对于目前开采到的深部样品研究较少。黄铁矿作为最常见的硫化物，通常也是金矿化的重要标志，其形成过程贯穿整个胶东大规模金成矿事件。本次研究工作主要集中在九曲金矿床-600 m以下175号矿脉，通过系统分析各个成矿阶段黄铁矿的矿相学特征、原位地球化学特征以及黄铁矿与可见金的关系，以期为该区深部找矿预测提供依据。
1 矿区地质背景
1.1 矿区地质概况
胶东玲珑金矿田东自九曲，西至罗山，北起大庄子，南至台上村，东西宽约11 km，南北长约6 km，矿田总面积约为66 km2。从构造上看，该矿区受破头青、玲珑、玉皇顶和九曲蒋家断裂的控矿作用，可划分为台上、东风、东山、西山和九曲5个矿床。玲珑金矿田为超大型含金黄铁矿石英脉型金矿田，矿田内总共有约200条金矿矿脉。矿区内出露的地层主要包括太古宙胶东群变质基底和第四纪沉积物。太古宙胶东群包括前寒武纪变质斜长角闪岩、变粒岩和麻粒岩；第四纪地层在矿区普遍出露，主要为河流沉积物、湖泊沉积物、坡积物和洪积物等。
矿区内岩浆活动较强烈，主要出露早白垩世郭家岭花岗岩和晚侏罗世玲珑花岗岩。玲珑花岗岩主要分布在栖霞复式背斜的南部和北部，其岩体常呈椭圆状、圆状和不规则环状岩基，带状展布，并伴有一定的钾化和硅化等蚀变现象；郭家岭花岗岩大多分布在栖霞复式背斜，岩体一般呈NEE向的岩株（图1）。
图1
1.2 矿床地质特征
九曲矿床位于玲珑金矿田东部，栖霞复式背斜北缘，处于招—掖成矿带北段东部。九曲矿床内矿脉主要受 NE-NNE 向断裂的控制，浅部矿体主要发育在玲珑花岗岩岩体内，深部矿体主要发育在郭家岭花岗闪长岩岩体内。矿脉大小规模不等，厚1~10 m，延伸40~1 000 m，主要呈透镜体状或脉状产出，大多呈雁行排列，局部地区可见分支复合和膨胀收缩现象（图2）。矿脉走向以NE向和NNE向为主，局部地区倾角较大。矿体中金品位变化较大，最高可达100×10-6。其中，175号矿脉在深部发育时，围岩主要为黑云母花岗岩和少量基性脉岩，其内可见多条含金黄铁矿化石英脉，规模不等。
图2
图2
九曲金矿床35勘探线地质剖面图
1.基性脉岩；2.矿体；3.地下矿道；4.钻孔；5. 玲珑花岗岩；6. 第四纪沉积物
Fig.2
Geological section of exploration line 35 of Jiuqu gold deposit
九曲金矿床中可见大量基性脉岩，岩性主要为煌斑岩，成矿前、中、后3个阶段皆有出现。基性脉岩多受 NE-NNE 向断裂控制，并大多与矿脉产于同一构造空间内。成矿前阶段的煌斑岩岩体边部受高温影响，因此具有烘烤边现象；成矿期阶段的煌斑岩与围岩花岗岩共生，具有少量黄铁矿化现象，多呈岩墙形式产出；成矿后阶段的煌斑岩侵入于花岗岩围岩中，大多数伴随断裂发育，穿插前期生成的花岗岩和矿脉，呈细脉状侵入。
矿石矿物主要包括黄铁矿、黄铜矿、方铅矿和闪锌矿等硫化物，脉石矿物有石英、方解石和磁铁矿等。矿石结构主要有他形、自形—半自形、压碎、固溶体分离和交代充填，构造有块状、网脉状浸染、条带状和细脉浸染状。围岩蚀变主要包括绢云母化、钾长石化、硅化和绿泥石化等。九曲金矿的成矿作用可以划分为4个阶段：（1）黄铁矿—石英阶段；（2）石英—黄铁矿阶段；（3）石英—多金属硫化物阶段；（4）碳酸盐阶段（石英—方解石阶段）。
2 黄铁矿矿相学特征
2.1 黄铁矿—石英阶段
在成矿第一阶段，即黄铁矿—石英阶段，黄铁矿呈浸染状，相对均匀分布于黄铁矿—绢云母—石英蚀变岩和硅化蚀变岩中。黄铁矿颗粒主要为粗—细粒，粒径为0.5~2.0 mm，呈浅黄白色，大多为自形结构，一般呈立方体或五角十二面体［图3（a）~3（b）］，呈完整的晶型；晶面条纹发育，黄铁矿主要呈单颗粒状与石英镶嵌共生，无环带特征，显微构造变形以脆性为主，在局部构造发育部位由于动力作用导致黄铁矿出现大量显微裂隙，在其裂隙内很少能见到自然金。
图3
图3
不同成矿阶段黄铁矿矿相学特征
Cal-方解石;Sp-方铅矿;Py-黄铁矿;Q-石英
Fig.3
Mineralogical characteristics of pyrite in different mineralization stages
2.2 石英—黄铁矿阶段
在成矿第二阶段，即石英—黄铁矿阶段，黄铁矿呈中细粒块状、集合体状和不规则脉状与烟灰色石英共生，此阶段黄铁矿含量高于其他矿物，金含量高于第一阶段［图3（c）~3（d）］。黄铁矿颗粒均为中—细粒，粒径为0.1~0.5 mm，呈浅黄色，半自形—他形结构，多呈五角十二面体晶型和聚形晶，碎裂程度较高，晶体边缘不平直，呈凹凸状或港湾状。黄铁矿作为该矿床主成矿阶段的标志性矿物，在其晶体裂隙和内部包体常见自然金；通常发育在黄铁矿—石英脉或蚀变围岩的细脉中，这些黄铁矿—石英脉通常有多个微裂缝。
黄铁矿无环带特征，但具有复杂的显微构造变形，其内部同时发育脆性与塑性2种构造变形特征［图3（c）~3（d）］。该阶段脆性构造为较平直的切穿裂隙，其内部无充填物，为压剪性构造变形的产物；塑性变形内部可见较多填充物且有少量可见金，说明第二阶段主成矿期的黄铁矿经历过强烈的显微构造变形。
2.3 石英—多金属硫化物阶段
在成矿第三阶段，即石英—多金属硫化物阶段，黄铁矿主要呈中—细粒粒状结构，发育于硫化物脉或细脉中，粒径约为0.1 mm，呈暗黄色；该阶段黄铁矿以他形为主，也有少量立方体或五角十二面体的半自形晶形；黄铁矿与烟灰色石英、闪锌矿、方铅矿及黄铜矿等多金属硫化物矿物共生。黄铁矿晶体边缘局部呈港湾状，共生硫化物一般呈他形粒状，沿黄铁矿晶内裂隙或晶间空隙分布，呈脉状或细脉状贯入前2个阶段的矿物中［图3（e）~3（f）］，此阶段黄铁矿含量与第二阶段相当，但金含量明显低于第二阶段。第三阶段黄铁矿的显微构造变形以脆性变形为主，但不同于第二阶段的脆性变形，其构造变形的裂隙中经常充填共生有黄铜矿和方铅矿等其他硫化物。
2.4 碳酸盐阶段
在成矿第四阶段，即碳酸盐阶段，含有少量细粒黄铁矿，呈淡黄色，碎裂程度较低，呈半自形结构，常与石英或方解石形成细脉穿插至前3个阶段的矿物中。该阶段黄铁矿规模较小，连续性差，分布不均匀，含量较低［图3（g）~3（h）］。
3 黄铁矿原位地球化学特征
本次对九曲矿床载金黄铁矿进行了电子探针地球化学成分分析，分析结果如表1所示。
表 1 九曲金矿床载金黄铁矿电子探针分析结果
Table 1
| 成矿阶段 | 样品编号 | 元素测试结果/% | w(S)/w(Fe) | |||||||
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| S | Fe | Co | Ni | Cu | Zn | As | Se | |||
| 第四阶段 | JQ230-2-1 | 52.61 | 46.80 | 0.18 | 0.36 | 0.00 | 0.24 | 0.07 | 0.05 | 1.12 |
| 第四阶段 | JQ230-2-1 | 52.73 | 46.33 | 0.22 | 0.05 | 0.07 | 0.24 | 0.00 | 0.00 | 1.14 |
| 第四阶段 | JQ230-2-1 | 52.79 | 46.61 | 0.65 | 0.00 | 0.00 | 0.09 | 0.06 | 0.00 | 1.13 |
| 第四阶段 | JQ230-2-1 | 52.98 | 46.59 | 0.12 | 0.11 | 0.00 | 0.19 | 0.07 | 0.09 | 1.14 |
| 第三阶段 | JQ230-21-18C | 52.28 | 46.44 | 0.01 | 0.23 | 0.04 | 0.19 | 0.06 | 0.53 | 1.13 |
| 第三阶段 | JQ230-21-18C | 52.99 | 46.81 | 0.14 | 0.18 | 0.16 | 0.12 | 0.04 | 0.05 | 1.13 |
| 第三阶段 | JQ230-21-18C | 52.14 | 46.17 | 0.09 | 0.13 | 0.00 | 0.00 | 0.09 | 0.03 | 1.13 |
| 第三阶段 | JQ230-21-18C | 52.66 | 46.43 | 0.54 | 0.40 | 0.16 | 0.35 | 0.03 | 0.00 | 1.13 |
| 第三阶段 | JQ230-21-18C | 52.63 | 46.22 | 0.28 | 0.31 | 0.00 | 0.00 | 0.14 | 0.00 | 1.14 |
| 第二阶段 | JQ230-22-18C | 52.36 | 46.13 | 0.03 | 0.00 | 0.00 | 0.00 | 0.09 | 0.09 | 1.14 |
| 第二阶段 | JQ230-22-18C | 53.14 | 46.52 | 0.36 | 0.11 | 0.42 | 0.10 | 0.05 | 0.21 | 1.14 |
| 第二阶段 | JQ230-22-18C | 52.85 | 46.20 | 0.08 | 0.00 | 0.25 | 0.00 | 0.00 | 0.04 | 1.14 |
| 第二阶段 | JQ230-22-18C | 52.60 | 46.13 | 0.22 | 0.00 | 0.09 | 0.08 | 0.00 | 0.00 | 1.14 |
| 第一阶段 | JQ620-36-35 | 52.94 | 45.34 | 0.00 | 0.23 | 0.00 | 0.00 | 0.00 | 0.00 | 1.17 |
| 第一阶段 | JQ620-36-35 | 52.78 | 46.68 | 0.29 | 0.05 | 0.15 | 0.07 | 0.00 | 0.00 | 1.13 |
| 第一阶段 | JQ620-36-35 | 52.09 | 45.58 | 0.13 | 0.00 | 0.00 | 0.00 | 0.00 | 0.00 | 1.14 |
| 第一阶段 | JQ620-36-35 | 52.43 | 46.21 | 0.25 | 0.09 | 0.00 | 0.00 | 0.00 | 0.00 | 1.13 |
| 第一阶段 | JQ620-36-35 | 52.52 | 46.35 | 0.16 | 0.00 | 0.08 | 0.09 | 0.00 | 0.00 | 1.13 |
| 第一阶段 | JQ620-36-35 | 52.00 | 45.96 | 0.05 | 0.00 | 0.01 | 0.00 | 0.00 | 0.00 | 1.13 |
| 第一阶段 | JQ620-36-35 | 52.53 | 46.85 | 0.04 | 0.00 | 0.00 | 0.00 | 0.00 | 0.00 | 1.12 |
| 第一阶段 | JQ620-36-35 | 52.26 | 46.07 | 0.02 | 0.25 | 0.03 | 0.04 | 0.00 | 0.00 | 1.13 |
由表1可知，各成矿阶段黄铁矿中S 元素含量为52.00％~52.99％，平均值为52.59％；Fe元素含量为45.34％~46.81％，平均值为46.31％。w（S)/w(Fe)比值为1.12~1.17，平均值为1.14。S元素含量在成矿第一阶段较低，S和Fe含量在成矿第二、三阶段较高，表明多金属硫化物含量的增加使体系内S元素含量升高，Fe元素含量在成矿各个阶段总体变化不大。
黄铁矿的微量元素含量在成矿第一阶段最低，而在第二、三阶段时微量元素含量明显增大，其中在第二、三阶段的Cu+Pb+Zn微量元素总量最高。在成矿早期（第一阶段）黄铁矿中一般富集Ni和Co等高温元素。伴随成矿热液的演化，高温元素在之后的成矿阶段中可能会逐渐减少。随着深度的增加，九曲金矿中As+Se元素含量总体先增加后减小，Cu元素含量波动变化较大，Zn元素含量总体呈降低趋势，Cu+Zn元素含量总体先增加后减小，Co+Ni元素含量总体逐渐减小。
4 讨论
4.1 黄铁矿矿相学特征与金成矿的关系
九曲金矿床中黄铁矿伴生有自然金，主要有裂隙金、晶隙金和包体金3种类型，以晶隙金和包体金为主，局部可见大量裂隙金集中出现（图4）。裂隙金一般赋存在粗大而破碎的黄铁矿裂隙中；晶隙金主要分布于黄铁矿等矿物的晶体裂隙中；包体金则多包含于黄铁矿等矿物的晶体内部。
图4
图4
九曲金矿金矿物矿相学特征
Fig.4
Mineralogical characteristics of gold mineral in Jiuqu gold deposit
由黄铁矿矿相学特征可知，成矿第一阶段黄铁矿晶型主要为简单的单形晶，自形程度较好，多为自形—半自形结构［图3（a）~3（b）］；在成矿第二、三阶段，黄铁矿自形程度较差，一般为他形结构，常呈聚集体方式出现，这一时期复杂聚形的黄铁矿最多［图3（c）~3（f）］；在成矿第四阶段，黄铁矿含量大幅降低，自形程度一般为半自形，呈细小粒状分布［图3（g）~3（h）］。矿物的形态是其化学成分、内部结构及其形成时的地质环境互相制约的结果，它记录了晶体发生、生长及变化的全部历史[11,12]。黄铁矿生长过程中随着粒径增大将表现为不同晶形。总体来说，随着成矿阶段的变化，研究区黄铁矿中立方体晶形出现概率逐渐减小，五角十二面体晶形、立方体和五角十二面体聚形晶出现概率则逐渐增加，直至晚期成矿阶段又有出现立方体黄铁矿的概率。结合各个阶段黄铁矿金含量，黄铁矿的五角十二面体及其复杂聚形通常与成矿流体中富硫浓度相关，是金矿化的良好标志之一。
此外，通过镜下观察和文献查阅可知，浅黄色、暗黄色或黄色的黄铁矿通常含有较高的金含量，而浅黄白色的黄铁矿金含量相对较低。
4.2 黄铁矿地球化学特征指示成矿意义
九曲金矿床载金黄铁矿主量元素总体为富铁贫硫，其中w(S)/w(Fe)比值随着矿体深度的增加而逐渐升高，这可能是因为含矿流体在上升过程中，硫逸度逐渐下降。黄铁矿微量元素地球化学特征受到成矿流体的直接影响[13,14]。本次研究的黄铁矿微量元素含量在成矿第一阶段最低，而在第二、三阶段时微量元素含量明显增高，其中在第二、三阶段Cu+Pb+Zn微量元素总量最高。虽然研究区载金黄铁矿颗粒自形程度有一定的差异，但其镜下特征总体为完整无环带结构，微量元素（Co、Pb、Zn等）在第二、三阶段展现出的变化特征依然可以反映出其化学结构的差异性，说明在这2个阶段有大量的脆性和塑性微构造变形。脆性和塑性微构造变形形成大量的晶体位错，有效增加了黄铁矿内部的开放空间，便于吸附流体中游离状态的纳微米金颗粒。尤其是金品位更高的第二阶段中，显微构造变形很可能与成矿流体活动时期相近，显著增加了黄铁矿中可见金的产出。因此完整无环带黄铁矿的微量元素非均一性可作为载金黄铁矿的找矿标志。在成矿热液的演化过程中，黄铁矿中的 Co、Ni等高温元素含量在第二阶段与第三阶段较低，且在第三阶段出现极小值，反映成矿热液的温度由早期阶段到主成矿阶段总体有降低的趋势。
研究区岩浆活动十分强烈，九曲金矿处于玲珑花岗岩中，矿体受构造控制明显，在玲珑花岗岩及其蚀变岩内可见大量的蚀变（钾化、硅化等）、矿化现象和煌斑岩脉；含金石英脉常充填在破头青断裂带的次级断裂中，据此推测九曲金矿床的矿床成因与岩浆作用密切相关，成矿流体来源主要是变质水和岩浆水，并且成矿流体在迁移过程中经历了变质结晶作用。
4.3 黄铁矿指示找矿意义
根据九曲金矿中载金矿物黄铁矿矿相学和矿物地球化学特征，黄铁矿具有一定的找矿指示意义。在矿区开展勘查工作时，矿石（或岩石）手标本研究是最直接的找矿标志。本研究发现，矿石中黄铁矿的复杂聚形是金矿化的良好标志，尤其是黄铁矿破碎程度、粒度与金含量密切相关，呈细粒状、破碎状或裂纹状的黄铁矿对金富集具有重要的指示意义。浅黄色、暗黄色或黄色的黄铁矿金含量较高。黄铁矿典型五角十二面体晶形通常出现在主成矿阶段，该阶段金含量最高，因此是金主成矿阶段的判断依据之一。镜下黄铁矿显微变形观察表明，研究区黄铁矿中脆性和塑性变形特征极其发育。脆性变形的黄铁矿发育有大量切穿黄铁矿晶体的微裂隙和已愈合的裂隙。黄铁矿塑性变形机制可能与内部化学结构不均一性关系密切。此类构造微环境变化所形成的空隙在成矿作用中可以促进吸附金的富集，并逐步在大量愈合裂隙内形成可见金，反过来也可以作为后期找矿标志。
5 结论
（1）黄铁矿主要有浸染状、中细粒块状和中—细粒粒状结构，呈浅黄白色、浅黄色和淡黄色，晶体一般呈自形结构（立方体或五角十二面体晶形）、半自形—他形结构（五角十二面体晶形和聚形晶）。
（2）黄铁矿的主量元素总体表现为富铁贫硫特征，在含矿流体上升过程中硫逸度逐渐降低；黄铁矿化学结构的差异性指示其经历了大量的脆性和塑性微构造变形；从早期阶段到主成矿阶段成矿热液温度总体有降低的趋势。
（3）黄铁矿复杂聚形、颜色变化，以及黄铁矿中脆性和塑性变形特征，均可作为找矿标志。
http://www.goldsci.ac.cn/article/2020/1005-2518/1005-2518-2020-28-3-328.shtml
参考文献
胶东中生代构造体制转折过程中流体演化和金的大规模成矿
[J].
Fluid evolution and large-scale gold metallogeny during Mesozoic tectonic transition in the eastern Shandong Province
[J].
胶西北焦家式和玲珑式金矿的形成机理
[J].
Ore-forming mechanism of Jiaojia Type gold deposit and Linglong Type gold deposit in northwest Jiaodong Area
[J].
胶东玲珑金矿田171号脉深部金矿床特征及构造控矿作用
[J].
Features of deep-seated gold orebodies of No.171 lode and structural ore-controlling action in Linglong gold orefield, Shandong Peninsula
[J].
胶东玲珑金矿田构造蚀变岩测量与成矿预测
[J].
Tectonic altered rock measurement and metallogenic regularity of Linglong gold field, Jiaodong
[J].
山东招远玲珑金矿田控矿构造及其形成机制
[J].
Relationship between ore-control fracture and gold deposits in Linglong goldfield，Zhaoyuan，Shandong
[J].
山东玲珑金矿床成矿流体地球化学特征
[J].
Geochemical characteristics of ore-forming fluids of the Linglong gold deposit in Shandong Province
[J].
山东玲珑九曲金矿床地质特征及流体包裹体研究
[J].
Geological characteristics and fluid inclusions of Jiuqu gold deposit in Linglong，Shandong
[J].
山东玲珑金矿流体包裹体地球化学特征
[J].
Fluid inclusion study of the Linglong gold deposit，Shandong Province，China
[J].
Orebody spatial zoning model and application of Dongshan deposit in Linglong gold ore field
[J].
豫西陆院沟蚀变岩型金矿床黄铁矿标型研究
［J］.
Typomorphic characteristics of Au-bearing pyrites from Luyuangou altered gold deposit，western Henan Province
[J].
胶东邓格庄金矿黄铁矿成因矿物学特征及其找矿意义
［J］.
Characteristics of the genetic mineralogy of pyrite and its significance for prospecting in the Denggezhuang gold deposit，Jiaodong Peninsula，China
[J].
胶东三山岛金矿床黄铁矿原位微区微量元素特征及对矿床成因的指示
［J］.
In-situ trace element analysis characteristics of pyrite in Sanshandao gold deposit in Jiaodong Peninsula：Implications for ore genesis
[J].
焦家深部金矿床成矿流体来源：来自黄铁矿微量元素及 S-He-Ar 同位素的约束
［J］.
Source of ore-forming fluids of the Jiaojia deeply seated gold deposit：Evidences from trace elements and sulfur-helium-argon isotopes of pyrite
[J].
甘公网安备 62010202000672号
