湖南通道地区金矿床中黄铁矿成分标型特征及对矿床成因的启示

图1 雪峰弧形构造带地质简图^[22]

1.白垩系—上第三系；2.上三叠统—侏罗系；3.泥盆系—上三叠统；4.震旦系—志留系；5.板溪群和冷家溪群；6.断裂；7.花岗岩体；8.矿点；9.金矿；10.锑矿；11.钨矿

Fig.1 Geological sketch of Xuefeng arc structure belt^[22]

2 典型矿床特征

通道地区金矿化比较普遍，目前茶溪金矿床勘查程度最高，为已开采的小型金矿床；黄垢和金坑地区为普查找矿区，地表露头和钻孔有较好的矿化显示。目前圈出多个矿化体，本文主要分析金坑和黄垢矿区金矿石中黄铁矿特征和金矿找矿前景。

2.1 矿区地质概况

研究区出露地层主要有板溪群和震旦系，各矿区内赋矿地层单一稳定，岩性为浅变质砂板岩。其中，金坑矿区赋矿层位和岩性为震旦系长安组第二段浅灰—灰绿色含砾砂质板岩；黄垢矿区为板溪群漠滨组下段绿色、灰白色中厚层状中—细粒变质长石石英砂岩；茶溪矿区为震旦系江口组第三段粉砂岩夹长石石英砂岩，局部夹砂质板岩。

研究区主体构造线方向为NE向和NNE向，褶皱构造主要为一系列（复式）背向斜及其次级褶皱，基本为开阔或平缓褶皱，发育转折端虚脱现象、层间滑动断裂；断裂主要表现为一系列逆冲断层，基本为压、压扭和压剪性质。通道县境东西两侧分别有通道—江口大断裂和溆浦—靖县大断裂通过。

2.2 矿床地质

（1）金坑矿床。矿区位于鹅公岭背斜核部附近，金坑逆冲断层（F₁）从矿区左侧通过，断裂F₁和F₂控制矿体，矿脉严格限制在F₁和F₂断层之间（图2），已发现一定规模的蚀变破碎带7条，出露长度250~4 000 m不等，宽0.6~25.0 m不等，走向NE20°~30°，倾向NW，倾角为58°~89°。其中，V1号脉矿化最好，ZK601钻孔揭露砂砾岩为主要含金层位，以蚀变岩型矿体为主^［22］。矿石结构为半自形—自形粒状、交代溶蚀、包含和斑状压碎结构，矿石构造为斑杂状、浸染状、斑点状和网脉状构造；矿石金属矿物有黄铁矿、毒砂、闪锌矿、黄铜矿和针铁矿等。

图2

图2 金坑—黄垢矿区地质图^[23]

1.下震旦统洪江组灰绿色含冰碛砾砂岩；2.下震旦统大塘坡组灰黑色含炭页岩偶夹含锰灰岩；3.上震旦统江口组上段灰绿色冰碛砾长石石英砂岩夹页岩；4.上震旦统江口组下段灰绿色冰碛砾砂岩和泥岩；5.板溪群漠滨组上段灰绿色绢云母板岩夹变质砂岩；6.漠滨组下段灰绿色绢云母板岩夹变质石英砂岩；7.基性岩；8.正断层及产状；9.逆断层及产状；10.平移断层；11.性质不明断层；12.地层界线；13.矿脉及编号；14.推测矿脉；15.产状；16.平行不整合界线；17.矿区范围

Fig.2 Geological map of Jinkeng-Huanggou mining area^[23]

（2）黄垢矿床。矿区位于平架复式背斜右翼，寨牙逆冲断层从矿区左侧通过（图2），共发现含金构造破碎带6条，破碎带走向呈NNE-NE向，倾向SE，倾角35°~65°，破碎带出露长度为0.7~1.5 km，宽度为3~5 m，最宽可达15 m。矿脉严格受破碎带控制，矿体主要为石英细脉型^［23］。矿石结构有半自形—自形粒状、交代溶蚀及反应边、斑状压碎、骸晶或假象结构；矿石构造有细脉状、浸染状、斑点状和网脉状构造；金属矿物有黄铁矿、毒砂和针铁矿等。

（3）茶溪矿床。矿区位于菁芜洲背斜北西翼，NNE向压扭性断裂是其控矿构造，NW-NWW横向断裂为容矿构造（图3），走向延长50~300 m，裂隙被含矿石英脉充填；南段松树湾一带有含矿石英脉41条。矿区北段含矿性较好，分布有3条主要矿脉（V40、V50和V51）。矿脉总体倾向210°~230°，倾角为45°~60°，矿脉厚度为0.21~1.80 m，最厚达4.28 m，最薄为0.15 m；矿脉具一定规模，主要为明金型矿石^［23］。矿石结构有半自形粒状、包含、不等粒镶嵌和碎裂结构；矿石构造有细脉状、浸染状、条带状、角砾状和网脉状构造；矿石金属矿物有黝铜矿、黄铁矿、黄铜矿、针铁矿和自然银。

图3

图3 茶溪矿区地质图^[24]

1.下震旦统南沱组；2.下震旦统湘锰组；3.下震旦统江口组第三段；4.下震旦统江口组第二段；5.地质界线；6.矿体及编号；7.产状

Fig.3 Geological map of Chaxi mining area^[24]

2.3 围岩蚀变

各矿床的围岩蚀变略有差异。其中，金坑矿床主要为硅化、毒砂化、黄铁矿化、绢云母化（褪色化）和绿泥石化；黄垢矿床主要为褐铁矿化、黄铁矿化和硅化，其次为绢云母化；茶溪矿床蚀变以硅化、绿泥石化、绢云母化和碳酸盐化为主。本区与成矿有密切关系的蚀变还包含黄铜矿化和黝铜矿化等硫化物蚀变。

3 矿石硫化物组构特征

本次研究样品采自金坑、黄垢和茶溪矿床中的代表性矿体，共8件矿石样品。具体采样信息见表1，含矿石英脉野外特征见图4。

表1 金矿床岩矿石样品采集信息

Table 1 Sample collection information of rock and ore from gold deposit

矿床名称	采样位置	样品编号	样品简单描述	矿石矿物及其组合
金坑	地表露头SIF硅化带	24-11	含硫化物石英脉	毒砂、黄铁矿
	地表露头V1号脉	24-12	含硫化物石英脉	毒砂、黄铁矿、黄铜矿
	ZK601中H38-7	18-11	硅化石英砂岩	黄铁矿、毒砂
黄垢	Ⅰ号矿体	25-02	含薄膜状黄铁矿脉石英脉	黄铁矿
	Ⅰ号矿体	25-04	含硫化物细脉围岩	金红石、黄铁矿、闪锌矿
	Ⅱ号矿体	25-16	蚀变岩	黄铁矿
茶溪	坑道内NW向矿体	26-02	含矿石英脉	黄铁矿、赤铁矿
茶溪	坑道内SN向矿体	26-06	含矿石英脉	黝铜矿、黄铜矿、自然银

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图4

图4 通道地区金矿床含矿石英脉野外特征

（a）金坑V6脉，浅变质板岩（①）中硅化蚀变破碎带（290°~320°∠60°~80°），矿体边界有褪色化带（②），石英脉（Qtz）破碎，带内硅化强烈，见砂糖状石英颗粒（③）；（b）金坑V1脉，陡倾岩壁上见多组分支复合含毒砂等硫化物石英脉；（c）黄垢矿区LD4，洞壁见蚀变破碎带石英脉（产状180°∠25°）；（d）黄垢矿区BT4，岩壁上见多条含硫化物石英细脉（300°∠65°），表面具褐铁矿化；（e）茶溪矿区，缓倾含硫化物石英脉（270°∠20°）；（f）茶溪矿区V7-2矿脉，陡倾石英脉（200°∠78°），有羽状分叉支脉，含绿泥石和硫化物

Fig.4 Field characteristics of ore-bearing quartz veins in the gold deposit in Tongdao area

详细的矿相学观察发现，金坑矿床中主要的金属矿物为毒砂和黄铁矿，二者呈浸染状或斑杂状分布于石英脉及蚀变岩中。黄铁矿（PyJ，图5）多呈半自形—自形立方体和五角十二面体，且以五角十二面体为主；毒砂具半自形粒状和斑状压碎结构，常在内部含有黄铁矿颗粒而呈包含结构。黄铜矿呈他形粒状，闪锌矿多呈脉状沿毒砂裂隙产出，交代黄铁矿毒砂。针铁矿呈他形粒状，沿裂隙产出，或交代自形程度高的黄铁矿，呈假象结构。

图5

图5 金坑矿区矿石显微组构

（a）含硫化物团块石英脉；（b）硅化含砾砂岩中含硫化物团块；（c）黄铁矿（PyJ）被包裹在毒砂中，黄铁矿呈半自形—自形，右侧颗粒为五角十二面体；（d）半自形毒砂交代自形立方体外形黄铁矿；（e）毒砂、黄铁矿和黄铜矿共生，黄铁矿为自形五角十二面体，黄铜矿为他形粒状；（f）半自形闪锌矿交代黄铁矿，黄铁矿有五角十二面体和立方体，以五角十二面体外形为主；（g）闪锌矿呈脉状交代毒砂；（h）、（i）呈斑点状产出的自形黄铁矿被针铁矿完全交代，呈假象结构，黄铁矿呈五角十二面体和立方体外形;Apy-毒砂；Py-黄铁矿；Ccp-黄铜矿；Sp-闪锌矿；Gt-针铁矿

Fig.5 Ore micro-fabric in Jinkeng deposit

黄垢矿床中黄铁矿类型多样，根据其形态或产出状态可划分为5类，编号为PyH-1~PyH-5。其中，第1类黄铁矿［PyH-1，图6（d）］沿裂隙产出，呈脉状，针铁矿交代黄铁矿呈骸晶结构。高岭土化蚀变长石砂岩中，沿裂隙产出黄铁矿和金红石。第2类黄铁矿［PyH-2，图6（k）、6（l）］具半自形—自形粒状结构，在裂隙中为细脉状和浸染状，其中浸染状颗粒较粗，可见立方体晶形。金红石沿黄铁矿边界及裂隙交代黄铁矿，为交代溶蚀结构。第3类黄铁矿［PyH-3，图6（f）］出现在基质中呈星点散布，为少量自形立方体晶形黄铁矿。在蚀变粉砂质板岩中见自形立方体外形黄铁矿［PyH-4，图6（h）］，即第4类黄铁矿，呈浸染状分布，自形黄铁矿中可见内外部分之间有裂隙，内部凹坑较多，外部较洁净，推测其可能为多世代生长，形成了成分环带，其中还有较细粒的他形—半自形黄铁矿［PyH-5，图6（h）］，即第5类黄铁矿，呈浸染状分布，外形较浑圆。毒砂呈半自形粒状，交代黄铁矿，可拉长呈拔丝状［图6（i）］，可见聚片双晶，非均质性明显。黄铁矿在表生期氧化为针铁矿或镜铁矿，保留黄铁矿的立方体外形。

图6

图6 黄垢矿区矿石显微组构

（a）裂隙中含黄铁矿石英脉；（b）蚀变砂岩，其裂隙中以脉状产出硫化物，基质中也含硫化物；（c）含硫化物团块砂质板岩；（d）PyH-1为呈脉状产出在石英脉裂隙中的他形—半自形黄铁矿；（e）PyH-2产在蚀变砂岩裂隙中，呈半自形中粗粒或他形—半自形细粒；（f）PyH-3为产于蚀变砂岩中自形的具五角十二面体外形黄铁矿；（g）金红石交代半自形黄铁矿，金红石晚于黄铁矿生成；（h）PyH-4为自形立方体外形的黄铁矿，具环带结构，核部裂隙凹坑多，向边部变纯净，PyH-5为前者周围他形—半自形较细粒黄铁矿；（i）毒砂被拉长呈拔丝状，与黄铁矿共生，并交代黄铁矿；（j）毒砂交代黄铁矿，晚于黄铁矿生成；（k）针铁矿交代自形黄铁矿呈骸晶结构；（l）针铁矿交代自形黄铁矿呈假象结构;Apy-毒砂；Py-黄铁矿；Rt-金红石；Gt-针铁矿

Fig.6 Ore micro-fabric in Huanggou deposit

茶溪矿区含矿石英脉中金属矿物主要为黝铜矿（图7）、赤铁矿、黄铁矿、黄铜矿和自然银，多呈浸染状分布于石英脉中，或沿裂隙产出，多为半自形粒状结构。其中，自然银常产出于黝铜矿裂隙中，其生成应晚于黝铜矿。

图7

图7 茶溪矿区矿石显微组构

（a）含硫化物绿泥石化石英脉；（b）黝铜矿裂隙中含少量黄铁矿及自然银；（c）产于石英脉裂隙中的半自形黄铁矿；（d）半自形黝铜矿与少量黄铜矿；（e）黄铁矿沿石英颗粒边缘产出，部分黄铁矿被针铁矿完全交代呈假象结构；（f）针铁矿沿裂隙充填;Py-黄铁矿；Slv-自然银；Ccp-黄铜矿；Gt-针铁矿；Td-黝铜矿

Fig.7 Ore micro-fabric in Chaxi deposit

为了解金的赋存状态，选取硫化物最多的矿石表面制成光片，然后镶在树脂里面并加固化剂，待凝固后再抛光喷碳，然后在MLA（矿物自动分析系统）开展自然金的面扫描分析，一个样品大概扫描7~8 h。

由图8可知，黄垢矿区金主要以自然金和银金矿的形式产出，产于黄铁矿内部裂隙或晶体粒间，与湘西南漠滨明金型金矿一致^［25］。

图8

图8 黄垢矿区金的赋存状态

（a）银金矿包裹于黄铁矿中；（b）自然金产于绿泥石与黄铁矿粒间；（c）银金矿产于黄铁矿粒间;Py-黄铁矿；Gt-针铁矿；Au-自然金；Chl-绿泥石

Fig.8 Occurrence of gold in Huanggou deposit

4 黄铁矿矿物化学特征

在光薄片观察的基础上，选择黄铁矿颗粒进行原位微区成分分析。样品的电子探针（EPMA）分析在中南大学地球科学与信息物理学院电子探针微区分析实验室完成。测试仪器为岛津1720型电子探针，加速电压为15 kV，电子束流大小为20 nA，束斑大小为5 μm，标样为SPI。测试元素的检出限依次是：As、S和Fe为0.01%，Au为0.04%，Co为0.03%，Pb为0.04%、Ni为0.05%，Cu和Zn为0.03%。

样品的激光剥蚀分析（LA-ICPMS）在武汉上谱分析科技公司完成。测试仪器为Agilent7900s型四极杆ICP-MS质谱仪，加载相干193 nm准分子激光剥蚀系统（GeoLasProHD），激光束斑为30 μm^［26-27］。每个分析点数据采集包括30 s的气体背景值测量，60 s样品剥蚀。微量元素校正标样为NIST610，微量元素监控标准样品为MASS-1，数据处理软件为ICPMSDATACAL11.6^［28］。

黄铁矿的电子探针分析结果见表2，LA-ICPMS原位微量元素分析结果见表3。由表2可知，金坑矿区黄铁矿PyJ为石英大脉中自形—半自形黄铁矿，主量元素平均含量（质量分数）如下：Fe为47.58%、S为54.24%；微量元素组成变化较大，如As（646.13×10^-6~1 828.24×10^-6）、Au（2.21×10^-6~14.07×10^-6）、Ag（3.68×10^-6~28.89×10^-6）、Cu（19.28×10^-6~139.17×10^-6）、Pb（1.36×10^-6~5.34×10^-6）、Zn（2.44×10^-6~5.43×10^-6）含量较低，高温元素组合为Ti（3.17×10^-6~4.61×10^-6）和Cr（0.25×10^-6~0.82×10^-6）。

表2 黄铁矿电子探针分析结果

Table 2 Analysis results of pyrite by EPMA（%）

样号	类别	产状	自形程度	As	S	Fe	S/Fe
24-11-17	PyJ	石英大脉中	半自形	0.26	54.33	47.37	2.00
24-11-19	PyJ	石英大脉中	半自形	0.35	54.32	47.26	2.01
24-12-10	PyJ	石英大脉中	半自形	0.27	54.30	47.30	2.00
25-02-02	PyH-1	细脉中	他形	0.23	54.01	47.18	2.00
25-02-03	PyH-1	细脉中	他形	0.18	53.89	46.88	2.01
25-02-04	PyH-1	细脉中	他形	0.22	53.76	46.63	2.01
25-02-05	PyH-1	细脉中	他形	0.17	53.90	46.90	2.01
25-02-06	PyH-1	细脉中	他形	0.23	53.91	47.59	1.98
25-04-01	PyH-3	细脉中	他形	0.20	53.77	47.34	1.98
25-04-04	PyH-3	细脉中	他形	0.61	53.22	46.81	1.99
25-04-05	PyH-3	细脉中	他形	0.18	53.82	47.61	1.97
25-04-06	PyH-3	细脉中	他形	0.34	52.11	46.76	1.95
25-04-09	PyH-3	细脉中	他形	0.36	53.97	47.40	1.99
25-04-10	PyH-3	细脉中	他形	0.18	53.92	47.29	1.99
25-04-11	PyH-3	细脉中	他形	0.22	53.49	46.93	1.99
25-16-01	PyH-4	环带	自形（核）	0.36	53.45	47.61	1.96
25-16-02	PyH-4	环带	自形	0.92	53.71	47.33	1.98
25-16-07	PyH-4	环带	自形（核）	0.35	53.33	47.74	1.95
25-16-08	PyH-4	环带	自形	0.22	53.74	47.57	1.97
25-16-09	PyH-4	环带	自形	0.40	53.56	47.59	1.97
25-16-10	PyH-4	环带	自形（边）	0.20	53.89	47.81	1.97
25-16-11	PyH-4	环带	自形（核）	0.61	51.82	46.31	1.95
25-16-12	PyH-4	环带	自形	0.20	53.89	47.30	1.99
25-16-16	PyH-4	环带	自形	0.19	53.91	47.65	1.98
25-16-19	PyH-4	环带	自形（核）	0.31	53.50	47.77	1.96
25-16-20	PyH-4	环带	自形	0.22	53.63	47.81	1.96
25-16-21	PyH-4	环带	自形	0.18	53.94	47.80	1.97
25-16-22	PyH-4	环带	自形	0.43	53.55	46.91	1.99
25-16-23	PyH-4	环带	自形（边）	0.27	53.93	47.74	1.97
25-16-27	PyH-4	环带	自形	0.44	53.60	47.42	1.97
25-16-28	PyH-4	环带	自形	0.17	54.27	47.43	2.00
25-16-29	PyH-4	环带	自形（边）	0.20	54.36	47.21	2.01
25-16-24	PyH-5	细粒黄铁矿	他形	0.21	54.36	47.09	2.02
25-16-25	PyH-5	细粒黄铁矿	半自形	2.83	52.35	46.65	1.96
26-02-03	PyC	石英大脉中	他形	1.88	52.18	46.46	1.96
26-02-04	PyC	石英大脉中	他形	0.89	53.8	46.90	2.00
26-02-05	PyC	石英大脉中	他形	2.52	52.14	47.06	1.93

注：类别中PyJ为金坑矿区；PyH为黄垢矿区；PyC为茶溪矿区

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表3 黄铁矿LA-ICPMS微量元素分析结果

Table 3 Trace element analysis results of pyrite by LA-ICPMS

类别	样号	Fe	As	Au	Co	Ni	Cu	Zn	Pb	Ag	Ti	Cr	Co/Ni
PyJ	24-11-01L	46.45	646.13	2.21	2.33	7.07	19.28	30.15	2.15	7.70	4.61	0.82	0.33
	24-11-02L	46.39	1 431.28	3.63	4.98	11.70	139.17	32.73	1.36	10.49	3.77	0.77	0.43
	24-11-03L	46.37	1 828.24	2.57	22.91	17.05	20.36	31.11	2.52	3.68	3.50	0.25	1.34
	24-11-04L	46.43	978.37	2.56	18.11	18.30	27.92	15.93	5.21	18.90	3.30	0.47	0.99
	24-11-05L	46.35	1 062.68	14.07	30.63	17.82	24.94	13.81	5.34	28.89	3.17	0.77	1.72
PyH-1	25-02-01L	46.44	41.85	0.02	1.73	4.14	5.46	0.00	0.00	0.00	3.41	2.04	0.42
	25-02-02L	46.49	8.89	0.01	0.99	11.68	38.56	2.15	0.01	0.29	3.09	0.78	0.08
	25-02-03L	46.49	62.29	0.00	1.24	10.25	6.16	0.00	0.00	0.48	2.66	5.33	0.12
	25-02-04L	46.48	19.53	0.01	2.99	19.37	11.87	3.10	0.00	0.24	4.18	0.26	0.15
	25-02-05L	46.48	27.91	0.02	0.16	0.92	88.75	1.93	0.00	0.05	3.78	0.80	0.17
PyH-2	25-04-01L	46.49	10.41	0.00	126.04	116.60	1.26	0.00	0.70	0.00	3.48	0.22	1.08
	25-04-07L	46.51	14.08	0.00	5.35	21.69	0.35	0.00	0.12	0.01	3.60	0.38	0.25
	25-04-08L	46.42	122.17	0.01	782.49	204.35	1.08	6.99	1.03	0.03	3.22	0.16	3.83
	25-04-09L	46.49	3.35	0.01	73.30	73.12	0.57	6.93	0.44	0.03	2.91	0.16	1.00
	25-04-10L	46.52	7.14	0.00	9.76	28.38	0.54	7.67	0.22	0.01	3.02	0.26	0.34
PyH-3	25-04-02L	46.41	801.53	0.15	323.75	94.96	5.32	2.16	2.41	0.16	3.84	0.14	3.41
	25-04-03L	46.48	2.84	0.00	1.16	6.89	3.06	2.81	0.00	0.01	3.67	0.89	0.17
	25-04-04L	46.47	5.90	0.03	16.59	35.34	158.20	1.17	0.08	0.20	3.14	0.76	0.47
	25-04-05L	46.48	6.79	0.00	52.09	118.15	108.53	2.14	0.00	0.59	3.82	0.59	0.44
	25-04-06L	46.50	10.42	0.00	3.87	11.65	22.23	3.89	0.00	0.17	3.74	0.68	0.33
PyH-4	25-16-01L	45.87	2 658.04	0.04	4.59	83.00	2.14	6.07	0.02	0.07	10.74	4.18	0.06
	25-16-02L	46.50	66.78	0.00	3.16	69.48	0.77	0.00	0.00	0.03	2.64	0.50	0.05
	25-16-03L	46.53	21.09	0.00	0.32	5.35	2.51	0.00	0.01	0.01	2.71	0.08	0.06
	25-16-05L	46.40	1 201.34	0.00	5.25	90.48	1.85	4.54	0.02	0.00	3.45	0.87	0.06
	25-16-06L	46.23	3 594.84	0.00	0.32	8.54	3.80	0.00	0.01	0.04	3.38	1.39	0.04
	25-16-07L	46.51	17.91	0.00	0.06	1.46	0.21	7.71	0.00	0.00	3.73	0.14	0.04
PyH-5	25-16-04L	46.43	1 149.25	0.01	5.22	85.03	1.37	0.00	0.01	0.00	3.76	0.17	0.06
	25-16-08L	45.29	66.90	0.00	2.16	55.10	41.18	0.00	0.03	0.07	13.87	6.92	0.04
	25-16-09L	46.47	70.51	0.01	2.30	63.43	51.67	0.00	0.02	0.02	3.97	3.56	0.04
	25-16-10L	46.46	286.99	0.00	2.02	61.75	4.75	4.75	0.00	0.00	3.65	0.29	0.03

注：Fe含量单位为%，其余元素单位为×10^-6；PyJ为金坑矿区，PyH为黄垢矿区，PyC为茶溪矿区；pyH-4为环带状黄铁矿，其中25-16-01L，25-16-02L，25-16-03L为同一颗粒的核部中部和边部；25-16-05L，25-16-06L，25-16-07L为同一颗粒的核部中部和边部；PyH-5为PyH-4环带状黄铁矿周围的细粒他形黄铁矿

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黄垢矿区PyH-1为细脉中他形黄铁矿，主量元素结果显示Fe为47.03%、S为53.89 %；PyH-1中微量元素含量如下：As为8.89×10^-6~62.29×10^-6、Zn为2.62×10^-6~12.71×10^-6、Cu为5.46×10^-6~88.75×10^-6、Ti为2.66×10^-6~4.18×10^-6、Cr为0.26×10^-6~5.33×10^-6，Au、Ag和Pb低于检测限或接近检测限。黄垢矿区PyH-2为围岩裂隙中半自形黄铁矿，主量元素结果显示Fe为47.96%、S为54.54%；PyH-2中微量元素含量如下：As为2.84×10^-6~801.53×10^-6，含量相对较高但不稳定，Ag为0.01×10^-6~0.17×10^-6、Zn为1.08×10^-6~2.96×10^-6、Cu为0.35×10^-6~22.23×10^-6、Ti为2.91×10^-6~3.74×10^-6、Cr为0.16×10^-6~0.68×10^-6；Au、Pb、Se和Mo低于检测限或接近检测限。黄垢矿区PyH-3为细脉中他形黄铁矿，主量元素结果显示Fe为47.16%，S为53.47%；PyH-3中微量元素为As（2.84×10^-6~801.53×10^-6）、Zn（1.23×10^-6~3.25×10^-6）和Cu（1.26×10^-6~158.20×10^-6）；Au、Ag和Pb低于检测限或接近检测限。黄垢矿区PyH-4为自形具环带黄铁矿，主量元素结果显示Fe为47.47%，S为53.65%；PyH-4中微量元素为As（17.91×10^-6~2 658.04×10^-6），具有核部高、边部低，总体上相对较高，Cu为0.77×10^-6~3.80×10^-6、Zn为2.71×10^-6~4.37×10^-6、Ti为2.64×10^-6~10.74×10^-6、Cr为0.08×10^-6~4.18×10^-6；Au、Ag低于检测限或接近检测限。黄垢矿区PyH-5为细粒半自形—他形黄铁矿，环带黄铁矿旁侧围岩中，主量元素结果显示Fe为46.87%、S为53.36%；PyH-5中微量元素As为66.90×10^-6~1 149.25×10^-6，含量相对较高但不稳定，Zn为5.84×10^-6~12.83×10^-6、Cu为0.21×10^-6~51.67×10^-6、Ti为3.65×10^-6~13.87×10^-6、Cr为0.14×10^-6~6.92×10^-6；Au、Ag和Pb低于检测限或接近检测限。

茶溪矿区PyC主量元素结果显示Fe为46.81%、S为52.71%。由于PyC颗粒较小，未能进行原位微区微量元素测试。

5 讨论

5.1 黄铁矿的成分标型

由上文分析结果可以发现，通道地区的硫化物组成及元素特征存在一定的相似性，但又存在差异性。黄铁矿S和Fe质量分数的理论值分别为53.45%和46.55%，S/Fe（原子比）为2。实际样品中不同成因的黄铁矿中Fe、S与黄铁矿的理论标准值存在着不同程度的差异。一般将S/Fe<2称为硫亏损，S/Fe>2称为铁亏损^［29］。样品PyJ（金坑黄铁矿）的S/Fe值范围为2.007~2.011；PyH（黄垢黄铁矿）的S/Fe值范围为1.955~2.020，平均值为1.985；PyC（茶溪黄铁矿）的S/Fe值范围为1.965~2.007，平均值为1.971。黄垢、茶溪矿区均表现为弱亏损硫，相对富铁黄铁矿。造山型金矿床中的黄铁矿具有典型的富 Fe、亏S特点^{［17，20］}，雪峰弧形带北段沃溪金矿床矿脉中黄铁矿的原子数S/Fe为1.980（立方体）和1.987（五角十二面体），S/Fe 的原子数比愈偏离理论值，其含金性愈好^［30］。彭南海^［31］对沃溪金矿的研究显示立方体的黄铁矿、五角十二面体的黄铁矿及他形黄铁矿的S/Fe原子比值分别为1.981、1.971和1.970，均小于2，不同类型的黄铁矿均为亏硫型，认为黄铁矿不可能是沉积型黄铁矿，而是热液成因。本次研究样品与区带上典型矿床黄铁矿特征一致，为热液成因且多为变质热液形成。

用δFe-δS来分析不同类型金矿中黄铁矿主量元素的标型特征^［17］。其中，δFe与δS的计算公式为

δFe=

\frac{w (F e) - 46.55}{46.55} \times 100

(1)

δS=

\frac{w (S) - 53.45}{53.45} \times 100

(2)

式中：δFe或δS是用来表征黄铁矿的主量元素Fe或S质量分数（%）偏移理论值的程度［46.55%为w（Fe）理论值，53.45%为 w（S）理论值］。

对金坑、黄垢和茶溪矿区的黄铁矿主量元素数据进行投点，结果如图9（a）所示。由图9（a）可知，δFe和δS值分布集中，基本都在5%以内，数据点的集中分布指示为热液型成因；明显表现为硫亏损，样品分布具有在第二、四象限角平分线上集中的趋势，这种特征与变质热液型金矿床的特征一致^［20］。在（Fe+S）-As图解［图9（b）］中，金坑和黄垢矿床投点集中，指示为造山型或浅成低温热液型，茶溪矿床投点分散，反映其成矿物质来源复杂。

图9

图9 黄铁矿δFe-δS（a）和（Fe+S）-As图解（b）^[20]

Fig.9 δFe-δS diagram（a）and the（Fe+S）-As diagram（b） for pyrite^[20]

As与S的晶体化学性质相似，在黄铁矿中经常以类质同象替换S，因此As元素对黄铁矿的成因也具有指示意义。金坑矿区As元素含量（电子探针数据）范围为0.26%~0.35%，黄垢矿区As元素含量范围为0.17%~2.83%，茶溪矿区As元素含量范围为0.89%~2.52%。黄铁矿中As元素在低温下较稳定，在中高温下容易分解。3个矿区的黄铁矿中As元素含量变化范围虽然较大，但平均值表现为PyH（As）<PyJ（As）<PyC（As），其中黄垢矿床黄铁矿中毒砂含量变化最大，暗示黄垢矿床黄铁矿成因复杂，与样品的不同产状相吻合。As-S相关性投点图解［图10（a）］显示，S与As有明显的负相关关系，说明通道地区内黄铁矿S弱亏损的主要原因可能与As类质同象替换S有关。

图10

图10 黄铁矿As-S（a）和Co-Ni（b）相关性图解

Fig.10 As-S（a）and Co-Ni（b） correlation diagram for pyrite

金坑矿区PyJ微量元素含量大多高于黄垢矿区PyH，且更加稳定，特别是与成矿有关的元素Cu、Pb、Zn、As、Au、Ag和Bi等。造山型金矿杂质元素普遍较少，浆控高温热液型金矿床杂质较多^［20］，反映金坑矿区可能有岩浆热液成矿作用叠加。其中，金坑矿区黄铁矿中Au含量明显高于黄垢矿区样品，反映金坑矿床的金可能是以晶格金或显微包裹体金的形态赋存在黄铁矿中。

Co与Ni之间呈现较好的正相关性，Co/Ni比值较稳定，常用来判别金矿床成因类型。如岩浆热液型和火山热液型的Co/Ni比值高，常大于1，沉积型一般Co/Ni<1，而变质热液型主要成矿来源为建造水和变质水，温度介于岩浆热液与大气水之间，Co的类质同象相对不强，因此，其Co/Ni也常小于1，或接近1^{［17，20］}。PyJ的Co/Ni比值投点大多小于1，平均值为0.96，说明以变质热液成因为主。根据Co/Ni比值特征，可将黄垢矿区的黄铁矿划分为接近0值与接近1值2种。其中，PyH-4的核部和PyH-5可能为沉积成因；PyH-1、PyH-2、PyH-3和PyH-4的边部应为热液成因，且其比值多小于1或接近1，可能为变质热液型［图10（b）］。

金坑和黄垢矿区各黄铁矿样品的Fe与Ni之间基本呈现负相关性（表3），Co和Ni为亲铁元素，常以类质同象替代Fe，这表明金坑和黄垢矿区黄铁矿中Co和Ni以类质同象的方式不同程度地替代了Fe。在金坑和黄垢矿区不同类型的黄铁矿中，Fe与Cu、Pb、Zn的相关性不明显。PyJ中Cu含量高且稳定，但与Fe并未表现出相关性，说明PyJ中可能存在细小的黄铜矿包裹体。

As-Co-Ni的含量变化与黄铁矿成因类型以及地质环境密切相关。Co与Ni均能以类质同象替代Fe，As常在黄铁矿中类质同象替代S。根据在高温下元素类质同象替换的相对程度高低，Co为高温元素、As为低温元素，即高温下Co大量类质同象替换Fe，而As易分解，其常倾向于在低温情况下富集。

对数据进行As-Co-Ni三角图解投图（图11）发现，大多数点集中在Ⅲ、Ⅳ区范围内，Co含量较低，而As相对更富集。PyH-2和PyH-3的Co含量相对较高，因此PyH-2和PyH-3的形成温度较其他类型黄铁矿高。根据Co、As含量特征，金坑和黄垢矿区整体成矿温度应为中—低温，黄铁矿主要成因类型为沉积型和变质热液型，成矿热液来源可能主要为变质水和大气水。

图11

图11 黄铁矿As-Co-Ni图解^[17]

注：Ⅰ和Ⅱ区完全重合，分别表示火山热液和岩浆热液；Ⅲ区表示热水淋滤型（卡林型）；Ⅳ区表示变质热液型

Fig.11 As-Co-Ni diagram for pyrite^[17]

区带上著名的沃溪金锑钨矿床中的黄铁矿晶体形态有立方体、五角十二面体和聚形，其Co/Ni比值分别为0.27、0.44和0.75，一般而言黄铁矿的含金性随晶体形态的复杂化而增加^［30］。江南造山带湘东北地区的正冲金矿床产于冷家溪群板岩中，矿石中载金黄铁矿的Co/Ni比值在0.15~0.38之间，黄铁矿为变质热液成因^［2］。总体上本次研究的大多数样品的Co/Ni比值在0.1~1.0之间，与江南造山带上沃溪金锑钨矿床和正冲金矿床相似。对照赵振华等^［32］的Co-Ni成因图解，本区样品主要投入沉积改造区和沉积区，与邦布造山型金矿一致^［33］。但在金坑和茶溪矿区部分数据离散，反映可能存在岩浆热液的叠加。

5.2 矿床成因探讨及找矿前景

雪峰弧形带内的金矿主要产于冷家溪—板溪群浅变质火山碎屑岩系中，在震旦系、下寒武统和下奥陶统内均发现有金锑矿床。如沃溪金矿床的金锑钨矿脉产于板溪群马底驿组紫红色绢云母含钙板岩中，铲子坪金矿产于下震旦统长滩组含砾砂质板岩、绢云母板岩和长石石英砂岩中。该套前寒武浅变质岩系可为金矿成矿提供丰富的成矿物质来源^［7-10］。牛贺才等^［34］对区内中新元古界地层进行了系统采样分析，区内中新元古界地层W、Sb、As、Au的背景丰度分别为4.8×10^-6、2.4×10^-6、5.12×10^-6和3.5×10^-9，为上部大陆地壳平均值的1.9～12.0倍，且有78.3%的Au和一定数量的W、Sb呈易溶状态被黏土矿物所吸附，说明地层具备提供成矿物质的基础。地层中Au的高正异常与低负异常耦合，也反映Au主要来源于地层。

通道地区3个矿床具有相同特征，矿体均产于前寒武系浅变质岩中，矿区内变质作用为低绿片岩相，以变质流体活动为主。金坑和黄垢矿区黄铁矿化和毒砂化较发育，其中黄铁矿是典型的载金矿物。矿物微区主微量元素分析显示S/Fe比值、δFe-δS图解、（Fe+S）-As图解、Co/Ni比值和As-Co-Ni图解均说明黄铁矿主要为沉积（改造）型或变质热液型，成矿流体可能为变质热液或大气降水，成矿温度为中—低温。因此，金坑和黄垢矿床可能为造山型金矿。

通道地区褶皱和脆—韧性断裂发育，为热液活动及矿质沉淀提供了有利的构造空间。研究区内主要岩性为砂质板岩，其中劈理和节理等裂隙发育，且板岩易发生层间破碎、滑动，也能提供导矿和容矿空间。区内硅化较发育，硅化后能增加其岩石脆性，使得裂隙更易发育。3个矿床中金坑矿区的黄铁矿成矿元素含量高且稳定，指示有较好的成矿潜力。在金坑矿区，基本没有民采及淘砂金活动，说明金矿体基本没有遭受剥蚀，也说明金矿体的埋藏较深。该矿区找矿标志较明显，且易成规模，具有较好的成矿前景。黄垢矿区矿体产于NE向和NNE向破碎带中，带内发育石英脉，石英脉与围岩接触面上的断层泥金含量较高，发育硅化、黄铁矿化、绢云母化和碳酸盐化等蚀变。黄垢矿区为石英脉明金型矿体，河道和溪沟砂金发育，民采活动盛行，具有中小型富金矿床的找矿前景。

6 结论

（1）岩矿综合鉴定揭示黄垢矿区金以裂隙金或晶间金赋存于黄铁矿中，金坑矿区金以不可见金或显微包裹金赋存于黄铁矿中。根据黄铁矿（Fe+S）-As、As-Co-Ni投图结果，显示其形成于中—低温环境。

（2）黄铁矿的δFe-δS、（Fe+S）-As和As-Co-Ni图解显示成矿热液主要为变质热液，与区域上典型金矿床黄铁矿特征相似，指示金矿床在成因上属于造山带型金矿床。

（3）3个矿区黄铁矿成分有所差异，其中金坑矿区黄铁矿所含成矿微量元素（如Au、Ag、Cu、Pb和Zn等）含量相对更高且稳定，可能比黄垢矿区更有利于形成中—大型规模的金矿。

（4）通道地区断裂发育，金矿勘查工程揭示深度较浅，黄垢和茶溪矿区的石英脉具有倾向延深大于走向延长的特点，表明深部成矿潜力仍然很大。

http://www.goldsci.ac.cn/article/2020/1005-2518/1005-2518-2020-28-5-712.shtml

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