江南造山带黄金洞金矿蚀变岩型金矿化形成机制研究

图1 湘东北地区区域地质图（据 Deng et al.，2020 修改）

1.第四系；2.白垩纪—古近纪砂岩、砾岩和杂砂岩；3.中泥盆世—中三叠世碳酸盐岩、砂岩和泥岩；4.震旦纪—志留纪砂岩、页岩、砾岩和板岩；5.新元古代板溪群碎屑沉积岩；6.新元古代冷家溪群浅变质浊积岩；7.新太古代—古元古代（？）连云山岩群和涧溪冲岩群角闪岩相—麻粒岩相变质岩；8.燕山期花岗岩；9.印支期花岗岩；10.加里东期花岗岩；11.新元古代花岗岩；12.断层；13.金矿床或矿化点；14.韧性剪切带；15.Cu-Pb-Zn-Au矿床；16.Co矿床； A-汨罗断陷盆地；B-幕阜山—望湘断隆；C-长沙—平江断陷盆地；D-浏阳—衡东断隆；E-醴陵—攸县断陷盆地

Fig.1 Regional geological map of northeastern Hunan Province （modified after Deng et al.，2020）

2 矿床地质特征

黄金洞金矿位于湘东北地区长沙—平江断裂东侧，成矿地质条件优越。已探明金储量为80 t，金品位为 4×10^-6~10×10^-6（平均值为5×10^-6），包括阳山庄、金枚和金塘等矿区（图2）（Xu et al.，2017；Deng et al.，2020）。新元古代冷家溪群NW-NWW向小木坪组是主要的含矿围岩，根据岩性可划分为2段：第一段为层状钙质板岩，夹有粉砂质板岩、条带状板岩、变质细砂岩和绢云母板岩；第二段为层状砂质板岩，含粉砂质板岩、变质粉砂岩、绢云母板岩、条带状板岩、斑点状板岩、千枚状板岩和变质细粒砂岩，是含金矿脉的主要赋存层位（Deng et al.，2020）。

图2

图2 黄金洞金矿地质图（据 Deng et al.，2020 修改）

1.新元古代小木坪组第二段；2.新元古代小木坪组第一段；3.第四系；4.倒转向斜；5.倒转背斜；6.金矿脉；7.断裂；8.取样位置

Fig.2 Geological map of the Huangjindong gold deposit （modified after Deng et al.，2020）

黄金洞金矿床发育有NWW和NE向2组断裂。其中，NWW向断裂与地层产状相近，是主控矿构造。该组断裂可能形成于早古生代，中生代晚期在区域构造应力的作用下重新活化（Zhou et al.，2021；肖拥军等，2004）。NE向断裂切割NWW向断裂，如：长平一级断裂和泥湾二级断裂等。此外，还发育有一系列NWW-EW向倒转褶皱，控制着矿体的分布。矿体多向北倾斜，占现有储量50%以上的重要矿脉向南倾斜（Zhang et al.，2018，2019）。该区未见岩浆岩出露，离矿区最近的侵入体是位于西南方向约12 km处形成于约142 Ma的连云山花岗岩（许德如等，2017）。

根据矿物组成、矿物含量和矿石结构，可将黄金洞金矿床的矿石类型划分为3类，即石英脉型、蚀变岩型和角砾岩型（Zhang et al.，2018；Zhou et al.，2021）。其中，石英脉型矿石品位高，蚀变岩型矿石品位较低但其储量规模大（Zhang et al.，2019），角砾岩型矿石受构造活动的影响，主要呈角砾状发育在石英脉中。总体而言，黄金洞金矿矿石矿物主要有黄铁矿、毒砂、金和白钨矿，还有少量闪锌矿、黄铜矿、方铅矿和辉锑矿；脉石矿物主要为石英和方解石，还有少量绢云母、绿泥石和白云母（孙思辰等，2018）。与成矿有关的热液活动可划分为3个阶段：（1）成矿期前的碳酸盐—石英阶段；（2）成矿期的含金毒砂—黄铁矿—石英阶段；（3）成矿期后的石英—碳酸盐阶段。其中，第二阶段是金沉淀的主要时期（Zhang et al.，2018）。

野外和手标本观察可知，黄金洞矿床含金蚀变岩往往赋存于褪色化蚀变带中，蚀变过程中岩石颜色由灰绿色变为浅黄灰色［图3（a）~3（c）］。褪色化蚀变带通常沿早期碳酸盐—石英脉两侧呈对称分布，可见毒砂和黄铁矿颗粒［图3（d）］，宽几厘米至几十米甚至数百米（Deng et al.，2020）。褪色化蚀变带和含金蚀变岩皆位于碳酸盐—石英脉的两侧，二者的区别是含金蚀变岩的范围更窄，其本质为金含量达到工业品位的褪色化蚀变岩。

图3

图3 黄金洞金矿矿脉、褪色化蚀变带手标本和显微照片

（a）与含矿石英脉相邻的褪色化蚀变带；（b）褪色化蚀变带的颜色变化；（c）碳酸盐—石英脉两侧对称的褪色化蚀变带；（d）含金蚀变岩；（e）黄铁矿切穿菱铁矿；（f）浸染状黄铁矿位于菱铁矿附近；（g）溶蚀的菱铁矿边缘局部被石英胶结；（h）碳酸盐—石英脉由绢云母、方解石、石英、绿泥石和硫化物组成；（i）碳酸盐—石英脉被含毒砂、黄铁矿的矿脉横切Apy-毒砂；Py-黄铁矿；Sd-菱铁矿；Sph-闪锌矿；Qtz-石英；Cc-方解石；Ser-绢云母

Fig.3 Hand specimens and photomicrograph of the gold veins and fading alteration zone of the Huangjindong gold deposit

镜下研究发现，该褪色化蚀变带最典型的特征是含有大量菱铁矿［图3（e）~3（g）］，其形态主要以圆状或椭圆状的斑点产出，大小在50~300 µm之间，局部沿板岩劈理定向生长的菱铁矿表现出微弱的拉长和拖曳现象，呈浸染状构造，半自形，从碳酸盐—石英脉向两侧菱铁矿的数量有逐渐减少的趋势。菱铁矿与黄铁矿等硫化物关系密切，含金硫化物多呈浸染状聚集在菱铁矿周围，而没有菱铁矿的部位硫化物较少［图3（f）］。菱铁矿局部被黄铁矿和闪锌矿等硫化物横切［图3（e）］，部分菱铁矿边缘被石英溶蚀［图3（g）］。在碳酸盐—石英脉中，矿物组合主要为石英、绢云母、铁白云石、方解石和白云石，含少量黄铁矿、闪锌矿和绿泥石［图3（h）］。此外，成矿前的碳酸盐—石英脉也被成矿期含毒砂和黄铁矿的石英脉横切［图3（i）］。

3 试验方法和技术

本研究样品主要采自黄金洞矿床ZK803钻孔，钻孔总深度为1 220 m，可见2层矿体。第一层矿体中主要的含矿碳酸盐—石英脉的深度约为-560 m，厚度约为0.8 m。其中，硅化蚀变带与碳酸盐—石英脉两侧紧密相邻，厚度约为0.2 m，两侧为巨厚的褪色化蚀变带，可达200 m，其中有多条细小的碳酸盐—石英脉，褪色化蚀变带中达到工业品位的蚀变岩厚度约为4 m。第二层矿体中含矿碳酸盐—石英脉的深度约为-1 150 m，厚度约为0.3 m。其中，无硅化带发育，碳酸盐—石英脉的两侧发育厚度约为60 m的褪色化蚀变带，达到工业品位的蚀变岩厚度约为2 m。取样位置见图2，将样品全部制成薄片，在岩相学观察的基础上，采用TESCAN综合矿物分析仪（TIMA）、微区X射线荧光光谱分析（μ-XRF）、电子探针（EPMA）和激光剥蚀等离子质谱分析（LA-ICP-MS）等方法进行研究。

3.1 TESCAN综合矿物分析仪（TIMA）

TESCAN综合矿物分析仪可进行高精度矿物组合分析，定量化矿物的面上赋存及粒径分布特征，该试验使用的仪器为广州拓岩分析技术有限公司生产的MIRA3扫描电镜。分析条件如下：加速电压为25 kV，电流为10 nA，工作距离为15 mm，像素大小为3 μm，光斑间距为9 μm。同时，使用自动化程序在铂法拉第杯上校准电流和BSE信号强度，采用锰标准方法检测EDS性能，通过TIMA解离分析模块对样品进行扫描（谢小敏等，2021）。

有些矿物无法被识别的原因可能是：（1）薄片抛光质量不合格；（2）某些矿物的谱峰相当接近，无法被能谱检测器完全分离，从而产生光谱叠加造成干扰。未识别出的矿物中有一半以上粒径小于1 µm。

3.2 微区X射线荧光光谱分析（μ-XRF）

微区X射线荧光光谱分析采用广州拓岩分析技术有限公司生产的M4 Plus微区X射线荧光分析仪，进行高分辨率、原位和无损的多元素空间分布检测。该仪器配有一个直径为20 μm的聚焦毛细管X射线透镜和2个硅漂移探测器。在压强为200 Pa的大气中，单个像素的扫描电压、电流、步长和采集时间分别设置为50 kV、300 μA、20 μm和5 ms。利用M4 tornado软件处理原始数据，对谱峰进行分析，得到不同元素在不同矿物中的平面分布特征（林梵宇等，2021）。

3.3 电子探针（EPMA）和激光剥蚀等离子质谱仪（LA-ICP-MS）分析

电子探针和激光剥蚀等离子质谱仪分析均在东华理工大学核资源与环境国家重点实验室进行。电子探针的试验仪器为JEOL JXA-8120型电子探针。分析条件如下：加速电压为20 kV，电流为15 nA，束斑直径为1~2 μm，峰值计数时间为20 s，背景时间为10 s。激光剥蚀等离子质谱仪分析采用以高能量准分子激光器为基础的NWR193HE智能激光剥蚀系统。分析的主微量元素包括Zn、Cu、Cd、Fe、Mn、S、Ni、Te、As、Ag、Pb、Co、Au、Se、Sb、W、Tl和Bi。

4 分析结果

4.1 TIMA分析结果

选取ZK803钻孔第一层褪色化蚀变带中夹有碳酸盐—石英脉的含金蚀变岩（深度为-572.53 m）进行矿物组合分析，TIMA面扫结果如图4所示，半定量地显示了该样品从碳酸盐—石英脉到褪色化蚀变带的矿物平面分布特征。碳酸盐—石英脉中的主要矿物为铁白云石（63%）和石英（21%），还有少量绢云母（12%）和菱铁矿（3%）。

图4

图4 利用TIMA对碳酸盐—石英脉和褪色化蚀变带进行的矿物鉴定和填图

Fig.4 Mineral identification and mapping of carbonate-quartz vein and bleaching alteration zone used by TIMA

野外和钻孔编录可观察到褪色化蚀变带在石英脉两旁呈对称分布，在此基础上，利用TIMA在该样品中观察到2个蚀变带，碳酸盐—石英脉近端的蚀变带为硅化，远端的蚀变带为绢云母化。近端硅化蚀变带以石英（59%）、钠长石（11%）和菱铁矿（8%）为主，菱铁矿主要赋存于碳酸盐—石英脉与含金蚀变岩的接触部位。远端绢云母化蚀变带由绢云母（65%）、石英（17%）、钠长石（9%）以及少量菱铁矿（4%）和绿泥石—斜绿泥石（2%）组成。等粒径石英—绢云母—钠长石组合为蚀变板岩的基质。

4.2 μ-XRF分析结果

对上述含金蚀变岩样品进行进一步研究，通过微区XRF对碳酸盐—石英脉及其附近的褪色化蚀变带进行面扫描，得出各种元素的含量分布图（图5）。在图5中，颜色越偏红表示元素含量越高，颜色越偏蓝（或黑）表示元素含量越低。大部分元素具有明显的分带性，碳酸盐—石英脉中富集Ca、Mg和Mn元素［图 5（a）~5（c）］；硅化蚀变带中Si元素含量最高［图 5（d）］，其次为Mg、Na、Al、Ni和Zn元素［图5（b）、5（e）~5（h）］；绢云母化蚀变带中Si、Al和K元素含量较高［图5（d）、5（f）、5（i）］。而Ca、Mg、Na、Zn和Cu元素在2条蚀变带中没有明显的分带［图5（a）、5（b）、5（e）、5（h）、5（j）］，且Mg、Mn和Fe元素聚集呈点状［图 5（b）、5（c）、5（k）］。

图5

图5 碳酸盐—石英脉和褪色化蚀变带的μ-XRF元素填图

（a）~（k） μ-XRF元素填图；（l）对应的薄片照片

Fig.5 μ-XRF element mapping of carbonate-quartz vein and bleaching alteration zone

4.3 EPMA和LA-ICP-MS分析结果

对黄金洞矿床含金蚀变岩和成矿期含金石英脉中的含金硫化物（黄铁矿和黄铜矿）进行电子探针（EPMA）和激光剥蚀等离子质谱仪（LA-ICP-MS）分析，探究矿区2种载金硫化物中主微量元素的组成及其变化规律，样品深度在-540~-710 m之间。EPMA分析结果如表1和表2所示，仅使用总重量百分比在98%~102%范围内的数据进行分析。含金蚀变岩中黄铁矿Fe和S元素的质量分数平均值分别为46.72%和52.73%，黄铜矿中Cu、Fe和S元素的质量分数平均值分别为34.23%、30.75%和34.20%。含金石英脉中黄铁矿Fe和S元素的质量分数平均值分别为45.58%和52.36%，黄铜矿中Cu、Fe和S元素的质量分数平均值分别为34.96%、29.30%和34.45%。

表1 石英脉中黄铁矿和黄铜矿的电子探针分析结果

Table 1 EPMA analysis results of pyrite and chalcopyrite from quartz vein（%）

序号	矿物名称	Zn	Cu	Cd	Fe	Mn	S	Ni	Te	As	Ag	Pb	Co	Au	Se	总计
1	黄铁矿	-	0.53	-	46.62	0.16	53.14	1.06	-	-	0.03	-	0.55	-	0.01	102.10
2	黄铁矿	0.04	0.61	0.03	46.75	0.07	52.70	1.10	-	-	0.01	0.06	0.79	0.06	-	102.20
3	黄铁矿	0.05	0.07	-	46.17	0.07	52.81	0.68	-	0.01	-	-	0.09	0.05	-	99.98
4	黄铁矿	-	0.04	0.05	45.96	0.29	52.74	0.56	0.03	-	-	-	0.08	0.06	0.02	99.82
5	黄铁矿	0.10	-	-	46.20	-	52.55	0.05	-	-	0.03	0.02	0.05	-	-	99.00
6	黄铁矿	-	0.06	-	46.36	0.01	52.46	0.44	0.03	0.01	0.01	0.03	0.08	-	0.01	99.49
7	黄铁矿	0.05	-	0.01	46.52	-	52.84	0.46	0.03	-	0.03	0.02	0.10	-	0.03	100.08
8	黄铁矿	-	-	-	46.64	0.02	53.52	0.25	0.02	-	0.02	0.02	0.08	-	-	100.57
9	黄铁矿	0.06	0.09	0.02	46.96	-	52.72	0.31	0.08	-	-	-	0.11	0.06	0.04	100.44
10	黄铁矿	0.08	0.02	0.02	45.82	-	52.37	0.55	0.02	-	0.03	0.03	0.11	0.07	0.01	99.11
11	黄铁矿	0.36	0.09	-	46.03	-	52.94	-	-	-	0.01	0.09	0.10	-	0.05	99.66
1	黄铜矿	2.55	35.73	-	29.74	0.11	34.69	-	-	-	0.03	-	0.05	0.03	-	102.94
2	黄铜矿	3.28	34.59	-	29.29	0.06	34.57	0.01	-	-	-	-	0.06	-	0.04	101.89
3	黄铜矿	2.88	35.64	-	31.79	0.05	34.72	-	-	-	-	-	0.07	-	0.01	105.15
4	黄铜矿	0.16	35.13	0.02	30.78	-	35.79	-	-	0.01	-	-	0.05	0.01	-	101.94
5	黄铜矿	0.23	35.52	-	30.78	0.01	34.92	-	-	0.03	-	0.02	0.04	-	-	101.54
6	黄铜矿	-	34.56	-	31.05	0.04	35.70	-	0.04	-	0.02	0.12	0.06	-	-	101.59
7	黄铜矿	0.03	34.75	-	30.79	0.03	34.94	-	-	0.02	0.03	-	0.07	-	0.01	100.69
8	黄铜矿	0.06	34.51	-	30.68	-	35.62	-	0.04	-	0.01	0.01	0.07	-	-	101.00
9	黄铜矿	-	34.59	-	30.02	0.01	33.17	-	-	-	0.03	0.25	0.07	-	-	98.14
10	黄铜矿	-	35.41	-	30.71	-	33.55	-	0.01	0.01	0.03	0.05	0.05	-	-	99.83
11	黄铜矿	-	35.55	0.04	30.58	-	33.42	-	0.05	-	0.02	0.26	0.07	-	-	99.98
12	黄铜矿	0.02	35.15	-	30.37	-	33.56	-	-	0.03	0.04	0.22	0.04	-	-	99.41
13	黄铜矿	0.09	35.32	0.02	30.84	-	33.23	0.03	0.07	0.04	0.02	0.19	0.03	-	-	99.87

注：“-”代表低于检测限

表2 蚀变围岩中黄铁矿和黄铜矿的EPMA元素值

Table 2 EPMA element values of pyrite and chalcopyrite from altered surrounding rock（%）

序号	矿物名称	Zn	Cu	Cd	Fe	Mn	S	Ni	Te	As	Ag	Pb	Co	Au	Se	总计
1	黄铁矿	-	0.02	-	46.95	-	52.70	-	-	0.13	-	0.01	0.09	-	-	99.91
2	黄铁矿	-	-	0.01	46.25	0.01	53.02	0.03	0.01	0.08	-	-	0.09	0.08	-	99.59
3	黄铁矿	-	0.04	0.02	46.09	-	53.39	-	0.06	0.06	0.01	-	0.10	0.05	-	99.81
4	黄铁矿	-	-	0.01	46.19	-	53.34	0.06	-	0.04	-	-	0.11	0.04	0.03	99.82
5	黄铁矿	-	0.08	0.04	46.41	-	52.80	-	-	0.12	-	-	0.05	-	-	99.50
6	黄铁矿	-	-	-	46.13	0.01	52.90	0.02	0.02	0.05	-	-	0.13	-	0.01	99.27
7	黄铁矿	-	-	-	46.75	-	53.03	0.02	-	0.14	0.02	-	0.08	0.08	-	100.11
8	黄铁矿	0.06	0.01	-	45.88	-	52.76	0.03	-	-	-	-	0.06	0.04	-	98.83
9	黄铁矿	0.02	-	0.03	46.66	-	52.60	0.02	0.01	0.05	0.02	0.03	0.08	0.01	0.01	99.53
10	黄铁矿	-	0.01	-	46.78	0.01	52.32	0.01	-	0.02	-	-	0.02	-	0.01	99.18
11	黄铁矿	0.01	0.04	0.01	46.71	0.03	52.47	-	-	-	0.02	-	0.14	-	-	99.44
12	黄铁矿	-	0.01	-	46.74	-	52.71	-	-	-	-	-	0.09	0.01	0.02	99.57
13	黄铁矿	-	0.02	-	46.47	-	52.92	0.01	0.03	-	-	0.07	0.07	-	0.02	99.60
14	黄铁矿	-	-	0.01	46.41	-	52.40	-	0.02	-	-	-	0.09	-	-	98.93
15	黄铁矿	-	0.01	-	46.32	0.02	52.06	-	-	0.05	0.04	-	0.07	-	0.02	98.59
16	黄铁矿	-	-	-	46.46	0.01	52.30	-	0.01	0.13	0.02	-	0.08	0.03	0.03	99.05
1	黄铜矿	0.08	36.18	0.01	30.07	0.18	36.09	-	0.06	0.04	-	0.01	0.05	-	-	102.76
2	黄铜矿	0.07	35.90	0.01	29.86	0.04	35.59	-	0.03	0.03	0.04	-	0.07	0.01	0.01	101.66
3	黄铜矿	0.05	35.40	-	30.22	0.25	36.29	-	-	-	-	-	0.08	-	0.04	102.34
4	黄铜矿	0.10	35.30	-	30.94	0.27	36.28	0.07	0.01	-	-	-	0.04	-	-	103.01
5	黄铜矿	0.02	36.08	-	30.51	0.23	35.47	-	-	-	0.01	-	0.08	0.02	0.01	102.44
6	黄铜矿	-	35.53	0.02	30.68	0.27	35.27	-	0.05	-	-	-	0.10	-	-	101.91
7	黄铜矿	0.04	35.53	-	30.83	0.31	34.08	-	-	-	0.01	-	0.07	-	0.06	100.92
8	黄铜矿	0.03	34.95	-	30.76	0.30	33.86	0.04	-	-	0.01	-	0.04	-	-	99.99
9	黄铜矿	0.02	34.53	-	30.83	0.33	33.79	0.05	-	-	0.04	-	0.03	-	-	99.61
10	黄铜矿	0.04	34.13	-	30.72	0.29	33.75	-	-	-	0.03	-	0.04	-	-	99.00
11	黄铜矿	0.03	34.19	0.02	30.52	0.40	32.96	0.03	-	-	0.02	-	0.03	0.02	-	98.22
12	黄铜矿	0.01	34.66	-	30.18	0.38	34.69	-	0.01	-	-	-	0.07	-	0.02	100.02
13	黄铜矿	0.01	35.04	-	30.46	0.27	34.85	0.03	-	-	0.01	-	0.04	-	-	100.71
14	黄铜矿	0.03	35.02	-	30.29	0.34	34.62	-	0.01	0.02	-	-	0.05	0.03	-	100.40
15	黄铜矿	0.04	34.69	-	30.56	0.33	33.80	-	-	-	-	-	0.09	0.04	-	99.54
16	黄铜矿	0.06	35.42	-	30.81	0.24	34.00	-	-	-	0.01	0.07	0.05	-	-	100.66
17	黄铜矿	0.06	35.85	0.02	30.61	0.22	34.22	-	-	-	-	-	0.05	-	0.05	101.09
18	黄铜矿	-	35.36	0.02	30.69	0.26	33.85	-	-	-	-	-	0.10	-	0.02	100.30
19	黄铜矿	0.02	35.57	0.02	30.73	0.21	34.39	-	0.04	0.01	-	-	0.03	0.01	-	101.03
20	黄铜矿	-	35.14	0.01	30.61	0.27	34.95	-	-	-	-	-	0.06	-	-	101.04
21	黄铜矿	0.03	35.36	-	30.39	0.22	33.84	-	-	-	-	0.03	0.04	0.03	0.01	99.95
22	黄铜矿	-	35.43	-	30.53	0.22	33.94	-	-	-	-	-	0.01	-	0.01	100.14
23	黄铜矿	-	35.31	-	30.74	0.24	33.79	0.04	0.02	-	0.01	-	0.04	-	-	100.19
24	黄铜矿	-	35.54	-	30.84	0.23	34.04	0.01	0.02	-	-	-	0.01	0.03	-	100.74

注：“-”代表低于检测限

5 讨论

5.1 蚀变岩型矿石的地质地球化学特征

世界上许多热液金矿床中均可见蚀变岩型矿石，其往往出现在宽度为几厘米至几十米甚至几百米的褪色化蚀变带中（Bierlein et al.，2000；Groves et al.，2003）。蚀变岩型矿石的成因包括但不限于碳酸盐化、绢云母化、硅化、硫化、钠长石化和绿泥石化，均为水—岩反应的产物（Bierlein et al.，2000）。

黄金洞金矿蚀变岩型矿石赋存于褪色化蚀变带中，主要由碳酸盐化、绢云母化和硅化引起（图4）。部分菱铁矿被硫化物横切［图3（e）］，且局部被石英溶蚀［图3（f）］，推测褪色化蚀变是在矿化之前形成的，可能是富CO₂流体与围岩反应的结果。TIMA得出的硅化和绢云母化蚀变带均含有菱铁矿，粒径在10~600 μm之间。从碳酸盐—石英脉的近端到远端，菱铁矿的粒度逐渐减小，含量逐渐减少，说明热液事件的强度逐渐变弱。此外，硫化物颗粒与菱铁矿关系密切［图3（e）、3（f）］。根据蚀变类型，可命名该褪色化蚀变带为碳酸盐化—绢云母化—硅化带。

图6表明含金蚀变岩和成矿期含金石英脉中2种硫化物的主量元素（如Fe、S）含量基本相等。LA-ICP-MS分析得出含金石英脉中黄铁矿的Co/Ni比值为0.16~1.36（平均值为0.45），含金蚀变岩中黄铁矿的Co/Ni比值为0.06~2.62（平均值为0.45），即二者黄铁矿Co/Ni比值的变化范围基本吻合，表明含金蚀变岩和含金石英脉中的硫化物可能是同一阶段流体作用的产物（表3和表4）。菱铁矿是一种含Fe²⁺- Mg²⁺-Mn²⁺的矿物，根据微区XRF技术得出的元素含量分布图（图5）可知，褪色化蚀变带中，Mg、Mn和Fe元素聚集形成菱铁矿斑点［图5（b）、5（c）、5（k）］。在菱铁矿处，Cu含量较高［图5（j）］，这与菱铁矿附近生成的黄铜矿和黄铁矿等硫化物有关。此外，在碳酸盐—石英脉远端Al和K元素含量高［图5（f）、5（i）］，这与绢云母化的现象一致。

图6

图6 含金蚀变岩和含金石英脉中黄铁矿和黄铜矿的EPMA和LA-ICP-MS分析结果

Fig.6 EPMA and LA-ICP-MS analysis results of pyrite and chalcopyrite from Au-bearing alteration rock and Au-bearing quartz veins

表3 石英脉中黄铁矿的LA-ICP-MS分析结果

Table 3 LA-ICP-MS analysis results of pyrite from quartz vein（×10^-9）

序号	矿物名称	Co	Ni	Cu	Sb	W	Au	Tl	Pb	Bi	Co/Ni
1	黄铁矿	49.90	132.00	116.00	95.70	1.32	83.50	0.07	2 160.00	10.20	0.38
2	黄铁矿	14.50	72.10	47.90	14.90	3.54	37.40	-	26.50	9.16	0.20
3	黄铁矿	45.80	33.70	716.00	18.50	2.50	38.20	0.04	4 167.00	8.60	1.36
4	黄铁矿	6.65	25.10	33.30	15.00	3.39	28.60	-	66.40	12.30	0.27
5	黄铁矿	15.50	62.10	63.80	82.70	1.08	38.50	0.01	112.00	8.87	0.25
6	黄铁矿	57.20	136.00	64.20	17.60	2.17	65.60	0.05	3 534.00	8.30	0.42
7	黄铁矿	1.62	6.35	44.40	20.10	3.39	32.70	0.01	456.00	8.90	0.25
8	黄铁矿	22.90	25.20	34.00	18.80	3.55	13.90	0.03	27.90	5.43	0.91
9	黄铁矿	2.56	15.90	60.10	23.50	3.79	37.60	-	60.10	8.77	0.16
10	黄铁矿	6.32	18.30	77.90	18.80	3.33	57.70	0.02	122.00	15.20	0.35

注：“-”代表低于检测限

表4 蚀变围岩中黄铁矿的LA-ICP-MS分析结果

Table 4 LA-ICP-MS analysis results of pyrite from altered rock（×10^-6）

序号	矿物名称	Co	Ni	Cu	Sb	W	Au	Tl	Pb	Bi	Co/Ni
1	黄铁矿	5.25	37.60	13.00	20.40	0.85	12.70	0.01	92.20	7.29	0.14
2	黄铁矿	8.10	37.00	211.00	169.00	8.78	17.10	0.06	3 854.00	10.50	0.22
3	黄铁矿	1.73	20.70	21.70	19.60	3.05	17.60	0.03	579.00	5.01	0.08
4	黄铁矿	3.65	19.10	24.60	25.40	4.30	24.00	0.01	118.00	5.78	0.19
5	黄铁矿	3.59	15.40	19.40	15.80	3.90	14.90	0.08	199.00	3.58	0.23
6	黄铁矿	2.70	19.50	23.20	25.10	2.79	17.20	0.01	846.00	7.22	0.14
7	黄铁矿	4.84	20.40	16.40	14.00	2.33	19.40	0.01	87.60	4.56	0.24
8	黄铁矿	41.90	16.00	11.40	11.50	2.78	3.58	0.01	49.80	9.91	2.62
9	黄铁矿	2.23	39.20	96.10	68.50	1.23	43.30	0.04	659.00	12.60	0.06
10	黄铁矿	4.66	8.39	10.00	5.06	1.36	14.50	0.01	176.00	2.92	0.56

5.2 蚀变岩型矿石的形成机制

蚀变岩型矿石是一种重要的矿石类型，许多地质学家应用地球化学和热力学模拟来研究金矿床中蚀变岩型矿石的成矿机制（Neall et al.，1987；Williams-Jones et al.，2009），并提出几种不同的水岩反应（Phillips et al.，2000）。目前被认可的成矿机制包括硫化、氧化还原反应和温度降低，它们通过破坏含金络合物来促进金矿化（Phillips et al.，2004）。

黄金洞金矿蚀变岩型矿石虽然品位低但储量大（Zhang et al.，2019）。蚀变岩型矿石主要赋存于成矿前形成的褪色化蚀变带中，岩相学分析表明，含金硫化物与成矿前的菱铁矿空间关系密切［图3（e）、3（f）、3（g）］。因此，推测含金流体与菱铁矿发生化学反应，大幅降低了流体中S含量，从而沉淀了黄铁矿和黄铜矿等含金硫化物。该化学反应破坏了含金络合物的稳定性，导致金的沉淀，与硫化作用的原理一致。褪色化蚀变为该反应提供了化学保障，对江南造山带大规模金矿成矿起到了重要作用。

6 结论

（1）黄金洞金矿床蚀变岩型矿石主要赋存于含菱铁矿的褪色化蚀变带中，褪色化主要由碳酸盐化、绢云母化和硅化引起，沿成矿前引起褪色化的碳酸盐—石英脉对称分布，颜色由绿灰色转变为浅黄—灰色。蚀变具有分带性，从碳酸盐—石英脉的近端到远端分别为硅化和绢云母化。

（2）菱铁矿中Mg、Fe和Mn元素聚集呈点状。部分菱铁矿被含金硫化物横切，局部被石英溶蚀，表明褪色化蚀变发生在矿化前，可能是富CO₂流体与围岩反应的结果。

（3）菱铁矿与含金流体发生化学反应，大幅降低了流体中S含量，从而沉淀黄铁矿和黄铜矿等含金硫化物。菱铁矿为金矿化提供了理想的化学圈闭，通过硫化作用沉淀金。

http://www.goldsci.ac.cn/article/2022/1005-2518/1005-2518-2022-30-2-151.shtml

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