矿物岩石地球化学通报  2016, Vol. 35 Issue (5): 994-1007   PDF    
黑龙江省大新屯锑金矿床矿物学特征及Au-Sb化合物的发现
全少龙1,2 , 许虹1 , 张德森1,3 , 高燊1 , 徐楠1 , 陈星辉2     
1. 中国地质大学(北京)地球科学与资源学院, 北京 100083;
2. 西安地质矿产勘查开发院, 西安 710100;
3. 天津地热勘查开发设计院, 天津 300250
摘要: 为查明黑龙江省大新屯锑金矿床的成因、为找矿工作提供一些理论依据,对矿床中金、矿物开展了电子探针、X射线粉晶衍射和流体包裹体测温分析测试。结果表明,矿床中含金矿物以自然金为主,可见极少的针碲金银矿和碲金银矿;研究发现了2种新的Au-Sb化合物(Au2Sb3和Au0.9Sb0.1,疑似新矿物),其粒度极小(2~4 μm)、含量极低、与自然金共生。锑矿化晚于金矿化,矿床中的含锑矿物以辉锑矿为主,有微量的硫锑铅银矿、块硫锑铜矿、硫锑铅矿、黝锑银矿。金在后期形成的含锑硫化物中含量较低。研究表明,成矿过程分为石英-金属硫化物阶段、石英-黄铁矿-金矿化阶段、石英-辉锑矿矿化阶段和石英-碳酸岩阶段4个矿化阶段。
关键词: Au-Sb化合物      针碲金银矿      碲金银矿      辉锑矿      黑龙江省     
Characteristics of the Mineralogy and Discovery of Two New Au-Sb Compounds in the Daxintun Antimony-Gold Deposit, Heilongjiang Province
QUAN Shao-long1,2, XU Hong1, ZHANG De-sen1,3, GAO Shen1, XU Nan1, CHENG Xing-hui2     
1. School of Earth Sciences and Resources, China University of Geosciences, Beijing 100083, China;
2. Xi'an Institute of Geological And Mineral Exploration Xi'an 710100, China;
3. Tianjin geothermal Exploration and Development-Designing Institute, Tianjin 300250, China
Abstract: In order to understand the genesis of the Daxintun antimony-gold deposit in Heilongjiang Province and provide a theoretical basis for prospecting work, the characteristics of the main ore minerals were performed through scanning electron microscope(SEM), energy dispersive spectrometer(EDS), electron probe micro-analyze(EPMA), X-ray powder diffraction(XRD)and fluid inclusion analysis. Gold mainly occurs as native gold, while a small amount of Au is hosted in sylvanite and petzite. Additionally, two new compounds, Au2Sb3 and Au0.9Sb0.1, are discovered in this study. Such new Au-Sb compounds are irregular small grain(2-4 μm)which are associated with native gold. The timing of antimony mineralization is later than that of gold mineralization. Antimony occurs dominantly in the form of stibnite, while small amounts of Sb formed andorite, famatinite, boulangerite and freibergite. Gold is poor in later-formed antimony-bearing sulfide minerals. It is, therefore, concluded that this deposit is mainly formed in four stages, including quartz-sulfide, quartz-pyrite-gold(gold mineralization), quartz-stibinite(antimony mineralization)and quartz-carbonate stages.
Key words: Au-Sb compounds     sylvanite     petzite     stibinite     Heilongjiang Province    

大新屯锑金矿床由黑龙江省地质调查研究院齐齐哈尔分院于2007~2009年发现,为多宝山成矿带上新发现矿床,相关矿物学研究程度低(苏航和王贵鹏,2011李旭东等,2012)。本次研究新发现针碲金银矿和碲金银矿、Au2Sb3和Au0.9Sb0.1(疑似新矿物),硫锑铅银矿、块硫锑铜矿、硫锑铅矿、黝锑银矿。

Au2Sb3和Au0.9Sb0.1化合物是否为2种新矿物,针碲金银矿和碲金银矿、辉锑矿等对该矿床成因的指示作用,金与锑的矿化关系等值得深入研究。本文借助光学显微镜、扫描电子显微镜、能谱仪、电子探针、X射线粉晶衍射、流体包裹体测试作,对该矿床的矿物学特征进行了详细研究。

1 矿床地质概况

黑龙江省大新屯锑金矿床大地构造位置处于大兴安岭地槽褶皱系北东段,罕达气优地槽褶皱系西部北东向大兴安岭中段,海西-燕山期铁钨银金钼铜成矿带,多宝山-大新屯北东向岩金成矿亚带上(杨继权等,2007黑龙江省地质矿产局,1993)。

矿区出露的地层主要为上元古界北宽河组(Pt3-∈1b)的一套灰黑色砂质板岩、绢云母化二云母片岩及碳酸盐化大理岩等(图 1)。区域所处地质构造较为复杂,经历了古亚洲洋演化阶段和滨太平洋活动大陆边缘演化2大发展阶段,矿区的北西-南东向断裂构造为矿体的控矿及容矿构造。

1-第四系堆积物;2-第三系孙吴组砂岩;3-白垩系龙江组安山岩;4-中侏罗世花岗闪长岩;5-晚三叠世二长花岗岩;6-晚三叠世似斑状二长花岗岩;7-晚三叠世花岗闪长岩;8-泥盆系根里河组砂岩;9-上元古界-寒武系北宽河组板岩、大理岩;10-上元古界-寒武系嘎拉山组片岩、片麻岩;11-闪长玢岩脉;12-玄武岩脉;13-石英脉;14-英安岩脉;15-河流;16-地质界线;17-角度不整合界线;18-实测断层;19-推测断层;20-研究区位置(据黑龙江省地质调查研究院齐齐哈尔分院,2011修改) 图 1 大新屯锑金矿区域地质图 Figure 1 Regional geological map of Daxintun antimony gold deposit

矿区已圈定多个矿(化)体,本次研究主要针对Ⅱ区Ⅱ3、Ⅱ4、Ⅱ13矿体(图 2)和Ⅰ区Ⅰ1矿体。矿体呈脉状分布,沿北西-南东向产出,倾向西南,倾角35°~45°。矿石类型主要有石英脉、蚀变岩型,产于硅化片岩、大理岩内。围岩蚀变为硅化、黄铁矿化、绿泥石化、绿帘石化、碳酸盐化、绢云母化、高岭土化等。

1-第三系孙吴组砂岩;2-中侏罗世花岗闪长岩;3-新元古界-寒武系北宽河组云母片岩、大理岩、砂质板岩;4-闪长岩脉;5-闪长玢岩脉;6-石英脉;7-矿体及编号;8-地质界线;9-蚀变界线;10-破碎带;11-硅化;12-辉锑矿化;13高岭土化;14-方解石化;15-产状;16-钻孔及编号;17-勘探线及编号;18-研究区位置(据黑龙江省地质调查研究院齐齐哈尔分院,2011修改) 图 2 大新屯锑金矿区矿床地质图 Figure 2 Simplified geologic map of the Daxintun antimony gold deposit

根据矿体与围岩、石英脉、方解石脉的相互关系,矿物的共生组合特点,同时结合显微镜下岩相学特征,将大新屯锑金矿床的矿化阶段分为以下4个阶段:①石英-金属硫化物阶段;②石英-黄铁矿-金矿化阶段;③石英-辉锑矿化阶段;④石英-碳酸盐化阶段。自然金、Au-Sb、Au-Ag-Te物相主要发生在石英-黄铁矿-金矿化阶段。

2 样品采集及测试方法

本次研究样品主要采自大新屯矿区的Ⅰ1、Ⅱ3、Ⅱ4、Ⅱ13矿体,这些矿体均呈脉状,倾向西南、倾角35°~45°。按照矿体的三维空间分布情况系统采集样品用于分析测试。含Au-Sb化合物发现于AuⅡ3矿体硅化蚀变岩中(图 3),样品编号ZK3902-6,岩石呈浅灰色,硅化蚀变强烈,见零星黄铁矿化,半自形粒状,大小约1 mm。

1-第四系堆积物;2-新元古界-寒武系北宽河组云母片岩、大理岩、砂质板岩;3-闪长岩脉;4-闪长玢岩脉;5-石英脉;6-矿体及编号;7-地质界线;8-蚀变界线;9-钻孔及编号;10-采样位置(据黑龙江省地质调查研究院齐齐哈尔分院,2011修改) 图 3 大新屯锑金矿床39号勘探线剖面图 Figure 3 Cross section of No.39 exploration line of the Daxintun antimony gold deposit

扫描电子显微镜和能谱仪测试在中国地质大学(北京)矿物标型实验室进行,仪器型号分别为MIR3 TESCAN和Inca X-Max,加速电压为20 kV,电流为10 nA,束斑直径5 μm。实验室环境温度:25℃,湿度:30%。

电子探针测试工作在中国地质科学院矿产资源研究所完成,仪器型号为JXA-8230,加速电压20 kV,电流20 nA,束斑直径5 μm。Au标样为Pb-Au合金;Ag标样为AgS,Te标样为HgTe;Fe、Cu和S标样为CuFeS2,As、Sb、Pb和Zn标样分别为FeAsS、Sb2S3、PbS和ZnS。实验室环境温度:25℃,湿度:30%。

辉锑矿粉晶X射线衍射实验在北京北达燕园微构分析测试中心进行,所用仪器型号为经改造的日本Rogaku公司D/max-rA10kw X射线衍射仪,衍射仪的控制与数据采集使用布莱格科技(北京)有限公司微构分析实验室研发的衍射仪控制与数据采集系统。具体实验条件为:靶:CuKα1=1.5406;电压:40 kV;电流:100 mA;石墨单色器。扫描方式:连续扫描;扫描速度:4(°)/min;狭缝:DS=SS=1°;RS=0.30 mm。实验室环境温度:25℃,湿度:30%。

包裹体显微测温实验在中国地质大学(北京)矿物标型实验室进行,实验仪器为Linkam公司THMS 600冷热台,测温范围为-196℃~600℃。接近相变点时,包裹体的均一温度升温速率控制在为1℃,其他(固态CO2熔化温度、CO2部分均一温度、笼合物熔化温度等)升温速率控制在1℃内,气液两相包裹体盐度采用Hall等(1988)提出了H2O-NaCl体系盐度-冰点公式求出,含CO2三相包裹体盐度采用Collins(1979)CO2笼合物熔化温度和盐度关系表求得(卢焕章等,2010)。

3 矿物学特征

笔者针对本次新发现的Au2Sb3、Au0.9Sb0.1,以及含锑矿物的赋存状态、产状、形成温度、成因等进行了一系列探讨,同时对比总结了相类似矿床的矿物学特征。

3.1 金的赋存状态

矿床中含金矿物以自然金为主,其次为Au2Sb3、Au0.9Sb0.1、针碲金银矿、碲金银矿。

3.1.1 自然金

呈不规则粒状,粒度0.0005~0.008 mm;由电子探针数据(表 1)计算化学式为Au0.97Ag0.02。产状:①单独出现在碳酸盐中(图 4a4b);②黄铁矿的裂隙处(图 4c);③包裹于黄铁矿中(图 4d),黄铁矿一般呈半自形-自形晶。另外,发现自然金与Au-Sb物相共生(图 4e)。

表 1 大新屯锑金矿床中主要金属矿物电子探针分析结果 Table 1 Electron microprobe analyses of major minerals of Daxintun antimony gold deposit

(a)、(b)自然金,碳酸盐脉中;(c)自然金,黄铁矿的裂隙中;(d)自然金,包裹体于黄铁矿中;(e)自然金与Au2Sb3共生;(f)辉锑矿与硫锑铅银矿共生;(g)硫锑铅矿交代方铅矿、黄铁矿;(h)黝锑银矿交代方铅矿、闪锌矿;(i)块硫锑铜矿与黄铁矿共生;(j)辉锑矿反射多色性显著;(k)辉锑矿聚片双晶发育;(l)石英-碳酸盐脉中的辉锑矿. Gl-自然金;Py-黄铁矿;Apy-毒砂;Gn-方铅矿;Ccp-黄铜矿;Sp-闪锌矿;Snt-辉锑矿;Au2Sb3-金锑化合物;Blr-硫锑铅矿;Frb-黝锑银矿;Andorite-硫锑铅银矿;Famatinite-块硫锑铜矿;Qtz-石英;Cal-碳酸盐矿物 图 4 大新屯锑金矿床主要金属矿物反光显微镜下特征及背散射电子图像 Figure 4 Photomicrographs and back-scattered electron(BSE)images of ore minerals of the Daxintun antimony gold deposit
3.1.2 Au-Sb化合物

Au-Sb矿物在自然界极为罕见,且种类稀少,研究程度较低。目前,矿物数据库(Mineralogy Database)中收录的被IMA认可的仅有7种:Au(Pb,Sb)2、AuSb2(方锑金矿)、TlAg2Au3Sb10S10(Criddleite)、Au(Bi,Pb)5S4(Jonassonite)、(Au,Sb)2Te3(Montbrayite)、Pb2(Pb,Sb)2S8[Te,Au]2(Museumite)、AuPb(Sb,Bi)Te2~3S6(Nagyagite);未通过IMA认可的有AuSbO3(Auroantimonate)(据矿物数据库网站http://webmineral.com,2014)。其中,AuSb2(方锑金矿)研究较为成熟,1951年由Graham A R等在加拿大Giant Yellowknife和Chesterville矿床中首次发现。之后,Kazachenko等(俄罗斯,Primorye多金属矿床,1979),Jedwab等(刚果,Mobale金矿床,1992)先后报道过AuSb2(方锑金矿)的相关特征。中国的杨山庄金矿床(苑保钦等,1989)、沃溪钨锑金矿床(张振儒等,1996彭渤等,2007)亦发现方锑金矿。

大新屯锑金矿床中新发现的Au2Sb3和Au0.9Sb0.1,因其粒度细小(2~4 μm)、含量极低,无法进行X射线单晶和粉晶测试,研究晶体结构和元素化学价态常用的测试方法如透射电镜和X光电子能谱都有制样困难的问题,还在进一步的探索中。所以本文通过能谱分析,同时结合扫描电镜元素面分布特征,对Au-Sb物相进行了初步研究。

Au2Sb3和Au0.9Sb0.1扫描电镜背散射图像显示,其与相邻矿物自然金界限清晰,特征明显,二者接触界限平直、清晰,特征明显,无港湾状被溶蚀交代现象,表现出共生的特点。

观察Au2Sb3和Au0.9Sb0.1背散射电子照片可发现,Au2Sb3和自然金表面均较为光滑,Au0.9Sb0.1和自然金表面相对均较为粗糙,但Au0.9Sb0.1旁边的黄铁矿表面却较为光滑。由此,初步的推断Au2Sb3和Au0.9Sb0.1与自然金硬度较为接近。

多次对Au2Sb3和Au0.9Sb0.1不同区域进行能谱测试,多组数据表明,这2种Au-Sb物相成分稳定,且两者成分差异较大。查阅文献及矿物数据库,未发现有Au2Sb3和Au0.9Sb0.1的相关报道。因此,初步认为Au2Sb3和Au0.9Sb0.1为2种新的晶质体化合物,极有可能为新矿物。

(1)Au2Sb3。Au2Sb3扫描电子显微镜下呈不规则粒状(图 5a),粒径2~3 μm,与自然金(1~2 μm)共生,产于碳酸盐脉中。根据能谱谱图(图 6a)并结合元素面分布特点(图 7),初步确定其化学式为Au2Sb3(表 2)。

(a)自然金与Au2Sb3,碳酸盐脉中;(b)自然金与Au0.9Sb0.1,黄铁矿与石英的裂隙中. Gl-自然金;Py-黄铁矿;Au2Sb3-金锑化合物;Au0.9Sb0.1-金锑化合物;Qtz-石英;Cal-碳酸盐矿物 图 5 Au-Sb物相背散射电子图像 Figure 5 Back-scattered electron images of Au-Sb compound

表 2 大新屯锑金矿床中Au-Sb和Au-Ag-Te化合物能谱测试分析结果 Table 2 Energy dispersive spectrometer(EDS)analysis of Au-Sb and Au-Ag-Te compounds in the Daxintun antimony-gold deposit

(a)Au2Sb3,碳酸盐脉中;(b)Au0.9Sb0.1,黄铁矿与石英裂隙中;(c)针碲金银矿,石英中;(d)针碲金银矿,黄铁矿中;(e)碲金银矿,白云母中 图 6 大新屯锑金矿床中Au-Sb、Au-Ag-Te物相能谱图 Figure 6 Energy spectrum of Au-Sb and Au-Ag-Te compound of the Daxintun antimony-gold deposit

Gl-自然金;Au2Sb3-金锑化合物;Qtz-石英;Cal-碳酸盐矿物 图 7 Au2Sb3产出状态及其背散射电子图像、元素面扫描图像 Figure 7 Back-scattered electron images and X-ray scanning images of Au, Sb, O, Ca and Si of Au2Sb3

(2)Au0.9Sb0.1。Au0.9Sb0.1扫描电子显微镜下呈不规则粒状(图 5b),粒径2~4 μm,与自然金(3 μm)共生,产于石英与黄铁矿的裂隙中。根据能谱图(图 6b)同时结合元素面分布特点(图 8),初步确定其化学式为Au0.9Sb0.1(表 2)。

Gl-自然金;Py-黄铁矿;Au0.9Sb0.1-金锑化合物;Qtz-石英 图 8 Au0.9Sb0.1产出状态及其背散射电子图像、元素面扫描图像 Back-scattered electron images and X-ray scanning images of Au, Sb, S, Fe and Si of Au0.9Sb0.1
3.1.3 Au-Ag-Te化合物

近年来,对金矿床中存在的Au-Ag-Te矿物相的研究越来越深入。大新屯锑金矿床中出现的金银碲化物为针碲金银矿和碲金银矿,碲化物种类单一且稀少,相互之间没有联系。

(1)针碲金银矿:针碲金银矿在扫描电子显微镜下呈不规则粒状(图 9),粒径1~10 μm,甚至更小,主要有3种产状:①单独出现在石英的裂隙处;②包裹于石英中;③包裹于黄铁矿中,黄铁矿以立方体为主。根据能谱谱图(图 6c6d)同时结合元素面分布特点,初步确定其化学式为Au1.21Ag0.96Te3.83(石英中)、Au1.06Ag0.94Te4.01(黄铁矿中)(表 2),与理论值(AgAuTe4)基本一致(王璞等,1982),成分相对稳定(图 10)。

(a)针碲金银矿赋存于石英裂隙中;(b)针碲金银矿包裹于石英中;(c)(d)针碲金银矿包裹于黄铁矿和石英中. Syl-针碲金银矿;Py-黄铁矿;Gn-方铅矿;Qtz-石英 图 9 大新屯锑金矿床针碲金银矿背散射电子图像 Figure 9 Back-scattered electron images of sylvanite of the Daxintun antimony-gold deposit

Slyvanite(8)表示样品数量 图 10 大新屯锑金矿床Au-Ag-Te体系组分图 Figure 10 Au-Ag-Te ternary system of constitutional diagram of the Daxintun antimony-gold deposit

(2)碲金银矿:针碲金银矿在扫描电子显微镜下呈不规则粒状(图 11),粒径2~10 μm,甚至更小,出现在白云母中。根据能谱谱图(图 6e),结合元素面分布特点,初步确定其化学式为Ag2.98Au1.08Te1.94(表 2),与理论值(Ag3AuTe2)基本一致(王濮等,1982),成分相对稳定(图 10)。

(a)、(b)碲金银矿,白云母中;(c)单偏光;(d)正交偏光. Ptz-碲金银矿;Ms-白云母;Qtz-石英 图 11 大新屯锑金矿床碲金银矿背散射电子图像及赋存岩石光学照片 Figure 11 Back-scattered electron images and photomicrographs of petzite of the Daxintun antimony-gold deposit

上述研究可见,自然金仅与Au2Sb3、Au0.9Sb0.1共生,未见与针碲金银矿、碲金银矿共生。

3.2 锑化物特征

大新屯矿床中锑的硫化物以辉锑矿为主,同时存在微量的硫锑铅银矿、块硫锑铜矿、硫锑铅矿、黝锑银矿。

(1)辉锑矿:辉锑矿产于硅化蚀变岩、烟灰色石英脉、石英碳酸盐脉中(图 4j~4l),与硫锑铅银矿共生。由电子探针数据(表 1)计算化学式为Sb1.92S2.96As0.12,与理论值(Sb2S3)较为接近(王濮等,1982),S、Sb相对亏损,微量元素中不含Au、Ag、Te。

辉锑矿晶胞测试结果见表 3,辉锑矿晶胞参数均略高于标准值,将a0值投影于辉锑矿a0-t实验曲线(图 12)(Danilo,1981余金杰,2001高伟,2006),可知辉锑矿的形成温度在130~165℃。

图 12 辉锑矿晶胞参数与结晶温度的关系 Figure 12 Correlations between cell parameters of stibnite and the crystallization temperature

表 3 辉锑矿晶胞参数值 Table 3 The crystal cell parameter of stibnite

(2)硫锑铅银矿、块硫锑铜矿、硫锑铅矿、黝锑银矿

硫锑铅银矿:扫描电子显微镜下呈叶片状,亮度较辉锑矿较高,粒径10 μm左右,与辉锑矿共生(图 4f)。由电子探针数据(表 1)计算化学式为(Ag0.82Cu0.08)0.90Pb0.92Sb3.02S5.98As0.17,与理论值(AgPbSb3S6)较为接近(王濮等,1982)。

块硫锑铜矿:反光显微镜下呈棕灰色,交代黄铁矿(图 4i)。由电子探针数据(表 1)计算化学式为Cu2.72Zn0.35Fe0.20Sb0.91S3.56As0.26,与理论值(Cu3SbS4)较为接近(王璞等,1982)。

硫锑铅矿:反光显微镜下呈白色,较方铅矿反射色弱,他形粒状,交代方铅矿、黄铁矿(图 4g)。由电子探针数据(表 1)计算化学式为Pb4.99Fe0.04Sb3.85S10.97As0.12,与理论值(Pb5Sb4S11)较为接近(王濮等,1982),成分较为稳定,形成相对金属硫化物较晚。

黝锑银矿:反光显微镜下呈橄榄灰色,不规则粒状,交代闪锌矿、方铅矿(图 4h)。由电子探针数据(表 1)计算化学式为(Cu6.36Ag3.29Fe1.32Zn1.10)12.07Sb3.33S12.80As0.80,与理论值[(Ag,Cu)12Sb4S13]较为接近(王濮等,1982)。

综合上述内容,发现含金矿物与辉锑矿等之间在结构、空间分布方面没有任何联系,其分别属于不同的成矿阶段。

3.3 流体包裹体测温研究

为更进一步了解含金矿物、辉锑矿等的形成温度,采用均一法测温,针对4个不同成矿阶段的石英和方解石进行了流体包裹体研究。

研究结果显示,大新屯锑金矿床主要有2种类型的包裹体:液体包裹体、含液体CO2包裹体(图 13)。石英中的包裹体以浑圆状、椭圆状、不规则状为主,方解石中的包裹体以近四边形、菱形为主。包裹体大小在2~20 μm,主要集中值在5 μm左右;相比例在1%~45%,主要集中值在10%左右。实验(表 4)测得整体的均一温度为111.8~353.4℃,盐度为1.40%~15.96%NaCleqv。直方图统计得出:①石英-金属硫化物阶段均一温度为150~325℃,盐度为3%~10% NaCleqv;②石英-黄铁矿-金矿化阶段均一温度为150~350℃,盐度为1.5%~9% NaCleqv;③石英-辉锑矿矿化阶段均一温度为125~200℃,盐度为4.5%~9% NaCleqv;④石英-金属硫化物阶段均一温度为100~175℃,盐度为1.5%~7.5% NaCleqv

大新屯锑金矿床各类型包裹体显微照片 图 13 (a)液相包裹体,石英中;(b)液体包裹体,石英中;(c)含液体CO2包裹体,石英中;(d)液相包裹体,方解石中 Photomicrographs of different types of fluid inclusions from the Daxintun antimony-gold deposit

表 4 大新屯锑金矿床流体包裹体均一温度、冰点温度、盐度统计表 Table 4 Summary of homogenization temperature, freezing point temperature, salinity of the Daxintun antimony-gold deposit

由上述分析测试结果可知,石英-黄铁矿-金矿化阶段(形成自然金、Au-Sb、Au-Ag-Te物相)的温度范围为150~350℃,石英-辉锑矿化阶段(形成辉锑矿)的温度范围为125~200℃。

5 讨论与结论 5.1 讨论

根据上述分析测试结果,现就Au-Sb和Au-Ag-Te物相的成因、相互关系、形成温度、与自然金的关系,金与辉锑矿的关系等进行深入探讨。

5.1.1 Au-Sb物相成因

近年来,人们对Au-Sb物相的成因进行了相关探讨。以方锑金矿为例,综合Kazachenko等(1979)Jedwab等(1992)彭渤等(2007)的研究(表 5),目前就其成因有2种观点。第1种观点认为,方锑金矿为形成于自然金和自然锑的接触边界,自然金形成较方锑金矿早,方锑金矿是自然金和自然锑反应后形成的次生矿物。第2种观点认为,方锑金矿与自然金等矿物共生,认为含Au-Sb流体体系可以结晶析出自然金和方锑金矿,方锑金矿是原生矿物。而大新屯锑金矿床中Au-Sb物相与自然金为共生关系,可认为其为原生矿物。

表 5 不同矿床中Au-Sb物相的特点 Table 5 Characteristics of Au-Sb compound in different deposits

根据Okamoto和Massalski(1984)Owen和Roberts(1945)Muller和Merl(1959)有关Au-Sb物相合成实验的研究(图 14),在1个标准大气压条件下,当Sb的原子百分数在37.9%~66.6%,体系温度在360~460℃时,系统可出现AuSb2;温度继续降低,可形成自然金、方锑金矿、自然锑等矿物。但能否形成其他的Au-Sb矿物,如本次发现的Au2Sb3和Au0.9Sb0.1,Primorye多金属矿床发现的Au0.95Sb0.05,(Kazachenko et al., 1979),沃溪钨锑金矿发现的床Au1.02Sb(彭渤等,2007),这些Au-Sb物相合成实验未能得到解决,有待进一步研究。

本次流体包裹体测试显示,含Au-Sb流体的形成温度在150~350℃,盐度为1.5%~9%NaCleqv。根据合成实验和流体包裹体测温结果,推断Au2Sb3和Au0.9Sb0.1的形成温度在350℃左右。

图 14 Au-Sb二元相变图(据Okamoto and Massalski, 1984) Figure 14 Binary phase diagram of the Au-Sb system (after Okamoto and Massalski, 1984)
5.1.2 Au-Ag-Te物相成因

在自然界,Au-Te系列矿物是仅次于Au-Ag系列矿物的一种重要的金矿物种类(陈翠华等,1999)。近年来,有关金矿床中Au-Ag-Te矿物相得到人们的高度重视。典型矿床,国外有美国科罗拉多Cripple Creek金矿(Thompson et al., 1985)、菲律宾Acupan金矿(Cooke and McPhail, 2001)、西澳大利亚卡尔古利Gold Mile矿床(Shackleton et al., 2003)、斐济Emperor金矿(Pals and Spry, 2003)、罗马尼亚Rossia Montanǎ金矿(Wallier et al., 2006);国内有东坪金矿(张招崇和李兆鼐,1994)、三道湾子金矿(余宇星等,2012)、北大沟金矿(吕军等,2009)、溧水金矿(汪建明等,1985)、银坑山金银矿(罗镇宽等,1985)、小秦岭金矿田(曹恩魁等,1989)、胶东金青顶金矿(韩东风和汪山,1988)等。这些含碲金矿床中常见的矿物组合有自然金、针碲金银矿、碲金银矿、碲金矿、针碲金矿、斜方碲金矿、碲银矿、碲铅矿、碲汞矿、碲镍矿等。

然而,此次在大新屯锑金矿床中发现的Au-Ag-Te矿物均为单个碲化物,粒度细小,且种类稀少,未见与自然金或者其他碲化物共生。

大新屯矿床属于多宝山成矿带,该矿带内的三道湾子金矿、北大沟金矿均存在金银碲化物。本次在大新屯矿床中再次发现金银碲化物,很值得人们从整个区域上研究探讨金银碲化物。

5.1.3 Au-Sb、Au-Ag-Te物相与自然金相关性

Au-Sb、Au-Ag-Te物相及自然金的形成于在石英-黄铁矿-金矿化阶段。根据它们之间矿物学的相互关系,初步认为Au-Sb物相与自然金的相关性强,未见直接证据表明Au-Ag-Te物相和自然金存在关系,有待进一步研究。

5.1.4 金与辉锑矿的矿化关系

目前仅发现Au2Sb3和Au0.9Sb0.1与自然金存在关系,在辉锑矿和其他锑化物中均未发现与金相关的矿物出现。同时,除硫锑铅银矿与辉锑矿共生外,未见其他金属硫化物与其共伴生,而金矿化与自形程度较高的黄铁矿关系密切。再结合辉锑矿的形成温度(130~165℃),对比Au2Sb3和Au0.9Sb0.1与自然金共生的温度(350℃左右),针碲金银矿和碲金银矿的形成温度(300℃左右)。因此,初步认为金与辉锑矿相关性极差,辉锑矿的形成晚于金的主矿化期。

5.2 结论

综上所述,现得出以下结论:

(1)查明了含金和锑矿石的矿物学特征。含金矿物以自然金为主,少量针碲金银矿、碲金银矿,并发现罕见了Au-Sb化合物:Au2Sb3和Au0.9Sb0.1;含锑矿物以辉锑矿为主,极少量硫锑铅矿、硫锑铅银矿、块硫锑铜矿、黝锑银矿;提出该矿床具有4个矿化阶段:石英-金属硫化物阶段、石英-黄铁矿-金矿化阶段、石英-辉锑矿化阶段、石英-碳酸盐化阶段。

(2)新发现Au2Sb3和Au0.9Sb0.1的晶质体化合物,极有可能为2种新矿物。形态为不规则粒状(2~4 μm),硬度与自然金较为接近,化学成分稳定,初步认为Au2Sb3和Au0.9Sb0.1是含Au-Sb流体结晶析出的产物,为原生矿物,推断Au2Sb3和Au0.9Sb0.1的形成温度在350℃左右。分析研究认为,含Au-Sb矿物(例如AuSb2)相关矿床中金属硫化物常常以辉锑矿、黄铁矿、毒砂、黄铜矿、闪锌矿、方铅矿为主,同时往往含锑的硫盐矿物;同时Au-Sb矿物与碳酸盐和石英脉关系较为密切。,

(3)确定了自然金、Au2Sb3和Au0.9Sb0.1、针碲金银矿和碲金银矿、辉锑矿之间的相互关系。自然金、Au2Sb3和Au0.9Sb0.1均与黄铁矿关系密切;Au2Sb3和Au0.9Sb0.1与自然金的相关性极强;金矿化与辉锑矿化分别属于不同的矿化阶段;针碲金银矿和碲金银矿与自然金关系有待进一步深入研究。

致谢: 研究工作得到了黑龙江省地矿局领导、地质调查总院齐齐哈尔分院王洪波总工程师、郭奎城院长、刘宝山高级工程师、丁健工程师等的大力支持,在此表示诚挚的谢意。同时感谢同门师兄弟的帮助。

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