2012, Vol. 28
碲 (Te) 元素属分散元素，由于其在地壳中平均丰度值很低，甚至低于金和铂，因此人们很少考虑它的成矿问题。然而，一系列大型碲化物型金矿床的发现，
如西澳大利亚卡尔古利Golden Mile矿床 (＞1457t) (Shackleton et al., 2003)、美国科罗拉多Cripple Creek金矿床 (700t) (Thompson et al., 1985)、斐济Emperor金矿床 (310t) (Pals and Spry, 2003)、菲律宾Acupan金矿床 (200t) (David and Mcphail, 2001)、罗马尼亚Roşşia Montană金矿床 (350t) (Wallier et al., 2006)，我国的河北东坪金矿 (Zhang and Mao, 1995；Mao and Li, 2003；赵振华等，2000)、小秦岭金矿 (方耀奎和帅德权，1988)、鲁南归来庄金矿 (胡文瑄等，2005; Hu et al., 2006)、浙江遂昌银坑山金矿床 (宁仁祖等，1984; 罗镇宽等，1985)，以及四川大水沟含金碲矿床 (Mao et al., 1995)--独立碲化物矿床，表明分散元素Te的地球化学性质远比传统认识活跃得多，它不仅可以大规模富集，在一定条件下还可以形成独立的具有经济价值的矿床。碲化物型金矿床的研究越来越受到国内外学者的重视。
金、银碲化物矿物常以伴生矿物的形式存在于浅成低温热液金矿床中 (Thompson et al., 1985; Cooke and McPhail, 2001; Pals and Spry, 2003; Ciobanu et al., 2004; Wallier et al., 2006)。富碲化物型金矿(Pals and Spry, 2003; Cook and Ciobanu, 2005) 常与浅成低温热液矿床中低硫型矿床相关 (Cooke and McPhail, 2001; Pals and Spry, 2003)，该类矿床中碲化物常与硫化物、砷化物等矿物共生，且碲化物矿物的出现往往也伴随高金品位的出现 (张招崇和李兆鼐，1994；涂光炽，2000；陈翠华等，1999)。但通常情况下，碲化物型金矿床中金、银碲化物矿物颗粒微小 (一般为微米级) 且碲化物中金的含量小于金储量的＜50%，给碲化物型矿床的研究带来很大困难。
黑龙江三道湾子金矿是近年发现的碲化物型浅成低温热液矿床 (陈美勇等，2008；赵胜金等，2010；Liu et al., 2011)，与一般碲化物型矿床相比，具有其独特性：该金矿90%以上的金存在于碲化物中，最大碲化物脉宽达3cm，局部金品位高达20000×10-6，被誉为国内外首例独立的碲化物型金矿 (赵胜金等，2010；Liu et al., 2011)。前人对该矿床围岩及切割矿体的脉岩进行锆石LA-ICP-MS测年得其成矿年龄为125.3~116.6Ma (Liu et al., 2011)，氢氧同位素研究表明该矿床成矿流体明显受大气降水的影响，硫同位素显示成矿流体具幔源硫特征，石英中流体包裹体研究得到其成矿温度为140~396℃。三道湾子金矿中金银碲化物种类丰富，矿物颗粒较大 (0.2~2mm)，碲化物矿物除碲金矿、斜方碲金矿、碲金银矿、针碲金银矿、碲银矿、六方碲银矿、碲铅矿、碲汞矿外，研究中还发现了Au2Te。本文通过光学显微镜、扫面电镜和电子探针等技术手段对三道湾子金矿中碲化物矿物的产状、成分及其变化规律等进行了系统研究，在此基础上结合碲化物矿物的共生组合关系及各成矿阶段不同矿物流体包裹体中He-Ar同位素的研究，对矿床成矿流体进行了探讨。
2 矿床地质特征黑龙江省三道湾子金矿床位于大兴安岭东北端，区域构造格架受滨太平洋构造控制，NE向断裂构造发育 (图 1b) (吕军等，2005；腾宪锋等，2005；刘宝山和吕军，2006)。该矿床赋矿围岩为早白垩世塔木兰沟组粗面安山岩和粗面安山质火山角砾岩，矿区侵入岩为三道湾子单元二长花岗岩 (图 1a)。受局部次级构造应力场的控制，矿区主要发育NWW向和近EW向断裂构造，其中NW向的张性断裂系统为容矿构造 (图 1a)。
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图 1 三道湾子岩金矿区地质图 (a, 据陈美勇等，2008)、三道湾子金矿大地构造图 (b, 据陈美勇等，2008)和I2矿体勘探剖面图 (c, 据吕军等，2009) 1-塔木兰沟组粗面安山岩；2-塔木兰沟组粗面安山质火山角砾岩；3-三道湾子单元二长花岗岩；4-早白垩世流纹斑岩；5-辉绿玢岩；6-含Au石英脉；7-地质界线；8-不整合界线；9-断层 Fig. 1 The geological map of Sandaowanzi gold ore district (a, after Tran et al., 2008), tectonic map of Sandaowanzi gold deposit (b, after Tran et al., 2008) and geological cross section of the I2 ore body (c) 1-trachyandesite of Tamulangou Formation; 2-andesite breccia of Tamulangou Formation; 3-adamellite of Sandaowanzi unit; 4-Early Cretaceous rhyolite porphyry; 5-diabase porphyrite; 6-Au-bearing quartz vein; 7-geological boundary; 8-unconformity boundary; 9-fault |
目前三道湾子金矿控制 (122b+333) 级金资源量为11.78t (吕军等，2009①)。石英脉为该矿床主要含金载体，其次为硅化粗面安山岩。目前矿区已圈定3个矿带，共40个矿体，本文研究对象为Ⅰ2号矿体(图 1c)。该矿体形态以脉状、透镜状为主(图 1c)，地表出露长度为212.6m，最大水平厚度14.30m，最小0.81m，平均6.06m，厚度变化系数为59%，最大延深520m。主体倾向NE20°~40°，倾角58°~77°，深部倾角变缓，最小时仅有30°。由240m至 90m中段，出现3处高品位富矿段，尤以130中段最富。
① 吕军, 岳邦江, 谷华娟等. 2009. 黑河市三道湾子岩金矿区及外围普查报告(科研报告)
金银碲化物呈浸染状(图 2a)或脉状(图 2b)分布于脉石矿物石英中。脉状碲化物矿石沿浸染状碲化物矿石的裂隙分布，在形成时间上晚于后者。浸染状碲化物矿石在50~240m中段均有出现，主要碲化物矿物为碲银矿和碲金银矿，常与硫化物(如黄铜矿、黝铜矿、方铅矿和闪锌矿)共生，金品位为0.37×10-6~84.58×10-6，平均为8.98×10-6。脉状碲化物矿石主要仅出现于130~90m中段，纯碲化物脉最宽可达3cm，常与黄铜矿脉平行共生。脉中碲化物主要为碲金银矿和针碲金银矿，局部可见斜方碲金矿、碲金矿、Au2Te和自然金。该类矿石平均金品位为10×10-6，局部金品位可达20000×10-6以上。
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图 2 三道湾子金矿典型矿石照片 (a)-脉状碲化物分布于浸染状矿石裂隙中；(b)-浸染状矿石中碲化物与硫化物共生 Fig. 2 Photographs of typical ores in the Sandaowanzi gold deposit (a)-vein tellurides distribute in the crack of disseminated ore；(b)-tellurides paragenesis with sulfides in dissenminated ore |
根据野外和室内镜下对矿物之间相互关系的研究，认为成矿阶段可分为4个阶段：第Ⅰ阶段石英-黄铁矿阶段；第Ⅱ阶段石英-多金属硫化物阶段；第Ⅲ阶段为金银碲化物阶段 (主成矿阶段)；第Ⅳ阶段碳酸盐-石英阶段。金银碲化物阶段中碲化物有6种产状：① 以碲银矿和碲金银矿形式与硫化物共生；② 以碲银矿、碲金银矿和针碲金银矿形式呈独立碲化物集合体分散在石英脉中；③ 呈粗脉状碲化物 (0.2~3cm) 分布在石英裂隙中，主要碲化物矿物为碲金银矿和针碲金银矿；④ 呈细脉状碲化物 (100~500μm) 切割③类型碲化物粗脉，以碲金银矿中的碲银矿和碲金矿出熔体为特征；⑤ 以自然金的出现为特征，自然金与碲金矿共生或沿碲金银矿裂隙及其碲金银矿与石英接触边界上分布；⑥ 以Au2Te的出现为特征。根据各矿物间的产出特征和穿插关系三道湾子矿床中Au-Ag-Te系列矿物生成先后顺序为：碲银矿→碲金银矿→针碲金银矿→斜方碲金矿→碲金矿(自然金)→Au2Te。
三道湾子金矿中围岩蚀变主要见有硅化、黄铁矿化、绢云母化、高岭土化、绿泥石化、绿帘石化和碳酸盐化。蚀变带总体宽度不大，呈不对称的带状分布于石英脉两侧。
3 金银碲化物矿物学特征 3.1 碲化物矿物学特征 3.1.1 样品及实验方法样品主要采集于三道湾子金矿Ⅰ2矿体90~240m中段，其中240m和170m中段样品为乳白色块状石英，含少量的硫化物 (主要为黄铁矿，其次为方铅矿和闪锌矿)和极少量的碲银矿；130~90m中段样品为烟灰色石英，金银碲化物呈脉状、浸染状分布其中，同时石英中还发育大量晶洞。采用光学显微镜、扫描电镜和电子探针对样品的矿物学特征进行系统的研究，发现该金矿中常见的碲化物矿物有：碲金矿、斜方碲金矿、碲金银矿、针碲金银矿、碲银矿、斜方碲金矿、六方碲银矿，碲铅矿，碲汞矿，本次研究还在该矿床中发现Au2Te的存在。
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，实验条件为：加速电压20kV；电流20nA；束斑直径5μm。标样分别为：Au标样为Pd/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。
3.1.2 分析结果碲银矿中碲的含量为37.08%~38.90%，平均值为37.99%，银的含量为61.27%~64.07%，平均值为62.67%，含微量金、汞和硫，部分样品含铜、铁(表 1)。碲银矿主要有四种产状：(1) 呈独立颗粒赋存于石英裂隙内 (图 3a)；(2) 与闪锌矿、方铅矿共生(图 3b)；(3) 与针碲金银矿、碲金银矿形成独立碲化物集合体(图 3f)；(4) 以固溶体的形式出现于碲金银矿中(图 3d)。
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表 1 碲化物的电子探针分析结果(wt%) Table 1 Electron microprobe analyses of the tellurides (wt%) |
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图 3 碲化物产状及其共生关系图 (a)-碲银矿产于石英裂隙中；(b)-碲银矿于闪锌矿、方铅矿共存；(c)-碲金银矿、碲银矿与黄铜矿及黝铜矿共生；(d)-碲金银矿中碲银矿的出熔体且在碲金银矿裂隙和边缘出现自然金；(e)-针碲金银矿脉；(f)-碲金银矿、碲银矿针和碲银矿共生. Hes-碲银矿；Qz-石英；Sp-闪锌矿；Ccp-黄铜矿；Gn-方铅矿；Syl-针碲金银矿; Ptz-碲金银矿；Td-黝铜矿 Fig. 3 Occurrence and paragenetic relation of the tellurides (a)-hessites in the crack of quartz; (b)-hessites coexisting with sphalerite and galena；(c)-petzite paragenesis with hessite, chalcopyrite and tetrahedrite; (d)-hessite as exsolution in petzite, native gold in the crack and telluride-quartz boundaries; (e)-vein of sylvanite; (f)-petzite paragenesis with petzite and hessite. Hes-hessite; Qz-quartz; Sp-sphalerite; Ccp-chalcopyrite; Gn-galena; Syl-sylvanite; Ptz-petzite; Td-tetrahedrite |
六方碲银矿中碲的含量为42.04%~43.02%，平均值为42.48%；金的含量为0.29%~0.53%，平均值为0.41%；银的含量为57.06%~58.66%，平均值为57.58%；含微量的汞，部分样品含铜、锌、铁和硫(表 1)。六方碲银矿在样品中较少出现，主要与针碲金银矿共生。
碲金银矿中碲的含量为33.76%~34.50%，平均值为34.38%；金的含量为24.17%~25.43%，平均值为24.74%；银的含量为41.50%~42.62%，平均值为42.17%；含微量汞，部分样品含铜、锌、铁和硫(表 1)。具三种产状：(1) 呈不规则颗粒状，与碲银矿和硫化物共生 (图 3c)；(2) 呈脉状填充于石英的裂隙中；(3) 碲金银矿中含大量碲银矿出熔体，碲金矿、自然金分布于其裂隙中 (图 3d)。
针碲金银矿中碲的含量为57.90%~63.93%，平均值为61.70%；金的含量为23.49%~31.81%，平均值为27.79%；银的含量为6.82%~12.53%，平均值为9.76%；含微量的铜和汞，部分样品含锌、铁和硫 (表 1)。针碲金银矿在样品中大量出现，其颗粒大小和形态变化较大，具三种产状：(1) 与碲金银矿和碲银矿共生 (图 3f)；(2) 呈脉状填充于石英裂隙中 (图 3e)；(3) 呈固溶体出现于碲银矿中 (图 4a)。
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图 4 针碲金银矿、斜方碲金矿、碲金矿和Au2Te产状及其共生关系图 (a)-针碲金银矿呈固溶体产于碲银矿中；(b)-斜方碲金矿与碲金银矿、黄铜矿共生; (c)-碲金矿与自然金共生; (d)-碲金矿与自然金共生，产于碲金银矿孔洞中; (e、f)-Au2Te与自然金和碲金矿成环带式结构.Hes-碲银矿；Ccp-黄铜矿；Krt-斜方碲金矿；Syl-针碲金银矿；Cav-碲金矿；Ptz-碲金银矿；Au-自然金 Fig. 4 Occurrence and paragenetic relation of sylvanite, krennerite, calaverite and Au2Te (a)-sylvanite-hessite exsolutions; (b)-krennerite coexisting with petzite and chalcopyrite; (c)-calaverite coexisting with native gold ; (d)-calaverite coexisting with native gold in the intragranular cracks in petzites; (e, f)-zonal structure of Au2Te, calaverite and native gold. Hes-hessite; Ccp-chalcopyrite; Krt-krennerite; Syl-sylvanite; Cav-calaverite; Ptz-petzite; Au-native gold |
斜方碲金矿中碲的含量为59.78%~61.64%，平均值为60.59%；金的含量为30.00%~35.34%，平均值为33.87%；银的含量为4.54%~6.02%，平均值为5.19%(表 1) ；含微量的铜和汞，部分样品含锌、铁和硫。斜方碲金矿在样品中含量较少，主要与碲金银矿和黄铜矿共生 (图 4b)。
碲金矿中金的含量为38.90%~40.44%，平均值为39.69%；碲的含量为58.56%~59.54%，平均值为59.09%；银的含量为1.70%~3.20%，平均值为2.32% (表 2)。碲金矿大量出现于金银碲化物阶段后期，与自然金共生或呈蠕虫状出现于碲金银矿中 (图 4c, d)，或与自然金和Au2Te呈环带状出现 (图 4e, f)。
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表 2 碲金矿及其未定名矿物Au2Te的电子探针分析结果(wt%) Table 2 Electron microprobe analyses of caleverite and unnamed mineral Au2Te (wt%) |
反光显微镜下偶见碲金银矿裂隙中含一种浅黄色形态的特殊物质，其具有特殊形态结构--全部呈球状，由碲金矿“外皮”包裹，内部含金或不含。该物质在反光显微镜下为反射色淡黄色，呈弱非均质性 (中淡黄色-浅蓝绿色)，无双反射和内反射，无多色性，粒度约20~35μm。扫描电镜背散射图像中为亮白色，亮度高于碲金矿，仅低于自然金。电子探针测试其成分为(表 2)：碲含量为24.77%~26.14%，平均值为25.39%；金含量为68.39%~72.35%，平均为值为70.21%；银含量为3.69%~4.20%，平均值为4.02%；偶含铋元素，计算后简化化学式为Au2Te。Au2Te在本矿床中未见前人报道。三道湾子矿床中该物质分布不均且含量极少，呈2种产状：(1) Au2Te外有碲金矿包裹，内有自然金，即Au2Te存在于两者之间 (图 4e)；(2) 仅有碲金矿包裹，内部全为Au2Te，无自然金 (图 4f)。
河北东坪金矿也曾发现此化合物的存在 (蔡长金，1999；田澍章和李秀梅，1995)，但形态结构有所差别，文献描述 (未见照片) 东坪金矿的Au2Te环带的核心部分为自然金, 自然金的外围为碲金矿环绕，再向外是自然碲和Au2Te环带。三道湾子金矿中因Au2Te粒度微小 (20~35μm)，无法取出独立颗粒，晶体结构方面的测试无法制样，目前该工作还在探索中。
据Au2Te的形态结构和化学成分特征，我们初步认为Au2Te是后期碲金矿与早期独立矿物自然金反应的产物，反应化学式为：AuTe2(碲金矿)+3Au(自然金)→2Au2Te。由于碲金矿与早期形成的碲金银矿不反应，总在Au2Te外部形成宽度相等碲金矿(AuTe2)，未完全结晶的碲金矿矿液继续与早期的自然金矿物反应生成了Au2Te。
4 He-Ar同位素研究自20世纪80 年代末期以来，He和Ar 同位素在对成矿古流体的研究方面取得了长足的进展 (Simmons et al., 1987; Hilton et al., 1993; Stuart et al., 1995; 胡瑞忠等，1997)。大气降水、地幔和地壳中He和Ar具有极不相同的同位素组成 (Stuart et al., 1995)，尤其是地壳氦 (3He/4He=0.01~0.05R/Ra)和地幔氦(3He/4He=6~9R/Ra) 的3He/4He 比值存在高达近1000倍的差异，即使地壳流体中有少量幔源氦的加入，氦同位素也易于判别出来，因此稀有气体同位素被作为幔源组分最灵敏的示踪剂，在研究成矿流体来源及其演化中发挥了重要作用。
4.1 样品及分析方法样品采自130m中段的19、23和25穿脉以及170m中段的31穿脉，其中130m中段23和25穿脉的样品富含碲化物，碲化物以浸染状或脉状分布于脉石矿物石英中。本次分析样品中四个来自金银碲化物阶段，其中两个碲金银矿单矿物 (样品编号130cm23-15、130cm23-13)、两个与碲化物密切共生的黄铜矿单矿物 (样品编号130cm25-L2、130cm23-15)和一个烟灰色石英单矿物 (样品编号130cm23-7)。另两个来自早矿化阶段(黄铁矿-石英阶段)：一个乳白色石英单矿物(样品编号170cm31-1)和一个黄铁矿单矿物样品 (样品编号130cm19-L1)。
样品稀有气体同位素组成的测定由中国科学院地质与地球物理研究所兰州油气资源中心气体地球化学实验室完成。实验仪器为英国Micromass公司生产的MM5400质谱计。具体步骤如下：样品经破碎、筛选后，留取20-60目的颗粒，用蒸馏水、乙醇、丙酮依次清洗，干燥后，称取500mg用薄铝箔包裹，然后置于真空抽提线的样品转盘中。气体抽提线和净化管线在150℃焙烤24h以上，样品也在焙烤期间接受预加热处理以脱除表面吸附的空气。用于熔样的钽坩埚和钼坩埚于1700℃托气24h以上，使热空白降到最低。样品经1600℃加热熔融放出的气体用800℃的钛炉和室温下的ZrAl泵净化，5种稀有气体 (He、Ne、Ar、Kr、Xe) 用活性炭先后与液态氮和冰水混合物的恒温条件下分别吸附分离。各稀有气体组分分别进入质谱计进行含量和同位素测试。分析标样为采自兰州市皋兰山顶的大气。所有的分析结果均进行了标准校准和热本底校正。本次工作的热本底 (1600℃) 为 (cm3STP)：4He=1.10×10-14, 20Ne=1.82×10-14，40Ar=6.21×10-13，84Kr=1.37×10-16，132Xe=5.65×10-18。热本底中各种稀有气体的同位素组成接近于空气值。
4.2 实验结果本次研究测试的样品均采自地下坑道，因此可排除流体包裹体内存在宇宙成因3He的可能性(Simmons et al., 1987; Stuart et al., 1995)。放射性成因3He主要由中子反应6Li (n，α)→3He产生，而本区缺乏含锂矿物，因此可以排除放射性成因3He的后生叠加影响。黄铁矿和石英流体包裹体中因He和Ar 扩散丢失而引起的同位素分馏及后生叠加的He和Ar 均可忽略不计 (Podosek et al., 1980; Turner and Stuart, 1992; Baptiste and Fouguet, 1996; 胡瑞忠等，1999)。本次测试的各矿物中K 的含量极低，不足以影响样品40Ar的测定值，后生放射成因氩对分析结果的影响可忽略不计。所测试的碲金银矿具较好晶型，未见后期改造的痕迹。综上认为本次研究的各矿物流体包裹体He、Ar同位素分析结果基本代表流体包裹体被捕获时成矿流体初始值。
三道湾子金矿床中各矿物流体包裹体的氦、氩同位素组成分析结果见表 3。主成矿阶段(金银碲化物阶段)矿物流体包裹体中3He/4He值为0.4×10-6~1.45×10-6，平均值为0.59×10-6。各矿物流体包裹体中3He/4He值与空气中3He/4He (Ra=1.40×10-6)相比，其值域为0.08~1.04Ra。早成矿阶段(石英-黄铁矿阶段)流体包裹体中3He/4He值为0.01~0.03Ra。
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表 3 三道湾子金矿氦、氩同位素分析结果 Table 3 The analysis of helium and argon isotopic in Sandaowanzi gold deposits |
三道湾子金矿中金属矿物在空间上具一定的分布规律：矿体上部 (240m中段) 富含碲银矿、银金矿和角银矿；矿体中部 (130、110m中段) 碲化物种类丰富且含量多，主要碲化物矿物有碲银矿、碲金银矿、针碲金银矿、斜方碲金矿、碲金矿、Au2Te；矿体下部 (90m中段) 则自然金、碲铅矿和硫化物 (主要为黄铜矿、闪锌矿、方铅矿) 含量明显增多，金银碲化物含量则相对减少。该矿床中各元素在空间也体现出一定的分布特征：1) 从矿体上部到下部Au赋存状态分别为银金矿、金的碲化物、金的碲化物和自然金；2) Ag元素主要分布于矿体上部，Pb元素则主要分布于矿体的下部。
三道湾子金矿中Au-Ag-Te系列矿物的电子探针分析结果 (表 1、表 2) 表明：各矿物中Au和Ag的含量变化范围较大，而Te的含量变化相对较小，Au含量与Ag的含量变化呈明显负相关性 (图 5a)，与Te含量变化呈弱的负相关 (图 5b)。
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图 5 三道湾子金矿中金银碲化物中Au与Ag、Te关系图 (a)-Au与Ag呈负相关性；(b)-Au与Te呈弱的负相关性 Fig. 5 Au-Ag and Au-Te diagrams of gold-silver telluride minerals in sandaowanzi gold deposit (a)-gold is negatively correlated with silver; (b)-gold is slightly negatively correlated with tellurium |
S、Fe、Bi、Cu、Zn、Ni、As等元素几乎在所有测点上均有分布，但前期形成的碲化物中的含量明显高于后期形成的碲化物中的含量。所有测点上微量元素均未见集中分布现象，故它们不可能以单矿物或单质包裹体的形式出现，最可能是以类质同像的形式存在于金银碲化物中。由于S和Te的化学性质相似，S最有可能在类质同像中代替Te的位置。Fe、Bi、Cu、Zn、Ni、As等元素则以类质同像的形式代替Au或Ag的位置，且随着碲化物矿物中Au含量增多，Ag含量逐渐微少，各微量元素的含量也逐渐减少，说明Fe、Bi、Cu、Zn、Ni、As等微量元素最可能以类质同像的形式代替碲化物中Ag的位置。
对三道湾子金矿中碲化物矿物成分进行相关性分析 (表 4)，Au与Te的相关系数(0.76)明显大于Ag与Te相关系数(-0.66)，也说明了为什么碲化物出现的地方往往是金富集的地方 (张招崇和李兆鼐，1994；涂光炽，2000；陈翠华等，1999)。微量元素中Cu与Au、Te相关性最强，这也解释了微量元素Cu普遍含量较高，且在三道湾子金矿中黄铜矿常与碲化物共生。
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表 4 碲化物矿物中各元素相关性分析 Table 4 The correlation between the elements of tullurides minerals |
为探求三道湾子金矿中金银碲化物的共生组合关系及其演化机制，将各碲化物矿物的电子探针数据和扫描电镜的144个能谱数据结合Au-Te-Ag三元体系矿物共生图解 (图 6) 进行分析，研究表明：
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图 6 Au-Ag-Te体系相图 (据Markham, 1960; Cabri, 1965) Fig. 6 he Au-Ag-Te ternary system and its mineral paragenesis (after Markham, 1960; Cabri, 1965) |
(1) 三道湾子金矿床主要金属矿物组合有：碲金银矿-碲银矿-针碲金银矿、碲金矿-斜方碲金矿-碲金银矿和碲金矿-碲金银矿-自然金。金银碲化物阶段前期矿物组合为碲金银矿-碲银矿-针碲金银矿，后期则以碲金矿-碲金银矿-自然金的矿物组合为主。
(2) 结合该矿床中各矿物镜下特征及其共生组合关系，可发现Te总是优先与Ag结合形成含量较多的碲银矿或碲金银矿，当成矿流体中Ag 被大量消耗后，Au含量逐渐增多，则形成了针碲金银矿、斜方碲金矿和碲金矿，最后当Te 被耗尽，成矿流体中剩余的Au形成自然金。随着成矿作用的进行，成矿流体中Au/Ag和Au/Te比值逐渐增大。
(3) 图中也可初步推测Au2Te可能为碲金矿和自然金反应的中间产物，其化学式为：3Au+AuTe2→2Au2Te。但由于该缺少该矿物的矿物学资料和热力学数据，有待进一步的研究。
5.3 成矿流体来源三道湾子金矿金银碲化物阶段矿物流体包裹体中3He/4He值为0.08~1.04Ra，平均值为0.45Ra，明显高于地壳物质(0.01~0.05Ra)，虽不像湖南万古金矿床那样表现出典型地幔流体成矿所含有的高R/Ra值 (毛景文等，1997)，但可以与河北东坪金矿 (Mao et al., 2003)、四川大水沟碲矿床 (毛景文和魏家秀，2000)、胶东邓格庄金矿 (张连昌等，2002)、焦家金矿 (张连昌等，2002)、马厂箐铜矿床 (胡瑞忠和毕献武，1997)、哀牢山金矿带 (胡瑞忠等，1999)、韩国Dae Hwa 钨钼矿床 (Stuart et al., 1995)、秘鲁Casapalca and Pasto Bueno Ag-Pb-Zn-Cu矿 (Simmons et al., 1987)、新疆布隆金矿 (Yang et al., 2006)等矿床相对比, 这些矿床的特点是成矿流体的R/Ra 值在0. 1~3. 0 之间。早成矿阶段 (石英-黄铁矿阶段)的石英和黄铁矿流体包裹体中3He/4He值为0.01~0.03Ra，平均值为0.02Ra，属于地壳物质值范围。
由He同位素组成演化图(图 7)可见，早成矿阶段主要受地壳流体影响，而金银碲化物阶段成矿流体则为壳幔混合型，成矿流体具有明显的阶段性。假定地壳3He/4He值为0.01R/Ra，地幔及幔源流体的3He/4He值为7R/Ra，可大致估算两端元混合比例，即成矿物质来源为85.26%~98.99%地壳物质(平均为94.36%)和1.01%~14.74%地幔物质 (平均为5.64%) 混合而成。幔源物质组分虽少，但由于黄铁矿-石英阶段基本不存在碲化物，而金银碲化物阶段含大量的碲化物，说明Au、Te、Ag等成矿物质主要来自于地幔，地幔流体的加入与成矿密切相关。
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图 7 三道湾子金矿成矿流体He同位素组成 (据Mamyin and Tolstikhin, 1984) Fig. 7 He isotopic compositions from ore-forming fluids in the Sandaowanzi gold deposit (after Mamyin and Tolstikhin, 1984) |
前人对三道湾子金矿中黄铁矿和黄铜矿的硫同位素研究发现，δ34S值位于0附近，为较小的正值或负值 (赵胜金等，2010)，显示其具有地幔硫特征，与中国东部的碲金型矿床的δ34S值类似 (胡华斌，2005)。铅同位素研究发现三道湾子金矿床中含金石英脉、围岩粗面安山岩和硅化粗面安山岩的铅同位素组成基本一致，也暗示其成矿物质来源于深源 (刘宝山和吕军，2006)。硫、铅同位素研究都指示三道湾子金矿床成矿流体明显受地幔流体的影响，与三道湾子金矿床中矿物包裹体He-Ar同位素体系所反映出的成矿作用与地幔流体活动密切联系的结论一致。含金石英脉氢氧同位素测试结果δ18O水 值为-15.3‰~-9.9‰，δDV-SMOW值为-110‰~-85‰ (吕军等, 2005)，其成矿流体明显受大气降水的影响。
三道湾子金矿成矿年龄为125.3~116.6Ma (Liu et al., 2011)，该时期大兴安岭地区有巨量岩浆活动且区域伸展构造发育 (Zorin, 1999; Meng, 2003; 郭锋等，2001)。区域上北东向深大断裂为三道湾子金矿控岩控矿断裂，北西向平行排列的张性断裂系统为三道湾子金矿成矿流体运移提供了通道和赋存空间。深源成矿流体携带大量Te、Au、Ag等矿质与地壳流体混合形成壳幔混合型含矿流体，在地壳浅部由于大气降水的大量加入，导致成矿物理化学条件的变化，形成该矿床北西向展布的石英脉和矿体。从矿石的结构、矿物组合特点可知，成矿作用以裂隙填充作用主导，超过了交代作用和其他作用。
6 结论(1) 碲化物矿物多呈粒状或脉状分布于脉石矿物石英或硫化物矿物的裂隙中，主要矿物组合为碲金银矿-碲银矿-针碲金银矿和碲金矿-碲金银矿-自然金，研究中还发现了Au2Te的存在。矿体上部富集碲银矿、银金矿和角银矿，中部金银碲化物种类丰富且含量多，下部则金银碲化物含量相对减少，而自然金含量相对增多。
(2) Au-Ag-Te系列矿物中Au含量与Ag的含量呈明显负相关性，与Te含量呈弱的负相关性。微量元素中Cu与Au、Te的相关性最强。S和Fe、Bi、Cu、Zn、Ni、As等微量元素分别以类质同像的方式代替碲化物中Te和Ag的位置。
(3) 成矿过程中Te优先与Ag 结合形成含量较多的碲银矿或碲金银矿；当成矿流体中Ag 被大量消耗后，Au含量增多，则形成了针碲金银矿、斜方碲金矿和碲金矿；最后随着成矿流体中的Te 的大量消耗，成矿流体中残留的Au形成自然金。随着成矿作用的进行，成矿流体中Au/Ag和Au/Te比值逐渐增大。
(4) 氦、氩同位素研究结果表明石英-黄铁矿阶段流体包裹体中3He/4He值为0.01~0.03Ra，金银碲化物阶段3He/4He值为0.08~1.04Ra，指示成矿过程中有大量地幔物质参与成矿过程。
致谢 野外工作得到了黑龙江省地质矿产勘查开发局局领导、地勘处于援帮处长、地质调查研究总院齐齐哈尔分院王洪波总工程师和吕军高级工程师的指导和帮忙, 同时得到三道湾子金矿领导的大力支持；中国地质科学院矿产资源研究所陈振宇博士在电子探针测试方面给予具体指导和帮忙；毛景文研究员在成文过程中给予了指导和宝贵的修改意见；谨此一并表示诚挚的谢意。| [] | Baptiste PJ, Fouquet Y. 1996. Abundance and isotopic composition of helium in hydrothermal sulfides from the East Pacific Rise at 13°N. Geochimica et Cosmochimica Acta, 60: 87–93. DOI:10.1016/0016-7037(95)00357-6 |
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