铜金矿区矿物特点及指示意义

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本文作者：李志军1黄勇1,2唐菊兴3张丽4郎兴海1,2作者单位：1成都理工大学2西藏天圆矿业资源开发有限公司3中国地质科学院矿产资源研究所4成都地质调查中心

矿区地质

雄村铜金矿矿集区出露的地层为中-下侏罗统雄村组，岩性为安山质凝灰岩、粉砂岩夹玄武质凝灰岩。中-下侏罗统雄村组安山质凝灰岩是雄村矿床主要的含矿围岩，蚀变强烈，其锆石U-Pb年龄为176±5.0Ma［6-7］。矿区内出露的主要侵入岩为早-中侏罗世角闪石英闪长玢岩、中侏罗世含眼球状石英斑晶的石英闪长玢岩，始新世黑云母花岗闪长岩、始新世斜长闪长玢岩(图1)。具眼球状石英斑晶的石英闪长玢岩是矿区内主要的赋矿斑岩体。石英斑晶具熔蚀状，大小一般0.1～0.8cm，最大可达1.5cm，含量为5%～15%。这些侵入岩具强烈的钾化蚀变，可见钾长石及(或)黑云母，伴有含量不等的磁铁矿、呈细脉浸染状的黄铜矿和黄铁矿。原岩遭受强烈的硅化、黑云母、白云母化、红柱石化，致使原始结构仅仅依稀可辨，其锆石U-Pb年龄为164.3±1.9Ma。

矿物的生成顺序

雄村铜金矿主要的矿石类型有原生硫化物矿石:黄铜矿、黄铁矿、磁黄铁矿、辉钼矿、磁铁矿、方铅矿和闪锌矿;次生硫化物矿石:辉铜矿、蓝辉铜矿、铜蓝;和氧化矿石:褐铁矿、孔雀石、蓝铜矿、蓝铜矿。依据野外观察和镜下鉴定，金属矿物成矿期可划分为热液成矿期和表生成矿期，热液成矿期进一步划分成3个成矿阶段，分别为早期硫化物阶段，石英+红柱石硫化物阶段，石英多金属硫化物阶段，主要的金属矿物形成顺序见表1。

磁黄铁矿的物理特征与化学组成

磁黄铁矿的产出和分布与黄铁矿显著不同，在各种矿石中大多呈团块状、海绵陨铁状，自形晶甚少。与黄铁矿的区别在于其具浅玫瑰色调，并可用马蹄磁铁确定其有明显的磁性(被吸引感)。磁黄铁矿经常以六方和单斜结构共生，Fe与S属于非化学计量法配比(non-stoichiometry)，Fe原子占位经常处于亏损状态，其化学式为Fe1-xS。磁黄铁矿除主元素外，常含有一定量的Co、Ni、Cu，甚至还可能有一些铂族元素(PGE)的混入。磁黄铁矿是火山岩和变质岩中常见的硫化矿物，其Fe/S原子数比介于7/8至1。对照Ni、As原子结构(a=0.345nm，c=0.575nm)，自然界中的磁黄铁矿(Fe1-xS)存在多种超结构同质多型体。如:2C型(FeS，六方晶系P62c，也叫陨铁矿);4C型(Fe7S8，单斜晶系F2/d);5C，6C，nC型(Fe9S10至Fe11S12，斜方或单斜晶系)［8］。其中以4C型单斜磁黄铁矿最为普遍［9］。

1磁黄铁矿的物理特征

雄村铜金矿中的磁黄铁矿主要呈细粒至中粒稀疏浸染状分布于矿体中部，产出状态有:①包含于黄铁矿中;②与黄铜矿+黄铁矿等共生;③半自形-它形晶产出;④包含于磁铁矿中;⑤有时与黄铁矿形成嵌晶结构;在矿石中含量从0～8%不等。其中生成于主成矿期石英-硫化物阶段的磁黄铁矿产出量较大，含量一般在5%以上，单颗粒磁黄铁矿多呈它形，共生矿物有黄铜矿、黄铁矿、闪锌矿等。晚期生成的磁黄铁矿较少，多与黄铁矿构成黄铁矿-磁黄铁矿脉，分布在石英-黄铁矿-绢云母化带中。通过镜下鉴定，雄村铜金矿Ⅰ号矿体中磁黄铁矿的粒度变化较大，最大可达0.4mm×0.3mm，最小0.02mm×0.02mm左右，一般0.08mm×0.03mm。镜下磁黄铁矿常呈粉紫色，有的较暗，有的较明亮，推测与矿物内显微包体以及微量元素含量有关。磁黄铁矿常呈半自形至它形晶不规则细粒状结构，与黄铜矿共生者粒度较大，有包裹黄铜矿现象，有的磁黄铁矿被黄铁矿和方铅矿交代呈骸晶结构、浸蚀结构等。常见黄铁矿-磁黄铁矿-黄铜矿、闪锌矿-磁黄铁矿-黄铜矿组合(图2)。

2磁黄铁矿的成分特征

磁黄铁矿电子探针测试由中国地质科学院矿产综合研究所完成，分析结果列于表2。磁黄铁矿中主量元素Fe的原子百分数x(Fe)介于45.05%～47.48%之间，标准差0.73，除1-339.4号样品中Ni含量较高外，其余磁黄铁矿的x(Fe)可明显划分为2组，分别为46.47%～46.69%和47.18%～47.48%。通常磁黄铁矿的晶型与其成分之间存在较好的对应关系，斜方陨硫铁的x(Fe)为48.0%～50.0%，六方磁黄铁矿的x(Fe)为47.0%～47.8%，单斜磁黄铁矿为46.5%～47.0%［10］。分析结果表明，Ⅰ号矿体中31-357、38-319.6、40-274.7和82-66.6样品x(Fe)大于47.0%，属于六方磁黄铁矿，形成温度较高;样品1-236.9、1-339.4、18-18.7和31-357的Fe原子质量百分数小于47.0，属于单斜磁黄铁矿，形成温度较低。本矿区磁黄铁矿普遍含金量较高，w(Au)最高可达0.29%。此外钴和镍含量也较高，普遍高于夕卡岩矿床和浅成低温热液型矿床［11］，表明该矿床的成因与岩浆热液有关，这与年代学研究结果一致［1，7，12］。w(Co)/w(Ni)比值变化介于0.11～3，变化率较高，与矿化关系不大。

磁黄铁矿的成因探讨及意义

岩浆热液成因观点认为磁黄铁矿主要形成于石英-硫化物阶段，其成矿温度在300～400℃之间［13-14］。通常认为磁黄铁矿的成分及晶型特征与形成温度有关，六方磁黄铁矿从低温到高温均很稳定，单斜磁黄铁矿只有在温度小于304℃条件下才稳定［15］。Kissin和Scott［16］研究认为，高温形成的六方磁黄铁矿在缓慢冷却过程中应该首先出溶出黄铁矿，继续降温可出溶出单斜磁黄铁矿，但若体系发育初期遭遇突然降温，则很难形成单斜磁黄铁矿。本矿区磁黄铁矿中铁的原子百分数x(Fe)为45.05%～47.48%之间，两类磁黄铁矿均含有铜和金元素，因此可判断成矿热液系统未早期的六方磁黄铁矿x(Fe)为47.18%～47.48%，平均为47.31%，据Kissin的Fe-S体系相图(图3)，六方磁黄铁矿的形成温度为310～360℃之间。依据主要矿物组合关系，主要硫化物生成顺序为:cp+py+mag→cp+py+pyr→py+sph+gal，因此主成矿温度应始于360℃左右。光片中见黄铜矿、磁黄铁矿、闪锌矿密切共生，在闪锌矿中有黄铜矿出溶，呈乳滴状-叶片状，进一步说明矿床成矿温度下降慢，持续时间较长。

结论

雄村铜金矿Ⅰ号矿体矿石中产出的磁黄铁矿其含量仅次于黄铜矿和黄铁矿的金属矿物，磁黄铁矿与黄铜矿共生或伴生，显微结构研究表明矿物生成顺序为cp+py+mag→cp+py+pyr→py+sph+gal。磁黄铁矿的Fe/S比表明矿区内存在六方磁黄铁矿和单斜磁黄铁矿，磁黄铁矿具有岩浆热液成因特点，钴和镍含量较高，但与矿化关系不清。六方磁黄铁矿形成温度约为310～360℃，磁黄铁矿的成分分析结果及矿物结构关系表明矿体的成矿温度下降缓慢，系统未发生突变，成矿时间较长。