李映葵 曹建勁 吳政權(quán) 戴冬樂 林祖旭

(1.中山大學(xué)地球科學(xué)系，廣東 廣州 510275；2.廣東省地質(zhì)過程與礦產(chǎn)資源探查重點實驗室，廣東 廣州 510275)

·地質(zhì)與測量·

內(nèi)蒙古東升廟礦區(qū)深部礦石成分分析

李映葵1，2曹建勁1，2吳政權(quán)1，2戴冬樂1，2林祖旭1，2

(1.中山大學(xué)地球科學(xué)系，廣東 廣州 510275；2.廣東省地質(zhì)過程與礦產(chǎn)資源探查重點實驗室，廣東 廣州 510275)

為了深入了解東升廟礦區(qū)的礦床地質(zhì)特征，完善礦區(qū)的地質(zhì)背景，通過采集硫多金屬礦床的深部礦石樣品，并用電子探針波譜儀對礦石的成分進(jìn)行探討和分析。試驗結(jié)果表明：東升廟礦區(qū)深部礦體主要以硫化物形式賦存，由黃鐵礦、方鉛礦、閃鋅礦、磁黃鐵礦以及少量黃銅礦所組成，其中閃鋅礦主要與黃鐵礦共生，黃銅礦主要發(fā)現(xiàn)于黃鐵礦顆粒的周邊，且相對分布數(shù)目較少。此外，還發(fā)現(xiàn)微量的Au、Ag顆粒分布于黃鐵礦和磁黃鐵礦的間隙中。除了上述硫化物型礦物以外，試驗中亦可檢測到如鉀長石，鋇硅鋁石，黑云母等硅酸鹽類礦物，一些含Ca、Mg、Fe的碳酸鹽類礦物以及一些鐵錳氧化物。東升廟礦區(qū)深部原生礦石主要以硫化物型礦物為主，其中不同礦物之間共生關(guān)系有所差異，在一定程度上對于尋找某類礦體具有較大的意義。

東升廟礦區(qū) EPMA 成分分析

目前，外界對于東升廟礦區(qū)礦物大致組成的了解主要來源于20世紀(jì)90年代地質(zhì)隊的地質(zhì)勘察資料，受地質(zhì)工作技術(shù)和野外條件的影響，資料與實際地質(zhì)情況可能存在著一定的偏差。為了更為深入地了解該礦區(qū)的礦床地質(zhì)特征，完善礦區(qū)的地質(zhì)背景，采用電子探針分析技術(shù)對內(nèi)蒙古東升廟礦區(qū)深部礦石樣進(jìn)行巖石礦物成分鑒定。電子探針X射線顯微分析儀(EPMA)亦稱電子探針，主要通過分析物質(zhì)表面經(jīng)電子束照射產(chǎn)生的特征X射線，從而對所研究的物質(zhì)進(jìn)行圖像觀察及定性、定量分析[1-3]。

1 礦區(qū)地質(zhì)

東升廟硫多金屬礦床為內(nèi)蒙古自治區(qū)巴彥淖爾市烏拉特后旗一大型礦床，礦區(qū)地處狼山渣爾泰山多金屬成礦帶內(nèi)，區(qū)內(nèi)缺失古生代地層，主要出露中元古代狼山群及中、新生代地層，其中狼山群為主要含礦巖系[4-7]。礦區(qū)呈NE—SW向帶狀展布，挾持于F1與F5區(qū)域性斷裂之間，構(gòu)造總貌為“西仰東伏”的不對稱復(fù)式向斜褶皺。該礦床被認(rèn)為是一套炭質(zhì)粉砂質(zhì)泥巖、碳酸鹽夾海底火山物質(zhì)的沉積建造，經(jīng)后期區(qū)域變質(zhì)作用所成[8-10]。

2 樣品分析方法

樣品為5個內(nèi)蒙古東升廟礦區(qū)深部礦石樣，樣品在進(jìn)行電子探針試驗前已取新鮮面切割為薄片，并于5個薄片中總共圈定18個小區(qū)域，平均每個區(qū)域取點5～6個。目前，電子探針中可采用波譜儀和能譜儀采集樣品的特征X射線，由于波譜儀的譜峰分辨率優(yōu)于能譜儀的分辨率，能夠分析痕量元素和輕元素，且對微量元素的測定靈敏度較高，得出的定量分析結(jié)果效果更好，因此本次樣品采用波譜儀進(jìn)行檢測[11]。對所取點的物質(zhì)成分進(jìn)行波譜分析。進(jìn)行硫化物波譜分析時，電壓調(diào)為20 V；進(jìn)行氧化物分析時，電壓調(diào)為15 V，且電流在每次測試前調(diào)為2.0×10-8A。

試驗于中山大學(xué)測試中心進(jìn)行，所用電子探針型號為JXA-8800R，主要附件為INCA能譜，元素范圍為5B～92U，波長范圍為0.087～9.3 nm，分辨率為6 nm(二次電子像)。

3 電子探針分析結(jié)果

根據(jù)波譜分析的原理，綜合元素含量及原子配比數(shù)對5個樣品(NMD01～05)進(jìn)行硫化物和氧化物分析，結(jié)果見表1～表3。

表1 電子探針硫化物元素含量

Table 1 Sulfide element content by EPMA %

表2 電子探針硫化物元素原子數(shù)

Table 2 Sulfide element atomic numbers by EPMA %

表3 電子探針氧化物含量

Table 3 Oxide element content by EPMA %

3.1 硫化物

對NMD-01樣品進(jìn)行硫化物成分分析，主要觀察到方鉛礦(PbS)、黃鐵礦(FeS2)、磁黃鐵礦(Fe1-xS)以及共生的黃鐵礦與閃鋅礦(ZnS)。點號1中所測主要元素成分為Pb(89.358%)和S(13.757%)，Pb與S的原子量之比約為1∶2(50.01/49.75)，可確定該點為PbS；點號2中主要成分為Fe(44.702%)和S(55.116%)，F(xiàn)e與S的原子數(shù)之比約為1/2(31.750/68.196)，表明化學(xué)組成為FeS2；點號3中所含主要元素成分為Fe(57.878%)和S(40.467%)，而Fe與S的原子配比數(shù)則為44.999/54.809，故該點應(yīng)為Fe1-xS；點號4中元素定量分析可知，主要組成為Zn(56.054%)，S(33.552%)及Fe(7.472%)，且Fe、S、Zn的原子數(shù)分別為6.487、50.745和42.594，因此可知該點為共生。

NMD-02樣品分析結(jié)果表明，該樣品中主要含有PbS、FeS2、共生的FeS2和ZnS以及較為少見的黃銅礦(FeCuS2)，根據(jù)元素的組成及原子數(shù)相對比例可以依次類推，點號5化學(xué)組成為PbS；點號6化學(xué)組成為FeS2；點號7中元素定量分析可知該點為FeS2和ZnS共生。點號8中主要元素成分為Fe(29.886%)，S(35.93%)和Cu(34.556%)，且這3種元素的原子配比數(shù)約為1∶1∶2，故可推斷該點成分應(yīng)為FeCuS2。

對NMD-03樣品進(jìn)行硫化物成分分析時可觀察到PbS、FeS2以及Fe1-xS。點號9中所測為PbS；點號10中化學(xué)組成為FeS2；點號11應(yīng)為Fe1-xS。

對NMD-04中的樣品進(jìn)行硫化物分析，可于點號12中檢測到PbS，點號13則為共生的FeS2和ZnS。

對NMD-05樣品進(jìn)行硫化物分析時僅檢測到Fe1-xS，如點號14數(shù)據(jù)所示。

綜合樣品的元素含量及原子數(shù)相對比例可知，樣品中含有多種金屬硫化物，如PbS,FeS2,Fe1-xS，共生的ZnS和FeS2以及 FeCuS2。除了上述硫化物顆粒以外，亦可發(fā)現(xiàn)含量不超過1%的Au以及含量不超過0.1%的Ag顆粒，如點號3處檢測到0.029%的Ag以及0.12%的Au ，點號4中即可檢測到0.603%的Au。點號8中含0.012%的Ag以及點號15成分中含0.509%的Au。

3.2 氧化物

由于電子探針的氧化物成分分析得出的僅是可能存在的陽離子與合適數(shù)目的氧進(jìn)行匹配，具體所對應(yīng)的礦物仍需結(jié)合陽離子之間的相對比例進(jìn)行推測。由表3可知，它主要由以下幾種氧化物組成：第一種主要組成為SiO2，如點號1即可測到SiO2含量近100%；另外在薄片中還可觀察到含鉀、鋁的硅酸鹽礦物，如點號2中可測得主要含有SiO2、Al2O3以及K2O這3種氧化物，根據(jù)陽離子數(shù)相對比例，可以推測該成分為鉀長石；此外，點號3中檢測到含量為82.795%左右的FeO，由于氧化物分析過程中的氧元素?zé)o法進(jìn)行定量，均為自動配比生成，該含F(xiàn)e的氧化物可能由Fe2+和Fe3+共同組成。點號4中主要含有FeO、MgO以及MnO，推測其為鐵錳氧化物。點號5主要由SiO2、BaO、Al2O3以及K2O所組成，根據(jù)含量大小及相對比例，該成分有可能是鋇硅鋁石。該薄片點號6中主要組成為SiO2、MgO、Al2O3、K2O、FeO。根據(jù)這些元素組成可以推測其為云母族礦物，可能為黑云母。點號7中可檢測到CaO、FeO以及MnO等,由于樣品所噴涂的為碳膜,無法確定碳的含量,根據(jù)該點的元素組成可推知其應(yīng)為由Ca、Mg、Fe組成的碳酸鹽類礦物。該薄片點號8中主要由SiO2、FeO、MgO以及Al2O3組成，綜合元素組成及陽離子比例，該點為含Mg、Al、Fe的硅酸鹽。綜合上述分析可知，樣品中主要發(fā)現(xiàn)Fe、Mn、Ca等元素的陽離子，且所含有的礦物組成為硅酸鹽類及碳酸鹽類礦物。

4 討 論

綜合上述電子探針試驗數(shù)據(jù)可知，樣品以硫化物為標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行分析時，可以推測出東升廟礦區(qū)深部礦體主要以硫化物的形式賦存，其中主要由黃鐵礦、方鉛礦、閃鋅礦、磁黃鐵礦以及少量黃銅礦等所組成，這些金屬硫化物礦物的元素原子數(shù)配比接近于理論值，且其他非元素組成含量均很低，為較純的礦物成分。鐵主要以黃鐵礦和磁黃鐵礦的形式賦存，其中黃鐵礦中鐵含量為43%～44%，磁黃鐵礦中鐵含量為58%～59%。銅主要以黃銅礦的形式賦存，黃銅礦的分布相對較少，主要發(fā)現(xiàn)于黃鐵礦顆粒的周邊，銅的含量約為34%。鋅主要以閃鋅礦的方式賦存，閃鋅礦主要與黃鐵礦共生，鋅的含量為56%～58%，鐵的含量為7%～8%，閃鋅礦的含量要多于黃鐵礦的含量。鉛主要以方鉛礦的形式賦存，含量高達(dá)86%～90%。除了以上所述金屬硫化物成分以外，試驗過程中還可發(fā)現(xiàn)微量的Au、Ag顆粒，且這些微粒均發(fā)現(xiàn)于含有黃鐵礦或磁黃鐵礦的顆粒的間隙處，在含有方鉛礦的顆粒處沒有發(fā)現(xiàn)，表明這些Au、Ag顆粒主要作為伴生組分存在于礦石中。

樣品以氧化物為標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行分析結(jié)果表明，樣品中有含量高達(dá)100%的SiO2，表明其中含有純的石英。其次樣品中還可觀測到含F(xiàn)e、Mn、Ca及Si等陽離子所組成的礦物，如由K、Al及Si所組成的鉀長石，由K、Al、Si及Ba等所組成的鋇硅鋁石等硅酸鹽類礦物，由Al、Mg、K及Fe等組成的云母族類礦物，由Ca、Mg、Fe等組成的碳酸鹽類礦物，以及由Fe、Mn組成的氧化物等。

東升廟礦區(qū)的深部礦石樣品主要以原生礦物為主，且礦物主要由鐵、銅、鉛、鋅等金屬硫化物所組成，與已有的地質(zhì)勘查資料一致。此外，試驗中硅酸鹽類、碳酸鹽類及鐵錳氧化物類礦物的發(fā)現(xiàn)，豐富了礦體地質(zhì)背景資料，對深部成礦環(huán)境有了更近一步的了解。由于試驗中很多礦物之間存在著共生關(guān)系，如閃鋅礦與黃鐵礦共生，黃銅礦常分布于黃鐵礦周邊，金銀等顆粒主要發(fā)現(xiàn)于含鐵硫化物礦物的間隙處等。根據(jù)這些礦物相互之間的依存關(guān)系，可以提高尋找某類礦體的有效性，對于尋找小的隱伏礦體具有重要的意義。

[1] 吳園園,李玲霞,胡顯軍.電子探針分析方法及在材料研究領(lǐng)域的應(yīng)用[J].電子顯微學(xué)報,2010,29(6):574-577. Wu Yuanyuan,Li Lingxia,Hu XianJun.The analysis methods and applications of EPMA in materials [J].Journal of Chinese Electron Microscopy Society,2010,29(6)：574-577.

[2] 鄭巧榮.電子探針能譜礦物定量分析[J].巖礦測試,1994,13(2):105-108. Zheng Qiaorong.Quantitative analysis of minerals by making use of an energy-dispersive electron microprobe [J].Rock and Mineral analysis,1994,13(2)：105-108.

[3] 孫宜強(qiáng)，張 萍,許竹桃.電子探針波譜儀分析方法及其在鋼鐵冶金領(lǐng)域的應(yīng)用[J].電子顯微學(xué)報,2013,32(6):525-529. Sun Yiqiang,Zhang Ping,Xu Zhutao.Analysis method of WDS of EPMA and its application in ferrous metallurgy [J].Journal of Chinese Electron Microscopy Society,2013,32(6)：525-529.

[4] 陳喜峰.內(nèi)蒙古狼山西段成礦地質(zhì)環(huán)境和找礦遠(yuǎn)景[D].北京:中國地質(zhì)大學(xué),2009. Chen Xifeng.Ore-forming geological environment and prospect in the western part of Langshan,inner Mongolia：a case study in Aguimiao area [D].Beijing：China University of Geosciences,2009.

[5] 張志斌,李建華,黃超義,等.東升廟礦床成因和找礦研究[J].吉林大學(xué)學(xué)報:地球科學(xué)版,2010,40(4):791-800. Zhang Zhibin,Li Jianhua,Huang Chaoyi,et al.Study on genesis and ore prospecting of Dongshengmiao deposit in inner Mongolia [J].Journal of Jilin University：Earth Science Edition,2010,40(4)：791-800.

[6] 陳喜峰.狼山—渣爾泰山成礦帶鐵銅鉛鋅多金屬硫化物礦床特征研究[J].礦產(chǎn)與地質(zhì),2009,23(4):291-296. Chen Xifeng.Studying the characteristics of Fe-Cu-Pb-Zn polymetallic sulfide deposit in Langshan-Zhaertaishan metallogenic belt [J].Mineral Resources and Geology,2009,23(4)：291-296.

[7] 彭潤民,翟裕生.內(nèi)蒙古狼山—渣爾泰山中元古代被動陸緣熱水噴流成礦特征[J].地學(xué)前緣,2004,11(1):257-268. Peng Runmin,Zhai Yusheng.The characteristics of hydrothermal exhalative mineralization of the Langhshan-Zhaertai belt,Inner Mongolia,China[J].Earth Science Frontiers,2004,11(1)：257-268.

[8] 黃午興.狼山地區(qū)元古代多金屬硫化物礦床成礦特征探討[D].成都:成都理工大學(xué),2009. Huang WuXing.Research on the mine-forming character of polymetallic sulfide deposits in Langshan district,Proterozoic [D].Chengdu：Chengdu University of Technology,2009.

[9] 劉 曄,錢建強(qiáng).內(nèi)蒙古東升廟礦床地質(zhì)特征及找礦規(guī)律探討[J].甘肅科技,2012,28(9):44-46. Liu Ye,Qian Jianqiang.The geological characteristics and prospecting of Dongshengmiao ore deposit,Inner Mongolia [J].Gansu Science and Technology,2012,28(9)：45-46.

[10] 陳喜峰，彭潤民.主導(dǎo)東升廟礦床形成超大型礦床的地質(zhì)構(gòu)造因素特征分析[J].地質(zhì)找礦論叢,2008,23(3):182-186. Chen Xifeng,Peng Runming.Analysis on the geological structural factors leading to the Dongshengmiao super-large deposit [J].Contributions to Geology and Mineral Resources Research,2008,23(3)：182-186.

[11] 徐樂英,劉志東,尚玉華.波譜儀與能譜儀性能的比較[J].分析測試技術(shù)與儀器,1999,5(2):115-119. Xu Leying,Liu Zhidong,Shang Yuhua.Comparison between the wavelength dispersive(WDS) and energy dispersive spectrometer(EDS) [J].Analysis and Testing Technology and Instrument,1999,5(2)：115-119.

(責(zé)任編輯 鄧永前)

Analysis on Deep Ore Composition of Dongshengmiao Mining Area,Inner Mongolia

Li Yingkui1,2Cao Jianjin1,2Wu Zhengquan1,2Dai Dongle1,2Lin Zuxu1,2

(1.DepartmentofEarthSciences,SunYat-senUniversity,Guangzhou510275,China；2.GuangdongKeyLaboratoryofGeologicalProcessandMineralResourcesExploration,Guangzhou510275,China)

In order to have greater understanding on geological features of Dongshengmiao ore deposit,and perfect the geological background data of mining area,the deep ore samples of polymetallic deposit are collected and its ore components are analyzed by adopting the electron probe microanalysis (EPMA).The experimental results showe that,the deep ore body of Donghengmiao mining area mainly occurs in the form of sulfide,which are composed of pyrite,galena,sphalerite,pyrrhotite and a small amount of chalcopyrite.The sphalerite mainly has an intergrowth relationship with pyrite,and less chalcopyrite is mainly found around the pyrite.In addition,trace amounts of gold and silver particles are also distributed in the gap of pyrite and pyrrhotite.Except for the sulfide minerals mentioned above,some silicate minerals such as potash feldspar,barium silicon diaspore and biotite,some carbonate minerals that contain Ca,Mg and Fe and some iron and nanaganese oxides are also detected.It can be confirmed that the deep primary ore in Dongshengmiao mining area is mainly composed of sulfide minerals,and the symbiotic relationship between different minerals may show some difference,which have great significance in seeking for certain types of ore body.

Dongshengmiao mining area,EPMA,Composition analysis

2014-06-10

國家自然科學(xué)基金項目(編號： 41030425，41072263，40773037，40673044),國家高技術(shù)研究發(fā)展計劃(863計劃)項目(編號：2008AA06Z101)。

李映葵(1992—)，女，碩士研究生。

P575.1

A

1001-1250(2014)-10-110-04