楊睿娜,縱 瑞 ,楊東潮
(河南省地質(zhì)礦產(chǎn)勘查開發(fā)局第二地質(zhì)礦產(chǎn)調(diào)查院,河南鄭州 4 50001)
董家埝銀礦床位于豫西小秦嶺金礦田南部,小河巖體南緣。目前礦區(qū)已開展了一定量的礦產(chǎn)勘查工作,通過地質(zhì)調(diào)查、物化探、槽探、鉆探、樣品分析等工作手段,大致查明了礦區(qū)地質(zhì)特征、礦體特征、控礦因素及成礦規(guī)律等,并取得了以下幾點(diǎn)認(rèn)識(shí):①斷裂構(gòu)造是主要的控礦因素,區(qū)內(nèi)NEE向的小河巖體南緣斷裂是主要的控礦構(gòu)造,控礦斷裂具明顯的蝕變分帶;②鋯石U-Pb同位素測年表明,小河巖體主要形成于中元古代,并非直接成礦物質(zhì)來源,該礦床為中生代燕山期巖石圈減薄背景下與巖漿活動(dòng)有關(guān)的多金屬礦床成礦系列;③礦床類型屬中低溫?zé)嵋盒豌y礦床;④小河巖體南緣斷裂為成礦熱液提供了運(yùn)移通道。盡管以往地質(zhì)工作取得了一定成果,但相較于其他金屬,銀的成礦作用更為復(fù)雜,還需要進(jìn)一步提高礦區(qū)的研究程度。董家埝銀礦床銀的品位較高,但對(duì)銀礦物的種類、銀礦石組構(gòu)、礦物間的共生關(guān)系及銀的賦存狀態(tài)目前尚缺乏細(xì)致的研究與證據(jù)。
元素賦存狀態(tài)的研究,對(duì)礦產(chǎn)資源的開發(fā)利用、環(huán)境保護(hù)、基礎(chǔ)地質(zhì)科學(xué)研究等多重領(lǐng)域都具有十分重要的意義。在地質(zhì)找礦勘探中,相關(guān)研究既可以幫助研究者進(jìn)行成礦預(yù)測及圈定礦體,又有助于開發(fā)者設(shè)計(jì)合理的礦石選冶流程。這既保障了資源儲(chǔ)備,又避免了環(huán)境破壞,兼具良好的經(jīng)濟(jì)與社會(huì)效益,更符合全球一體化的可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略(邱士東,2013)。本文通過礦相學(xué)研究、電子探針定量分析、能譜半定量分析及電子探針面掃描分析對(duì)董家埝銀礦床銀的賦存狀態(tài)展開研究,基本查清了礦石的礦物組成、共生關(guān)系、結(jié)構(gòu)構(gòu)造及銀的賦存狀態(tài),旨在為進(jìn)一步的資源勘查、科研及礦石選冶工作提供科學(xué)依據(jù)。
豫西董家埝銀礦床位于河南省靈寶市朱陽鎮(zhèn),大地構(gòu)造上屬于中朝準(zhǔn)地臺(tái)華熊臺(tái)緣坳陷盧氏—欒川陷褶斷束(圖1a),其地層具有明顯的地臺(tái)型基底及蓋層二元結(jié)構(gòu)。礦區(qū)出露地層主要有太古界太華群、中元古界官道口群、早古生界寒武系及新生界第四系(圖1b)。其中,太華群為區(qū)域基底地層,中元古界官道口群、早古生界寒武系及第四系為沉積蓋層。礦區(qū)出露太華群巖性主要為花崗片麻巖,夾雜小面積的黑云角閃片麻巖;官道口群主要為一套濱海相-淺海相的陸源碎屑-碳酸鹽巖沉積建造;寒武系主要為砂礫巖、泥質(zhì)白云巖、含粉砂質(zhì)頁巖及鮞粒灰?guī)r;第四系主要為殘坡積物、沖洪積物及黃土等。
礦區(qū)斷裂構(gòu)造有NEE向(F1、F2、F7、F8)、SN向(F3)及NW向(F4、F5、F6、F9)共3組斷裂(圖1b)。其中,F(xiàn)1斷裂規(guī)模較大,總體呈壓-張性構(gòu)造特征,為礦區(qū)主要控礦斷裂。
區(qū)內(nèi)巖漿活動(dòng)主要表現(xiàn)為巖漿侵入作用,主要有呈巖基產(chǎn)出的小河二長花崗巖和呈脈狀產(chǎn)出的閃長巖脈、石英脈等(圖1b)。關(guān)于小河花崗巖體的形成時(shí)代,前人已做了相關(guān)研究,所獲得的鋯石U-Pb法年齡值為999~1463 Ma。1∶5萬區(qū)域地質(zhì)調(diào)查發(fā)現(xiàn),小河花崗巖序列侵位于晚太古代中深變質(zhì)巖系,并穿切早元古代花崗偉晶巖,且有證據(jù)表明該序列與高山河組呈沉積不整合接觸,故小河花崗巖序列成巖時(shí)期應(yīng)歸屬中元古代早期,同位素年齡數(shù)據(jù)應(yīng)采用1463 Ma(喻積賢等,1993;鄧亞婷等,1998)。
董家埝銀礦床位于小河巖體的南緣,銀礦(化)體賦存于F1構(gòu)造蝕變帶中,處于巖體(中元古代早期小河二長花崗巖)與地層(太古界太華群、中元古界官道口群、早古生界寒武系及第四系)的接觸部位(圖1b)。F1構(gòu)造蝕變帶呈NEE向延伸,通過視電阻率聯(lián)合剖面測量在礦區(qū)東部控制F1走向長度1.90 km,西部控制F1走向長度2.7 km,預(yù)測含礦構(gòu)造F1區(qū)內(nèi)總長4.6 km,總體傾向160°,傾角57°~85°。通過探礦工程揭露,大致了解含礦構(gòu)造F1水平寬度11.95~170.67 m,寬度自西至東、自地表至深部具增加的趨勢。F1構(gòu)造蝕變帶內(nèi)主要發(fā)育碎裂巖,次為構(gòu)造角礫巖及斷層泥。帶內(nèi)巖石伴隨不同程度的蝕變和礦化,與銀礦化有關(guān)的蝕變主要為硅化、絹云母化,礦化以鉛、銀、銅、鋅、鐵等為主(縱瑞等,2018)。礦體的圍巖具明顯的蝕變分帶,自礦體中心向兩側(cè)依次為銀鉛礦化絹英質(zhì)碎裂巖蝕變帶、絹英巖化碎裂巖蝕變帶、蝕變花崗巖帶。
礦區(qū)目前正處于普查階段,共圈出M1-Ⅰ、M1-Ⅱ、M1-Ⅲ、M7-Ⅰ銀礦化體4條,M1-Ⅰ銀主礦體1條。除M7-Ⅰ銀礦化體賦存于F7斷裂外,其余均賦存于F1造蝕變帶中,其中,M1-Ⅰ銀礦化體及銀主礦體賦存于F1構(gòu)造蝕變帶北東段,M1-Ⅰ銀主礦體賦存于M1-Ⅰ銀礦化體內(nèi)(圖1b)。
M1-Ⅰ銀礦化體,賦存于F1北東段,受F1嚴(yán)格控制??傮w產(chǎn)狀160°∠70°,和F1基本一致。礦化體大致呈北東東向延伸,長約1000 m,真厚度2.93~47.71m,Ag品位10.4×10-6~26.7×10-6。
圖1 研究區(qū)大地構(gòu)造位置略圖(a)(據(jù)河南省地質(zhì)礦產(chǎn)局,1989修改)和董家埝銀礦區(qū)地質(zhì)簡圖(b)1—第四系;2—寒武系饅頭組上段;3—寒武系饅頭組下段;4—寒武系朱砂洞組;5—官道口群龍家園組;6—官道口群高山河組;7—太古界太華群;8—小河二長花崗巖;9—石英脈;10—閃長巖脈;11—銀礦體位置及編號(hào);12—銀礦化體位置及編號(hào);13—地質(zhì)界線;14—實(shí)測及推測構(gòu)造蝕變帶及編號(hào);15—實(shí)測及推測正斷層及編號(hào);16—實(shí)測及推測性質(zhì)不明斷層及編號(hào);17—勘探線及編號(hào);18—取樣鉆孔位置及編號(hào);19—一級(jí)構(gòu)造單元界線;20—二級(jí)構(gòu)造單元界線;21—三級(jí)構(gòu)造單元界線Ⅰ—中朝準(zhǔn)地臺(tái);Ⅰ2—華熊臺(tái)緣坳陷;—澠池-確山陷褶斷束;—崤山-魯山拱褶斷束;—盧氏-欒川陷褶斷束;Ⅱ—秦嶺褶皺系;Ⅱ1—北秦嶺褶皺帶;Ⅱ2—南秦嶺褶皺帶;Ⅱ4—南陽-襄樊坳陷Fig.1 Geotectonic location sketch map of the research area(a,modified after Regional Geology of Henan Province,1989)and geological sketch map of the Dongjianian silver orefield(b)1—Quaternary;2—Upper member of Cambrian Mantou Formation;3—Lower member of Cambrian Mantou Formation;4—Cambrian Zhushadong Formation;5—Longjiayuan Formation of Guandaokou Group;6—Gaoshanhe Formation of Guandaokou Group;7—Archaeozoic Taihua Group;8—Monzogranite of Xiaohe rock;9—Quartz vein;10—Diorite vein;11—Silver orebody and its serial number;12—Silver mineralization body and its serial number;13—Geological boundary;14—Measured or inferred tectonic altered belt and its serial number;15—Measured or inferred fault and itsserial number;16—Measured or inferred uncertain fault and itsserial number;17—Exploration lineand itsserial number;18—Sampled drill holeand itsserial number;19—First order tectonic division line;20—Second order tectonic division line;21—Third order tectonic division lineⅠ—Sino-Korean paraplatform;Ⅰ2—Huaxiong periplatformal depression;—Mianchi-Queshan depression-fold-fault bundle;—Xiaoshan-Lushan arch-fold-fault bundle;—Lushi-Luanchuan depression-fold-fault bundle;Ⅱ—Qinling fold system;Ⅱ1—North Qinling fold belt;Ⅱ2—South Qinling fold belt;Ⅱ4—Nanyang-Xiangfan depression
M1-Ⅱ銀礦化體,賦存于F1南西段,和F1產(chǎn)狀基本一致。礦化體大致呈北東東向延伸,長約500 m,最大厚度為3.28 m,最高Ag品位25.3×10-6。
M1-Ⅲ銀礦化體,賦存于F1西段,和F1產(chǎn)狀基本一致。礦化體大致呈北東東向延伸,厚度為0.98 m,Ag品位27.8×10-6。
M7-Ⅰ銀礦化體賦存于F7斷裂帶內(nèi),位于礦區(qū)東北部、M1-Ⅰ銀礦化體北約100 m處,產(chǎn)狀160°∠89°。礦化體大致呈北東東向延伸,長約400 m,最大厚度為2.14 m,最高Ag品位20.7×10-6。
M1-Ⅰ銀主礦體賦存于M1-Ⅰ銀礦化體中,受F1構(gòu)造蝕變帶嚴(yán)格控制。由探槽TC01、TC02、TC07、TC0701和鉆孔ZK0001、ZK0016、ZK1301、ZK1308、ZK0704、ZK0808、ZK0804、ZK0801控制。沿走向控制長約800 m,沿傾向控制最大斜深約530 m,最低見礦標(biāo)高+413 m,最高見礦標(biāo)高+947 m,埋深0~468 m。主礦體總體產(chǎn)狀160°∠70°,最大傾角77°,在08勘探線附近,最小傾角64°,在13勘探線附近,由13勘探線至08勘探線礦體有傾角變陡的趨勢。見礦工程顯示M1-I主礦體單工程Ag最高品位350.7×10-6,最低品位51.8×10-6,平均品位168.4×10-6,變化系數(shù)為75.1%,屬均勻型;主礦體最大厚度12.98 m,最小厚度1.12 m,平均總厚度4.17 m,變化系數(shù)為82.2%,屬較穩(wěn)定型。銀礦體在傾向上由地表向深部有厚度增大,品位增高的趨勢。截至目前,普查工作預(yù)估算(333)+(334)?銀金屬量1103.34 t,其礦床規(guī)模達(dá)到大型。M1-Ⅰ銀主礦體平面圖見圖2。
通過對(duì)樣品光薄片的鏡下觀察,大致查明了董家埝礦床礦石的礦物組成、共生關(guān)系及結(jié)構(gòu)構(gòu)造。
礦石中的金屬礦物有方鉛礦、閃鋅礦、黃銅礦、黃鐵礦、黝銅礦、輝銀礦、硫銻銅銀礦、自然銀、金銀礦、銀金礦;脈石礦物有石英、鉀長石、斜長石、絹云母、綠泥石、高嶺石、方解石等。
方鉛礦,普遍具交代閃鋅礦現(xiàn)象,交代并包裹黃鐵礦、黃銅礦,多沿裂隙呈脈狀充填;閃鋅礦,交代并包裹脈石礦物,多被方鉛礦交代,呈不規(guī)則孤島狀殘布于方鉛礦集合體或具方鉛礦穿孔交代;黃銅礦,呈乳滴狀固溶體析布于閃鋅礦主晶,或與閃鋅礦共結(jié),部分被方鉛礦交代包裹,沿裂隙充填;黃鐵礦,多受方鉛礦交代包裹,呈不規(guī)則狀殘布其中,沿裂隙充填;黝銅礦,交代方鉛礦,多與黃銅礦及方鉛礦緊密共生(圖6h);輝銀礦,多與硫銻銅銀礦、方鉛礦、閃鋅礦共生,呈他形粒狀或細(xì)脈狀充填于脈石礦物(鉀長石、石英)裂隙中(圖5a,圖6a);硫銻銅銀礦,多與輝銀礦、方鉛礦、黃銅礦共生,呈他形粒狀或細(xì)脈狀充填于脈石礦物(鉀長石、石英)裂隙中(圖5c,圖6a),也可見充填于閃鋅礦及黝銅礦裂隙中。自然銀,偶見,包裹于硫銻銅銀礦中;金銀礦,他形粒狀,包裹于硫銻銅銀礦中,與輝銀礦、黃銅礦共生(圖5e);銀金礦,呈不規(guī)則狀包裹于石英中,與硫銻銅銀礦共生(圖5g)。脈石礦物長石見高嶺石化,多被絹云母交代而呈長石晶體假象;綠泥石交代黑云母并呈其假象;次生石英、方解石沿礦石裂隙呈脈狀充填。
銀礦石主要結(jié)構(gòu)有粒狀結(jié)構(gòu)、包含結(jié)構(gòu)、共結(jié)結(jié)構(gòu)、填隙結(jié)構(gòu)、交代結(jié)構(gòu)、乳滴狀結(jié)構(gòu)(圖3)。
粒狀結(jié)構(gòu):主要為他形-半自形粒狀結(jié)構(gòu)(圖3a),半自形-他形粒狀結(jié)構(gòu)(圖3f),他形粒狀結(jié)構(gòu)(圖3c)。
包含結(jié)構(gòu):方鉛礦中包含他形粒狀黃鐵礦、黃銅礦(圖3b)。
共結(jié)結(jié)構(gòu):黃銅礦與閃鋅礦共結(jié)(圖3c、d)。
交代結(jié)構(gòu):黝銅礦交代方鉛礦(圖3e),方鉛礦交代閃鋅礦(圖3f)。
填隙結(jié)構(gòu):方鉛礦、黝銅礦沿石英晶隙充填,可見石英的半自形晶(圖3e)。
乳滴狀結(jié)構(gòu):黃銅礦可見呈乳滴狀固溶體析出于閃鋅礦主晶。
研究區(qū)銀礦石主要構(gòu)造有浸染狀構(gòu)造、細(xì)脈浸染狀構(gòu)造、脈狀-網(wǎng)脈狀構(gòu)造等(圖3)。
浸染狀構(gòu)造:方鉛礦、閃鋅礦集合體呈星散狀均勻分布(圖3g、h)。
細(xì)脈浸染狀構(gòu)造:礦石礦物及次生石英沿容礦巖石裂隙呈細(xì)脈狀交代充填(圖3i、j)。
脈狀-網(wǎng)脈狀構(gòu)造:礦石礦物及次生石英沿容礦巖石裂隙呈脈狀或交錯(cuò)的網(wǎng)脈狀交代充填(圖3k、l)。
本次研究共采集8個(gè)研究分析樣,均取自M1-I銀主礦體,取樣鉆孔分別為ZK0704、ZK0001、ZK0808。取樣鉆孔位置見圖1b,取樣深度、樣品Ag品位及所在礦段位置見圖4。
圖2 董家埝銀礦床M 1-Ⅰ主礦體平面示意圖1—第四系;2—官道口群龍家園組;3—官道口群高山河組;4—太古界太華群;5—小河二長花崗巖;6—閃長巖脈;7—地質(zhì)界線;8—實(shí)測及推測的構(gòu)造蝕變帶;9—實(shí)測及推測的斷層;10—銀礦體位置及編號(hào);11—勘探線及編號(hào);12—見礦鉆孔;13—見礦化鉆孔;14—探槽或鉆孔控制的主礦體品位及厚度;15—探槽及編號(hào)Fig.2 Sketch plan view of M 1-Ⅰmajor orebody of the Dongjianian silver deposit 1—Quaternary;2—Longjiayuan Formation of Guandaokou Group;3—Gaoshanhe Formation of Guandaokou Group;4—Archaeozoic Taihua Group;5—Monzograniteof Xiaoherock;6—Diorite vein;7—Geological boundary;8—Measured or inferred tectonic altered belt;9—Measured or inferred fault;10—Silver orebody and its serial number;11—Exploration lineand itsserial number;12—Drill holeintersecting orebody;13—Drill holeintersecting mineralization body;14—Gradeand thickness of major orebody controlled by exploratory trench or drill hole;15—Exploratory trench and its serial number
圖3 董家埝銀礦床銀礦石結(jié)構(gòu)及構(gòu)造顯微照片a.他形-半自形粒狀結(jié)構(gòu);b.包含結(jié)構(gòu);c.他形粒狀結(jié)構(gòu);c、d.共結(jié)結(jié)構(gòu);e.填隙結(jié)構(gòu);e、f.交代結(jié)構(gòu);f.半自形-他形粒狀結(jié)構(gòu);g、h.浸染狀構(gòu)造;i、j.細(xì)脈浸染狀構(gòu)造;k、l.脈狀構(gòu)造Gn—方鉛礦;Sp—閃鋅礦;Ccp—黃銅礦;Py—黃鐵礦;Td—黝銅礦;Q—石英;Kfs—鉀長石Fig.3 Photomicrographs of textures and structures of silver ore from the Dongjianian silver deposit a.Anhedral-subhedral granular texture;b.Poikilitic texture;c.Anhedral granular texture;c,d.Eutectic texture;e.Intersertal texture;e,f.Metasomatic texture;f.Subhedral-anhedral granular texture;g,h.Disseminated structure;i,j.Veinletdisseminated structure;k,l.Veinstructure Gn—Galena;Sp—Sphalerite;Ccp—Chalcopyrite;Py—Pyrite;Td—Tetrahedrite;Q—Quartz;Kfs—Potassium feldspar
將所采礦石樣品磨制成標(biāo)準(zhǔn)探針片,利用偏光顯微鏡進(jìn)行礦相學(xué)觀察,以查明樣品的礦物組成、共生關(guān)系及結(jié)構(gòu)構(gòu)造。由于樣品導(dǎo)電性較差,因此需對(duì)探針片表面進(jìn)行噴碳處理以增加其導(dǎo)電性。將噴過碳的樣品用雙面導(dǎo)電膠固定在樣品臺(tái)上,放入儀器待測試。本次研究所采用的方法為電子探針定量分析、能譜半定量分析及電子探針面掃描分析,在中國冶金地質(zhì)總局山東局測試中心完成。儀器型號(hào)為JEOL JXA-8230型電子探針顯微分析儀、OXFORD INCAx-act型能譜儀,電子探針工作電壓為15 kV,工作電流為20 nA,分析束斑直徑<1μm,校正方法為ZAF。標(biāo)樣采用美國SPI礦物/金屬標(biāo)準(zhǔn)樣品進(jìn)行標(biāo)定:Au、Ag、Ni、Co、Te的標(biāo)樣分別為各自的純金屬,F(xiàn)e和S為黃鐵礦、Cu為赤銅礦、Pb為方鉛礦、Zn為閃鋅礦、Sb為輝銻礦、Se為硒鉍礦、As為砷化鎵。
對(duì)礦石中主要的硫化物礦物進(jìn)行了電子探針分析,發(fā)現(xiàn)輝銀礦、硫銻銅銀礦、自然銀為主要銀礦物。
可再生能源供電下射頻單元的基帶功能分割和功率控制……………………………………王劉猛,周盛 24-5-12
輝銀礦,w(Ag)為81.18%~85.67%,平均83.83%;硫銻銅銀礦,w(Ag)為68.80%~77.66%,平均72.28%;自然銀,w(Ag)為95.69%~97.55%,平均96.62%。
方鉛礦、閃鋅礦、黃銅礦普遍不含或含微量Ag。黝銅礦普遍含 Ag,w(Ag)為 1.57%~5.42%,平均3.87%。電子探針分析結(jié)果見表1。
對(duì)于包裹在其他礦物顆粒中的小顆粒銀礦物,由于其粒度僅3~7μm,且二次電子圖像顯示其表面不平整,使得電子探針無法獲得準(zhǔn)確的定量分析數(shù)據(jù),故采用能譜進(jìn)行定性及半定量分析。
本文所測銀礦物能譜半定量分析,背散射圖像及能譜圖見圖5(圖5d、f出現(xiàn)C的峰可能由樣品制備過程中對(duì)探針片表面的噴碳處理對(duì)樣品造成污染所致),圖5f、h分析結(jié)果見表2和表3。
由表1可知,方鉛礦中普遍不含銀,部分閃鋅礦、黃銅礦中含微量銀,黝銅礦普遍含銀。
進(jìn)一步對(duì)銀礦石中方鉛礦、閃鋅礦、黃銅礦、黝銅礦進(jìn)行電子探針面掃描分析,分析結(jié)果見圖6,圖像(圖6a~i)顯示僅部分方鉛礦、閃鋅礦、黃銅礦顆粒中銀的光密度較其他地方密集,且含量均較低,w(Ag)在方鉛礦-黃銅礦-閃鋅礦中依次遞減(圖6f~i);黝銅礦中,銀的光密度普遍較密集,且w(Ag)相對(duì)較高,與表1分析結(jié)果吻合。
銀屬親硫元素,在自然界常以自然銀及硫化物等形式存在(葉吉文,2007)。依據(jù)礦物顯微尺度大小,通??蓪y的賦存狀態(tài)分為2大類及4個(gè)亞類(Sharp et al.,1993)(表4)。一般來說銀的賦存狀態(tài)與礦床成因相關(guān),研究表明,無論是獨(dú)立銀礦床還是伴生的銀鉛鋅礦床,銀大多是以獨(dú)立礦物及包體形式賦存,少部分進(jìn)入載銀礦物晶格,常見的載銀礦物主要為硫化物。
本文依據(jù)上述顯微尺度劃分法來劃分銀的賦存狀態(tài)。通過光薄片鏡下觀察,采用電子探針定量分析、能譜半定量分析及電子探針面掃描分析對(duì)不同品位的銀礦石進(jìn)行分析,得出豫西董家埝銀礦床銀以可見銀及不可見銀賦存,包括獨(dú)立銀礦物、顯微包體銀、晶格銀、次顯微包體銀。
(1)輝銀礦
Ag2S有2種變體,分別稱輝銀礦(β-Ag2S)和螺狀硫銀礦(α-Ag2S),前者是179℃以上穩(wěn)定的等軸晶系高溫變體,后者是179℃以下存在的單斜晶系低溫變體,故自然界所見的輝銀礦往往是螺狀硫銀礦。礦物學(xué)上常用“輝銀礦”泛指2種變體的總稱(王濮等,1984)。
董家埝輝銀礦,粒度0.01~0.30 mm,多數(shù)0.03~0.10 mm,他形粒狀,反射色為灰白色帶綠色,與硫銻銅銀礦、方鉛礦、閃鋅礦共生,呈他形粒狀或細(xì)脈狀充填于脈石礦物裂隙中。
(2)硫銻銅銀礦
(Ag,Cu)16(AsSb)2S11為硫銻銅銀礦-硫砷銅銀礦族,As與Sb為完全類質(zhì)同象替代,Sb>As時(shí)為硫銻銅銀礦,As>Sb時(shí)為硫砷銅銀礦,銅可部分代替銀(Cu∶Ag=1∶4~1∶15)(王濮等,1984)。
經(jīng)計(jì)算得出豫西董家埝銀礦床該族礦物分子式中原子比Sb>As(表5),屬硫銻銅銀礦亞種。硫銻銅銀礦,粒度0.01~1.30 mm,多數(shù)0.05~0.20 mm,他形粒狀,反射色呈灰白微帶淡綠色調(diào),以深紅色的內(nèi)反射區(qū)別于輝銀礦,與輝銀礦、方鉛礦、黃銅礦共生,呈他形粒狀或細(xì)脈狀充填于脈石礦物裂隙中。
研究發(fā)現(xiàn),董家埝部分礦石礦物顆粒微?。?~10μm),包裹于其他礦物顆粒中,呈顯微包體形式產(chǎn)出。根據(jù)圖5e~h及表2、表3可知,顯微包體主要為金-銀系列礦物。
金-銀系列屬于完全類質(zhì)同象系列,目前對(duì)于該系列亞種的劃分尚無統(tǒng)一意見,有二分法(王濮等,1984)、四分法、六分法(張振儒,1989)等,本文采用四分法劃分(表6)。
由能譜半定量分析結(jié)果可知,顯微包體礦物w(Ag)分別為51.67%、42.23%,w(Au)分別為45.91%、57.77%(表2,表3),對(duì)照表6可知顯微包體為金銀礦、銀金礦。金銀礦,他形粒狀,反射色乳黃白色,粒度約7μm,包裹于硫銻銅銀礦中,與輝銀礦、黃銅礦共生;銀金礦,不規(guī)則粒狀,反射色淡黃色,粒度約3~5μm,包裹于石英中,與硫銻銅銀礦共生。
圖4 董家埝銀礦床取樣段鉆孔柱狀圖Fig.4 Drilling columnar section of sampled segment from the Dongjianian silver deposit
表1 董家埝銀礦床礦石中銀礦物及載銀礦物電子探針分析結(jié)果表Table 1 Electron microprobe analyses of silver minerals and carrier minerals of ore from the Dongjianian silver deposit
續(xù)表 1Continued Table 1
表2 董家埝銀礦床金銀礦能譜分析結(jié)果Table 2 Energy spectrum analysis of kustelite from the Dongjianian silver deposit
表3 董家埝銀礦床銀金礦能譜分析結(jié)果Table 3 Energy spectrum analysis of electrum from the Dongjianian silver deposit
圖5 董家埝銀礦床銀礦物背散射電子圖像及能譜圖a.輝銀礦呈他形粒狀或細(xì)脈狀充填于鉀長石裂隙中;b.輝銀礦能譜圖;c.硫銻銅銀礦呈他形粒狀或細(xì)脈狀充填于鉀長石裂隙中;d.硫銻銅銀礦能譜圖;e.金銀礦,包裹于硫銻銅銀礦中,與輝銀礦、黃銅礦共生;f.金銀礦能譜圖;g.銀金礦,包裹于石英中,與硫銻銅銀礦共生;h.銀金礦能譜圖Gn—方鉛礦;Sp—閃鋅礦;Ccp—黃銅礦;Arn—輝銀礦;Pol—硫銻銅銀礦;Kut—金銀礦;Elc—銀金礦;Q—石英;Kfs—鉀長石Fig.5 Backscattered electron images and energy spectrum diagrams of silver minerals from the Dongjianian silver deposit a.Argentite(anhedral granular or veinlet-like)fillsthefracturesof potassium feldspar;b.Energy spectrum diagram of argentite;c.Polybasite(anhedral granular or veinlet-like)fills thefractures of potassium feldspar;d.Energy spectrum diagram of polybasite;e.Kustelite coexisting with argentiteand chalcopyrite isenclosed in polybasite;f.Energy spectrum diagram of kustelite;g.Electrum coexisting with polybasite isenclosed in quartz;h.Energy spectrum diagram of electrum Gn—Galena;Sp—Sphalerite;Ccp—Chalcopyrite;Arn—Argentite;Pol—Polybasite;Kut—Kustelite;Elc—Electrum;Q—Quartz;Kfs—Potassium feldspar
圖6 董家埝銀礦床銀礦石中硫化物背散射電子圖像及元素面分布圖a.硫銻銅銀礦與輝銀礦、黃銅礦共生;b.圖像a的銀元素面分布圖;c.圖像a的銅元素面分布圖;d.硫銻銅銀礦與方鉛礦、閃鋅礦共生;e.圖像d的銀元素面分布圖;f.黝銅礦與閃鋅礦共生;g.圖像f的銀元素面分布圖;h.黝銅礦與方鉛礦、黃銅礦共生;i.圖像h的銀元素面分布圖Arn—輝銀礦;Pol—硫銻銅銀礦;Td—黝銅礦;Gn—方鉛礦;Sp—閃鋅礦;Ccp—黃銅礦;Q—石英Fig.6 Backscattered electron images and element maps of sulfides in silver ore from the Dongjianian silver deposit a.Polybasitecoexisting with argentiteand chalcopyrite;b.Ag element map of imagea;c.Cu element map of imagea;d.Polybasitecoexisting with galenaand sphalerite;e.Ag element map of imaged;f.Tetrahedritecoexisting with sphalerite;g.Ag element map of imagef;h.Tetrahedrite coexisting with galenaand chalcopyrite;i.Ag element map of imageh Arn—Argentite;Pol—Polybasite;Td—Tetrahedrite;Gn—Galena;Sp—Sphalerite;Ccp—Chalcopyrite;Q—Quartz
表4 銀的賦存狀態(tài)分類Table 4 Classification of silver occurrence
表5 董家埝銀礦床硫銻銅銀礦-硫砷銅銀礦族礦物分子式中As、Sb原子比Table 5 The atomic ratios in formula of polybasite-pearceite group minerals from the Dongjianian silver deposit
表6 金-銀系列礦物分類表Table 6 Classification of Au-Ag mineral series
晶格銀,即類質(zhì)同象銀,主要賦存于黝銅礦晶格中,少數(shù)賦存于方鉛礦、黃銅礦晶格中。
黝銅礦族礦物通式可寫為(Cu,Ag)10(Fe,Zn,Cu)2(Sb,As)4S13(毛水和,1987),該族礦物系列較復(fù)雜,其多種組成元素間均存在類質(zhì)同象,目前對(duì)黝銅礦族礦物亞種劃分標(biāo)準(zhǔn)尚不統(tǒng)一,本文采用毛水和(1992)提出的劃分方法,即根據(jù)黝銅礦族礦物中主要元素Cu、Ag的完全類質(zhì)同象系列的端元礦物進(jìn)行劃分。端員組分命名為礦物種名,中間組分命名為相應(yīng)的變種名,根據(jù)四分法原則劃分如下:
黝銅礦:原子比Cu/(Cu+Ag)>80%
銀黝銅礦:原子比50%<Cu/(Cu+Ag)<80%
銅黝銀礦:原子比20%<Cu/(Cu+Ag)<50%
黝銀礦:原子比Cu/(Cu+Ag)<20%
根據(jù)電子探針數(shù)據(jù)計(jì)算出黝銅礦族礦物原子比及化學(xué)式(表7),可知豫西董家埝銀礦床礦石中的黝銅礦族礦物Cu/(Cu+Ag)>80%,均為黝銅礦亞種。黝銅礦呈他形粒狀,反射色顯現(xiàn)淡灰綠色,略具橄欖綠色調(diào),內(nèi)反射暗紅色,與方鉛礦、黃銅礦、閃鋅礦共生。
從面掃描圖像(圖6g、i)可以看出,銀在黝銅礦及方鉛礦、黃銅礦、閃鋅礦顆粒中分布均勻,并未發(fā)現(xiàn)銀的單礦物,說明銀在其中可能以類質(zhì)同象態(tài)賦存(馬配學(xué),1995)。研究發(fā)現(xiàn),方鉛礦的Pb-Ag浸出試驗(yàn)結(jié)果表明,Pb與Ag呈同步浸出(周衛(wèi)寧,1994),說明銀在方鉛礦中可以呈類質(zhì)同象態(tài)存在;Ag與Cu同屬一副族元素,它們的晶體化學(xué)性質(zhì)較為相似,Ag+可以取代Cu2+進(jìn)入銅礦物晶格中而呈類質(zhì)同象替代;由于閃鋅礦的Zn2+離子半徑與Ag+的離子半徑相差較大,且其化學(xué)性質(zhì)差異也較大,故銀在閃鋅礦中以類質(zhì)同象態(tài)賦存的比例是極少的(李藝,1997)。
表7 董家埝銀礦床黝銅礦族礦物原子比及化學(xué)式Table 7 The atomic ratios and formula of tetrahedrite group minerals from the Dongjianian silver deposit
綜上所述,豫西董家埝銀礦床中銀多數(shù)賦存在黝銅礦晶格中,少數(shù)賦存在方鉛礦、黃銅礦晶格中,黝銅礦是銀的主要載體礦物。
研究表明,次顯微包體銀多包含在與銀礦化密切相關(guān)的硫化物中(胡正華等,2011)。據(jù)表6及電子探針結(jié)果(表1),礦石中存在自然銀,自然銀包含于某硫銻銅銀礦顆粒內(nèi),在光學(xué)顯微鏡下放大500倍對(duì)該硫銻銅銀礦顆粒進(jìn)行觀察仍無法辨別其中的自然銀顆粒,推測其可能以次顯微包體形式賦存包裹于硫銻銅銀礦中。
此外,面掃描圖像顯示銀在部分閃鋅礦顆粒中稍富集,因Ag+又很難取代Zn2+進(jìn)入閃鋅礦晶格,故推測其可能以次顯微甚至超顯微粒級(jí)銀礦物形式賦存于閃鋅礦晶面或晶隙中(王靜純等,1996)。
(1)董家埝銀礦床礦石主要結(jié)構(gòu)有粒狀結(jié)構(gòu)(主要為半自形-他形粒狀,他形-半自形粒狀,他形粒狀)、包含結(jié)構(gòu)、共結(jié)結(jié)構(gòu)、填隙結(jié)構(gòu)、交代結(jié)構(gòu)、乳滴狀結(jié)構(gòu)等;礦石構(gòu)造主要有浸染狀構(gòu)造、細(xì)脈浸染狀構(gòu)造、脈狀-網(wǎng)脈狀構(gòu)造等。
(2)董家埝銀礦床銀礦物主要為自然銀、輝銀礦、硫銻銅銀礦、金銀礦、銀金礦,載銀礦物主要為黝銅礦、方鉛礦、閃鋅礦、黃銅礦,其中黝銅礦是銀的主要載體礦物。
(3)董家埝銀礦床銀的賦存狀態(tài)包括獨(dú)立銀礦物、顯微包體銀、晶格銀、次顯微包體銀四種,其中以前三種為主,次顯微包體銀少量。獨(dú)立銀礦物(輝銀礦、硫銻銅銀礦)多呈他形粒狀或細(xì)脈狀充填于脈石礦物裂隙中;顯微包體銀(金銀礦、銀金礦)多呈不規(guī)則粒狀包裹于其他礦物顆粒中;晶格銀主要賦存于黝銅礦晶格中,少數(shù)賦存于方鉛礦、黃銅礦晶格中;次顯微包體銀(自然銀)主要包含在硫銻銅銀礦中,此外閃鋅礦晶面或晶隙中也可能賦存次顯微粒級(jí)銀礦物。