周苡明 胡心怡 張小銀 金松,2 梁賢 王琳萱 張聚全

1 河北地質(zhì)大學(xué)資源學(xué)院，河北 石家莊 050031

2 中化地質(zhì)礦山總局地質(zhì)研究院，北京 100101

碲（Te）元素發(fā)現(xiàn)于1782年，金屬碲呈亮鉛灰色[1]。碲是能與金、銀、鉑族元素化合并形成相應(yīng)礦物的最重要的一種元素，因此金、銀或多金屬碲化物型礦床是一種重要的礦床類型，并且這類礦床礦體產(chǎn)出層位淺、易于開采，因此經(jīng)濟效益較高。

碲主要賦存在一些金礦床中，金、銀碲化物礦物常以伴生礦物的形式存在于淺成低溫?zé)嵋航鸬V床中[2-6]。富碲化物型金礦[4-6]常與淺成低溫?zé)嵋旱V床中低硫型礦床相關(guān)[3-4]，其通常具有硫化物含量低、金成色高的特點[7-8]。該類礦床中碲化物常與硫化物、砷化物等礦物共生，且碲化物礦物的出現(xiàn)往往也伴隨高金品位的出現(xiàn)[9-11]。但是在一般條件下，碲化物型金礦床中金、銀碲化物礦物顆粒都非常微小，這也給碲化物型礦床的研究帶來很大困難。

刁泉地區(qū)有豐富的銀銅礦床，筆者對該地區(qū)銀銅礦床中的碲化物展開了一系列的研究。運用巖相學(xué)知識及應(yīng)用電子探針等技術(shù)手段來分析礦物具體成分，通過礦物成分計算其晶體化學(xué)式，得到碲化物的類型，并研究其賦存狀態(tài)，進而實現(xiàn)同類金屬找礦的現(xiàn)實作用目的。

1 成礦地質(zhì)背景

刁泉地區(qū)銀銅多金屬礦床位于華北克拉通造山帶中部，該造山帶中生代以來屬于燕山沉降帶與五臺隆起處的結(jié)合處[12]。其中太古界到新生界的地層在本區(qū)均有出露。而作為地球上最古老的克拉通之一，華北克拉通保存了地殼，殘余年齡大于3.0Ga[13-14]。該地區(qū)北東向斷層被認為是重新活化的發(fā)育在變質(zhì)基底上的古斷層[15]，與巖石圈減薄有關(guān)的地殼拉張和克拉通破壞是該斷層形成的原因[16]。該區(qū)蓋層構(gòu)造主要發(fā)育為NW向和NE向的斷裂，該斷裂的NE向與在對子峪、刁泉一帶的可能為基底深斷裂的槍頭嶺斷裂相交，誘發(fā)了晚侏羅世大規(guī)模的中酸性火山噴發(fā)巖和次火山巖侵入，并且以刁泉為中心形成了與中生代巖漿活動有關(guān)的刁泉礦田。其中對中生代大規(guī)模金屬礦床的形成影響最重要的是燕山期的巖漿活動[17]。

礦區(qū)內(nèi)強烈的巖漿活動形成了復(fù)雜的巖石類型，但多為中酸性巖體，主要地質(zhì)構(gòu)造為斷裂構(gòu)造，其次為刁泉雜巖體的接觸帶構(gòu)造。刁泉地區(qū)受小彥-槍頭嶺斷裂帶和鳳凰山斷裂帶共同控制，致使刁泉地區(qū)多為雜巖體，雜巖體呈巖株狀產(chǎn)出，侵位于兩組斷裂的交會部位[16]，刁泉地區(qū)多金屬礦床則沿雜巖體成環(huán)狀分布，平面上近圓形，面積 0.7km2，主要巖性為黑云母石英二長花崗巖、花崗斑巖和石英斑巖（圖1）。

刁泉銀銅礦床中有豐富的銀、銅和金資源。其中33個主成礦帶銀銅礦體僅3個（3號，具有工業(yè)意義的8號、25號礦體）。在這其中，25號礦體占銀、銅總儲量的86%，并且整個礦區(qū)占據(jù)接觸帶的北半部，長度1600m，厚度1～2.8m[16]。

圖1 刁泉銀銅礦地質(zhì)略圖[14]Fig.1 Geological sketch map of Diaoquan silver copper deposit

碲化物礦物主要產(chǎn)于中-低溫?zé)嵋旱V床中，也有一些產(chǎn)于接觸交代礦床中。碲化物礦物的形成和產(chǎn)出因其生成地質(zhì)環(huán)境條件的變化而不同。在不同的物理化學(xué)條件下，明顯地表現(xiàn)出在高溫時高度分散、親氧性；而在中、低溫條件下富集、成礦，呈現(xiàn)出親硫性的雙重地球化學(xué)特點。在早期基性、超基性活動早期階段或巖漿結(jié)晶過程中，碲會受到硫的萃取而大量富集，通常以類質(zhì)同像的形式分布在硫化物的晶格里。在多數(shù)硫化物晶出后，高碲逸度的條件下，碲與 Au、Ag、Pb、Bi、Fe、Cu、Zn、Ni等金屬及鉑族元素結(jié)合可形成碲化物。與火山作用或巖漿作用有關(guān)的熱液活動階段是碲元素最主要的富集和成礦作用階段，碲化物的形成與自然金、自然銀、鉑族金屬礦物的形成時間相近，在金、銀、鉑富集的地方往往也會出現(xiàn)碲化物礦物[1]。

2 樣品及實驗方法

2.1 樣品采集

碲化物賦存于Ag-Cu礦石中，其是熱液交代成因的矽卡巖，刁泉銀銅礦地區(qū)的矽卡巖主要為鈣質(zhì)矽卡巖[18]。本次樣品采集的Ag-Cu礦石為黃綠色，中細粒粒狀結(jié)構(gòu)，塊狀構(gòu)造，含銀斑銅礦脈切割矽卡巖（圖2）。

圖2 礦石的結(jié)構(gòu)構(gòu)造Fig.2 Structure and texture of ores

2.2 測試方法

本次研究選取了山西刁泉銀銅礦地區(qū)的Ag-Cu礦礦物樣品進行電子探針成分分析，測試工作在河北地質(zhì)大學(xué)電子探針實驗室完成，使用JEQL-JXA-8230電子探針儀器測定。工作條件為加速電壓15kV，束流20nA，束斑直徑5um。

3 分析結(jié)果與討論

3.1 礦石的成分分析

樣品為Ag-Cu礦石，主要由黃銅礦、石榴石、磁鐵礦等礦物組成，碲主要賦存于斑銅礦中。通過偏光顯微鏡觀察可見礦石中的黃銅礦呈自形-半自形粒狀結(jié)構(gòu)，黝銅礦主要以不規(guī)則狀嵌布于黃銅礦裂隙中（圖 3a）；部分石榴子石呈顆粒狀集中分布，有明顯暗化邊（圖 3b）；黃銅礦周圍有大量斑銅礦、黝銅礦，斑銅礦與黝銅礦構(gòu)成出溶結(jié)構(gòu)（圖 3c）；黃銅礦周圍的斑銅礦發(fā)生氧化反應(yīng)，呈現(xiàn)錆色，黝銅礦以包體形式嵌布于黃銅礦中（圖3d）。

圖3 典型礦石的反射光顯微照片F(xiàn)ig.3 Reflected light micrographs of typical ores

3.2 含碲礦物形貌特征分析

通過電子探針研究發(fā)現(xiàn)Ag-Cu礦石的碲化物主要呈不規(guī)則粒狀包裹于斑銅礦中，粒徑極小，鏡下呈亮白色，并且常常與綠泥石共存（圖4a）。其多為包體嵌布于斑銅礦、黃鐵礦、輝銅礦中，且常與 Au共生；鉍為銀白色至粉紅色的金屬，質(zhì)脆易粉碎，鉍的化學(xué)性質(zhì)較穩(wěn)定（圖4b）。

圖4典型樣品的背散圖Fig.4 BSE image of typical samples

3.3 含碲礦物化學(xué)成分分析

運用電子探針對Ag-Cu礦礦物樣品進行測定，電子探針測定數(shù)據(jù)見表1。

表1 典型碲化物的測定數(shù)據(jù)(wB/%)Table 1 Electron probe datas(wB/%)

樣品中的元素包括 Te、Cu、Si、Al、Ag、S、Fe、Mg，其中Ag、Te所占比最高，Cu、Fe次之。各元素范圍 Te：31.97～35.99，Cu：4.26～10.39，Si：0.05～0.32，Al：0.00～0.03，Ag：53.47～56.04，S：0.68～2.31，F(xiàn)e：1.99～5.24，Mg：0.02～0.42。計算得出各元素均值為 Te：34.03，Cu：6.43，Si：0.15，Al：0.02，Ag：54.80，S：1.32，F(xiàn)e：2.80，Mg：0.16。經(jīng)計算得礦物為碲銀礦，碲化物晶體化學(xué)式見表2。

表2 樣品的晶體化學(xué)式Table 2 Crystal chemical formula of samples

根據(jù)化學(xué)計量性通用公式計算法計算得出所測樣本碲化物化學(xué)式平均值為(Cu0.880Si0.046Al0.006Ag4.562Fe0.439Mg0.056)2.011(Te2.609S0.386)1.006。

3.4 含碲礦物種類與結(jié)構(gòu)

碲化物都是共價鍵化合物，并具有較高程度的金屬鍵性?？煞譃槿齻€亞類-配位基型、島狀基型、層狀基型以及未分族及存疑礦物。在自然界中，已發(fā)現(xiàn)的碲化物類的礦物有38種，其中通常與碲元素相結(jié)合形成碲化物礦物的金屬元素，按地球化學(xué)元素的性質(zhì)可將其分為四組：①銅組，Cu、Au、Ag 元素；②鉑組，Pt、Pd、Ru、Ir、Os等元素；③鉍組，Bi、As、Sb、Pb、Zn等元素；④鐵組，F(xiàn)e、Mg、Ni、Mn等元素[19]。由電子探針測試結(jié)果可知，所選取的樣本中的碲化物為銅組的碲銀化物（圖5a）。

利用電子探針成分分析，筆者在樣本Ag-Cu礦礦石中發(fā)現(xiàn)了自然鉍（圖 5b）。鉍元素位于元素周期表ⅤA族，在自然界中常為3價陽離子形式。自然鉍常較純凈，有時含微量 Fe、Te、Sb、As、S[20]。鉍元素具親硫性，因此鉍元素主要以硫化物或硫鹽化物形式出現(xiàn)。但是當鉍的濃度高且貧硫的條件下，也可以形成自然鉍[20]。自然界中鉍以單質(zhì)和化合物兩種狀態(tài)存在，鉍單獨礦床少，常與鉛、鋅、銅、鎢、鉬、錫、碲等伴生[21]。鉍與常碲結(jié)合生成輝碲鉍礦、葉碲鉍礦、硫碲鉍礦等碲鉍化物。碲、鉍在礦石中普遍發(fā)育，品位變化穩(wěn)定，受大氣降水成礦作用控制明顯[22]，在破碎帶附近的礦體中高度富集[23]。刁泉銀銅礦中大量發(fā)現(xiàn)碲銀礦和自然鉍表明在銀成礦階段成礦流體中硫的逸度較低，碲和鉍的濃度較高，可能在有利的構(gòu)造位置形成單獨的碲和鉍礦體。

圖5 碲銀礦和自然鉍的能譜圖Fig.5 Energy spectrum of hessite and bismuth

4 結(jié)論

（1）晉東北刁泉地區(qū)銀銅礦中富含碲化物，經(jīng)過電子探針分析與計算確定為碲銀化物，平均晶體化學(xué)式為(Cu0.880Si0.046Al0.006Ag4.562Fe0.439Mg0.056)2.011(Te2.609S0.386)1.006。

（2）碲化物礦物主要產(chǎn)出于中-低溫?zé)嵋旱V床中，也有一些產(chǎn)出于接觸交代礦床中。在不同的物理化學(xué)條件下，碲元素明顯地表現(xiàn)出在高溫時高度分散，親氧性；而在中、低溫條件下富集、成礦，并呈現(xiàn)出親硫性的雙重地球化學(xué)特點。

（3）在基性、超基性活動早期階段或巖漿結(jié)晶過程中，碲因受到硫的萃取而大量富集，在多數(shù)硫化物晶出后，高碲逸度的條件下，碲與Au、Ag、Pb、Bi、Fe、Cu、Zn、Ni 等金屬及鉑族元素結(jié)合形成碲化物。碲、鉍在礦石中普遍發(fā)育，品位變化穩(wěn)定，鉍與常碲結(jié)合生成輝碲鉍礦、葉碲鉍礦、硫碲鉍礦等碲鉍化物。在金、銀、鉑富集的地方往往也會出現(xiàn)碲化物礦物，金、銀或多金屬碲化物型礦床是一種重要的礦床類型，這類礦床礦體產(chǎn)出層位淺、易于開采，因此對碲化物進行研究對類金屬找礦有現(xiàn)實作用。