金矿床中金与黄铁矿和毒砂的关系(卢焕章,朱笑青,王中刚,？)

金矿床中金与黄铁矿和毒砂的关系卢焕章,朱笑青,王中刚UniversityofQuebecatChicoutimi,Quebec,G7H2B1,Canada中国科学院地球化学研究所,贵州贵阳,550002,“不可见金”•在卡林型金矿中的金,从肉眼,甚至从显微镜下也见不到金的颗粒,因而称之谓”不可见金”。•经过金的物相分析,发现92%Au与毒砂、黄铁矿有关。•进一步的问题是Au在毒砂、黄铁矿中是呈什么状态分布,是呈微细的独立矿物?还是类质同象?是以化学键进入毒砂、黄铁矿的晶格?还是以化学吸咐在其表面?“不可见金”(Invisiblegold)的定义•关于“不可见金”的定义,根据美国地质研究所1980年出版的由BatesandJacksoneds的”GlossaryofGeology”:•InvisiblegoldisasynonymusedinthepopularpressforCarlin-typegold。•随着研究的进展,本文把存在于矿物(特别是黄铁矿和毒砂)晶格中的金称为“不可见金”。卡林型金中金的赋存状态•以沉积岩为主要容矿岩石的卡林型金矿，是目前世界上储量最大的金矿类型之一，金以“不可见金”或其颗粒极细(纳米级)金存在,是该类型金矿最重要的特点之一。•国内外大量研究已经证实，在卡林型金矿中,金(92%)主要赋存在含砷黄铁矿和毒砂中。中国卡林型金矿Au与毒砂,黄铁矿之关系•金的粒度微细，一般为显微一次显微级和不可见金,金矿物成色较高。•矿石中常见的金属矿物有黄铁矿、毒砂、辉锑矿、雄黄、雌黄、辰砂、白铁矿、磁黄铁矿，次为闪锌矿、方铅矿、硫砷铜矿等；脉石矿物主要有石英、水云母或绢云母、方解石、（铁）白云石、重晶石、地开石、伊利石、高岭石、萤石等。•滇黔桂接壤区和川西北地区的卡林型金矿金矿物多为次显微金。•卡林型金矿原生矿石中主要载金矿物是含砷黄铁矿,其次是毒砂,金以“不可见金”和可见金形式赋存于载金矿物中。金矿床中环带状黄铁矿和毒砂(Zacharisetal.,2004)a.Py2黄铁矿的结构;中间为贫As和Au的原生黄铁矿;边上为高As和Au的环b.Py1位于黄铁矿的中心,边上的环为Py2;C.细粒的毒砂(Apy;白色)位于Py2当中或散布在其附近;d.Py1和Py2晶体;箭头示EPMA分析的位置金牙金矿毒砂((Apy),黄铁矿(py)和雄黄(rel)的含金量柱状图(ZhouandWang2003)美国卡林型金矿的分布(Arehartetal.,1993)美国卡林型金矿的矿物共生组合和生成顺序(Arehartetal.1993)美国五个卡林型金矿三种黄铁矿中的Au,As含量及相互关系(Arehartetal.,1993)美国7个卡林型金矿床的Au-As的SIMS和EMPA分析结果(Reichetal.,2005)世界上卡林金矿的Au,As分析结果(Reichetal.,2005)卡林型(Carlin)和浅成热液(Epithermal)金矿Au和As的SIMS,EMPA和LA-ICP-MS的分析结果(Reichetal.,2005).Au呈Auo和Au+1存在.不可见金•进一步的研究表明,世界上的其它金矿:如造山带中浊积岩型金矿和太古代绿岩带金矿,•变质金矿,与火成岩有关的金矿,•浅成热液金矿，•甚至在含金的块状硫化物矿床,金除了以自然金(可见金)产出外,在这些矿床的黄铁矿、毒砂、辉锑矿、雄黄等硫化物中也含有不可见金。太古代金矿的毒砂和金的分布,发现毒砂和黄铁矿有一反应边(Moreyetal.,2008)澳大利亚五个太古代金矿的位置,三个成矿阶段中的矿物共生组合以及背射电子影象图(Moreyetal.,2008)与火成岩有关的金矿黄铁矿的分析结果(Zacharisetal.,2004);加拿大Hemlo变质金矿的矿物共生组合(Tomkindetal.,2006;Luetal.,2002)毒砂的稳定区,化学成分和相关系(Moreyetal.,2008)结论•1.在卡林型金矿金主要以不可见金和可见金存在于黄铁矿、毒砂等硫化物中，在含Au和As的蚀变环带(Py2)中有微细粒金存在。•2.在与火成岩有关的矽卡岩型金矿中，金以可见金存在，但在硫化物中含有不可见金。•3在变质岩型金矿中，金除了以自然金产出外，在毒砂、黄铁矿、辉锑矿和雄黄中均见有不可见金。•4.在浊积岩型金矿中，金以可见金存在，但在毒砂、黄铁矿、辉锑矿等硫化物中含有不可见金。•5在造山带的太古代绿岩带金矿中，金主要以自然金产出，但在毒砂和黄铁矿中存在不可见金，后期的热液作用可使不可见金从毒砂和黄铁矿中溶出来，在黄铁矿的高As蚀变带或其裂隙中产出自然金。几个重要的反应•Clark(1960)发现金和毒砂在一起时会有下列反应:•3FeAsS+Au=FeAs2+2Fe1-xS+As-Au-S(melt)•即存在一个As-Au-S熔体.•Reichetal.,(2005)研究了Au在含As黄铁矿中的溶解度,Au的浓度(CAu)可用下式表示:•CAu=0.02CAs+4x10-5•式中CAu为Au的浓度,CAs为As的浓度这表明最大的Au/As克分子比为0.02.也就是说如果样品中As的含量为1%,则样品中最大Au含量为0.02%.这是很高的Au含量.•毒砂+磁黄铁矿+不可见Au毒砂+黄铁矿(+-磁黄铁矿)+可见金黄铁矿(Py2),毒砂和自然金的演化过程示意图(据Moreyetal.,2008修改)结论•6.从不可见金到可见金需经过一个热液的蚀变作用，在高As的条件下，升高温度和硫逸度，溶出不可见金，在温度下降和还原条件下以可见金形式存在于蚀变带中。这种从不可见金到可见金的转换过程，反映了Au、As、S以及Fe等元素的地球化学特征。结论•金矿中的黄铁矿和毒砂具有相似的赋存可见金的蚀变环带，蚀变环带是以高As含量为特征的，并且后期可见金是沿裂隙或毒砂和黄铁矿颗粒之间分布。可见金是热液活化了矿物中的不可见金而形成的，这可能是金矿形成的一种机理。浊积岩型金矿