安徽铜陵冬瓜山铜矿床主成矿元素及伴生金银的赋存状态研究.pdf

2023年6 月第43 卷第2 期四川地质学报Vol.43No.2Jun.,2023安徽铜陵冬瓜山铜矿床主成矿元素及伴生金银的赋存状态研究文雪华（四川省国土科学技术研究院（四川省卫星应用技术中心），成都6 10 0 45）摘要：本文运用原位分析技术扫描电子显微镜（SEM）及其配套的背散射电子像功能，特征X射线线扫描、面扫描功能，研究冬瓜山铜矿主成矿元素赋存矿物及伴生金、银赋存矿物的形貌背散射电子像、能谱图，线、面分布图像及各元素的含量特征，初步查明了冬瓜山铜矿主成矿元素与伴生金、银的赋存状态。结果表明：主成矿元素铜、铁、硫以黄铜矿形式存在，另外铁、硫元素主要以黄铁矿形式存在。伴生金元素均独立金矿物自然金、银金矿、碲金银矿等三种金矿物形式存在，银元素以银金矿、碲银矿、硫银铋矿等三种独立矿物形式存在。黄铜矿以它形-它形粒状结构嵌布于非金属矿物或黄铁矿中，或以包裹体形式被黄铁矿包裹。独立金矿物多以包裹体提形式存在，被包裹在黄铁矿中，粒径8 40 m。银矿物主要为硫银铋矿和碲银矿：硫银铋矿呈不规则状镶嵌在黄铁矿中，粒径约10 m；碲银矿沿黄铁矿的晶间裂隙分布，为后期成矿作用的产物。上述伴生成矿元素赋存状态的研究成果，对冬瓜山矿床的成矿机制、矿山选矿、矿产资源综合利用与合理开发等方面起到了指导性作用。关键词：冬瓜山铜矿床；主成矿元素；伴生金银；赋存状态中图分类号：P618.41DOI:10.3969/j.issn.1006-0995.2023.02.008元素赋存状态是指元素在其地球化学迁移历史的某个阶段，所处的物理化学状态及与共生元素的结合特征。元素赋存状态的研究是工业选冶的基础。在我国绿色、低碳、节能、环保的大背景下，铜矿床中铜的赋存状态，以及与其伴生金银的赋存状态，长期以来是地学界研究的热点。如，刘亚非等（2 0 15）对安徽铜官山矽卡岩型铜铁矿矿床伴生金银赋存状态的研究，单连军（2 0 10）对红透山铜矿伴生金银的赋存状态开展研究，胡新付（2 0 0 4）探讨了狮子山铜矿各矿床伴生金银赋存状态。同时，偏光显微镜，AMICS、电子探针、扫描电镜等技术方法也在研究铜矿床中主成矿元素及伴生金银中发挥着重要的作用（方明山和王明燕，2 0 18）。本文利用扫描电镜结合能谱分析技术分析了安徽铜陵冬瓜山铜矿床主成矿元素及伴生金银的赋存状态，为该矿床的矿产资源综合利用提供了基础资料。1地质背景与矿床特征冬瓜山矿床位于中国东部安徽铜陵地区，为长江经济带，中下游铜金成矿带的一部分，矿体产于顺安-盛冲复向斜之青山背斜的北端。矿体赋存于上泥盆统五通组顶部的砂岩、泥质粉砂岩和上石炭统黄龙组白云岩和船山组灰岩。矿体走向长达3 0 0 0 m，水平投影最大宽度8 8 2 m，平均视厚度3 2.2 4m，最大厚度为8 4.2 9 m（曾普胜等，2 0 0 5），矿体具有“二位一体”和“多层楼”的特点（张燕霞，2 0 13）。冬瓜山铜矿床是狮子山矿田储量最大的铜矿床，单个矿体铜金属量近10 0 万吨，铜的平均品位为1.01%；硫（黄铁矿）也达大型规模，硫平均品位为19.43%（邱士东等，2 0 0 7；曾普胜等，2 0 0 5）。矿体稀土元素及主要成矿元素与岩体具有亲缘关系，与围岩（地层）的关系不大，区内成矿物质主要来源于燕山期中酸性岩浆上侵形成的岩浆岩（骆珊，2 0 14），主成矿流体为弱碱性、还原性流体（周鑫，2 0 13）。矿石构造以块状、细脉浸染状为主，成矿期次分为2 期6 个阶段，与成矿关系密切的为晚矽卡岩阶段和硫化物阶段（骆珊，2 0 14）。铜矿物主要以黄铜矿为主，脉石矿物主要为石榴石、石英、辉石、滑石等，黄铜矿、黄铁矿和磁黄铁矿共生关系密切（韩晓亮，2 0 13）。2原原位分析方法及实验条件收稿日期：2 0 2 2-0 7-13作者简介：文雪华（19 7 8 一），女，四川南江人，工程师，研究方向：矿产资源综合利用文献标识码：A文章编号：10 0 6-0 9 9 5（2 0 2 3）0 2-0 2 43-0 4243安徽铜陵冬瓜山铜矿床主成矿元素及伴生金银的赋存状态研究主要利用电子探针波谱分析功能及扫描电镜能谱分析和背散射电子像功能，该实验在自然资源部重点实验室西南监督检查中心完成。电子探针的型号为：EPMA-1600，为日立岛津公司生产，其定量分析实验条件初步定为：加速电压为2 0 kV，束流15uA，束斑13 m。扫描电子显微镜型号为：S-4800冷场发射扫描电子显微镜（配背散射探头、能谱仪及射线线面扫描功能），该仪器为日本日立公司生产（戴婕等,2 0 11)。3扫描电子显微镜及能谱分析（SEM+EDS）3.1主成矿元素赋存状态Cu元素主要以黄铜矿的形式存在，如下图所示，为矿石中主要矿石矿物，以不规则晶形嵌布于非金属矿物中（图1a），或者被黄铁矿包裹（图1b）、或与黄铁矿共生（图1c）。黄铜矿的颗粒较大，能谱分析其成分时，结果几乎未受到基体成分的影响，而只显示了Cu、Fe、S 的波峰及能谱分析成分（图1 d-f,表1)。冬瓜山铜矿的Fe、S 元素也分布在黄铜矿中。aCPCpC“语图CpPy“君图CpPy600ummm电子图像1电子阳源1谱图1e700um谱图1f电子图源1造图16满量程2 53 4cts光标：0.0 0 0a黄铜矿分布在非金属矿物中；b黄铜矿被黄铁矿包裹；黄铜矿嵌布在黄铁矿中，与黄铁矿共生；d-f黄铜矿能谱特征注：a-c为背散射电子像，以下各图均如此。Cp：黄铜矿；Py：黄铁矿3.2伴生成矿元素赋存状态3.2.1Au元素的赋存状态该矿床中金元素均独立金矿物自然金（表2，图2 a）、银金矿（表2，图2 b、e）、碲金银矿等三种金矿物形式存在。这些金矿物大多以包裹体形式存在于黄铁矿中，粒径约8 40 m，其形状不规则，与黄铁矿接触界线清晰，包裹关系明显（图2）。能谱成分分析中均含有重量百分在0 9.8%4.11%的Fe（表2），均为Fe的基体效应所致（戴婕等，2 0 11）。对银金矿（图2 e）进一步做面扫描分析（图2 f），金元素在银金矿中分布均匀，验证了上述点分析的对测试结果的评判。8101214kev满量程550 4cts光标：0.0 0 0图1黄铜矿的分布规律及能谱特征点位重量百原子百重量百原子百重量百原子百总量分比分比分比分比分比分比Cu-135.89%51.07%29.23%23.88%Cu-235.53%50.61%30.73%25.14%Cu-336.41%51.58%30.10%24.48%33.49%23.94%Cu-436.66%51.85%29.84%24.24%33.50%23.91%Cu-535.72%50.83%30.42%24.85%33.86%24.31%99.99%68S10表1黄铜矿能谱成分分析结果元素Fe34.88%25.05%33.74%24.25%6kev满量程550 4cts光标：0.0 08Cu10100%100%kev100%100%镍矿石中主次元素及铜矿成矿元素分析方法研究成果报告：中国地质调查局成都地质调查中心，2 0 13.2442023年6 月第43 卷第2 期AuFe点位重量百原子百重量百原子百重量百原子百重量百原子百重量百原子百分比分比分比Au-198.74%Au-293.66%Au-376.51%Au-45.60%Au-594.99%备注：“”表示不含该元素或含量在检出限以下aNGPy30um电子图源1dPet四川地质学报表2 含金矿物能谱成分分析结果元素Ag分比分比95.70%1.26%87.61%0.98%63.12%1.06%2.97%4.11%86.53%3.31%Vol.43No.2Jun.,2023TeS分比分比分比分比分比4.30%/3.23%5.36%3.09%22.43%7.69%52.22%10.64%1.70%bPy40umeEle清图金的赋存总量状态/9.16%33.79%50.53%2.83%Ele电子做漆1/134.93%28.57%/C30umf100%100%100%3.15%10.25%EleP电子图像1自然金银金矿银金矿100%碲金银矿100%银金矿Py30uma.自然金以包裹体形式分布于黄铁矿中；b-c.银金矿嵌布于黄铜矿中；d.碲金银矿分布于黄铜矿中；e.银金矿以包裹体形式分布在黄铁矿中；f.银金矿中金元素面扫描图像，金元素均匀分布在银金矿中。备注：Py黄铁矿；NG自然金；Ele银金矿；Pet碲金银矿3.2.2Ag元素的赋存状态银元素除了上述以银金矿的独立矿物存在外，还以碲银矿、硫银铋矿的形式存在。碲银矿为后期成矿作用的产物，以不规则状沿黄铁矿的晶间裂隙分布（图3）。碲银矿的能谱图（表3，图5）中显示了Fe、S 的峰值，成分结果中有3.42%的Fe,1.61%的S，为黄铁矿的基体效应所致。硫银铋矿呈不规则状镶嵌在黄铁矿中（图4），粒径约10 m，在铋银矿中含有少量的Te，其含量为0.9 8%，17.3 1%的S为该矿物主要成分，1.54%的Fe为基体效应所致。Bi银的点位总量重量百原子百重量百原子百重量百原子百重量百原子百重量百原子百分比分比分比分比分比分比Ag-13.42%Ag-265.53%电子图像1Fe6.52%30.61%1.54%1oum图2 金矿物分布特征“语图130um电子图像1图3 碲银矿Ag2Te背散射电子像表3 含银矿物能谱成分分析结果元素Ag57.59%56.90%2.68%14.65%电子田像1分比分比分比分比37.38%31.22%13.25%0.98%AuLa1图4硫银铋矿AgBiS2背散射电子TeS1.61%5.36%0.75%17.31%52.70%100%硫银铋矿AgBiS2245语图230um电子图像1赋存状态100%碲银矿Ag2Te安徽铜陵冬瓜山铜矿床主成矿元素及伴生金银的赋存状态研究4结论冬瓜山铜矿床中主成矿元素Cu、Fe、S 以黄铜矿形式存在，另外Fe、S 元素主要以黄铁矿形式存在。伴生金元素均独立金矿物自然金、银金矿、碲金银矿等三种金矿物形式存在，银元素以银金矿、碲银矿、硫银铋矿等三种独立矿物形式存在。黄铜矿以它形-它形粒状结构嵌布于非金属矿物或黄铁矿中，或以包裹体形式被黄铁矿包裹。独立金矿物多以包裹体提形式存在，被包裹在黄铁矿中，粒径8 40 m。硫银铋矿呈不规则状镶嵌在黄铁矿中，碲银矿沿黄铁矿的晶间裂隙分布，粒径约10 m，银矿物后期成矿作用的产物。上述伴生成矿元素赋存状态的研究成果，对冬瓜山矿床的成矿机制、矿山选矿、矿产资源综合利用与合理开发等方面起到了指导性作用。参考文献：刘亚非，赵慧博，高志文，来志庆，叶美芳.2 0 15应用偏光显微镜和电子探针技术研究安徽铜官山伴生元素金银铂钯铀的赋存状态J岩矿测试，3 4(2)：18 7-19 3.单连军，2 0 10.红透山铜矿伴生金银的赋存状态及在选矿产品中的走向J有色矿冶，1：18-2 1.胡新付2 0 0 4.狮子山铜矿各矿床伴生金银含量、赋存状态及分布规律的探讨J有色金属（选矿部分），5：4-7.方明山，王明燕.2 0 18.AMICS在铜矿伴生金银综合回收中的应用J.矿冶，2 7（3)：10 4-10 8.韩晓亮2 0 13 铜陵冬瓜山铜矿分级浮选试验研究D东北大学。骆珊。2 0 14.安徽铜陵冬瓜山铜矿床成矿地质特征及成矿规律D中南大学周鑫.2 0 13.安徽铜陵冬瓜山铜矿床地质地球化学特征及成因分析D中南大学.张燕霞，2 0 13.安徽铜陵冬瓜山铜矿床地质特征及矿床成因探讨D中国地质大学曾普胜，裴荣富，侯增谦，蒙义峰，杨竹省，田世洪，徐文艺，王训诚2 0 0 5安徽铜陵矿集区冬瓜山矿床：一个叠加改造型铜矿J，地质学报，7 9(1)：10 6-112.邱士东，谢玉玲，徐九华，王葆华，杨竹森，蒙义峰.2 0 0 7 安徽铜陵冬瓜山铜矿床成矿流体特征及演化J.矿床地质，2 6(2)：6 55-6 6 3.戴婕，潘晓东，徐金沙，张茜，任静。2 0 11微束分析技术在研究伴生金元素赋存状态中的应用J岩矿测试，（6)：6 55-6 6 3.Study on the Occurrence State of Main Metallogenic Elements andAssociated Gold and Silver in Dongguashan Copper Deposit,(Sichuan Academy of Land Science and Technology,(Sichuan Satellite Application Technology Center),Abstract:In this paper,using the in situ analysis technology of Scanning Electron Microscope(SEM),Electron Back Scattering,X-ray Line Scan and Mapping technology to research the contents of the mainmetallogenic elements mineral and associated gold and silver minerals,the morphology and the occurrence state ofthe Dongguashan copper.The results show that the main metallogenic elements copper,iron and sulfur exist in theform of chalcopyrite,and iron and sulfur mainly exist in the form of pyrite.The associated gold elements exist innatural gold,electrum and petzite,while the silver elements exist in electrum,hessite and peruvite.Chalcopyrite isembedded in non-metallic minerals or pyrite in anhedral granular texture,or encapsulated by pyrite in the form ofinclusions.The independent gold mineral mostly exist in the form of inclusion,encapsulated in pyrite,and theparticle size is 8-40 m.Silver minerals are mainly peruvite and.Peruvite is irregularly embedded in pyrite with aparticle size of about 10um;while hessite distributed along the intercrystalline fracture of pyrite,in the latemineralization stage.The above research results of the occurrence state of the associated metallogenic elementshave played a guiding role in the metallogenic mechanism,mineral processing,comprehensive utilization andreasonable exploitation of mineral resources of Dongguashan deposit.Key Words:Dongguashan copper deposit;major metallogenic element;associated gold and silver;occurrence state;Tongling246谱图1Te23满量程8 9 12 cts光标：0.0 0 0图5碲银矿能谱图Tongling,Anhui ProvinceWEN Xue-huaChengdu610045)谱图245678kev624满量程3 58 5cts光标：0.0 0图6 硫银铋矿能谱图810kev