西秦岭完肯金矿床载金硫化物矿物学和地球化学特征

西秦岭造山带在晚三叠世期间由华北板块和华南板块碰撞拼合而成。其地质演化历史复杂,岩浆活动频繁,矿产资源丰富,区内累计探明黄金储量大于1 200 t。然而,金矿床成因还存在卡林型、造山型、岩浆热液型和与侵入体相关等多种观点。完肯金矿床金资源量约3.5 t,位于西秦岭造山带西南段,赋存于下三叠统隆务河组浅变质沉积岩中,矿体主要受近EW和NW-SE向断裂控制,主要发育浸染状和细脉网脉状矿化,是区域内典型金矿床,也是理想的研究对象。本文通过开展岩石学、矿相学和载金硫化物地球化学研究,拟查明金的赋存状态,并探讨其矿床成因。研究表明完肯金矿床成矿作用可以分为3个阶段:成矿早阶段为黄铁矿(Py1)-石英-绢云母-绿泥石阶段;成矿主阶段为黄铁矿(Py2)-毒砂-石英-绢云母-绿泥石阶段;成矿晚阶段为石英-方解石-闪锌矿-方铅矿-辉锑矿阶段。电子探针分析数据(已检出的样品)显示黄铁矿金的含量(质量分数)为0.11%~0.24%,毒砂和闪锌矿金的含量分别为0.11%~0.28%和0.16%~0.37%。黄铁矿、毒砂样品中的金含量大多低于检测限,闪锌矿样品中金含量相对较高,70%的测点金含量高于0.15%,表明Au在硫化物中分布不均匀。黄铁矿Au/As值为0.007~0.20,均大于0.004,且在扫描电镜下未观察到自然金,表明完肯金矿床金主要以纳米级金颗粒或晶格金的形式赋存。此外,黄铁矿和毒砂中Fe-As、S-As的负相关关系揭示,Au主要是通过进入富As的八面体Fe结构位和化学吸附的方式进入载金硫化物。黄铁矿的Fe含量为45.41%~46.26%,S含量为51.48%~52.79%,其Fe/S(原子个数比)大于0.875,表明其为变质热液成因黄铁矿。成矿主阶段毒砂As含量为42.80%~46.52%,晚阶段闪锌矿Fe、Zn含量分别为1.77%~2.57%和63.75%~64.82%。进而,通过毒砂和闪锌矿温度计估算出成矿主阶段温度大致为(385±40)℃,硫逸度lgf(S2)为-7.55±1.45,成矿晚阶段温度为(251±7)℃,表明矿床形成于中高温变质热液流体作用。综合完肯金矿床载金硫化物矿物学、地球化学特征和前人热力学模拟研究揭示,完肯金矿床金的主要络合形式为Au(HS)2-和Au(HS)0。大规模的水岩反应和强烈的围岩硫化作用,诱发成矿流体中HS-浓度降低,从而导致金溶解度降低和金-硫络合物失稳,形成含金硫化物。因此,硫化作用可能是完肯金矿床金沉淀的主导机制。结合矿床地质特征,本文认为完肯金矿床属于造山型金矿床。