矿石矿物成分

胶东金矿因其矿床类型不同，成矿作用的差异，导致各类型矿床矿石矿物成分不同。其中，焦家式破碎带蚀变岩型金矿，矿石是由构造岩经历多期次、多阶段热液蚀变作用改造而形成的，所以，矿石矿物成分最为复杂。玲珑式含金石英脉型金矿，矿石是由构造裂隙控制的含金石英脉体所组成，所以，矿石矿物成分最为简单，以黄铁矿、石英、绢云母、褐铁矿、自然金、银金矿为主要矿物的矿石矿物成分，矿物类型及其相对含量见表6-1。从表中矿物的成生关系，可划分如下几个组合：

1原岩残留矿物

该组合矿物主要残存于河西式节理密集带型金矿及焦家式破碎带蚀变岩型金矿矿石中。组合矿物有长石、石英、黑云母、角闪石、榍石、褐帘石、磁铁矿、磷灰石、锆石等。

2蚀变矿物

该组合矿物主要产于焦家式破碎带蚀变岩型金矿及河西式节理密集带型金矿矿石中。该组合矿物有：绢云母、石英、黄铁矿、绿泥石、碳酸盐、金红石、白钛石等。

3热液矿物

按其成生关系又可划分为如下几个亚组合：

（1）镜铁矿、石英、磁铁矿、绢云母；

（2）石英、黄铁矿、自然金；

（3）菱铁矿、石英；

（4）黄铁矿、石英、绢云母、自然金；

（5）黄铜矿、闪锌矿、方铅矿、石英、黄铁矿、毒砂、磁黄铁矿、斑铜矿、黝铜矿、银金矿、自然金、碲银矿、碲铅矿、碲金矿、斜方辉铅铋矿、针硫铋铅矿；

（6）闪锌矿、方铅矿、石英、黄铁矿、黄铜矿、金银矿、银金矿、银黝铜矿、含银含砷黝铜矿、锌黝铜矿、砷黝铜矿、锌砷黝铜矿、辉铅铋矿（或辉铋铅矿）、硫锑铜银矿、辉硫砷银矿、硫银铋矿、自然铋；该组合矿物主要出现于焦家式金矿矿石中；

（7）方解石、石英、铁白云石；

（8）石英、黄铁矿；该组合矿物主要出现于焦家式金矿矿石中；

（9）方铅矿、闪锌矿、石英、黄铁矿、黄铜矿、螺状硫银矿、辉银矿、自然银、金银矿；该组合矿物主要出现于焦家式金矿矿石中。

表6-1 主要金矿床类型矿石矿物成分表

（10）方解石、石英、重晶石；该组合矿物主要出现于焦家式和河西式金矿矿石中。

4表生矿物

主要为褐铁矿，其次有辉铜矿、铜蓝。另外有少量的孔雀石、蓝铜矿、菱锌矿、软锰矿、硬锰矿、白铁矿、高岭土、角银矿、铅矾、白铅矿等。

为了解和掌握萨瓦亚尔顿金矿床中矿石的化学组成，我们对含矿岩石、各类型矿石和重要矿物等进行了较全面的化学分析，从而获得了一系列有关基本化学组成的信息。

一、矿石的主要化学成分

为较全面和精确地测定矿石中的化学组成，特采用中子活化分析法进行分析，获得了大量岩石、矿石和金属矿物中所含多达30余种化学元素基本含量的数据。兹将主要金属含量分别列于表519、表520和表521中。

从表519、表520中可见，萨瓦亚尔顿矿床中矿石的主要金属成分为Au、Ag、As和Sb。由于矿石中主要的金矿物为银金矿，因而虽然迄今尚未发现独立的银矿物，但金矿石的银含量仍然很高，绝大部分样品接近达到边界品位，其中不少样品可达工业品位的含量。在一些矿化破碎带中尚可以圈定出独立的银矿体。

金矿石中还普遍含As、Sb，且含量极高，Au与As、Sb之间存在明显的正相关关系，即一般As、Sb含量高的矿石，金含量亦高。因而在萨瓦亚尔顿矿区完全可以利用As、Sb的含量变化来寻找金的富矿体。我们应用X荧光测量方法亦得到了类似的结论。

表519　主要矿物中的主要金属含量（wB/10-6）

测试单位：成都理工学院核工系中子活化实验室，1998；

测试方法：中子活化法

就矿石中主要组成矿物的化学成分来看（表519），毒砂和黄铁矿中普遍含Au和Ag。但毒砂中的Au、Ag含量较黄铁矿中的Au、Ag含量高出数倍至数十倍。由此看来，毒砂显然是最重要的载金矿物。

图510、图511和图512示原生矿石、矿石中的主要矿物和容矿围岩中的Au、Ag、Sb、As含量变化情况。就Au含量与Ag含量的关系来看，无论金矿石、单矿物和容矿围岩中，两者均有很强的相关性。Au含量与Ag含量这种稳定的相关关系，显然与Au以银金矿形式产出有关。

表520　各种类型矿石的主要金属含量（wB/10-6）

测试单位：成都理工学院核工系中子活化实验室，1998；

测试方法：中子活化法

表521　各种容矿岩石中主要金属含量（wB/10-6）

测试单位：成都理工学院核工系中子活化实验室，1998；

分析方法：中子活化法

图510　各类矿石中Au与Ag、As、Sb相关图

图511　主要矿物中Au与Ag、As、Sb相关图

在上述三种赋矿介质中，以单矿物中w（Au）与w（As）的相关性最好。虽然矿石的个别样品中As含量较低，如SⅣ－97-22样为锑－金型矿石，Sb含量在矿石中所占比重很大，但因As的含量较低，因而Au的含量也相对降低，不过也显示存在一定的相关关系。

w（Sb）与w（Au）、w（Ag）之间的关系，显然与w（As）有很大的区别。在各类矿石中w（Sb）与w（Au）、w（Ag）的关系为负相关，尽管Sb在某些金矿石中的含量可能很高。Sb含量与Au含量、Ag含量的这一关系，至少说明两个问题。第一，Sb矿物不是载金矿物；第二锑与金不是同一成矿阶段的产物。只有当两者叠加时，才可能出现Au与Sb含量同时增长的情况。

图512　容矿围岩中Au与Ag、As、Sb相关图

采用最小二乘法回归线性方程，求得Au含量与As含量、Sb含量、Ag含量的相关关系如下：

（1）原生矿石

w（Au）与w（As）的相关性（单位：10-6，下同）

w（Au）=768306+191008×10-5w（As）　r=013513

w（Au）与w（Sb）的相关性

w（Au）=929871-283223×10-5w（Sb）　r=-027094

w（Au）与w（Ag）的相关性

w（Au）=125049+010432w（Ag）　r=072615

（2）原生金属矿物

w（Au）与w（As）的相关性

w（Au）=034846+282565×10-5w（As）　r=0704467

w（Au）与w（Sb）的相关性

w（Au）=1846859+34043×10-3w（Sb）　r=022768

w（Au）与w（Ag）的相关性

w（Au）=-035389+0063115w（Ag）　r=085917

（3）氧化矿石

w（Au）与w（As）的相关性

w（Au）=-239022+50175×10-5w（As）　r=093688

w（Au）与w（Sb）的相关性

w（Au）=886520+634402×10-6w（Sb）　r=003371

w（Au）与w（Ag）的相关性

w（Au）=1155632-0018134w（Ag）　r=-004339

（4）容矿围岩

w（Au）与w（As）的相关性

w（Au）=0078392-5678725×10-4w（As）　r=-031667

w（Au）与w（Sb）的相关性

w（Au）=0073521-6491300×10-4w（Sb）　r=-029714

w（Au）与w（Ag）的相关性

w（Au）=0078308-0015129w（Ag）　r=-047420

由以上相关系数可以看出，Au含量与Ag含量在原生矿石和矿物中的相关性颇佳。这一相关性如前所述是与Au与Ag结合形成以银金矿形式产出有关。但在氧化矿石中Au含量与Ag含相关，这是因为银金矿在氧化带中遭受强烈氧化和淋滤，使银金矿中的Ag淋失，即Au与Ag发生分离使然。

Au含量与As含量的关系，在原生矿石，原生金属矿物和氧化矿石中都有很好的相关性这显然与毒砂和自然砷是金的伴生矿物，而且系载金矿物有关。特别是在氧化矿石中，Au含量与As含量的相关性最强，因而可以利用As的高含量来寻找金的富集部位或金矿体。

Au含量与Sb含量的关系，两者相关性较差，特别是在原生矿石中两者呈负相关。这表明，锑矿物不是载金矿物，而且不是同一阶段的产物。

在容矿围岩中，Au含量与As含量、Sb含量、Ag含量均呈负相关关系，这可能说明，矿区内的容矿围岩并非矿质的主要提供者，成矿作用携带的矿质主体是由热液活动，通过不同阶段的热液分别由深部带入的（详见第六章）。

必须指出，虽然Au含量与As含量、Sb含量、Ag含量之间存在某种特殊关系，但由于成矿条件的复杂性和多阶段性，因而它们之间在空间上往往出现许多变化。就金而言，在矿体中的分布相当不均匀。这种不均匀性，与矿石的矿物组合类型和载金矿物的分布不均匀密切相关。在原生矿石中金含量以富含毒砂的矿石中最高，而以黄铁矿为主体的矿石中，金含量明显低于前者。在毒砂为主矿石中，又以细粒毒砂为主的矿石含金最高。在黄铁矿为主的矿石，则以含细粒黄铁矿为主的矿石含Au较好。从表519可知，细粒毒砂比粗粒毒砂含金高得多，而细粒黄铁矿比粗粒黄铁矿的含金性为佳。由此不难看出，载金矿物的种类、含量及分布情况直接控制着矿体中金的聚集状况，这是萨瓦亚尔顿金矿床中矿石物质组成与金富集规律的一大特色。

还应指出的是，许多矿石（包括原生矿石和氧化矿石）中Ag含量可以达到边界品位，特别是原生矿石中，凡是Au含量较高的矿石，Ag含量也高。这一相关关系从Au与Ag结合形成的银金矿和两者的相关系数很好地显示出来。应该指出，Ag是矿床中不容忽视的、重要的、可以综合利用的组分之一。

此外，矿石中Sb的含量普遍较高，在一些类型矿石中，Sb含量可以达到工业品位，甚至可圈定出一定规模的独立锑矿体。萨瓦亚尔顿金矿床中，Sb是另一个重要的可综合开发利用的组分。

二、矿石的稀土元素含量及其特征

将各类矿石及石英脉、石英－碳酸盐脉、深部原生矿石等的稀土元素含量经过球粒陨石标准化后的数值，分别列于表522、表523和表524中。

表522　各类矿石的稀土元素含量（wB/10-6）

表523　各类热液脉的稀土元素含量（wB/10-6）

表524　深300m附近矿石的稀土元素含量（wB/10-6）

将表522、表523和表524中的数值，分别制成图513、图514和图515。

根据以上表（表522～524）和图（图513～515）所显示出的稀土配分特征，可获得如下信息。

图513　各类矿石稀土配分模式

（样号同表522）

（1）萨瓦亚尔顿金矿床的稀土元素组成，从稀土配分模式图可看出，曲线总体显示较平缓，斜率不大。这表明矿床中轻稀土元素丰度和重稀土元素丰度比较接近。

（2）原生矿石与氧化矿石中Eu（铕）有明显的亏损，但石英脉和石英－碳酸盐脉却不存在Eu亏损现象，其中若含黄铁矿时（A-80样号），则又显现Eu亏损现象。这可能说明，矿床中金属矿物与非金属矿物的物源是不相一致的。

（3）在原生矿石中，大多数矿石类型的稀土配分曲线与容矿层的砂岩类和千枚岩（板岩）类岩石的稀土配分曲线颇相类似，但有少数样品（如Ⅳ97-23-3,SⅣ－97-23-1样）与大多数样品显著不同，表现出明显的Ce亏损。这一特征与矿区内辉绿岩脉的Ce亏损特征完全相似。由此看来，矿石中的成矿物质虽然大部分来自沉积地层，但不排除小部分矿质可能来自岩浆岩。

图514　各类热液脉体稀土配分模式

（样号同表523）

图515　深300m附近矿石稀土配分模式

（样号同表524）

（4）从图514中表现出的石英脉和石英－碳酸盐脉的稀土配分曲线中不难看出两者的差异。石英脉中的稀土元素由La至Lu，曲线向右斜倾，且较陡；石英－碳酸盐脉的曲线几乎呈一平行底边的水平线；而含黄铁矿的热液脉曲线变化则介于两者之间。这说明石英脉和石英－碳酸盐脉（尤其碳酸盐矿物），不仅是不同成矿阶段的产物，而且其物源也可能是不一致的。

1矿石矿物的组成

大厂锡矿矿石矿物的组成较为复杂，陈毓川等（1987，1993）对矿石矿物进行了详细的研究，共鉴定出矿物有120种以上，为大厂锡矿矿物学研究奠定了扎实的基础。同时黄民智等（1988）在《大厂锡矿矿石学概论》一书中，从主要金属矿物及标型特征、有用元素赋存状态及分布规律、成矿的物理化学条件、成矿物质来源及矿床成因等方面进行了比较系统、全面的总结，可以说是迄今为止对大厂矿田金属矿物及矿石学研究较为全面的一本专著。在此仅对其主要组成作一简单介绍（表3-1）。

表3-1 长坡-铜坑矿石矿物成分一览

（据黄民智，1988）

长坡-铜坑矿锡石多金属硫化物矿石组合复杂，主要的矿石矿物有：铁闪锌矿、毒砂、黄铁矿、磁黄铁矿、锡石和脆硫锑铅矿，次要的有白铁矿、黄铜矿、黄锡矿、黝铜矿、方铅矿、胶黄铁矿、硫锑铅矿及辉锑锡铅矿等。脉石矿物主要为石英、方解石、电气石、钾长石、绢云母和菱铁矿等；通过野外观察和显微镜下鉴定，脉状矿体和层状矿体在矿石矿物组成上是一致的。

2矿石主要的结构构造

矿石的结构构造特点是矿石形成过程的客观证据，有助于分析矿床的形成地质条件、物理化学环境、成矿作用及其演化特点，为矿床成因研究提供重要信息。矿体中由于矿物组成复杂，构造、岩浆、成矿多期活动，致使矿石的结构和构造也较为复杂。

（1）矿石的构造特征

矿石的构造主要为致密的块状构造、条带状构造、网脉状构造、扁豆状构造、细脉状构造、浸染状构造和栉状构造等。

1）块状构造：矿石矿物的含量较高，一般大于85%以上，脉石矿物的含量很少。矿物分布均匀，无方向性、致密。矿体有以下类型：①广泛发育在层状或似层状矿体中的层间构造虚脱部位或者与地层同步褶皱的褶皱转折端，或由于交代作用比较强烈时有利的围岩被彻底交代形成的致密块状矿石，该类矿石中常保留有围岩的残留或残块（图3-12A，B）；②出现在矿床上部的大脉状（图3-12C）、层面脉（如77号、75号、79号矿体）（图3-12D）、断层脉（190号）矿体中（图3-12F），呈致密块状，脉石矿物很少；③硅质岩中钙质结核被交代，形成富矿包（图3-12E）。

图3-12 长坡-铜坑矿的块状矿石产生特征

2）条带状构造：矿石矿物与脉石矿物相间，呈条带状。其形成是由于含矿热液选择性交代条带状灰岩或硅质灰岩中富钙质条带，保留了原条带状灰岩构造。该类矿石中一般磁黄铁矿、毒砂和黄铁矿较为发育，其次为铁闪锌矿和锡石。条带灰岩中条带宽一般为05～2cm，条带相对较为平直，但延续长短不一，常常可见由细条带状矿体向围岩的过渡（图3-13A，B，C，D）。

图3-13 大厂矿区条带状矿石产生特征

3）网脉状构造：是由层纹状矿化与细裂隙脉状矿化相互穿插形成，或者是早期形成的锡石与硫化物被晚期形成的硫化物与硫盐交代而形成不规则的网脉状构造。该构造在大厂矿田（尤其是硅质岩）中分布广泛（图3-14）。

图3-14 大厂硅质岩中92号矿体的网脉状构造

4）扁豆状构造：扁豆状灰岩中矿石特有的构造。其形成是由于铁闪锌矿、磁黄铁矿、黄铁矿和锡石等矿物选择性交代扁豆状灰岩中的富钙质扁豆体（图3-15A）。随着交代作用的进行，扁豆体明显程度降低。当交代作用进行彻底时，矿石具有块状构造（图3-15B）。

5）似石香肠构造：当条带状灰岩受到应力作用后，硅质条带被压扁、拉长或拉断，金属硫化物交代的钙质部分发生塑性流动，充填了被拉断的硅质部分，而形成石香肠构造。

图3-15 大厂矿区扁豆灰岩中矿石的扁豆状构造

6）细脉状构造：细脉状构造是由矿液沿NE向、NW向等裂隙充填或充填交代形成的，在大厂矿区普遍发育。尤其在上部靠近大厂背斜的转折端部位，细裂隙脉更为发育。细脉状构造的矿石可出现在所有地层单元中。具有细脉状构造的矿石成分复杂，可以由单一的锡石-石英脉、毒砂-石英脉，也可以由硫化物细脉、石英-硫化物细脉等组成。前者的脉壁界限清楚、平整，后者细脉的两侧可以见到向两侧选择性交代形成的“非”字形构造（图3-16A，B）。

图3-16 矿石的细脉状构造

7）浸染状构造：主要出现在硅质岩和条带状灰岩中，主要金属矿物黄铁矿、磁黄铁矿、铁闪锌矿和毒砂等呈顺层浸染状分布在围岩之中（图3-17）。

除了以上主要构造外，还有栉状构造、角砾状构造和晶洞状构造等。

图3-17 矿石的浸染状构造

（2）矿石的主要结构

矿石结构可以反映矿石矿物之间的相互关系。长坡-铜矿锡矿主要表现为3种形式：①矿物结晶过程形成，如自形晶结构、半自形-他形结构、生长环带结构；②交代作用过程中形成，如交代溶蚀和交代残余结构、交代环边结构；③矿物的固溶体分离形成，如乳滴状结构。

1）自形晶结构：该结构多为有较强结晶能力的矿物所具有，如锡石、黄铁矿、毒砂和脆硫锑铅矿等。在矿石中比较常见，矿物表现为自形程度高、具有规则的几何多面体形态，如锡石的四面体或八面体；黄铁矿的立方体或五角十二面体；毒砂的菱面体；脆硫锑铅矿的针状、长柱状等（图3-18A，B，C）。

2）半自形或他形结构：当交代作用不强烈时，早期形成的矿物被交代溶蚀成为半自形或他形（图3-18D）。

图3-18 主要矿物的自形晶结构

3）生长环带结构：在毒砂和锡石中，由于含有不同的杂质或不同色调引起的环带交互而成，或者黄铁矿由于次生增大，形成环带（图3-19）。

图3-19 具有环带结构的锡石和黄铁矿

4）交代溶蚀和交代残余结构：早期形成的矿物被晚期形成的矿物交代溶蚀，呈港湾状或筛孔状，或仅保留有早期矿物的残块（片）（图3-20）。

图3-20 交代溶蚀和交代残余结构

5）交代环边结构：新生的黄铁矿交代早期的胶状黄铁矿，在其周围形成明显的环边。或在白铁矿和磁黄铁矿周围形成自形毒砂与黄铁矿（图3-21）。

图3-21 具有反应边结构的矿石

6）乳滴状结构：黄铜矿、磁黄铁矿在铁闪锌矿中或黝铜矿和黄锡矿在脆硫锑铅矿中呈均匀或不均匀乳滴状分布，或呈定向不连续的片状、格子状分布（图3-22）。

图3-22 矿石的乳滴状结构

矿石一般由矿石矿物和脉石矿物组成。矿石矿物是指矿石中可被利用的金属或非金属矿物，也称有用矿物。如铬矿石中的铬铁矿，铜矿石中的黄铜矿、斑铜矿、辉铜矿和孔雀石，石棉矿石中的石棉等。脉石矿物是指那些与矿石矿物相伴生的、暂不能利用的矿物，也称无用矿物。如铬矿石中的橄榄石、辉石，铜矿石中的石英、绢云母、绿泥石，石棉矿石中的白云石和方解石等。脉石矿物主要是非金属矿物，但也包括一些金属矿物，如铜矿石中含极少量方铅矿、闪锌矿,因无综合利用价值，也称脉石矿物。矿石中所含矿石矿物和脉石矿物的份量比，随不同金属矿石而异。在同一种矿石中亦随矿石贫富品级不同而有差别。在许多金属矿石中，脉石矿物的份量往往远远超过矿石矿物的份量。因此，矿石在冶炼之前，须经选矿，弃去大部分无用物质后才能冶炼。

矿石矿物按矿物含量的多寡可分为：

①主要矿物,指在矿石中含量较多、且在某一矿种中起主要作用的矿物。

②次要矿物，指矿石中含量较少、对矿石品位不起决定作用的矿物。

③微量矿物，指矿石中一般含量很少，对矿石不起大作用的矿物。矿石中某些特征元素矿物，如镍矿石中微量铂族元素矿物，虽其含量甚微，但有较高的综合利用价值，这类微量矿物仍有较大的经济意义。

在研究矿石的矿物组成时，还应区分矿物的成因(原生的、次生的、变质的)和矿物的工艺特征（易选冶的、难选冶的）等。

矿石中除主要组分外，还伴生有益组分和有害组分。有益组分是可回收的伴生组分或能改善产品性能的组分。如铁矿石中伴生有锰、钒、钴、铌和稀土金属元素等。有害组分对矿石质量有很大影响,如铁矿石中含硫高，会降低金属抗张强度，使钢在高温下变脆；磷多了又会使钢在冷却时变脆等。

矿石的概念是相对的，随着人类对新矿物原料要求的不断增长和工艺技术条件的不断改进，目前无用的矿物也可成为矿石矿物。

矿石中有用成分（元素或矿物）重量和矿石重量之比称为矿石品位，金、铂等贵金属矿石用克／吨表示，其他矿石常用百分数表示。常用矿石品位来衡量矿石的价值，但同样有效成分矿石中脉石（矿石中的无用矿物或有用成分含量甚微而不能利用的矿物）的成分和有害杂质的多少也影响矿石价值。

cu100/047 吨 是铜矿，有用成分铜100克每047吨矿石，也可以说是铜矿石品位为047吨矿石中含铜量是100克。

Au1000/0417克 是金矿，有用成分金1000克/0417吨，即0417吨矿石重量中含有1000克金，

Ag1000/7 是矿石中有用成分银的含量百分数