安徽庐枞矿集区沙溪斑岩型铜金矿床中硒、碲的赋存状态及富集规律研究.pdf
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1、书书书 ():岩石学报 :张亮,王世伟,范裕等 安徽庐枞矿集区沙溪斑岩型铜金矿床中硒、碲的赋存状态及富集规律研究 岩石学报,():,:安徽庐枞矿集区沙溪斑岩型铜金矿床中硒、碲的赋存状态及富集规律研究张亮,王世伟,范裕,周涛发,许龙江涧王延明涂文传 ,合肥工业大学资源与环境工程学院,合肥工业大学矿床成因与勘查技术研究中心,合肥 安徽省矿产资源与矿山环境工程技术研究中心,合肥 安徽铜冠(庐江)矿业有限公司,合肥 安徽省地质矿产勘查局 地质队,合肥 (),(),收稿,改回 ,():,:,;本文受国家自然科学基金项目(、)和国家重点研发计划项目()联合资助 第一作者简介:张亮,男,年生,博士生,地质学
2、专业,:通讯作者:王世伟,男,年生,副教授,矿物学、岩石学、矿床学专业,:摘要硒和碲是重要的战略性关键金属,在现代工业和国防建设中有着广泛的应用。硒和碲通常很难形成独立矿床,目前全球大部分硒和碲来自斑岩型铜金矿床。长江中下游成矿带是我国东部重要的斑岩 矽卡岩型铜金矿床成矿带之一,前人虽然对成矿带内矽卡岩型矿床中伴生关键金属已开展了相关研究,但对成矿带内斑岩矿床中关键金属的赋存状态、分布和富集规律尚关注较少。本次工作以成矿带内沙溪斑岩型铜金矿床为研究对象,系统采集了矿床不同深度、不同类型的岩矿石样品,通过扫描电子显微镜、全岩化学分析、及矿物原位 微量成分测试等分析技术方法对矿床中硒和碲等关键金属
3、开展了系统的研究。结果表明,沙溪矿床中硒和碲元素发生显著富集,与主成矿元素铜具有明显的正相关关系。估算矿床中伴生硒资源量约为 、碲资源量约为 ,其中硒达到大型规模,具有潜在利用价值。与成矿带内其他典型矽卡岩矿床(包括斑岩 矽卡岩矿床)相比,沙溪斑岩型矿床中硒和碲的含量明显偏低,这可能是深部成矿岩浆演化过程的差异导致的。矿床中有 的硒、的碲是以独立矿物形式存在。沙溪矿床硒、碲与主成矿元素铜和金的富集规律一致,流体混合过程中氧逸度的变化可能是硒和碲的主要的沉淀机制。关键词硒和碲;赋存状态;富集规律;斑岩型铜金矿床;长江中下游成矿带中图法分类号 ;硒()和碲()在现代工业和国防建设中有着广泛的应用,
4、被誉为“现代工业、国防和尖端技术的维生素”(,),已被世界上多国列为关键金属矿产(,;蒋少涌等,;翟明国等,),也是我国当前矿床学领域重点关注的关键金属矿产资源(陈骏,;毛景文等,;翟明国等,;侯增谦等,)。硒和碲在自然界的含量较低(,;,;,),通常很难形成独立矿床。目前全球约 的硒和碲来自于铜精炼的副产品(,),而世界上 的铜主要来自斑岩型铜金矿床,因此斑岩型铜金矿床是硒()和碲()资源的主要来源(,)。长江中下游成矿带是我国东部重要的斑岩 矽卡岩型铜金矿床成矿带之一(宁芜研究项目编写小组,;翟裕生等,;,;常印佛等,;周涛发等,;毛景文等,;谢桂青等,),这些矿床中除了主要成矿元素铜、金
5、、铁和硫富集成矿以外,还以伴生形式显著富集了镉、硒、碲、钴、铼、铋、锗、镓、铟和铊等关键金属资源(周涛发等,)。前人对成矿带内矽卡岩型矿床中的硒和碲等关键金属已开展了一些相关研究,但对成矿带内斑岩型矿床中的关键金属尚未开展研究。沙溪矿床作为长江中下游成矿带内代表性的大型斑岩型铜金矿床,前人报道过矿床中见硒化物和碲化物(北京矿冶研究总院,),但矿床中硒、碲等的赋存特征、分布和富集规律尚不明确。本次工作系统采集了沙溪矿床中不同空间位置的代表性岩矿石样品,查明了矿床中硒、碲等关键金属元素的空间分布。在此基础上,利用光学显微观察、扫描电子显微镜、综合矿物分析技术(),电子探针()及矿物原位 微量成分测
6、试等分析技术方法,查明了矿床中硒、碲等的赋存状态,指出了矿床中关键金属的利用前景,并初步探讨了硒、碲的沉淀富集机制。矿床地质特征沙溪矿床位于安徽庐枞火山岩盆地的西北缘,是长江中下游成矿带中典型的大型斑岩型铜金矿床,目前已探明铜金属量 万 ,平均品位 ;金金属量 ,平均品位 (袁峰等,;,)。矿区内出露地层主要有志留系下统高家边组和中统坟头组,侏罗系下统磨山组和中统罗岭组,白垩系龙门院组和杨湾组及第四系等。其中,志留系、侏罗系地层主要出露于矿区中部,白垩系地层零星分布在矿区西南和东南边部的地势低平处,而在矿区内早白垩统龙门院组陆相火山岩分布于矿区的西北和东南部,不整合覆盖于侏罗系的地层之上(常印
7、佛等,;任启江等,;,)。矿区内断裂发育,可分为近东西向、北东向、北北东向和北西向断裂,其中北北东向断裂最为发育,北东向断裂次之(图 )。矿区岩浆岩分布较广(傅斌等,;徐兆文等,;杨晓勇,),侵入岩岩石类型较多,主要有石英闪长斑岩、黑云母石英闪长斑岩和闪长玢岩等。其中,石英闪长斑岩和黑云母石英闪长斑岩是主要的赋矿岩石,形成时代约 (王世伟,)。沙溪矿床由凤台山、铜泉山、断龙颈和龙头山等 个矿段组成。其中,铜泉山矿段是主矿段,矿体呈不规则似层状、透镜状,总体走向 ,矿体倾向南东东。石英闪长斑岩是主要的赋矿围岩,少部分矿体赋存在粉砂岩中(图 )。沙溪矿床发育斑岩型矿床典型的围岩蚀变,包括:钾硅酸盐
8、化、青磐岩化、绢英岩化和高岭土化。钾硅酸盐化主要分布在矿床中深部,以钾长石、黑云母等含钾矿物的发育为特征;青磐岩化主要分布于矿床的浅部及外围,主要蚀变矿物为绿泥石、绿帘石、绢云母、钠长石等;绢英岩化分布范围 岩石学报 ,():北京矿冶研究总院 沙溪铜矿工艺矿物学研究报告图 沙溪矿床位置示意图()和沙溪矿区地质简图()(据 ,)()()(,)较广,常叠加在早期蚀变组合上,蚀变矿物主要有石英、绢云母、绿泥石等;高岭土化主要出现在矿床的上部,为长石等矿物蚀变为高岭石、伊利石等粘土矿物形成。铜金矿体主要产于绢英岩化叠加钾硅酸盐化蚀变带中(袁峰等,;王世伟,;,)。样品采集及分析方法本次研究在沙溪矿床的
9、铜泉山矿段 勘探线剖面系统采集各类岩矿石样品,对 勘探线 中段 补 和 补 钻 孔、中 段 和 、中段 和 钻孔进行全孔取样(图 ),按每个样品 连续采集钻孔岩心(部分岩矿石类型不足 ,则单独做一个样品),采样时忽略脉岩,共计采集 个岩心组合样。按照样品中的 品位,划分出以下矿石类型:()为蚀变石英闪长斑岩;()品位 为低品位矿石;()为工业品位矿石。低品位矿石中主要发育青磐岩化蚀变,蚀变矿物主要为绿泥石和钠长石。工业品位矿石主要发育钾硅酸盐化蚀变,并被后期张亮等:安徽庐枞矿集区沙溪斑岩型铜金矿床中硒、碲的赋存状态及富集规律研究图 沙溪铜金矿床铜泉山矿段 线剖面图及采样位置(据铜陵有色金属集团
10、股份有限公司矿产资源中心,修改)石英绢云母化蚀变叠加,蚀变矿物为钾长石、石英和云母等。对 个样品开展全岩主量和微量元素测试,分析测试单位为澳实分析检测(广州)有限公司。每个组合样品粗碎缩分成 ,再进行研磨细碎为 目。样品主量元素采用硼酸锂熔融、射线荧光光谱仪定量分析;微量元素采用四酸消解后进行质谱仪和光谱仪综合定量;金元素分析方法为加入试剂熔融,酸溶解后使用原子吸收光谱法测定。补 、补 和 的钻孔组合样进行了金元素含量分析。选取低品位矿石和工业品位矿石中代表性样品开展 分析。分析是在中国地质大学(武汉)协同中心测试,仪器型号为 。分析测试条件为:采用点阵扫描模式,电子束能量 ,信号收集步长为
11、,能谱信号收集步长为 ,每个像素点所采集的 射线计数为 ,像分割能力设置为 ,颗粒分割能力设置为 。利用 软件中 功能模块,可计算得出矿物颗粒靶中矿物的质量分数。矿物原位微量元素分析在合肥工业大学矿床成因与勘查技术研究中心()矿物微区分析实验室完成。激光剥蚀系统为 ,为 。激光剥蚀过程中采用氦气作载气、氩气为补偿气以调节灵敏度,束斑大小选择 。硫化物微量元素含量利用多个参考玻璃(、)和硫化物标样()作为多外标单内标的方法进行定量计算(,),详细的仪器操作条件和数据处理方法参考文献(汪方跃等,;图 三类样品中金、硒、碲、钴、镉和铼含量箱型图 ,)。矿床中关键金属元素含量特征本次工作重点关注沙溪矿
12、床中硒、碲、镉、钴和铼等关键金属元素。铜泉山矿段 勘探线剖面的 个钻孔组合样全岩主微量元素分析结果见表 。全岩分析结果显示,矿床中硒含量为 ,平均含量为 ;其中,蚀变石英闪长斑岩中硒含量 ,平均含量 ;低品位矿石硒中含量 ,平均含量 ;工业品位矿石中硒含量 ,平均含量 。矿床中碲含量为 ,平均含量 ;其中,蚀变石英闪长斑岩中碲含量 ,平均含量 ;低品位矿石中碲含量 ,平均含量 ;工业品位矿石中碲含量 ,平均含量 。矿床中镉、钴和铼平均含量分别为 、和 。总体上,矿床中镉、钴和铼元素含量均较低,硒和碲相对较高(表 )。不同类型岩矿石的硒和碲含量由高到低变化依次为:工业品位矿石 低品位矿石 蚀变石
13、英闪长斑岩(图 )。从 和 钻孔元素含量曲线图中可见,矿体中部相对于矿体边部更富集硒和碲,硒和碲总体变化规律与铜元素一致,与硅含量也有一定的相关性(图 )。根据沙溪矿床中工业品位矿石和低品位矿石的矿石量 岩石学报 ,():铜陵有色金属集团股份有限公司矿产资源中心 安徽省庐江县沙溪铜矿铜泉山与凤台山矿段 米加密勘探地质报告表 沙溪矿床部分全岩主 微量元素分析结果 钻孔号钻孔深度()岩矿石类型 ()()补 蚀变石英闪长斑岩 工业品位矿石 补 蚀变石英闪长斑岩 低品位矿石 高品位矿石 低品位矿石 工业品位矿石 蚀变石英闪长斑岩 低品位矿石 高品位矿石 低品位矿石 工业品位矿石 蚀变石英闪长斑岩 低品
14、位矿石 注:表示未测数据,每段组合样品用钻孔深度中值表示样品位置张亮等:安徽庐枞矿集区沙溪斑岩型铜金矿床中硒、碲的赋存状态及富集规律研究图 沙溪矿床钻孔中(垂向)硒、碲、铜和硅的含量变化曲线图 ,()表 沙溪矿床三类型样品中金、硒、碲、钴、镉和铼含量统计表 ,样品类型含量()蚀变石英闪长斑岩最大值 最小值 平均值 低品位矿石最大值 最小值 平均值 工业品位矿石最大值 最小值 平均值 表 沙溪矿床伴生硒、碲资源量估算 关键金属矿石类型矿石量(万 )矿石中平均含量()伴生资源量()合计()低品位矿石 工业品位矿石 低品位矿石 工业品位矿石 (铜陵有色金属集团股份有限公司矿产资源中心,)及硒和碲平均
15、含量,估算出矿床中硒资源量约为 ,碲资源量约为 (表 ),其中硒达到大型规模。对比成矿带内典型矽卡岩矿床相比,沙溪矿床中硒和碲的含量明显偏低,尤其是碲含量,要比矽卡岩矿床低 个数量级,这可能是因为沙溪矿床中硫化物的总量较少()有关(表 )。沙溪矿床铜精粉中硒含量为 (张一帆等,),是长江中下游成矿带斑岩 矽卡岩型矿床矿精粉硒含量最高的,从矿石到矿精粉富集倍数最大的,因此,硒作为精炼铜的副产品,具有潜在利用价值。硒、碲与主成矿元素的富集规律从元素相关性图解可见(图 ),三类岩矿石样品中,和 具有一定的正相关关系(),两者都与主成矿元素 具有较好的相关性,相关系数分别为 和 ,与 、相关性较弱。测
16、试结果表明,个低品位矿石样品的石英含量分别 为 、,钠 长 石 含 量 分 别 为 、,白云母含量分别为 、,钾长石含量分别为 、,绿泥石含量分别为 、,黄铜矿含量分别为 、。个工业品位矿石样品的石英含量分别为 、,钠长石含量分别为 、,白云母含量分别为 、,钾长石含量分别为 、,绿泥石含量分别为 、,黄铜矿含量分别为 、。矿物的质量分数结果见表 。矿床地质特征研究表明(袁峰等,;,),沙溪矿床的铜金矿体主要产于绢英岩化(蚀变矿物有石英、白云母等)叠加钾硅酸盐化(蚀变矿物有钾长石、黑云母等)蚀变带内,钾硅酸盐化主要以石英 硫化物脉体晕的形式产出。本次 研究表明,工业品位矿石中脉石矿物主要为石英
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