0 引言

西准噶尔是中亚成矿域北巴尔喀什成矿带在中国境内的延伸，是新疆重要的金、铜、钼产地（董少峰等，2016；李昌昊等，2017）。西准噶尔南部地区可划分为3个重要成矿带（图1），以达尔布特断裂为界，西北侧为哈图成矿带和环庙尔沟岩体成矿带，以金为主；东南侧为包古图成矿带，以金、铜为主。哈图成矿带是新疆西准噶尔最重要的金矿带之一，从西南到北东分布着哈西、哈图（齐Ⅰ）、齐Ⅱ、齐Ⅲ、齐Ⅳ、齐Ⅴ和灰绿山等金矿床（邱添等，2011； 王磊和朱永峰，2013；李晶等，2016a；吴继承和李己华，2016；余文林等，2018；丁嘉鑫等，2019；蒋磊等， 2019a，2019b），这些金矿床成矿作用和地质特征相似，均受 NEE 向安齐断裂及其次级断裂控制，矿体工业类型分石英脉型和蚀变岩型（李晶等，2016a）。哈图金矿床是带内查明资源量和开采规模最大的金矿床，赋存于下石炭统火山沉积地层中，由浅部 （0～400 m）的石英脉型和深部的蚀变岩型矿体组成。金以包裹金、粒间金和裂隙金形式赋存于石英、黄铁矿及毒砂中，围岩蚀变主要为硅化、绢云母化、黄铁矿化和毒砂化等，金矿化与硅化、黄铁矿化相关（李晶等，2016a）。矿物组合主要为自然金-黄铁矿-毒砂-石英。哈图（齐I）、齐Ⅱ和齐Ⅴ金矿床成矿流体属中—低温、低盐度、低密度流体，成矿深度平均值均为2 km左右（李晶等，2016a），矿床成因属造山型金矿床（李晶等，2016b）。西准噶尔造山型金矿床成矿同位素年龄为 271～300 Ma，成矿地球动力学背景属碰撞造山（丁嘉鑫等，2019）。包古图地区以铜、金成矿作用为主，铜矿化产于区内中酸性斑岩体内部及内接触带，金矿化产于斑岩体外接触带以及外围中酸性岩脉密集分布区（安芳等， 2014），区内已发现阔个沙也金矿床（包古图金矿床）、乃比克金矿床、包古图斑岩铜矿床及多个金、铜矿床（点）（成勇和张锐，2006；张锐等，2006；宋会侠等，2007；申萍等，2010；成勇等，2013）。包古图地区最早发现并进行开采的是阔个沙也金矿床（包古图Ⅰ～Ⅳ号金矿点），矿体主要产于包古图Ⅲ、Ⅳ 号岩体外围 1～3 km 范围内，赋存于下石炭统包古图组地层中，常与中酸性脉岩密切相关，矿石类型主要为石英脉型和蚀变岩型。主要矿物组合为黄铁矿-毒砂-自然金/银金矿-自然砷-自然锑-辉锑矿。自然金赋存于毒砂、含砷黄铁矿中，银金矿被自然砷、辉锑矿包裹（安芳等，2014）。前人获得金矿化时代为（311. 0±9.8）Ma（李华芹等，2000），略晚于Ⅲ号斑岩体侵位时代（313. 0±3. 0）Ma（魏少妮等， 2011）。包古图地区铜金矿化主要与中酸性斑岩的侵位有关，在斑岩体内形成斑岩型铜矿化，如包古图斑岩铜矿床；在岩体内外接触带上，形成高温岩浆热液型 Au-As-Bi 矿化，如：Ⅺ号金矿点成矿早期体系温度为 420～470℃（郑波等，2009），矿体走向常与岩体边界一致或呈放射状垂直岩体边界，含矿断裂与岩体连通；随含矿热液沿次级断裂迁移距离加大，岩体外围形成中低温矿化元素组合 Au-As-Sb，如阔个沙也金矿床，矿化温度为170～360℃（An and Zhu，2010）。包古图地区矿床成因类型为与侵入岩有关的金矿床（安芳等，2014）。前人对哈图— 包古图一带矿集区的金铜矿地质地球化学特征、成矿时代、成矿规律及矿床成因与金的赋存状态等研究较系统，而对环庙尔沟岩体成矿带的金矿床研究较少，只对吉尔吾沙克金矿床（张广平等，2014，2020）、阿达依金矿床（翟常晋，2013）、阿克塔木金矿床（马忠胜和张广平，2022）和巴孜勒阔腊金矿床 （高宏星等，2018）等开展了元素地球化学特征和地质特征研究，而对该区金矿床成因、矿石矿物特征及矿石中金的赋存状态未开展过系统研究。鉴于此，本文通过野外观察、镜下鉴定、X-ray 衍射分析和扫描电镜能谱分析等手段，重点研究该金矿床的矿物成份、矿物生成顺序及金的赋存状态，进一步了解金矿床的矿石特征、矿物组合及金的嵌生分布状态，为探讨矿床成因和制定金矿的选矿工艺提供思路和依据。

1 矿区地质概况

吉尔吾沙克金矿床位于庙尔沟岩体西部，矿区中心点坐标为：83°27′00″E，45°38′00″N。该金矿床是近年来环庙尔沟岩体成矿带发现的成矿潜力较大的金矿床之一。矿区内出露地层有中泥盆统库鲁木迪组（D₂k）和第四系全新统（Q）（图2a）。前者分布在矿区西南、南部及岩体外围，岩性为浅灰绿、另有紫色火山凝灰岩、凝灰质熔岩、凝灰质砂岩夹凝灰角砾岩、安山玢岩；后者分布在矿区西北角及低洼地带，主要为砾石、粗砂砾、砂、亚砂土和粉砂土等。区内断裂构造发育，分布有NE向和NWW向两组，其中 NE向断层主要为区域性大断裂，包括分布在矿区西北部的玛依勒大断裂（F₁）和分布在矿区东南部的F₂断层；北西西向断层F₄、F₅及次级断裂或裂隙为主要控矿和含矿构造。矿区侵入岩发育，主要为沙尔巴克特岩体和部分岩脉。岩体位于矿区东北部，岩性为闪长岩和花岗闪长岩，呈小岩株状侵入中泥盆统库鲁木迪组凝灰岩、安山玢岩中，与围岩接触界线清楚，呈不规则状。脉岩以中性岩为主，主要为闪长玢岩，侵入花岗闪长岩、闪长岩、安山岩和凝灰岩中。矿体对岩性无选择性，在岩体内及内外接触带均有分布，主要呈 NWW 向展布（图2b）。随着勘查工作进一步推进，目前矿区内圈定金矿体 8 条，矿体数量、规模比之前（张广平等， 2020）均有扩增。除Ⅰ₅矿体呈 NEE 走向外，其他矿体均呈脉状赋存在 NWW 向断裂和 NWW 向闪长玢岩脉两侧（附近）或岩脉中，与岩脉呈近平行分布。其中Ⅰ₀、Ⅰ₃矿体规模较大，钻探揭示Ⅰ₀矿体靠近F₄ 断裂，为隐伏矿体（图3）。矿床金矿体详细特征见表1。

1—第四系沉积物；2—下石炭统太勒古拉组；3—下石炭统希贝库拉斯组；4—下石炭统包古图组；5—中泥盆统库鲁木迪组；6—二长花岗岩岩基；7—碱长花岗岩岩基；8—中酸性小岩体；9—地层界线；10—断层；11—金矿床（点）；12—斑岩铜钼矿床；13—研究区

2 围岩蚀变及金矿石特征

2.1 围岩蚀变

吉尔吾沙克金矿床的围岩蚀变十分发育，不同岩性稍有差异。花岗闪长岩中围岩蚀变主要为硅化、褐铁矿化（黄铁矿化）、孔雀石化、钾化、绿帘石化、高岭土化、碳酸盐化。该类蚀变带中硅化、褐铁矿化（黄铁矿化）与金矿化关系密切，部分强蚀变段就是矿体。岩体外接触带安山岩和凝灰岩中蚀变主要有硅化、褐铁矿化（黄铁矿）、孔雀石化、绢云母化、绿帘石化、绿泥石化、碳酸岩化，其中褐铁矿（黄铁矿）化、硅化、绿泥石化、绢云母化与金矿化关系较密切（张广平等，2020）。

1— 第四系沉积物；2—中泥盆统库鲁木迪组；3—安山玢岩；4—闪长岩；5—花岗闪长岩；6—闪长玢岩；7—地层、岩性界线；8—断层及编号；9 —矿体及编号；10—矿化体；11—硅化蚀变带边界；12—勘探线位置及编号；13—钻孔位置及编号

2.2 金矿石组成及其结构构造

通过对槽探和钻孔中矿石详细观察，结合光薄片镜下鉴定、X-ray 衍射分析及能谱分析发现吉尔吾沙克金矿床中矿石由 20 多种矿物组成。矿石中金属矿物含量低，仅占 3.13%，主要含金矿物（图4、图6）是自然金，可见少量银金矿、金碲矿和金硒银矿；金属硫化矿物有：黄铁矿、黄铜矿、方铅矿、闪锌矿、毒砂、黝铜矿；金属氧化矿物为：赤铁矿、褐铁矿、水针铁矿、黄钾铁矾、孔雀石、氧化锰、钛铁矿； 非金属矿物占 96.87%，其中石英、长石占 71.21%，绿泥石、绿帘石、绢云母等占 21.37%，碳酸盐占 3.38%，榍石、磷灰石、锆石等副矿物占0.90%。

矿石主要为自形—他形粒状结构（图4），自然金、黄铁矿、黄铜矿、磁铁矿呈自形—他形晶；交代与交代残余结构（图4a、c）：磁铁矿交代黄铁矿，褐铁矿集合体内可见黄铁矿残留体，黄铜矿交代黄铁矿，黄铁矿穿插交代磁铁矿；假象结构（图4a）：磁铁矿交代褐铁矿，褐铁矿呈黄铁矿假象，褐铁矿完全交代磁铁矿和黄铁矿，但保留原来磁铁矿和黄铁矿的外形；碎裂结构（图4a、d）：磁铁矿、黄铁矿多呈压碎结构。

矿石构造主要有脉状、浸染状及薄膜状构造等。脉状构造（图4f）：含金石英细脉、金属矿物黄铁矿、黄铜矿沿岩矿石的裂隙充填形成细脉状、网脉状构造；浸染状构造（图4d）：细粒黄铁、赤褐铁矿比较均匀的分布于岩石中，大多呈粒状，较均匀的分布于矿石中；薄膜状构造（图4e）：沿裂隙周围表面可见铁氧薄膜和绿色孔雀石薄膜覆盖。

2.3 成矿阶段划分

根据矿物共生组合、结构、构造特征及不同矿物之间的交代与穿插关系，把矿床成矿阶段划分为热液成矿期和表生期。

（1）热液成矿期：分 3 个成矿阶段。第 I 阶段：金-石英-黄铁矿阶段。该阶段的石英-黄铁矿呈连续性较好的石英-黄铁矿脉，主要由浅黄色、白色自形程度较高（多呈立方体）的黄铁矿和乳白色石英 （自形—半自形）组成。该石英-黄铁矿自身含金低，受后期构造活动影响，压碎结构发育，被晚期石英细脉、黄铁矿细脉切穿（图5a），沿裂隙也常充填晚期的含金石英脉。第Ⅱ阶段：含金硫化物-石英阶段（图4c、f）。该阶段金属矿物主要以细粒、不规则状黄铁矿出现为特征，并有少量黄铜矿、毒砂、方铅矿和闪锌矿等。黄铁矿主要零星分布在石英中，少量呈集合体状分布在菱铁矿边缘，另有微量呈细脉状－网脉状分布在磁铁矿裂隙中。该成矿阶段为金矿床的主成矿阶段。第Ⅲ阶段：石英—碳酸盐阶段。该阶段以低温石英、方解石组成的细脉为特征，为热液活动末期产物。低温含矿热液沿构造活动的裂隙贯入，切穿早期形成的黄铁矿矿脉和黄铁石英脉（图5b）。为热液成矿阶段结束的标志。

（2）表生期：为氧化阶段（图4e）。矿化主要发育于矿体浅部氧化带中，部分含金硫化物发生分解，形成以褐铁矿、孔雀石、少量黄钾铁矾为主要标志的氧化矿石，在这个过程中金元素在胶体溶液中以络合物形式迁移并沿石英及褐铁矿裂隙再次沉淀富集，表现为地表氧化金矿石品位多高于原生矿品位。

2.4 矿石类型

吉尔吾沙克金矿床的金矿石按氧化程度的不同，可划分为氧化矿石和原生矿石两类。依据槽探、钻探编录和物相分析，40 m 以浅矿石由于风氧化作用，黄铁矿大部分氧化成褐铁矿和赤铁矿，形成黄褐或褐红色氧化矿石，40～50 m 为混合矿，50 m以下以原生矿为主。根据矿石类型及矿物组合特征，又可分为蚀变岩型和石英脉型两种，或者呈二者的过渡产出。矿床内划定矿石自然类型为氧化矿+原生矿的混合金矿石。矿床内矿石中可利用有价值元素主要为 Au。矿石中金属硫化物主要有黄铁矿及微量黄铜矿，Ag、S、As、C 含量均较低，但 Ag 在选矿过程中可能会富集，要考虑综合回收利用。本矿床的矿石工业类型为低硫化物型金矿石。

a—褐铁矿呈黄铁矿假象，褐铁矿完全交代磁铁矿和黄铁矿，保留磁铁矿和黄铁矿的外形，多为碎裂结构；b—他形—半自形粒状自然金；c—磁铁矿交代黄铁矿，黄铜矿交代黄铁矿，黄铁矿穿插交代磁铁矿；d—黄铁矿、磁铁矿呈自形—他形粒状结构，部分呈碎裂结构，黄铁矿分布呈近浸染状构造；e—孔雀石沿裂隙呈薄膜状分布；f—含金石英脉，褐铁矿沿石英脉及边缘分布

Ccp—黄铜矿；GI—自然金；Py—黄铁矿；Lm—褐铁矿；Mag—磁铁矿；Gt—水针铁矿；Sd—菱铁矿

a—石英细脉切穿第I阶段乳白色较宽石英脉；b—石英-碳酸盐细脉切穿第Ⅱ阶段含金硫化物-石英阶段金矿石；c—闪长岩脉切穿含金石英脉

3 金的赋存状态

金的赋存状态是金矿床研究领域的热点问题之一，其结果可以为金矿床的“源、运、储”研究提供直接或间接的证据（蒋磊等，2019b）。金的赋存状态研究有助于科学评估矿床资源潜力，有效提高经济效益；根据金的赋存状态选择合适的选矿工艺，可提高矿石利用率，避免资源浪费（张博等，2018）。因此，金的赋存状态研究对揭示金矿床的成因有重要意义，也是金矿工艺矿物学研究的重要课题。

3.1 金矿物的形态及粒度分布

通过显微镜鉴定、背散射图检测，发现矿石中的金呈粒状（图4b、图6d、e、f）、条状、丝状（图6a）、浑圆状或片状（图6b、c），不规则状（图6a、e、f）产出，金颗粒表面光滑干净。

金矿物嵌布粒度大小不一，金的自然粒度统计结果见表2，从表中可以看出，主要以显微微粒金 （0.2～20. 0 μm）为主，所占比例为 97.34%，其中小于 2 μm 的颗粒占 67.68%；20 μm 以上的颗粒占 2.66%，可见少量颗粒粒径大于 50 μm。从比重分布看：68.37% 的金集中在 20 μm 以下的颗粒中， 31.63%的金由大于20 μm金矿物颗粒提供。因此，尽管大于 20 μm 的金矿颗粒不多，但它对矿石品位和储量来说有重要贡献。故选矿工艺金矿物的捕收富集，可通过浮选工艺回收大于 20 μm 金矿物颗粒，小于 20 μm 的金矿物颗粒可采用氰化全泥浸出工艺加以综合回收。

3.2 金矿物的嵌生分布

通过显微镜、扫描电镜观察鉴定，从金矿物与载体矿物的嵌布关系看，金矿物以裸露和半裸露自然金形态存在，在矿石中的分布不均匀，约 43% 呈多颗粒聚群分布于载体矿物中，约57%为单颗粒稀散分布于载体矿物中。金矿物与载体矿物嵌生分布结果见表3，可见矿石中的金矿物颗粒从个数上看：金矿物以包裹金和裂隙金为主，晶间金仅为 4.94%。

包裹金：自然金被包裹于赤褐铁矿（图6d）、黄铁矿和石英（图6e）等矿物中。在矿石中所占比例为 56.66%，多呈多颗粒聚群包裹于载体矿物中。其中包裹于赤褐铁矿和黄铁矿中的占 48.29%，包裹于脉石中的占 8.37%。这类自然金的生成不一定早于包裹物。裂隙金：分布在矿物裂隙中及空洞边部的金，占 38.40%，此类金比较常见，呈单颗粒或多颗粒分布在载体矿物的裂隙或空洞中。沿赤铁矿和黄铁矿裂隙和孔隙边缘（图6b、f）分布的占 28.90%，沿石英、绿泥石（图6a）等脉石裂隙和孔隙及边缘分布的占 9.50%。晶间金（图6c）：沿石英、黄铁矿、赤褐铁矿等矿物颗粒间充填，多呈单颗粒存在，在矿石中所占比例为 4.94%。包裹金常呈多颗粒聚集嵌布，但粒度一般小于裂隙金（孔隙金），和间晶金。

3.3 自然金的光学性质与化学成分

吉尔吾沙克金矿石中的金主要以自然金形式存在，可见个别银金矿、金碲矿和金硒银矿。采用扫描电镜能谱对自然金进行成分分析，分析结果见表4。可见自然金中 Au 含量为 82.24%～99.14%， Ag含量为 0～16.90%，含有少量类质同相 Rb、Fe元素，其相对含量在 0～3.23% 和 0～4.32% 之间波动。根据自然金能谱分析结果计算得金的成色为 831～1000。显示自然金的成色较高。

4 讨论

吉尔吾沙克金矿床广泛发育中酸性岩株和岩脉，金矿脉主要分布在岩体内及外围 500 m 范围的 NWW 向断裂和岩脉密集分布区，金矿（化）体对岩性无选择性。但矿脉常赋存在NWW向闪长玢岩脉两侧、附近或岩脉中，与岩脉呈近平行产出，表明金矿化与侵入岩在空间分布上的相关性。Ⅰ₃矿体分布在灰黑色闪长玢岩脉两侧，局部强蚀变闪长玢岩脉也是矿体；NNW 向灰白色闪长岩脉切穿Ⅰ₅矿体 （图5c）。表明金矿化时代略晚于沙尔巴克特岩体侵位时代（闪长岩中锆石 U-Pb 年龄（315.5±1.3） Ma），早于 NNW 向灰白色闪长岩脉，接近于灰黑色 NWW 向闪长玢岩脉侵位时代。因此，笔者认为矿脉与侵入岩存在一定的时空关系。

a—条带状、丝状自然金沿绿泥石边缘分布；b—单颗粒金，分布于黄铁矿-石英脉集合体孔隙中；c—已解离的单颗粒金沿矿物颗粒间充填；d— 自然金呈集合体包裹于赤褐铁矿中；e—自然金包裹于石英中；f—自然金和银金矿沿赤铁矿孔隙和裂隙边缘分布

Au—自然金；AgAu—银金矿；Py—黄铁矿；He—赤铁矿；Q—石英；Ch—绿泥石；Cl—斜黝帘石

金矿床中金属矿物主要为赤铁矿、褐铁矿、黄铁矿、黄铜矿、自然金等；非金属矿物主要为石英、长石等。围岩蚀变有硅化、黄铁矿化、褐铁矿化、绿泥石化和绢云母化等，属中低温热液蚀变类型。从矿物生成顺序看，主要载金矿物黄铁矿、绿泥石多生成于中、低温热液阶段，当含矿热液沿断裂、裂隙和脉岩侵位通道运移，随含矿热液运移距离增加，温度逐渐降低，使得金随载金矿物黄铁矿、褐铁矿、石英、绿泥石等沉淀，在有利的容矿空间富集成矿。越靠近地表，温度、压力降低越快，氧化作用增强，金矿物越易沉淀。由于近地表长期风化、氧化作用使得黄铁矿氧化成赤（褐）铁矿。从矿化规律看，黄铁矿（赤铁矿）化、硅化与金矿化关系最密切；通过金赋存状态研究，可知金主要以包裹金、裂隙金赋存于赤褐铁矿、黄铁矿、石英和绿泥石中，黄铁矿化、赤褐铁矿化、硅化的强弱影响着金矿化的强弱；硅化易于识别，是寻找金矿（化）的主要标志，硅化蚀变带的圈定对找矿有非常重要的指导意义。

金成色在金矿床研究中具有广泛的应用。前人（张振儒和陈梦熊，1995；张振儒和郭定良，1998； 孙雨沁等，2020）研究认为与金的成色有关的主要因素有：①金矿床形成温度越高，金的成色也高，同时金矿物成色与矿床形成深度关系也密切，深度越大，相应成矿压力就大，金的成色也就越高，其中浅成低温热液带金矿物成色 500～700，中深部中温带 750～900，深部高温带大于 800；②成矿时代越老金的成色越高，反之低；③不同成矿作用、不同成因类型的矿床中金的成色也不相同，变质热液金矿床中金的成色比沉积变质热液型和岩浆热液及热水型的高，一般为 800～900。吉尔吾沙克金矿床金成色大多集中在 830～900，显示该金矿形成于中深部中温带的矿化条件；成矿时代相对较老；可能有变质热液参与了成矿活动。

综上所述，吉尔吾沙克金矿床成矿时代要早于西准噶尔造山型金矿床形成时代，接近包古图阔个沙也金矿床形成时代。结合矿床矿物组合、围岩蚀变、金赋存状态及金的成色特征，笔者认为吉尔吾沙克金矿床成因为与侵入岩有关的中—低温热液型金矿床。

5 结论

（1）吉尔吾沙克金矿床的矿石自然类型为氧化矿+原生矿的混合金矿石，工业类型为低硫化物金矿石。

（2）矿石中自然金的形态多种多样，主要呈粒状、条状、浑圆状、片状和不规则状产出。金粒度主要为显微微粒（0.2~20. 0 μm的颗粒占97.34%），细粒以上颗粒较少（大于20 μm的颗粒占2.66%）。尽管显微细粒以上金数量不多，但它对矿石品位和储量来说有重要贡献。

（3）金矿物以自然金为主，少见银金矿、金碲矿和金硒银矿；以包裹金、裂隙金和晶间金3种形式赋存于载体矿物中，主要载金矿物有赤褐铁矿、黄铁矿、银金矿、石英和绿泥石。

（4）矿石中主要有价金属元素为 Au，但选矿要考虑综合回收利用Ag。

致谢 实验室测试工作得到了新疆有色金属研究所的大力支持，杨磊和阿斯古丽在实验和成文过程中都给予了很大帮助，在此一并表示感谢!

参考文献