“三江”成矿带是中国西南重要的构造—岩浆—变质活动带，也是特提斯—喜马拉雅成矿带的重要组成部分，经历了多期次构造—成矿作用，形成了原—古—中—新特提斯成矿期、喜马拉雅陆内碰撞造山成矿期等多个成矿高峰期（胡琳等，2015；邓军等，2016；周云满等，2021；张长青等，2022），其中喜马拉雅期形成了以金沙江—哀牢山成矿带为代表的独特的构造—岩浆多金属成矿带（Mao Jingwen et al.，2017）。滇西北鹤庆县北衙金矿是金沙江—哀牢山富碱斑岩带上最具代表性金矿（Deng Jun et al.，2014），也是中国最大的矽卡岩型金矿之一（Deng Jun and Wang Qingfei，2016），因其巨大的经济价值、复杂的矿床成因，一直是国内外学者的研究热点。近年来，广大学者对北衙金矿的成因（徐受民等，2006；Deng Jun et al.，2014; Deng Jun and Wang Qingfei，2016）、地球化学（Hong Jingxi et al.，2021; 周杰虎等，2023）、成岩成矿年龄（和文言等，2013；Liu Bo et al.，2015; 杨德庭和王彦斌，2015）、成流体的性质及物质来源（He Wenyan et al.，2016; 王璇等，2018）等方面开展了大量研究，认为北衙金矿发育斑岩型、矽卡岩型、浅成低温热液型等多类型多金属矿化，具有多成因、多期次的特征（王绍波等，2023），很少涉及矿物学方面的研究。矿物是成矿元素的载体，蕴含着不同元素在成矿流体演化过程相互联系的关键信息，本文通过研究金成矿阶段矿物共生组合，分析金的赋存状态，旨在为深入理解矿床成因和成矿元素富集机制提供有力证据。

1 区域地质

北衙金矿位于扬子克拉通西缘、金沙江—哀牢山缝合带以东（图1a、b），是三江特提斯成矿域典型的喜马拉雅期斑岩—矽卡岩型金铜矿床。三江造山带由金沙江造山带、澜沧江造山带、怒江造山带和若干稳定地块拼接而成，属于特提斯喜马拉雅构造域，经历了古生代古特提斯洋的消减闭合、中新代新特提斯洋开启/闭合、新生代印度大陆俯冲碰撞、陆内汇聚及隆升造山等一系列地质过程，广泛发育中酸性侵入岩体和富碱斑岩岩体。在印—亚大陆碰撞晚期，印度大陆与欧亚大陆碰撞导致金沙江—哀牢山缝合带加厚及岩石圈地幔拆沉，产生的减压效应导致软流圈上涌和强烈的壳幔相互作用而发生大规模钾质岩浆作用，沿哀牢山—金沙江断裂带，形成一条长2000 km，宽5~80 km的富碱斑岩带，发育一系列与富碱斑岩浆活动联系密切的斑岩—矽卡岩型金铜多金属矿床（Deng Jun et al.，2014; Li Wenchang et al.，2016; Li Dengfeng et al.，2018）。

研究区位于扬子地台西缘富碱斑岩带，区内岩浆活动频繁，可划分为3期：华力西期以基性辉长岩、二叠纪玄武岩为主，与少量铜矿化有关；燕山期—早喜马拉雅期主要为富碱石英斑岩、辉石正长岩、花岗斑岩、石英闪长岩，以及大量晚期正长斑岩、煌斑岩脉，与金、银、铅、锌矿化关系密切；喜马拉雅期岩浆岩主要为中酸性富碱斑岩和苦橄玄武岩、橄斑玄武岩、碱性岩等喷出岩，侵入岩主要为石英正长斑岩、正长斑岩，及大量黑云正长斑岩和煌斑岩岩脉，与金、银、铜、铅、锌、铁矿化关系密切。北衙矿区及其外围的富碱岩体位于该带中部，石英正长斑岩和正长斑岩与成矿关系密切。

2 矿床地质

北衙金矿是以金为主，伴生铅、铜、银、锌、硫等元素的超大型金多金属矿床。矿区地层由老至新分别为上二叠统峨眉山组、下三叠统青天堡组、中三叠统北衙组、上新统三营组及更新统和全新统。中三叠统北衙组自下而上划分为5个岩性段，顶部与上新统和全新统不整合接触（图1c）。岩浆岩以喜马拉雅期富碱斑岩为主，边部及外围大面积出露华力西期峨眉山玄武岩。侵入岩主要为石英正长斑岩（33~37 Ma，应汉龙等，2004）、正长斑岩、黑云母正长斑岩（3.7 Ma，徐兴旺等，2006）、煌斑岩脉（59 Ma，徐兴旺等，2006；34 Ma，和文言等，2014）等。

矿区位于近南北向鹤庆—松桂复式向斜南段，构造活动强烈，次级褶皱、构造发育。矿（化）体主要分布于喜马拉雅期碱性斑岩体与围岩接触部位，部分位于围岩层间破碎带，少量呈脉状产于岩体内部。北衙向斜两翼万硐山、红泥塘、桅杆坡、笔架山岩段均发育金多金属矿体。万硐山岩体、红泥塘岩体、大沙地岩体与围岩接触部位受岩浆侵入影响形成大规模破碎带，岩性以矽卡岩为主，是KT52、KT10和KT16矿体群的产出位置。矿体在时空上与喜马拉雅期碱性斑岩体关系密切。矿化蚀变包括矽卡岩化、钾化、硅化、绢云母化、绿泥石化、高岭土化、褐铁矿化、黄铁矿化、黄铜矿化等。根据矿体的产状、矿化类型、成矿期次，矿床类型划分为内生矿床和外生矿床。内生矿床包括矽卡岩型和热液型（斑岩型）等，外生矿床为残坡积型。矽卡岩型矿床产于岩体与北衙组碳酸盐岩接触带，环绕岩体分布，规模大，矿体南北走向长640~1600 m、东西宽100~1496 m。热液型（斑岩型）产于北衙组碳酸盐岩与青天堡组碎屑岩接触带，似层状，矿体南北走向长800~1390 m、东西宽800~925 m。残坡积型矿体产于上新统三营组顶底不整合接触面，似层状—层状，矿化南北走向长3340 m、东西宽30~607 m。

3 样品与测试方法

本文研究的样品选自矽卡岩金矿石（图2a，c）、石英正长斑岩铜金矿石（图2b）和产于岩体内的石英脉铜—金矿石（图2d），其中矽卡岩型矿石包括褐铁矿化矽卡岩矿石和矽卡岩矿石。

光薄片在河北廊坊拓轩检测技术服务有限公司磨制。光学显微镜镜下观察在安徽理工大学完成，显微镜型号为Lecia DM4B高精度光学显微镜。

X射线粉末衍射分析（XRD）在中国地质大学（北京）矿物标型实验室完成，仪器型号为D2 PHASER粉晶衍射仪。测试条件：CuKα辐射，管压30 kV，管流10 mA；采样2θ角度：star 5°，stop 70°，步长（Increment）0.02°，每步时间0.3s。

扫描电镜分析在中国地质大学（北京）矿物标型实验室完成，仪器型号为TESCAN VEGA3。测试条件：电压20 kV，束流15 pA。

4 北衙金矿矿物学特征

利用光学电子显微镜、XRD、扫描电镜和MLA矿物分析系统，结合化学分析和矿物相分析研究矿石和铜精矿中的矿物组合及共生组合，分析结果如下。

4.1 矿石矿物共生组合

XRD分析显示，矿石主要矿物包括菱铁矿、磁铁矿、黄铁矿、正长石、高岭石、黑云母和石英等（图3a）。结合光学显微镜和能谱分析，矿石中金属矿物主要为菱铁矿，其次为磁铁矿和黄铁矿，少量赤铁矿、褐铁矿、磁黄铁矿、方铅矿、黄铜矿、闪锌矿、毒砂等，微量铜蓝、斑铜矿、辉铜矿、黝铜矿、辉钼矿、自然铋、自然金、银金矿、辉银矿等。非金属矿物主要为石英和白云石，其次为方解石、高岭石，少量的黑云母、正长石、斜长石，微量金红石、钙铁榴石、榍石、绿泥石等。样品的矿物组成及相对含量见表1。

4.1.1 金矿物

根据光学显微镜镜下观察、XRD分析（图3b，表2），金矿物以金银矿为主（83%），自然金和银金矿分别为10%和7%。金银矿和银金矿普遍含铁，含量分别为1.6%~5.3%和7.7%~9.1%。金矿物主要以裂隙金的形式赋存于黄铁矿中（图4a、b），其次分布在黄铜矿（图4c）、硫铋铅矿（图4d）、黄铁矿等硫化物矿物粒间，部分进矿物包裹在磁铁矿或分布在磁铁矿裂隙中（图4e），另有少量金矿物包裹在菱铁矿和石英等矿物中（图4c、d、f）。因此，金成矿过程与菱铁矿、黄铜矿、硫铋铅矿、磁铁矿共生。

4.1.2 银矿物

矿石中银矿物种类较多，以辉银矿为主，少量黝铜矿、硫铜银矿、硫铋碲银矿、硫铋铜银矿、碲银矿、斜方辉铋铅矿、辉铜银矿、深红银矿，偶见自然银。少量银以类质同象的方式赋存于含银黝铜矿中，偶见含银铜蓝。银矿物主要为裂隙银和粒间银，包裹银较少。辉银矿多与黄铜矿、方铅矿、黄铁矿共生，主要分布在方铅矿与黄铜矿的粒间（图5a），或黄铁矿的裂隙中（图5b）。少量辉银矿包裹在褐铁矿、菱铁矿、石英等矿物中，粒度较细，综合回收利用难度大。碲银矿、碲铋银矿等主要为粒间银和裂隙银，与方铅矿、黄铜矿共生（图5c，d）。

根据黝铜矿X射线能谱分析（表3），黝铜矿普遍含银和砷（5%~7%，最高可达12%），偶见银黝铜矿。黝铜矿与方铅矿关系密切，常见细粒黝铜矿赋存于方铅矿中，或呈不规则状分布在方铅矿周围（图6a—c），部分黝铜矿与黄铜矿、黄铁矿共生（图6d）。银的赋存状态较为复杂，银矿物种类多，与铜、铅矿物关系密切，易与铜、铅矿物进入铜精矿或铅精矿中。

总之，矿石中银矿物主要为辉银矿，其他含银矿物种类较多，含银矿物共生组合为辉银矿+碲银矿+硫铋碲银矿+碲铋银矿+方铅矿+黄铜矿+黝铜矿+菱铁矿+铜蓝。

4.1.3 黄铜矿

黄铜矿是主要的铜矿物，也是回收铜的目的矿物，主要呈不规则粒状，部分粒度较细，呈浸染状分布。黄铜矿常与黄铁矿和磁铁矿共生（图7a）、与黄铁矿和方铅矿共生（图7c）、与闪锌矿和方铅矿共生（图7e、f），可见黄铜矿呈细脉状赋存于黄铁矿裂隙中（图7b），部分黄铜矿以固溶体的形式赋存于闪锌矿中（图7d、f）。因此，黄铜矿结晶过程的矿物共生组合为黄铜矿+黄铁矿+磁铁矿+方铅矿+闪锌矿，黄铜矿结晶晚于早期粗粒半自形黄铁矿，而与主成矿期细粒半自形—它形黄铁矿共生。

Au—自然金；Ccp—黄铜矿；Mag—磁铁矿；Py—黄铁矿；Qtz—石英；Sd—菱铁矿

Au—native gold; Ccp—chalcopyrite; Mag—magnetite; Py—pyrite; Qtz—quartz; Sd—siderite

4.1.4 闪锌矿

闪锌矿是锌回收的目的矿物，呈中粗粒结构（图7d）。闪锌矿常与黄铜矿、方铅矿、黄铁矿等硫化物共生（图7e、f）。如表4所示，闪锌矿中Zn平均含量为54.41%，Fe平均含量为12.04%，S平均含量为33.55%，属于铁闪锌矿。闪锌矿主要产于接触交代矽卡岩型和中低温热液矿床中，Fe含量常作为地质温度计判断矿床的形成温度，Fe含量高指示着闪锌矿的结晶温度较高，如果闪锌矿中出现固溶体黄铜矿，则指示着结晶温度为350~400℃（黄铜矿在这一温度发生固溶体出溶）。因此，矿石中普遍存在闪锌矿中出现固溶体黄铜矿现象（图7d，f），指示其结晶温度为350~400℃，与流体包裹体成矿流体均一温度研究结果一致（204~426℃，王璇等，2018）。闪锌矿与黄铜矿共生表明二者达到了溶解度饱和状态，随着成矿流体温度降低，溶解度下降，进而发生固溶体出溶现象。

Arg—辉银矿；Ccp—黄铜矿；Cv—铜蓝；Gn—方铅矿；Hes—碲银矿；Py—黄铁矿；Qtz—石英；Sd—菱铁矿；Vl—碲铋银矿

Arg—argentite; Ccp—chalcopyrite; Cv—covellite; Gn—galena; Hes—hessite; Py—pyrite; Qtz—quartz; Sd—siderite; Vl—volynskite

4.1.5 方铅矿

方铅矿是铅回收的目的矿物，呈中粗粒结构。方铅矿常与黄铜矿共生（图8a、b）、与黄铜矿、磁铁矿共生（图8c）、与黄铁矿、毒砂共生（图8d），部分方铅矿与闪锌矿（图7e、f）、黝铜矿（图6a—c）和银矿物（图5a、c）共生。同时，方铅矿是主要的载银矿物之一。因此，方铅矿结晶过程矿物共生组合为方铅矿+黄铜矿+磁铁矿+黄铁矿+毒砂。

Ccp—黄铜矿；Gn—方铅矿；Sd—菱铁矿；Ttr—黝铜矿

Ccp—chalcopyrite; Gn—galena; Sd—siderite; Ttr—tetrahedrite

4.1.6 磁铁矿

磁铁矿呈半自形—它形结构（图9a），部分呈微细粒浸染状结构散布与矿石中（图9b）。磁铁矿常与黄铁矿共生（图9c）、与黄铜矿共生（图9d），部分磁铁矿被氧化为赤铁矿和褐铁矿。磁铁矿是金矿物的重要载金矿物，自然金常赋存于磁铁矿间隙，或磁铁矿包裹金、银矿物（图4e）。因此，磁铁矿结晶过程矿物共生组合为磁铁矿+黄铁矿+黄铜矿+金矿物+银矿物。

4.1.7 黄铁矿

黄铁矿是常见的硫化物矿物，多呈半自形—他形粒状结构。黄铁矿常与黄铜矿共生（图7a—c）、与磁铁矿（图7c）、方铅矿（图8d）、闪锌矿等共生。黄铁矿是金矿物的重要载体矿物之一，自然金和银金矿主要包裹在黄铁矿中，少量赋存于黄铁矿裂隙中。结合上述内容，黄铁矿可划分为不同期次，包括铁、金、铜成矿期的细粒半自形—他形黄铁矿，及金成矿期前的粗粒半自形黄铁矿。金成矿期黄铁矿矿物组合为黄铁矿+自然金+菱铁矿+辉银矿+铜蓝+碲铋银矿+磁铁矿+黄铜矿+方铅矿+闪锌矿+毒砂。

4.2 铜精矿矿物共生组合

铜精矿（原矿石经选矿工艺处理后用于冶炼铜的原料）中金属矿物以黄铜矿为主，少量铜蓝、斑铜矿等次生硫化铜矿物，及黄铁矿、方铅矿等硫化物（图10）。黄铜矿多为粒度20~74 μm的单体矿物，常与铜蓝（图10a—c）、黄铁矿共生（图10a、c），其次与黄铁矿、闪锌矿，

及少量方铅矿共生。铜精矿是金富集的主要产品，自然金主要与磁铁矿、菱铁矿共生（图11a），与菱铁矿共生（图11b），与黄铁矿、菱铁矿共生（图11d），与黄铁矿共生（图11e），少量以单体金矿物的形式存在（图11c），或以微细粒包裹金的形式赋存于磁铁矿中（图11f）。因此，铜精矿中的矿物共生组合为自然金+菱铁矿+黄铜矿+硫铋铅矿+黄铁矿。

Ccp—黄铜矿；Gn—方铅矿；Py—黄铁矿；Sp—闪锌矿；Mag—磁铁矿

Ccp—chalcopyrite; Gn—galena; Py—pyrite; Sp—sphalerite; Mag—magnetite

综上，矿石中金矿物以自然金为主，含有少量金银矿和银金矿，硫化物以黄铁矿为主，其次为黄铜矿，少量方铅矿、闪锌矿等。金矿物与菱铁矿、黄铜矿、硫铋铅矿、磁铁矿和黄铁矿具有密切的共生关系，同时，黄铜矿、黄铁矿、磁铁矿、方铅矿、闪锌矿、毒砂、黝铜矿、菱铁矿、铜蓝、辉银矿、碲银矿、碲铋银矿具有密切的共生关系，因此，金成矿矿阶段以形成大量金属硫化物为标志，矿物组合为金矿物+银矿物+黄铁矿+黄铜矿+方铅矿+闪锌矿+毒砂+磁铁矿+菱铁矿+铜蓝，其中黄铜矿、方铅矿、磁黄铁矿、磁铁矿、菱铁矿是主要的载金矿物。

Ccp—黄铜矿；Gn—方铅矿；Py—黄铁矿；Mag—磁铁矿

Ccp—chalcopyrite; Gn—galena; Py—pyrite; Mag—magnetite

5 矿石中金的赋存状态

根据电子显微镜和矿物分析仪对矿石中金矿物赋存状态分析结果，金矿物的赋存状态包括包裹金、裂隙金和粒间金。包裹金主要赋存在磁铁矿中，其次为菱铁矿、黄铁矿和石英，粒度相对较小，主要为0.3~5.0 μm。裂隙金相对较少，主要分布在磁铁矿和黄铁矿裂隙中，少量分布在菱铁矿裂隙中，粒径相对最大，通常为1.0~5.0 μm（最大粒径为37 μm）。粒间金分布广泛，主要赋存于磁铁矿、菱铁矿、黄铁矿、黄铜矿、石英等矿物的粒间，少量分布在硫铋铅矿、铁钒、黄铁矿等矿物的粒间，粒径通常为0.5~10.0 μm（表5）。粒度＜10 μm的金矿物约61%，主要为裂隙金和粒间金（约67%），这部分金矿物伴随磨矿解离易于裸露，因其良好的可浮性，有利于回收，而少量包裹金（尤其是微粒部分）易随载体矿物的走向分布。

将矿石粉碎至45 μm，经提纯单矿物的化学分析结果显示（表6），矿石中金矿物以游离自然金为主（占比为56.13%），其次以微细包裹金的形式赋存于黄铁矿（以及毒砂和磁黄铁矿）和磁铁矿中（占比分别为23.45%和11.36%），少量金以微细包裹金的形式赋存于方铅矿/斜方辉铅铋矿（占比为3.18%）、菱铁矿（占比为1.37%）、褐铁矿（占比为1.27 %）、黄铜矿（占比为0.62%）中，及黑云母、绿泥石、石榴石等磁性脉石（占比为0.74%）和石英、长石等非磁脉石（占比为1.88%）中。

Ccp—黄铜矿；Py—黄铁矿；Mag—磁铁矿

Ccp—chalcopyrite; Py—pyrite; Mag—magnetite

矿床顶部已开采矿段研究成果显示，自然金多呈不规则粒状，细粒为主（0.01~0.08 mm），微粒次之，最大粒径为0.15 mm，最小粒径小于0.05 mm，以浸染状、星点状、细脉状赋存于石英、泥质、褐铁矿、黄铁矿（假象）等矿物粒间或裂隙中，少量包裹于磁（褐）铁矿、黄铜矿、菱铁矿、方铅矿、黑云母中，或赋存于褐铁矿、磁赤铁矿裂隙中。

Bn—斑铜矿；Ccp—黄铜矿；Cv—铜蓝；Py—黄铁矿；Gn—方铅矿

Bn—bornite; Ccp—chalcopyrite; Cv—covellite; Py—pyrite; Gn—galena

综上，矿石中金矿物以自然金为主，主要为裂隙金和包裹金，少量粒间金，主要赋存于黄铁矿、方铅矿、黄铜矿等硫化物及石英等脉石矿物中，指示金成矿过程与铁、铜、铅等元素的关系密切。闪锌矿、辉钼矿、辉铋矿等矿物中未检测到金，表明这些矿物并非金主成矿期的产物，锌、钼、铋等元素沉淀可能发生在金成矿后期。因此，金主成矿期成矿流体中的成矿元素可能以金、铁、铜、铅、硫、硅等元素为主。

Au—自然金；Mag—磁铁矿；Py—黄铁矿；Sd—菱铁矿

Au—native gold; Mag—magnetite; Py—pyrite; Sd—siderite

6 结论

（1）滇西北鹤庆县北衙金矿矿石中金矿物以自然金为主，其次为金银矿和银金矿，与黄铁矿、黄铜矿、方铅矿、磁铁矿、石英、黑云母等矿物存在密切共生关系。金成矿期矿物共生组合为金矿物+银矿物+黄铁矿+黄铜矿+方铅矿+闪锌矿+毒砂+磁铁矿+菱铁矿+铜蓝。

（2）滇西北鹤庆县北衙金矿金矿物以裂隙金和包裹金为主，其次为粒间金，主要赋存于黄铁矿、方铅矿、黄铜矿等硫化物，以及石英、黑云母等脉石矿物中，指示着成矿流体以金、铁、铜、铅、硫、硅等元素为主。

致谢：感谢审稿专家和责任编辑的宝贵意见和建议!

参考文献