金矿床中黄铁矿的成因矿物学特征

金矿床中黄铁矿的成因矿物学特征

赵莹蕾

长安大学地球科学与资源学院710064

摘要：黄铁矿是重要的载金矿物，其标型特征能够指示诸多成矿信息。文中总结了金矿床中黄铁矿的形态标型、成分标型、晶胞参数特征、热电性特征以及成矿温度等信息，从中提取出各参数对黄铁矿成因的影响以及不同成因黄铁矿矿床的特征。

关键词：黄铁矿；成因矿物学

1.黄铁矿的形态标型

矿物的形态受其化学成分、内部结构及其地质环境的制约，记录了晶体发生、生长及变化的全部历史。黄铁矿生长过程中随着粒径增大，表现为不同的晶形，最优位置的F面{100}和次优位置的{210}和｛111｝面有不同消长趋向。同时黄铁矿晶形还反映了形成时流体的性质，立方体{100}反映成矿流体中硫浓度不高，高温或低温环境。五角十二面体{210}反映成矿流体为富硫的中温环境[3]。从颜色来看，一般富金的黄铁矿多为浅黄色、黄色、暗黄色，而浅黄白色的黄铁矿含金量低。

2.黄铁矿成分标型

2.1主量元素标型

主量元素S/Fe比值特征：黄铁矿的主元素中w（S）理论值为53.45%，w（Fe）理论值为46.55%[4]，S/Fe理论标准值为2.00。S/Fe＜2属于S亏损型[5]；S/Fe＞2属于Fe亏损型。

外生黄铁矿多硫而内生黄铁矿亏硫。对于内生矿床中黄铁矿亏硫由多至少的顺序为：黄铁矿型铜矿床、多金属硫化物矿床→斑岩型铜矿床→低温热液矿床→与超基性岩有关的铜镍矿床→与火山作用有关的低温热液型高岭土矿床。

沉积成因的黄铁矿主要化学组分铁和硫含量与理论值相近或硫的含量略多，内生黄铁矿型铜矿床、多金属矿床中的黄铁矿与标准值相比亏硫[6]。并且一般认为热液中铁含量增加可提高硫化物的溶解度，有利于热液从深部携带更多的成矿物质或在运移过程中溶解更多的有益组分，从而使金富集。

2.2微量元素标型

黄铁矿的微量元素及其含量是其主要标型特征之一，不同的成矿条件与地质作用，微量元素的含量及其比值会有不同的变化。黄铁矿中的微量元素包括两部分：一是呈类质同象替代形式进入黄铁矿晶格的元素，如替代Fe的Co、Ni元素和替代S的As、Se、Te等素[7]；二是呈机械混入物形式存在于黄铁矿中的元素，如Au、Ag、Cu、Pb、Zn和Sn等元素[8]。

2.2.1Co/Ni值特征

黄铁矿Co/Ni值可以反映黄铁矿成因，具有标型意义[9]。在探讨矿床成因类型及成矿作用时指示作用明显，Co/Ni比值变化范围较大，在3.75～40之间，平均为10。随热液成矿作用演化，黄铁矿Co/Ni比值明显降低，而动力变质作用也使黄铁矿Co/Ni比值降低，但脱Ni程度相对更高。火山成因的黄铁矿Co/Ni＝5～22；沉积成因Co/Ni一般小于0.63；热液成因Co/Ni一般为1.17；岩浆热液成因且Co/Ni＝0.09～12［10］。

2.2.2Se特征

Se是黄铁矿的标型元素之一。沉积成因黄铁矿含Se低（0.5×10-6～2×10-6），岩浆成因黄铁矿Se一般较高（20×10-6～50×10-6）。

2.2.3Cu、Pb、Zn特征

一般金矿黄铁矿中Cu、Pb、Zn的含量与金含量呈正相关。在岩浆热液矿床的Cu含量平均值1318.3×10-6，Pb平均825.66×10-6、Zn平均933.9×10-6。

3.晶胞参数特征

晶胞参数是黄铁矿的重要标型特征之一，黄铁矿属等轴晶系，晶胞参数a0＝0.54176nm，通常由于杂质混入和取代，使黄铁矿的晶胞参数增大。As、Co、Ni等微量元素以类质同象形式进入到黄铁矿中，替代黄铁矿中的S或Fe，使黄铁矿的a0值增大。温度和压力的增大有利于类质同象的发生，导致黄铁矿内部发生了广泛的类质同象置换，导致晶胞参数增大[11]。

4.热电性特征

4.1黄铁矿的热电型

黄铁矿是一种半导体矿物，导电类型有两种：电子型导电（N型）和空穴型导电（P型）。黄铁矿热电性分布有分带性：从上而下为P型（浅部）→P+N型（中部）→N型（深部），因此可以根据黄铁矿的导型和热电系数在垂直方向上的变化规律作为判断矿体剥蚀程度的重要标志[12]。

4.2热电性与微量元素的关系

陈光远等研究黄铁矿热电性与其所含微量元素的关系认为：影响黄铁矿热电性的最主要因素是类质同象的种类、浓度和结构缺陷的类型、密度。当黄铁矿的成分和结构近于理想晶体时，其导型不明显，热电势值很小，实际的黄铁矿往往有杂质并存在结构缺陷，As，Sb，Se，Te等代替S，使黄铁矿含过剩的阴电荷而去捕获空穴形成空穴型导型。

5.黄铁矿的成矿温度

一般高温有利于Co、Ni代替黄铁矿中的Fe，低温则有利于As、Sb代替黄铁矿中的S。因此高温环境下易形成N型黄铁矿，低温环境下易形成P型黄铁矿，中温条件下易形成P－N型黄铁矿。

6.结论

通过对黄铁矿标型特征方面的研究，可得出如下结论：

（1）黄铁矿中主要成分的含量分布与矿物的成因有着一定相关关系。一般表生矿床多为多硫型，而内生矿床多为亏硫型。

（2）黄铁矿中微量元素的含量更具有成因标型意义。其中Co，Ni，As，Se，Te，Au，Ag等的指示意义更大。

（3）沉积成因黄铁矿含Se低（0.5×10-6～2×10-6），岩浆成因黄铁矿Se一般较高（20×10-6～50×10-6）。

（4）通过晶胞参数的变化可以判断黄铁矿不同成矿阶段不同程度的微量元素混入程度。

参考文献：

[1]高振敏，杨竹森，李红阳，等，黄铁矿载金的原因和特征[J]．高校地质学报，2000，6（2）：156-162.

[2]赵玉山，金成洙.辽宁五龙金矿黄铁矿的标型特征及其与金矿化关系研究[J].矿产与地质，1994，8（1）：25-28.

[3]薛建玲，李胜荣，孙文燕，等.胶东邓格庄金矿黄铁矿成因矿物学特征及其找矿意义[J]．中国科学：地球科学，2013，43（11）：1857–1873.

[4]周卫宁，蔡劲宏，张锦章.江西银山矿区黄铁矿的标型特征研究[J].矿产与地质，1996，10（5）：289-299.

[5]严育通，李胜荣，贾宝剑，等．中国不同成因类型金矿床的黄铁矿成分标型特征及统计分析[J].地学前缘，2012，19（4）：214-225.

[6]陈光远，孙岱生，邵伟，等．胶东金矿成因矿物学与找矿[M]．重庆：重庆科技出版社，1989．

[7]卿敏，韩先菊.金矿床主要矿物标型特征研究综述[J].黄金地质，2003，9（4）：39-45

[8]严育通，李胜荣．胶东流口金矿黄铁矿成因矿物学及稳定同位素研究[J].岩石矿物，2011，31（4）：58-66.

[9]卿敏，韩先菊.金矿床主要矿物标型特征研究综述[J].黄金地质，2003，9（4）：39-45

[10]宫丽，马光.黄铁矿的成分标型特征及其在金属矿床中的指示意义[J].地质找矿，2011，26（2）：162-166.

[11]胡楚雁．黄铁矿的微量元素及热电性和晶体形态分析[J]．现代地质，2001，15（2）：238-241.

[12]唐摧林，真允庆.研究黄铁矿的热电性在金矿地质中的地质意义[J].山西地质1992（1）：541-544.