浅论黄铁矿的标型特征在金矿成矿预测中的应用

　　摘  要：总结了黄铁矿的标型特征，包括晶体形态（包括晶形、晶胞参数特征）、化学成分、热电性等特征以及这些特征在矿床成因、判断矿床类型、评价矿体的剥蚀程度、矿体预测中应用；还对黄铁矿的含金性进行了评价。

　　关键词：金矿；黄铁矿；标型特征；成矿预测

　　中图分类号：P578    文献标识码： A   文章编号： 2095-0802-(2012)07-00-

　　Typomorphic Characteristics of Pyrite in Gold Deposit Prediction

　　WANG Zi-gang

　　(Henan Geology and Mineral Exploration and Development Bureau the Second Geological Team, Jiaozuo 454002, Henan, China)

　　Abstract: this paper summarizes the characteristics of the standard type pyrite, including crystals form (including morphology, crystal cell parameters characteristics), chemical composition, thermoelectricity features such as these characteristics and in the genesis, judge ore types and evaluation of the ore bodies denudation extent, orebody prediction using; Also of pyrite containing gold sex is evaluated.

　　Keywords: gold; Pyrite; Standard type; metallogenic prediction

　　0引言

　　黄铁矿是各种类型的金矿中最主要的载金矿物之一，同金矿化的关系十分密切。随着找矿与成因矿物学研究的不断深入，对黄铁矿的研究更是日趋深入。对黄铁矿的研究不仅可以从成因矿物学方面反映矿床的成因类型，还能很好地为矿床远景预测提供矿物学依据。目前，对于黄铁矿的研究主要是从黄铁矿的晶体形态、晶胞参数、化学成分特征、热电性及其光谱特征；还有它们在不同成矿阶段、不同矿体部位的特征。

　　1 黄铁矿的晶体特征

　　1.1黄铁矿的晶形特征

　　黄铁矿的晶体形态主要有单形晶立方体、五角十二面体、八面体（{100}、{210}、{111}），聚形晶立方体与五角十二面体聚形晶、五角十二面体与八面体聚形晶（{100}＋{210}、{210}＋{111}）等。黄铁矿的晶形特征反映了当时的结晶环境（温度、压力等），不同的成矿阶段，不同的空间部位，黄铁矿的晶形特征有很大差别。

　　一般情况下，在成矿早期和晚期，黄铁矿易形成立方体，主要是因为在较高温度或低温时以及快速冷却条件下，硫逸度较低，物质供应不足导致的。在主成矿期温度相对较低，变化梯度小，硫逸度较大，矿质来源充足以及缓慢冷却等条件下，黄铁矿易形成五角十二面体及其聚形，Au+在溶液中的浓度增加，在此条件下，也有利于Au的富集成矿。

　　不同标高矿体中黄铁矿的晶形特征也有差异，一般在矿体上部的黄铁矿以八面体为主，中部以五角十二面体及其聚形为主，下部则以立方体为主[1～2]，从矿体的下部向上部，黄铁矿的五角十二面体比例降低，八面体比例升高。H.3.叶夫济科娃(1984)年提出用黄铁矿晶形分带特征推断金矿体垂深的经验公式为：                                                            ，            (1)

　　式中，XFeS2为黄铁矿晶形得分值；CⅠ、CⅡ、CⅣ、CⅤ分别代表{100}、{100}＋{210}、{210}＋{111}、{111}所占的比例。一般矿体上段黄铁矿的XFeS2值较大，向下逐渐减小。XFeS2理论值一般在-200～+200，负值一般为早期形成的，正值为晚期形成的产物。

　　1.2黄铁矿的晶胞参数特征

　　黄铁矿属于等轴晶系，具NaCl型结构类型，晶胞参数理论值为а0＝5.417?，金矿床中的黄铁矿的晶胞参数一般都大于理论值，这是由于黄铁矿的化学成分发生变化的缘故。黄铁矿中含有大量的微量元素，尤其是As、Co、Ni，它们以类质同象形式进入到黄铁矿中，替代黄铁矿中的S和Fe，从而使黄铁矿的а0值增大[1-4]。含金高的黄铁矿由于含有较多的As、Co、Ni，使得黄铁矿晶胞参数а0值增大[2-4]。

　　2 黄铁矿的化学成分特征

　　2.1 微量元素

　　黄铁矿除了主量元素S、Fe之外，还有微量元素如：Co、Ni、As、Se、Te、Sb、Cu、Pb、Zn、Au、Ag、W、Mn、Ga、Sn、Cr、V、Ge等。其中Co、Ni替换Fe，As、Se、Te、Sb、Bi取代S进入晶格，也有部分Au、Ag、Cu、Pb、Zn在黄铁矿晶格中占据Fe的位置。其中Cr、Ni、V、Ti等是反映矿质来源和矿床成因的有效指示元素，As、Sb、Bi、Se、Te是Au迁移矿化的搬运剂，而Cu、Pb、Zn、Au、Ag等是矿化强弱的直接标志。微量元素的比值往往也可以提供矿床的形成温度、矿体的位置及矿床成因的重要信息。

　　不同类型的金矿、同一个金矿不同阶段的黄铁矿中的ω（Co）/ω（Ni）比值也有差别。小秦岭石英脉型金矿的ω（Co）/ω（Ni）比值大部分大于1，表明其为深部来源；熊耳山地区的蚀变岩型金矿的ω（Co）/ω（Ni）比值均比石英脉型金矿的高，上宫金矿、北岭金矿、康山金矿主成矿期形成的黄铁矿的ω（Co）/ω（Ni）比值皆小于1。前河蚀变岩型金矿，成矿温度（270～287℃）相对较高，其ω（Co）/ω（Ni）比值多数接近于1左右，而不能认为其与沉积作用有关。爆破角砾岩型金矿祁雨沟金矿ω（Co）/ω（Ni）比值为2.64～4.00，店房金矿ω（Co）/ω（Ni）比值为6.2，两者皆大于1，这与爆破角砾岩型金矿成矿温度高、成矿流体来源深有关。

　　2.1.1 As、Sb的含量及其比值

　　黄铁矿中As的变化范围也具有指示矿床成因的意义。一般地，岩浆热液型金矿床中黄铁矿As的含量大于1500×10-6，而变质热液型金矿As的含量变化范围为500×10-6～1500×10-6。陈光远等(1989)在研究胶东金矿床时认为，黄铁矿中As与Co+Ni的含量可作为评价金矿床规模的标志，富As，贫Co、Ni是大矿标志，反之为中、小型矿。

　　2.1.2 Au与Ag的比值

　　黄铁矿中ω（Au）/ω（Ag）的大小可以反映矿床成因方面的信息。通常，ω（Au）/ω（Ag）比值可以反映成矿热液的性质和温度，ω（Au）/ω（Ag）比值越小，温度越低。上宫金矿黄铁矿ω（Au）/ω（Ag）的比值Ⅰ阶段为0.37，Ⅱa阶段为0.06～2.98,Ⅱb阶段为0，显然是逐渐降低的，与成矿温度逐渐降低的特征吻合[4]。周文雅（2001）通过对细脉浸染型金矿床中的黄铁矿中ω（Au）/ω（Ag）比值研究也有类似的发现：黄铁矿的ω（Au）/ω（Ag）比值从第一世代到第三世代不断降低，且在早世代比值亦由早期到晚期逐渐降低的特征，反映随着成矿温度的降低，Ag相对在黄铁矿中富集[5]。

　　2.1.3其他微量元素

　　Se、Te、Sb、Hg的化学行为与As基本一致，Se、Te、Sb、Hg含量较高的黄铁矿中Au含量亦高。Hg可作为浅成中低温热液金矿的标志；徐国风等（1986）总结了部分国外资料表明，金矿床中元素的空间分带性往往会反映到矿物中微量元素的分布中来，矿体上部富集Ba、Hg、Sb、As、Ag，中部富集Au、Cu、Pb、Bi、Ag，下部富集Co、Ni、Ti、Cr等。矿床原生晕地球化学空间分带的最根本原因是矿床矿物组合分带及矿物中微量元素的空间分带。

　　2.2 主量元素S、Fe

　　研究黄铁矿的S、Fe的含量及其比值不仅可以知道黄铁矿在成矿过程中被类质同象置换的程度、类型，也可以了解成矿的温度及矿体的出露深度和黄铁矿的热电性特征。

　　根据热液矿床的垂直分带规律，Fe、Co、Ni多集中在矿体下部，S、As元素常集中在矿体的上部。这些杂质元素在黄铁矿中的分布受温度的影响，在高温下高价阳离子可以进入黄铁矿晶格中，常形成Co、Ni替代Fe的现象，这样就会使ω（S）/ω（Fe）比值大于2，出现富硫现象；在低温条件下，高价的阴离子As就会进入黄铁矿晶格替代S，从而使ω（S）/ω（Fe）小于2。

　　黄铁矿的ω（S）/ω（Fe）比值变化还会影响黄铁矿的导电类型及热电性，一般是Co、Ni进入黄铁矿晶格替代Fe时其热电性为N型，当Co、Ni进入黄铁矿晶格替代S时产生P型热电性。

　　3 黄铁矿的热电性特征

　　黄铁矿是半导体矿物，在其两端有温差存在时会产生温差电热势，这种现象称热电效应或电热性，这种电动势称热电动势。其导电类型可分为电子型和空穴型,即N型和P型，还有混合型N+P、P+N型。

　　当黄铁矿的成分和结构近于理想晶体时，其导电类型不明显，热电势值很小，实际的黄铁矿往往含各种杂质并存在结构缺陷。杂质元素的种类、浓度和晶体结构缺陷类型决定了黄铁矿的导电型（N型或P型）和热电系数(±α，±μV/℃）。当成矿溶液温度较低，As置换S时，使黄铁矿过剩的负电荷捕获空穴，形成空穴导型(P型)；相反，成矿溶液温度较高，Co、Ni替代黄铁矿晶格中的Fe，形成电子型导型(N型)；当温度处于二者之间，常形成P+N的混合型。通常热电系数为正值时属P型导电,负值时为N型导电。黄铁矿热电性与其成因有关，一般外生沉积型黄铁矿的热电系数为高正值，属P型，而且由浅部至深部变化不大；热液型黄铁矿的远热液端(冷端)为较高的正值，属P型；近热液端(热端)为较高的负值，属N型。

　　3.1黄铁矿热电性时空分布特征

　　在矿化早期阶段温度较高条件下形成的黄铁矿主要出现N型, α值离散范围大时，成矿阶段叠加可能性较大；晚期阶段低温条件下形成的黄铁矿主要出现P型，α值离散范围小时，后期叠加程度降低。一般认为在空间上矿体上部和顶部的黄铁矿导型表现为P型，α为正值；矿体中部显示N+P 型和P+N型，α为低正值或低负值；矿体下部显示N型，α为高负值。P型黄铁矿的热电系数在矿体内最高，向围岩逐渐降低；N型黄铁矿的热电系数在矿体内最低，向近矿围岩增高，到远矿围岩又增高。这些特征再一次反映了成矿流体在由围岩向矿体的迁移过程中，Co 、Ni沉淀在前，As、Sb 沉淀在后的元素演化序列。

　　3.2 黄铁矿热电性在矿床预测中的应用

　　黄铁矿的热电性特征可以指示其形成过程中的含矿信息、矿床的剥蚀程度和深部远景等[6]。黄铁矿的热电性是区别金矿化贫富的重要矿物学标志, 一般认为金矿床硫化物矿石达工业品位的黄铁矿热电性特征是热电系数α为高正值、矿化系数Kp≥60[15]。富矿部位α和Kp值均较高，显P导型，贫矿部位则α和Kp 较低，显N+P导型。As常为矿体头晕元素，As代替S可使黄铁矿含过剩的阴电荷而去捕获空穴形成P导型。含有较高As的黄铁矿指示矿体具有浅部成矿特征；而黄铁矿中Co、Ni及S等的空位则形成N导型，含有较高的Co、Ni等组分，反映成矿物质来源较深。指示为矿体根部或下部黄铁矿。B.A.法沃罗夫等(1972)的研究表明，在许多金矿床，随着埋深从浅部到深部的增加，黄铁矿由P型(矿床上部)有规律地变为P+N型(矿床中部)和N型黄铁矿(矿床的根部)。据此可以判断矿体的剥蚀程度。还可以根据P型黄铁矿的出现率进行找矿预测，热电系数α值沿水平、垂向变化小者，矿体延伸大，矿床规模大；变化大者矿体延伸小，矿床规模小，P型出现率越高，矿床规模越大。陈光远等（1987）在胶东金矿研究发现，金矿床中黄铁矿如为单一P型或以P型为主(大于70％)，是大矿的标志；中一小型金矿中黄铁矿为混合导型(P型占30％～40％)，小型矿山N型黄铁矿占绝对优势(P型小于20％)。

　　参 考 文 献：

　　[1]魏存弟.辽宁五龙金矿黄铁矿标型特征[J].地质找矿论丛，2001，16（2）：135-139.

　　[2]薛传东，谈树成.老王寨金矿的黄铁矿标型特征研究[J].昆明理工大学学报，1999，24（1）：84-87.

　　[3]杨前进，丰成友，姬金生.东天山康古塔格金矿黄铁矿的标型特征及找矿意义[J].地质与勘探，1999，35（3）：21-23.

　　[4]薛传东，刘星，谈树成等.云南老王寨金矿床主要矿物的标型特征[J].矿物岩石，2002，22（3）：10-16.

　　[5]李晶，陈衍景，李强之等.东秦岭上宫金矿流体成矿作用：矿物学研究[J].矿物岩石，2004，24（3）：28-35.

　　[6]周文雅.细微浸染型金矿床中黄铁矿的标型特征及意义[J].岩矿测试，2001，20（2）：100-104.