黃鐵礦標(biāo)型特征及其應(yīng)用

王碧青

摘 要：黃鐵礦是自然界中分布廣泛的金屬硫化物礦物之一，同時(shí)黃鐵礦也是在金礦床中最重要的載金礦物，是礦化的重要標(biāo)志。礦物在形成時(shí)不管是物化條件還是成分上的微小變化，都會(huì)反映在礦物之上，使其在某些性質(zhì)上有不同的特征。把礦物標(biāo)型應(yīng)用在揭示礦物形成條件與找礦標(biāo)志上，已逐漸被大眾接受與應(yīng)用。該文通過(guò)對(duì)國(guó)內(nèi)外黃鐵礦標(biāo)型研究眾多文獻(xiàn)的收集整理，歸納總結(jié)出黃鐵礦的形態(tài)標(biāo)型、成分標(biāo)型和物性標(biāo)型特征及其地質(zhì)解釋和應(yīng)用，并對(duì)部分標(biāo)型特征加以實(shí)例介紹，以期對(duì)礦床研究，尤其是金礦床的勘探有一定的指示意義。

關(guān)鍵詞：黃鐵礦 標(biāo)型特征 成分標(biāo)型 熱電性

中圖分類(lèi)號(hào)：TD95 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1672-3791（2015）02（c）-0244-01

礦物標(biāo)型學(xué)說(shuō)是成因礦物學(xué)的主要內(nèi)容之一。主要包括形態(tài)、成分、結(jié)構(gòu)、物性和譜學(xué)標(biāo)型。礦物在形成時(shí)不管是物化條件還是成分上的微小變化，都會(huì)在反映在礦物之上，使其在某些性質(zhì)上有不同的特征。因此，對(duì)黃鐵礦進(jìn)行的各種標(biāo)型研究可以得到礦床其形成的相關(guān)信息，對(duì)找礦有重大指示意義。

1 黃鐵礦形態(tài)標(biāo)型

黃鐵礦的單形有立方體、五角十二面體和八面體，在金礦中以立方體和五角十二面體為主，金礦床中黃鐵礦的單形有90%以上是這兩種。在礦體中也經(jīng)常出現(xiàn)黃鐵礦的聚型，并且還可見(jiàn)到他形，半自形，草莓狀等形態(tài)的黃鐵礦。

黃鐵礦形態(tài)標(biāo)型的研究較成熟的就是在金礦床中的研究與應(yīng)用，因?yàn)辄S鐵礦的晶形與金礦的類(lèi)型和含金量有一定的關(guān)系。

金礦的類(lèi)型不同或者同種類(lèi)型金礦的不同礦體中的黃鐵礦其空間分布規(guī)律是有差異的，但對(duì)已研究過(guò)的眾多金礦床黃鐵礦晶形空間分布的對(duì)比總結(jié)可以得出，大體上從蝕變圍巖到礦體中部再到蝕變圍巖、從礦體頭部到礦體尾部，黃鐵礦的晶形由簡(jiǎn)單到復(fù)雜再到簡(jiǎn)單、由單形為主到聚形為主再到單形為主。

我國(guó)金礦床黃鐵礦的研究表明，含金量最高的是五角十二面體自形微粒狀黃鐵礦以及脈狀、偏膠狀黃鐵礦。

2 黃鐵礦成分標(biāo)型

黃鐵礦標(biāo)型特征中最重要的是成分標(biāo)型，它包含了大量的礦床成因和找礦信息，因此國(guó)內(nèi)外對(duì)此課題研究的學(xué)者眾多且文獻(xiàn)資料豐富。

2.1 主量元素

黃鐵礦的理論分子式為FeS2，但自然界中的黃鐵礦其化學(xué)元素組成遠(yuǎn)不只有Fe和S，其中的Fe常被Co，Ni類(lèi)質(zhì)同象代替。金是銅族元素，具有很強(qiáng)大的單質(zhì)穩(wěn)定性，地球化學(xué)性質(zhì)上既具有較強(qiáng)的親硫性又具有親鐵性，所以含金熱液中有黃鐵礦析出時(shí)，金趨向于富集其中。

黃鐵礦的S/Fe比值理論上近似為2，變化范圍為1.8～2.1，但因其Fe與S常被其他元素類(lèi)質(zhì)同象替換，故一般金礦中的黃鐵礦S/Fe比值與理論值2有部分差異。一般將S/Fe比值小于2的稱(chēng)為虧硫型，高溫條件下易形成虧硫型黃鐵礦；根據(jù)個(gè)別文獻(xiàn)報(bào)道，沉積型的黃鐵礦中S與Fe的比值與理論值近似或硫略多。一般，外生黃鐵礦多硫，內(nèi)生黃鐵礦虧硫；礦體上部和頂部黃鐵礦富硫而下部和尾部虧硫。黃鐵礦的硫虧損是因?yàn)锳s3-，Sb3-等離子與S2-類(lèi)質(zhì)同象替換，增加了晶體結(jié)構(gòu)上的缺陷，有利于A(yíng)u等元素的富集。因此在金礦床的研究中常把硫虧損作為黃鐵礦富含金的一種標(biāo)志。

2.2 微量元素

黃鐵礦微量元素與成因的關(guān)系一直是學(xué)者們熱衷的研究?jī)?nèi)容，已知黃鐵礦中含有Au、Ag、Cu、Pb、Zn、As、Sb、Hg、Se、Te、Ti、V、Cr、Mn、Co、Ni、W、Mo、Re、Sn、Ge、Ga、In、Tl、Cd、U、Th、Zr、Nb、Y、Yb、Sr和Ba等微量元素。尤其是Co、Ni含量和Co/Ni比值是自上個(gè)世紀(jì)40年代以來(lái)討論最多的，但黃鐵礦中Se、Te、Tl、Ag、Sn等微量元素也具有一定的標(biāo)型意義，尤其是黃鐵礦中Au/Ag比值、Co/Ni比值、As、Se、Cu、Pb和Zn的標(biāo)型近幾年來(lái)也成為金礦床研究中人們關(guān)注的焦點(diǎn)。

3 黃鐵礦物性標(biāo)型

3.1 熱電性

黃鐵礦是一種半導(dǎo)體礦物，在自然界地質(zhì)作用下形成時(shí)總是具有晶格雜質(zhì)存在，因而產(chǎn)生電子心或空穴心，具有不同的熱電性。黃鐵礦的熱電性主要與黃鐵礦的類(lèi)質(zhì)同象替代有關(guān)。黃鐵礦在空間和時(shí)間上具有一定的規(guī)律性。根據(jù)大量的實(shí)驗(yàn)測(cè)試與研究分析，早期高溫條件下結(jié)晶的黃鐵礦呈現(xiàn)電子導(dǎo)型或N型，是由于高溫黃鐵礦虧硫，導(dǎo)致Co、Ni等高價(jià)離子雜質(zhì)進(jìn)入晶格，晚期低溫條件下黃鐵礦呈現(xiàn)空穴導(dǎo)型或P型，因?yàn)榈蜏攸S鐵礦富硫，使As、Sb、Te等低價(jià)離子雜質(zhì)進(jìn)入晶格；而在空間上，從一般熱液礦床原生暈的分帶序列來(lái)看，Co、Ni暈常在礦體下部相對(duì)富集，而As、Sb等揮發(fā)組分常在礦體上部聚集，即黃鐵礦在礦體上部多為P型導(dǎo)電，礦體下部常是N型導(dǎo)電，中間部位導(dǎo)型是過(guò)渡變化的。

3.2 晶胞參數(shù)

成分變化是導(dǎo)致黃鐵礦晶胞參數(shù)變化的主要原因，其次是溫度和壓力的影響。晶胞參數(shù)可以用來(lái)指示黃鐵礦的含金性、成礦環(huán)境和礦化溫度的對(duì)比。純凈的黃鐵礦（S/Fe=2）的理論a0=5.4175，一般含金的黃鐵礦會(huì)有半徑較大的陽(yáng)離子如Ni替換Fe離子，是其晶胞增大，但如果硫逸度較低時(shí)，黃鐵礦S/Fe<2，使晶體中出現(xiàn)硫的空位，S-Fe鍵性會(huì)增強(qiáng)，導(dǎo)致晶胞縮小。一定條件下，黃鐵礦的晶胞參數(shù)可以指示硫逸度的高低，同一礦體成分類(lèi)似的黃鐵礦的晶胞大小可以反映成礦溫度的相對(duì)高低。

3.3 核磁共振

核磁共振可以研究礦物的晶體缺陷、礦物中水的狀態(tài)和類(lèi)型及礦物成因等內(nèi)容。通過(guò)核磁共振研究發(fā)現(xiàn)黃鐵礦中的水有包體水和代替S-的OH-。在金礦床中，黃鐵礦含金量越高，核磁共振的信號(hào)就越強(qiáng)，二者呈現(xiàn)正相關(guān)關(guān)系。

3.4 紅外吸收譜

黃鐵礦的紅外光譜研究并不廣泛，但仍可作為一種標(biāo)型特征。可利用紅外吸收譜來(lái)進(jìn)行黃鐵礦成礦階段的劃分。

目前，仍有很多學(xué)者在進(jìn)行黃鐵礦性質(zhì)的標(biāo)型特征研究，在一些方面國(guó)內(nèi)外還未有統(tǒng)一的觀(guān)點(diǎn)，不同的地區(qū)、不同的學(xué)者、不同的研究方法得出的結(jié)果也不盡相同。但規(guī)律總結(jié)只能反映出黃鐵礦在所有礦床中的大概情況，具體問(wèn)題要具體分析。

參考文獻(xiàn)

[1] 胡楚雁.黃鐵礦的微量元素及熱電性和晶體形態(tài)分析[J].現(xiàn)代地質(zhì)，2003，15（2）：238-241.

[2] 李紅兵，曾凡治.金礦中的黃鐵礦標(biāo)型特征[J].地質(zhì)找礦論，2005，20（3）：199-203.

[3] 付紹洪，顧雪祥，王乾，等.黔西南水銀洞金礦床載金黃鐵礦標(biāo)型特征[J].礦物學(xué)報(bào)，2004，24（1）：75-80.