金礦中黃鐵礦標(biāo)型特征及成因意義

林小玉

(成都理工大學(xué) 四川 成都 610059)

一、引言

礦物標(biāo)型學(xué)是成因礦物學(xué)的核心課題。礦物的標(biāo)型特征，能夠反映礦物或地質(zhì)體一定成因特點(diǎn)的礦物學(xué)標(biāo)志。礦物標(biāo)型已經(jīng)廣泛應(yīng)用于了解地殼、地幔和宇宙，探索礦物和地質(zhì)體成因，指導(dǎo)找礦勘探，評(píng)價(jià)地質(zhì)體的含礦性。

金礦床中，作為主要載金礦物黃鐵礦，具有許多特征的地質(zhì)、地球化學(xué)的標(biāo)志，Au含量分布極高。黃鐵礦都是“不可見金”的載體礦物，而“不可見金”通常優(yōu)先富集于毒砂中。以金礦床中的黃鐵礦為例，探討黃鐵礦的標(biāo)型特征其成因地質(zhì)分析，從而更好地解決找礦問題。

黃鐵礦在金礦床中含量分布極廣，在有些金礦床中含豐富的黃鐵礦，但實(shí)際不含Au。黃鐵礦不僅是金的重要載體礦物，而且也是金礦床最佳標(biāo)型礦物，它的出現(xiàn)意味著金礦化的存在。

二、黃鐵礦礦物標(biāo)型特征

(一)選擇黃鐵礦作為標(biāo)型礦物的依據(jù)。黃鐵礦是各種類型金礦床中分布范圍極廣的礦物，作為一種載金礦物，它富含很多成因地質(zhì)信息。由于其形態(tài)、化學(xué)成分和物理性質(zhì)等的差異性，應(yīng)用現(xiàn)代研究方法查明這些微小的差別，就可以分析和推測(cè)該黃鐵礦的形成物理一化學(xué)條件和地質(zhì)條件，幫助解決產(chǎn)出這種黃鐵礦之礦床的成因間題。

(二)黃鐵礦物理標(biāo)型特征及成因意義。1.顏色標(biāo)型特征。淺黃色、黃白色黃鐵礦，一般不含或含金量很低；深黃綠色、深銅黃色黃鐵礦往往與金礦化有關(guān)，本身含金也高。2.形態(tài)標(biāo)型特征。黃鐵礦在金礦中最常見的單晶為立方體和五角十二面體，兩者占金礦床中黃鐵礦總量的90%以上。此外礦體中也往往出現(xiàn)黃鐵礦的聚型，還常見半自形、他形、草莓狀、膠狀變膠狀、鐘乳狀、細(xì)脈狀等形態(tài)的黃鐵礦。黃鐵礦的結(jié)晶力較強(qiáng)，故常以自形晶出現(xiàn)。金礦床中常見的黃鐵礦晶形為立方體、五角十二面體和八面體，而四角三八面體、菱形十二面體、三角三八面體及偏復(fù)方十二面體則很少見。據(jù)對(duì)膠東玲瓏等4個(gè)金礦床的統(tǒng)計(jì)，不同晶形黃鐵礦的出現(xiàn)頻率依次是立方體(100)，五角十二面體(210)，八面體(111)，偏方復(fù)十二面體(321)、(421)，四角三八面體(211)，三角三八面體(221)。3.顯微硬度。黃鐵礦的硬度變化很大，其顯微硬度為500～2ll4kg/mm2，多數(shù)為604～1450kg/mm2。與一般的黃鐵礦相比，含金黃鐵礦由于含As較高，晶體結(jié)構(gòu)常發(fā)生線狀位移及存在較多的包裹體等因素，使其硬度降低。同一礦床中黃鐵礦的硬度有時(shí)具有規(guī)律性變化，可作為劃分成礦階段的標(biāo)志比重。4.比重。黃鐵礦的理論比重值為4.9～5.2，含金黃鐵礦常為此區(qū)間的下限值。5.反射率。不同成因的金礦床或同一礦床不同期次形成的黃鐵礦反射率差異很大。如團(tuán)結(jié)溝金礦床早期的黃鐵礦反射率明顯高于晚期黃鐵礦，前者當(dāng)入射光波長(zhǎng)為580、620和660nm時(shí)，相應(yīng)的反射率為5.00、54.53和53.65%，而后者在同波長(zhǎng)入射光下，反射率明顯降低，分別為45.65、47.51和48.52%，由此可作為劃分成礦期次的標(biāo)志之一。6.熱電性。黃鐵礦是一種半導(dǎo)體礦物，其熱電參數(shù)的大小和符號(hào)受其半導(dǎo)體參數(shù)、雜質(zhì)含量、輻射和測(cè)量時(shí)冷熱電極的溫差影響。黃鐵礦導(dǎo)電類型可分為空穴型(P型)和電子導(dǎo)型(N型)。一般來說，虧S并富Cu，Co，Ni的高溫深成黃鐵礦為電子導(dǎo)型(N型)，而虧Fe且As，Sb含量高的低溫淺成的黃鐵礦則多為空穴型(P型)。而當(dāng)黃鐵礦的成分和結(jié)構(gòu)近于理想晶體時(shí)，其導(dǎo)型不明顯，熱電勢(shì)值也很小。黃鐵礦的熱電性與成礦介質(zhì)的硫逸度之間也存在一定的關(guān)系：P型指示礦體形成時(shí)的硫逸度較高，N型則指示礦體形成時(shí)的硫逸度較低。

(三)黃鐵礦化學(xué)成分標(biāo)型。1.主要成分、微量元素的標(biāo)型特征。黃鐵礦中可出現(xiàn)的微量元素多達(dá)30多種，分屬親鐵、親石及親硫元素。各種微量元素含量變化較大，且有很強(qiáng)的離散性。其賦存方式有2種：①置換Fe，S等以類質(zhì)同象形式存在；②以機(jī)械混入物的形式賦存。有部分微量元素(如Au，Ag，Cu，Pb，Zn)在黃鐵礦晶格中占據(jù)Fe的位置。

標(biāo)準(zhǔn)黃鐵礦S/Fe比值近似為2，而含金黃鐵礦中S，F(xiàn)e含量與標(biāo)準(zhǔn)略有差異。一般將S/Fe比值小于2的稱為硫虧型，形成溫度較高；沉積成因的黃鐵礦主成分硫和鐵的含量與理論值相近或硫略多。黃鐵礦虧硫是As3-，Sb3-等離子與S2-類質(zhì)同象代替的結(jié)果，并且在結(jié)構(gòu)上出現(xiàn)空位，增加了構(gòu)造缺陷程度，更有利于金的富集。所以虧硫可以作為黃鐵礦富金的標(biāo)志之一。

(四)晶胞參數(shù)標(biāo)型特征。黃鐵礦化學(xué)式為Fe[S2]，常見Co和Ni呈類質(zhì)同象代換Fe，隨Co、Ni代替Fe的含量增加，晶胞參數(shù)增大，硬度同時(shí)降低，顏色同時(shí)變淺。Au常以顯微金、超顯微金賦存于黃鐵礦的解理面或晶格中。黃鐵礦屬?gòu)?fù)硫化物，其晶體結(jié)構(gòu)中Fe原子占據(jù)立方體晶胞的角頂與面心，S原子組成以共價(jià)鍵結(jié)合的啞鈴狀對(duì)硫[S2]2-，其中心位于晶胞棱的中點(diǎn)和體心。

Co、Ni為黃鐵礦中常見的微量元素，Co2+與Ni2+半徑分別為0.072nm和0.069nm，均小于Fe2+半徑，當(dāng)Co2+與Ni2+替代黃鐵礦中的Fe2+時(shí)，有可能使黃鐵礦的晶胞參數(shù)減少。As原子半徑為0.122nm，大于S原子半徑0.106nm，As替代S可使黃鐵礦的晶胞參數(shù)增大。黃鐵礦a0理論值為5.4170nm，Co、Ni和As是影響黃鐵礦晶胞參數(shù)大小的主要元素，隨著黃鐵礦中Co、Ni和As含量的變化，其晶胞參數(shù)也表現(xiàn)出明顯的差異性。

黃鐵礦晶胞參數(shù)的變化主要由成分引起，溫度和壓力對(duì)晶胞大小也有一定的影響。黃鐵礦的晶胞參數(shù)可用來區(qū)別含金黃鐵礦和不含金黃鐵礦，指示成礦環(huán)境及對(duì)比礦化溫度等。

三、總結(jié)

黃鐵礦中主要成分的含量分布與礦物的成因有著一定相關(guān)關(guān)系。一般表生礦床多為虧硫型，而內(nèi)生礦床多為多硫型。與主要成分相比較，黃鐵礦中微量元素的含量更具有成因標(biāo)型意義。其中Co，Ni，As，Se，Te，Au，Ag等的指示意義更大。As在黃鐵礦中的特高值也可用來指示金礦床的存在。與火山作用有關(guān)的礦床黃鐵礦中As和Se的含量都比較高。

從不可見金到可見金需經(jīng)過熱液蝕變作用，在高As含量條件下，溫度和硫逸度升高，可出溶出不可見金，在溫度下降和還原條件下，以可見金形式賦存于蝕變環(huán)帶中。這種從不可見金到可見金的轉(zhuǎn)換過程，反映了Au、As、S及Fe等元素的地球化學(xué)特征。