金礦中黃鐵礦標型特征及成因意義

林小玉

(成都理工大學 四川 成都 610059)

一、引言

礦物標型學是成因礦物學的核心課題。礦物的標型特征，能夠反映礦物或地質體一定成因特點的礦物學標志。礦物標型已經廣泛應用于了解地殼、地幔和宇宙，探索礦物和地質體成因，指導找礦勘探，評價地質體的含礦性。

金礦床中，作為主要載金礦物黃鐵礦，具有許多特征的地質、地球化學的標志，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，探討黃鐵礦的標型特征其成因地質分析，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型礦物，它的出現意味著金礦化的存在。

二、黃鐵礦礦物標型特征

(一)選擇黃鐵礦作為標型礦物的依據。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信息。由于其形態、化學成分和物理性質等的差異性，應用現代研究方法查明這些微小的差別，就可以分析和推測該黃鐵礦的形成物理一化學條件和地質條件，幫助解決產出這種黃鐵礦之礦床的成因間題。

(二)黃鐵礦物理標型特征及成因意義。1.顏色標型特征。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，本身含金也高。2.形態標型特征。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、細脈狀等形態的黃鐵礦。黃鐵礦的結晶力較強，故常以自形晶出現。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方十二面體則很少見。據對膠東玲瓏等4個金礦床的統計，不同晶形黃鐵礦的出現頻率依次是立方體(100)，五角十二面體(210)，八面體(111)，偏方復十二面體(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，晶體結構常發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具有規律性變化，可作為劃分成礦階段的標志比重。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。如團結溝金礦床早期的黃鐵礦反射率明顯高于晚期黃鐵礦，前者當入射光波長為580、620和660nm時，相應的反射率為5.00、54.53和53.65%，而后者在同波長入射光下，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志之一。6.熱電性。黃鐵礦是一種半導體礦物，其熱電參數的大小和符號受其半導體參數、雜質含量、輻射和測量時冷熱電極的溫差影響。黃鐵礦導電類型可分為空穴型(P型)和電子導型(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)。而當黃鐵礦的成分和結構近于理想晶體時，其導型不明顯，熱電勢值也很小。黃鐵礦的熱電性與成礦介質的硫逸度之間也存在一定的關系：P型指示礦體形成時的硫逸度較高，N型則指示礦體形成時的硫逸度較低。

(三)黃鐵礦化學成分標型。1.主要成分、微量元素的標型特征。黃鐵礦中可出現的微量元素多達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，且有很強的離散性。其賦存方式有2種：①置換Fe，S等以類質同象形式存在；②以機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Fe的位置。

標準黃鐵礦S/Fe比值近似為2，而含金黃鐵礦中S，Fe含量與標準略有差異。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-類質同象代替的結果，并且在結構上出現空位，增加了構造缺陷程度，更有利于金的富集。所以虧硫可以作為黃鐵礦富金的標志之一。

(四)晶胞參數標型特征。黃鐵礦化學式為Fe[S2]，常見Co和Ni呈類質同象代換Fe，隨Co、Ni代替Fe的含量增加，晶胞參數增大，硬度同時降低，顏色同時變淺。Au常以顯微金、超顯微金賦存于黃鐵礦的解理面或晶格中。黃鐵礦屬復硫化物，其晶體結構中Fe原子占據立方體晶胞的角頂與面心，S原子組成以共價鍵結合的啞鈴狀對硫[S2]2-，其中心位于晶胞棱的中點和體心。

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Co2+與Ni2+替代黃鐵礦中的Fe2+時，有可能使黃鐵礦的晶胞參數減少。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，其晶胞參數也表現出明顯的差異性。

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

三、總結

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關系。一般表生礦床多為虧硫型，而內生礦床多為多硫型。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帶中。這種從不可見金到可見金的轉換過程，反映了Au、As、S及Fe等元素的地球化學特征。