粤北大宝山多金属矿床黄铁矿成分特征初步研究

（广西壮族自治区地质环境监测总站，广西 桂林 530029）

黄铁矿不仅是地壳不同环境中最为丰富的硫化物矿物，也是硫化物矿床的一种重要类型。黄铁矿的成分标型特征，特别是微量元素及其特征指数不仅能够提供成矿物质、成矿流体来源、成矿演化历史、矿床成因类型、以及岩矿石中成矿物质的赋存状态等重要信息， 而且也是寻找硫化物矿床的重要找矿标志[1-3]。

作为我国南岭地区典型多金属硫化物矿床的粤北大宝山多金属矿床，虽然五十年代以来，矿床地质学家和矿区地质工作者对其进行了大量的研究工作，并取得了一些重要的成果，但是大多数主要集中在矿床地球化学、蚀变-矿化特征、成矿物质和成矿流体来源、成矿模式和找矿预测及矿床成因等方面[4-7]。

而对其矿床成因有高中温热液交代矿床、层控矿床、海相火山热液喷发沉积矿床、陆相火山-次火山沉积矿床等种种说法，莫衷一是。因而严重制约了对该矿区的进一步勘查找矿和开发利用。

本文利用电子探针（EPMA）对区内黄铁矿的多种成分进行了测试，研究分析了黄铁矿主微量元素特征、微量元素的赋存状态，以探讨其矿床成因。

1 矿区地质概况

大宝山矿区是一个多矿种、多类型的大型多金属矿区，位于广东省韶关市165°方向25公里处，属韶关市曲江区沙溪镇、大坑口镇，翁源县铁龙镇管辖。大地构造位置上处于南岭纬向构造带南侧、大东山-贵东东西向构造岩浆带与四会-吴川深大断裂构造带的复合部位。

区内出露的地层主要为寒武系八村群高滩组、中下泥盆统桂头群老虎头组、中泥盆统东岗岭组、下侏罗统金鸡组。构造以断裂为主，而褶皱构造并不十分发育。

岩浆活动频繁而强烈，出露的主要侵入岩为来自深源长江系列花岗岩同源岩浆分异的不同阶段侵入产物-次英安斑岩和花岗闪长斑岩。区内主要蚀变类型有硅化、矽卡岩化、绢云母化、云英岩化、钾化、黑云母化、粘土化、青盘岩化、绿泥石化、碳酸盐化、角岩化、萤石化等。

2 样品采集及测试方法

本次研究所选用的岩石样品均采自钻孔岩芯（图1）。实验测试在桂林理工大学地球科学学院电子探针实验室，利用JEOL JXA8230型电子探针分析仪完成，包括背散射电子像观察和定量成分分析。测试条件：加速电压15kV，加速电流20nA，束斑直径＜5μm。矿区内黄铁矿的电子探针成分分析结果列于表1。

表1 大宝山矿床黄铁矿电子探针分析结果（wt%）

图1 花岗闪长斑岩中黄铁矿（a，b）与次英安斑岩中黄铁矿(c，d)

3 黄铁矿成分特征

3.1 黄铁矿的主要成分特征

黄铁矿的主要成分Fe和S如何分配与矿床成因有内在联系（表2），研究表明，黄铁矿的活化能随生成温度的增高而增大，并且随生成温度的增高而富铁贫硫。一般来说，高温下形成的黄铁矿略亏硫， 较低温下形成的黄铁矿略富硫。

表2 不同成因类型矿床中黄铁矿的主要化学成分（wt%）

本区黄铁矿电子探针分析显示：次英安斑岩中黄铁矿 Fe 46.31%～46.84%，平均值46.67%；S 53.15%～53.50%， 平均值 53.33%。原子比 1.985～2.029，平均值1.999，与标准值相近，显示了低温热液成因的信息。花岗闪长斑岩中黄铁矿Fe 45.40%～46.48%，平均值46.04%；S 53.52%～54.60%， 平均值 53.96%，S/Fe 原子比为2.015～2.105，平均值2.051，比标准值略富硫，显示了沉积成因的特征。

说明成矿时处于硫逸度较高的环境， 推测区内花岗闪长斑岩侵位较浅， 导致围岩裂隙发育， 成矿溶液加人较多的天水， 混入了外生硫所致。另外据庄明正[8]所测黄铁矿包裹体爆裂温度为150℃～170℃，同属于沉积—热液改造矿床的均匀温度。

3.2 黄铁矿微量元素Co、Ni特征

黄铁矿中的Co、Ni含量及其比值可以为矿床成因提供重要信息，是研究成矿作用较可靠的地球化学标志。大量数据统计表明：沉积成因和层控型黄铁矿中Ni＞Co， Co/Ni＜0.6，沉积成因黄铁矿中Co含量小于1×10-4;而热液矿床成因的Co/Ni=1～ 3，Co 含量为4×10-4～ 2.4×10-4;火山沉积或火山喷发矿床黄铁矿Co/Ni＞5。

由表1可以明显的看出：该矿区黄铁矿中Co和Ni检测出来的只有一对，且Co/Ni＞1的样品只有2个，显示热液成因的特征。

而大多数样品中Co含量值低于检测极限，Ni含量值一半低于检测极限，一半较高，但整体上Co的含量明显远低于Ni的含量(Co/Ni＜＜1)，其原因是该矿床成矿作用发生在较浅部位，成矿溶液有多种来源，既有近地表的含氧水下渗或海水溶液，也有深部的火山成因的热泉卤水，并在地质作用驱动下流动。由于“地壳中游离氧的浓度由浅部向深部迅速降低，故热液由深处上升时， 氧的含量愈来愈高， 使介质的氧化电位增高”。

因此，尽管Co2+更易于和S2-结合， 终因其量不能与Ni相匹敌， 故形成的黄铁矿Co/ Ni值比较小，一般都小于1,也正显示了沉积改造矿床所具有的特征。

粤北地区典型矿床黄铁矿Co、Ni含量及比值特征有其相似之处（见表3）。这些矿床具有明显的同生沉积或海底热液喷流沉积特征，同时又具有受到后期含矿热液的叠加、改造的特征，反映了其成矿过程的多阶段性、成矿作用的多重性、成矿物质的多源性及其成因类型的多样性，并且成矿过程的多阶段性与粤北地区地壳演化的多阶段性相一致。这些多因复成矿床一起构成了粤北地区特征明显的一个多因复成型多金属硫化物矿床系列。

表3 粤北地区典型矿床黄铁矿中Co，Ni含量及Co/Ni

4 结语

次英安斑岩中黄铁矿S/Fe与标准值相近，花岗闪长斑岩中S/Fe为2.051，略富硫，具沉积成因的特征。说明成矿时处于硫逸度较高的环境，花岗闪长斑岩侵位较浅。矿床黄铁矿中Co的含量大都在检测值之下，Co的含量明显低于Ni， Co/Ni 远小于1，显示了沉积改造矿床所具有的特征。大宝山与粤北其他典型矿矿床一起构成了一个多因复成型多金属硫化物矿床系列。

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