金矿中黄铁矿标型特征及成因意义

林小玉

(成都理工大学 四川 成都 610059)

一、引言

矿物标型学是成因矿物学的核心课题。矿物的标型特征，能够反映矿物或地质体一定成因特点的矿物学标志。矿物标型已经广泛应用于了解地壳、地幔和宇宙，探索矿物和地质体成因，指导找矿勘探，评价地质体的含矿性。

金矿床中，作为主要载金矿物黄铁矿，具有许多特征的地质、地球化学的标志，Au含量分布极高。黄铁矿都是“不可见金”的载体矿物，而“不可见金”通常优先富集于毒砂中。以金矿床中的黄铁矿为例，探讨黄铁矿的标型特征其成因地质分析，从而更好地解决找矿问题。

黄铁矿在金矿床中含量分布极广，在有些金矿床中含丰富的黄铁矿，但实际不含Au。黄铁矿不仅是金的重要载体矿物，而且也是金矿床最佳标型矿物，它的出现意味着金矿化的存在。

二、黄铁矿矿物标型特征

(一)选择黄铁矿作为标型矿物的依据。黄铁矿是各种类型金矿床中分布范围极广的矿物，作为一种载金矿物，它富含很多成因地质信息。由于其形态、化学成分和物理性质等的差异性，应用现代研究方法查明这些微小的差别，就可以分析和推测该黄铁矿的形成物理一化学条件和地质条件，帮助解决产出这种黄铁矿之矿床的成因间题。

(二)黄铁矿物理标型特征及成因意义。1.颜色标型特征。浅黄色、黄白色黄铁矿，一般不含或含金量很低；深黄绿色、深铜黄色黄铁矿往往与金矿化有关，本身含金也高。2.形态标型特征。黄铁矿在金矿中最常见的单晶为立方体和五角十二面体，两者占金矿床中黄铁矿总量的90%以上。此外矿体中也往往出现黄铁矿的聚型，还常见半自形、他形、草莓状、胶状变胶状、钟乳状、细脉状等形态的黄铁矿。黄铁矿的结晶力较强，故常以自形晶出现。金矿床中常见的黄铁矿晶形为立方体、五角十二面体和八面体，而四角三八面体、菱形十二面体、三角三八面体及偏复方十二面体则很少见。据对胶东玲珑等4个金矿床的统计，不同晶形黄铁矿的出现频率依次是立方体(100)，五角十二面体(210)，八面体(111)，偏方复十二面体(321)、(421)，四角三八面体(211)，三角三八面体(221)。3.显微硬度。黄铁矿的硬度变化很大，其显微硬度为500～2ll4kg/mm2，多数为604～1450kg/mm2。与一般的黄铁矿相比，含金黄铁矿由于含As较高，晶体结构常发生线状位移及存在较多的包裹体等因素，使其硬度降低。同一矿床中黄铁矿的硬度有时具有规律性变化，可作为划分成矿阶段的标志比重。4.比重。黄铁矿的理论比重值为4.9～5.2，含金黄铁矿常为此区间的下限值。5.反射率。不同成因的金矿床或同一矿床不同期次形成的黄铁矿反射率差异很大。如团结沟金矿床早期的黄铁矿反射率明显高于晚期黄铁矿，前者当入射光波长为580、620和660nm时，相应的反射率为5.00、54.53和53.65%，而后者在同波长入射光下，反射率明显降低，分别为45.65、47.51和48.52%，由此可作为划分成矿期次的标志之一。6.热电性。黄铁矿是一种半导体矿物，其热电参数的大小和符号受其半导体参数、杂质含量、辐射和测量时冷热电极的温差影响。黄铁矿导电类型可分为空穴型(P型)和电子导型(N型)。一般来说，亏S并富Cu，Co，Ni的高温深成黄铁矿为电子导型(N型)，而亏Fe且As，Sb含量高的低温浅成的黄铁矿则多为空穴型(P型)。而当黄铁矿的成分和结构近于理想晶体时，其导型不明显，热电势值也很小。黄铁矿的热电性与成矿介质的硫逸度之间也存在一定的关系：P型指示矿体形成时的硫逸度较高，N型则指示矿体形成时的硫逸度较低。

(三)黄铁矿化学成分标型。1.主要成分、微量元素的标型特征。黄铁矿中可出现的微量元素多达30多种，分属亲铁、亲石及亲硫元素。各种微量元素含量变化较大，且有很强的离散性。其赋存方式有2种：①置换Fe，S等以类质同象形式存在；②以机械混入物的形式赋存。有部分微量元素(如Au，Ag，Cu，Pb，Zn)在黄铁矿晶格中占据Fe的位置。

标准黄铁矿S/Fe比值近似为2，而含金黄铁矿中S，Fe含量与标准略有差异。一般将S/Fe比值小于2的称为硫亏型，形成温度较高；沉积成因的黄铁矿主成分硫和铁的含量与理论值相近或硫略多。黄铁矿亏硫是As3-，Sb3-等离子与S2-类质同象代替的结果，并且在结构上出现空位，增加了构造缺陷程度，更有利于金的富集。所以亏硫可以作为黄铁矿富金的标志之一。

(四)晶胞参数标型特征。黄铁矿化学式为Fe[S2]，常见Co和Ni呈类质同象代换Fe，随Co、Ni代替Fe的含量增加，晶胞参数增大，硬度同时降低，颜色同时变浅。Au常以显微金、超显微金赋存于黄铁矿的解理面或晶格中。黄铁矿属复硫化物，其晶体结构中Fe原子占据立方体晶胞的角顶与面心，S原子组成以共价键结合的哑铃状对硫[S2]2-，其中心位于晶胞棱的中点和体心。

Co、Ni为黄铁矿中常见的微量元素，Co2+与Ni2+半径分别为0.072nm和0.069nm，均小于Fe2+半径，当Co2+与Ni2+替代黄铁矿中的Fe2+时，有可能使黄铁矿的晶胞参数减少。As原子半径为0.122nm，大于S原子半径0.106nm，As替代S可使黄铁矿的晶胞参数增大。黄铁矿a0理论值为5.4170nm，Co、Ni和As是影响黄铁矿晶胞参数大小的主要元素，随着黄铁矿中Co、Ni和As含量的变化，其晶胞参数也表现出明显的差异性。

黄铁矿晶胞参数的变化主要由成分引起，温度和压力对晶胞大小也有一定的影响。黄铁矿的晶胞参数可用来区别含金黄铁矿和不含金黄铁矿，指示成矿环境及对比矿化温度等。

三、总结

黄铁矿中主要成分的含量分布与矿物的成因有着一定相关关系。一般表生矿床多为亏硫型，而内生矿床多为多硫型。与主要成分相比较，黄铁矿中微量元素的含量更具有成因标型意义。其中Co，Ni，As，Se，Te，Au，Ag等的指示意义更大。As在黄铁矿中的特高值也可用来指示金矿床的存在。与火山作用有关的矿床黄铁矿中As和Se的含量都比较高。

从不可见金到可见金需经过热液蚀变作用，在高As含量条件下，温度和硫逸度升高，可出溶出不可见金，在温度下降和还原条件下，以可见金形式赋存于蚀变环带中。这种从不可见金到可见金的转换过程，反映了Au、As、S及Fe等元素的地球化学特征。