黃鐵礦熱電性在金礦評價中的應(yīng)用

楊偉龍

摘 要：黃鐵礦是一種半導(dǎo)體礦物，也是重要的載金礦物，其具備的熱電性特征在找礦勘探中扮演著十分重要的角色。大量科研成果表明，黃鐵礦熱電性能夠為礦床剝蝕深度、成礦溫度、礦體延伸規(guī)模等方面提供有效的指示信息，為找礦勘探提供進一步依據(jù)。文章在充分借鑒前人研究基礎(chǔ)之上，歸納總結(jié)了黃鐵礦熱電性在金礦評價中的應(yīng)用。

關(guān)鍵詞：剝蝕深度；礦床規(guī)模；成礦溫度；礦體延伸；含金性

礦物的熱電性包括熱電系數(shù)和導(dǎo)電類型（簡稱導(dǎo)型）兩層含義。熱電系數(shù)是指處在溫差條件下的半導(dǎo)體礦物，非平衡流子由高溫區(qū)向低溫區(qū)擴散使半導(dǎo)體內(nèi)形成了電場，對外表現(xiàn)為溫差熱電勢（E）。熱電系數(shù)為單位溫差下的熱電動勢[1]，計算公式為：

α=E/（TH-TL）=E/ΔT。

式中：α-熱電系數(shù)（μV/℃）；E-熱電動勢（mV）；ΔT-溫差（℃）

導(dǎo)電類型有兩種：電子型（N型）和空穴型（P型），E值為負，礦物表現(xiàn)為N型導(dǎo)電；E值為正，為P型導(dǎo)電。

現(xiàn)實驗測試及研究成果表明，黃鐵礦熱電性主要與黃鐵礦中微量元素的類質(zhì)同象有關(guān)。As、Co、Ni在黃鐵礦中呈類質(zhì)同象存在，As置換黃鐵礦中的S，使黃鐵礦含過剩的陰電荷而去捕獲空穴形成空穴型導(dǎo)型（P型），Co、Ni置換黃鐵礦中的Fe，則形成電子型導(dǎo)型（N型）。

黃鐵礦熱電性研究是地質(zhì)找礦中重要的手段之一，它在判斷成礦溫度、剝蝕程度、礦床規(guī)模、找隱伏礦體等方面均起到了重要作用[2、3、4]。本文結(jié)合前人相關(guān)的研究資料，對黃鐵礦熱電性在金礦評價中應(yīng)用最廣泛的幾個方面進行了簡要的舉例說明。

1 判斷礦體剝蝕深度

前人研究成果顯示[4、5]，黃鐵礦熱電性在垂向上具較好的分帶性，即礦體上部以p型黃鐵礦為主，礦體中部為P+N混合型黃鐵礦，礦體下部以N型黃鐵礦為主。根據(jù)這一規(guī)律，可以利用黃鐵礦熱電性分帶性特征對礦床剝蝕深度進行定性的評價。當?shù)V體一定標高的黃鐵礦多為P型黃鐵礦時，表明礦體遭受剝蝕較淺或已剝蝕到礦體上部；若黃鐵礦為混合型（P+N型）黃體礦時，則說明剝蝕已到礦體中部；若黃鐵礦多為N型黃鐵礦時，可以認為礦體遭受了深度剝蝕或已剝蝕到礦體下部，礦體向下延伸不會太遠。

謝玉林等[6]根據(jù)黃鐵礦熱電系數(shù)值，利用以下方程求出了黃鐵礦熱電性參數(shù)XNP，并推測可以定性的確定金礦體的剝蝕切面。

XNP=（2fⅠ+fⅡ）-（fⅣ+2fⅤ）

式中： fⅠ表示黃鐵礦熱電系數(shù)區(qū)間為α>+400？滋V/c的黃鐵礦數(shù)量百分比；fⅡ表示α在200～400？滋V/℃之間黃鐵礦數(shù)量百分比；fⅣ為α在0～-200？滋V/℃之間黃鐵礦數(shù)量百分比；fⅤ為α<- 200？滋V/℃的黃鐵礦數(shù)量百分比。然后根據(jù)熱電性參數(shù)值計算出礦體剝蝕率γ（礦體剝蝕部分相對于總延伸的百分比）：γ=50-XNP/4。李成祿[7]利用公式計算得出，山西繁峙義興寨金礦床礦體剝蝕率在48～82.8，認為礦體被剝蝕到中下部位，并且從地表至深部，礦體剝蝕率呈高-低-高的韻律式變化，指出礦體向深部可能會有剝蝕百分比低的富礦段重復(fù)出現(xiàn)。

2 判斷礦床規(guī)模

邵偉等[8]對比研究膠東地區(qū)7個典型金礦床中黃鐵礦微量元素（As、Co、Ni）、黃鐵礦熱電性、礦床規(guī)模及成因類型后指出：黃鐵礦含As量較高、As/（Co+Ni）比值較大、P型黃鐵礦的出現(xiàn)率較大，屬于大型金礦的可能性就增大。另外，黃鐵礦過高的熱電系數(shù)變化梯度對形成穩(wěn)定大型金礦也不利[9]。對于金礦床而言，P型黃鐵礦出現(xiàn)率較大，說明該礦床剝蝕較淺，深部找礦遠景大；黃鐵礦熱電系數(shù)變化梯度較小，說明該礦床礦體在一定深度范圍內(nèi)較連續(xù)穩(wěn)定。

3 評價礦體延伸

根據(jù)不同標高的黃鐵礦熱電系數(shù)，我們便可以計算出一定深度內(nèi)的黃鐵礦熱電系數(shù)變化梯度VH[VH=（XA-XB）/（HA-HB），XA、XB分別為上下剖面黃鐵礦熱電性參數(shù)，HA、HB分別為上下剖面高程。變化梯度小的方向，指示礦體延伸或隱伏礦體的方向，反之亦然。

權(quán)至高[10]利用黃鐵礦熱電性變化梯度VH，得出礦化總延長深度L（L=400/VH）和礦體尖滅深度LO[LO=（XNP+200）/VH]公式，并依此公式，計算得出了龐家河金礦五中段礦體總延長深度L=-1204m，礦體的尖滅深度LO=805m。經(jīng)工程驗證，上述結(jié)果與實際吻合性較好。

4 判斷成礦溫度

黃鐵礦熱電系數(shù)與形成溫度有一定關(guān)系，P.A.戈爾巴喬夫（1964）年利用大量數(shù)據(jù)做出黃鐵礦熱電性-溫度圖，并從該圖獲得線性方程；

t=（704.51-α）/1.818（N型）

t=3（122.22+α）/5.0 （P型）

蘇文超[11]通過上述公式，計算得出黔西南爛泥溝金礦黃鐵礦成礦溫度為200～225℃，與石英包裹體測溫（184～228℃）結(jié)果相吻合，說明利用黃鐵礦熱電系數(shù)確定成礦溫度是一種行之有效的方法。

5 含金性評價

一般認為，含金樣品的黃鐵礦多為P型黃鐵礦，而不含金或含金量相對較低樣品的黃鐵礦為N型黃鐵礦或P+N混合型黃鐵礦。由于黃鐵礦熱電性不僅與礦物組成元素和微量元素有關(guān)，而且受礦物產(chǎn)狀、礦床成因類型、礦物共生組合和產(chǎn)出深度等因素影響[12]，不同礦床礦石含金性不盡相同，因此，運用黃鐵礦熱電性導(dǎo)型評價礦石含金性應(yīng)結(jié)合具體情況進行分析。研究表明[6、13]，黃鐵礦樣品熱電系數(shù)的絕對值與含金性呈正相關(guān)性。內(nèi)蒙古烏拉山金礦黃鐵熱電系數(shù)絕對值大于200μV/℃，時，指示金礦化強，且隨黃鐵礦熱電系數(shù)絕對值的增大，金品位也有逐漸增大的趨勢。可見，黃鐵礦熱電系數(shù)絕對值可作為評價礦石含金性的一個礦物學(xué)標志。

參考文獻

[1]陳光遠，邵偉，孫岱生.膠東金礦成因礦物學(xué)與找礦[M].重慶：重慶出版社，1989.

[2]陳光遠，孫岱生，殷輝安.成因礦物學(xué)與找礦礦物學(xué)[M].重慶：重慶出版社，1987.

[3]劉亮嫻，肖樹建.黃鐵礦熱電系數(shù)用于找金的一個實例[J].地質(zhì)與勘探，1991，27（6）：42.

[4]曹燁，李勝榮，敖 ，等，劉小濱.黃鐵礦熱電性特征在冀西石湖金礦床中的應(yīng)用[J].中國地質(zhì)，2008，35（4）：748-752.

[5]黃東.黃鐵礦熱電系數(shù)的研究與應(yīng)用[J].物探與化探，1991，15（3）：189-191.

[6]謝玉玲，徐九華，錢大益，等.太白金礦黃鐵礦熱電性及其在找礦中的應(yīng)用[J].北京科技大學(xué)學(xué)報，1999，21（1）：2-3.

[7]李成祿，李勝榮，羅軍燕，等.山西繁峙義興寨金礦黃鐵礦熱電系數(shù)與導(dǎo)型特征及其地質(zhì)意義[J].現(xiàn)代地質(zhì)，2009，23（6）：1062.

[8]邵偉，陳光遠，孫岱生.黃鐵礦熱電性研究方法在膠東金礦的應(yīng)用[J].現(xiàn)代地質(zhì)，1990，4（1）：52-53.

[9]裴玉華，嚴海麒.河南省嵩縣前河金礦床黃鐵礦的標型特征及其意義[J].地質(zhì)與勘探，2006，42（3）：56-60.

[10]權(quán)志高，李占游.黃鐵礦熱電性研究在龐家河金礦評價中的應(yīng)用[J].陜西地質(zhì)，1995，13（1）：57-59.

[11]蘇文超.黔西南爛泥溝金礦黃鐵礦熱電性研究及其找礦意義[J].黃金地質(zhì)，1997，3（2）：9-10.

[12]趙亨達，邢玉屏.黃鐵礦熱電性與礦石含金量初步探討[J].礦物學(xué)報，1988，8（1）：43-45.

[13]邊秋娟，張漢凱.內(nèi)蒙古烏拉山金礦黃鐵礦的標型特征[J].黃金地質(zhì)，1997，3（1）：13-15.