黃鐵礦標型特征及其應用

王碧青

摘 要：黃鐵礦是自然界中分布廣泛的金屬硫化物礦物之一，同時黃鐵礦也是在金礦床中最重要的載金礦物，是礦化的重要標志。礦物在形成時不管是物化條件還是成分上的微小變化，都會反映在礦物之上，使其在某些性質上有不同的特征。把礦物標型應用在揭示礦物形成條件與找礦標志上，已逐漸被大眾接受與應用。該文通過對國內外黃鐵礦標型研究眾多文獻的收集整理，歸納總結出黃鐵礦的形態標型、成分標型和物性標型特征及其地質解釋和應用，并對部分標型特征加以實例介紹，以期對礦床研究，尤其是金礦床的勘探有一定的指示意義。

關鍵詞：黃鐵礦 標型特征 成分標型 熱電性

中圖分類號：TD95 文獻標識碼：A 文章編號：1672-3791（2015）02（c）-0244-01

礦物標型學說是成因礦物學的主要內容之一。主要包括形態、成分、結構、物性和譜學標型。礦物在形成時不管是物化條件還是成分上的微小變化，都會在反映在礦物之上，使其在某些性質上有不同的特征。因此，對黃鐵礦進行的各種標型研究可以得到礦床其形成的相關信息，對找礦有重大指示意義。

1 黃鐵礦形態標型

黃鐵礦的單形有立方體、五角十二面體和八面體，在金礦中以立方體和五角十二面體為主，金礦床中黃鐵礦的單形有90%以上是這兩種。在礦體中也經常出現黃鐵礦的聚型，并且還可見到他形，半自形，草莓狀等形態的黃鐵礦。

黃鐵礦形態標型的研究較成熟的就是在金礦床中的研究與應用，因為黃鐵礦的晶形與金礦的類型和含金量有一定的關系。

金礦的類型不同或者同種類型金礦的不同礦體中的黃鐵礦其空間分布規律是有差異的，但對已研究過的眾多金礦床黃鐵礦晶形空間分布的對比總結可以得出，大體上從蝕變圍巖到礦體中部再到蝕變圍巖、從礦體頭部到礦體尾部，黃鐵礦的晶形由簡單到復雜再到簡單、由單形為主到聚形為主再到單形為主。

我國金礦床黃鐵礦的研究表明，含金量最高的是五角十二面體自形微粒狀黃鐵礦以及脈狀、偏膠狀黃鐵礦。

2 黃鐵礦成分標型

黃鐵礦標型特征中最重要的是成分標型，它包含了大量的礦床成因和找礦信息，因此國內外對此課題研究的學者眾多且文獻資料豐富。

2.1 主量元素

黃鐵礦的理論分子式為FeS2，但自然界中的黃鐵礦其化學元素組成遠不只有Fe和S，其中的Fe常被Co，Ni類質同象代替。金是銅族元素，具有很強大的單質穩定性，地球化學性質上既具有較強的親硫性又具有親鐵性，所以含金熱液中有黃鐵礦析出時，金趨向于富集其中。

黃鐵礦的S/Fe比值理論上近似為2，變化范圍為1.8～2.1，但因其Fe與S常被其他元素類質同象替換，故一般金礦中的黃鐵礦S/Fe比值與理論值2有部分差異。一般將S/Fe比值小于2的稱為虧硫型，高溫條件下易形成虧硫型黃鐵礦；根據個別文獻報道，沉積型的黃鐵礦中S與Fe的比值與理論值近似或硫略多。一般，外生黃鐵礦多硫，內生黃鐵礦虧硫；礦體上部和頂部黃鐵礦富硫而下部和尾部虧硫。黃鐵礦的硫虧損是因為As3-，Sb3-等離子與S2-類質同象替換，增加了晶體結構上的缺陷，有利于Au等元素的富集。因此在金礦床的研究中常把硫虧損作為黃鐵礦富含金的一種標志。

2.2 微量元素

黃鐵礦微量元素與成因的關系一直是學者們熱衷的研究內容，已知黃鐵礦中含有Au、Ag、Cu、Pb、Zn、As、Sb、Hg、Se、Te、Ti、V、Cr、Mn、Co、Ni、W、Mo、Re、Sn、Ge、Ga、In、Tl、Cd、U、Th、Zr、Nb、Y、Yb、Sr和Ba等微量元素。尤其是Co、Ni含量和Co/Ni比值是自上個世紀40年代以來討論最多的，但黃鐵礦中Se、Te、Tl、Ag、Sn等微量元素也具有一定的標型意義，尤其是黃鐵礦中Au/Ag比值、Co/Ni比值、As、Se、Cu、Pb和Zn的標型近幾年來也成為金礦床研究中人們關注的焦點。

3 黃鐵礦物性標型

3.1 熱電性

黃鐵礦是一種半導體礦物，在自然界地質作用下形成時總是具有晶格雜質存在，因而產生電子心或空穴心，具有不同的熱電性。黃鐵礦的熱電性主要與黃鐵礦的類質同象替代有關。黃鐵礦在空間和時間上具有一定的規律性。根據大量的實驗測試與研究分析，早期高溫條件下結晶的黃鐵礦呈現電子導型或N型，是由于高溫黃鐵礦虧硫，導致Co、Ni等高價離子雜質進入晶格，晚期低溫條件下黃鐵礦呈現空穴導型或P型，因為低溫黃鐵礦富硫，使As、Sb、Te等低價離子雜質進入晶格；而在空間上，從一般熱液礦床原生暈的分帶序列來看，Co、Ni暈常在礦體下部相對富集，而As、Sb等揮發組分常在礦體上部聚集，即黃鐵礦在礦體上部多為P型導電，礦體下部常是N型導電，中間部位導型是過渡變化的。

3.2 晶胞參數

成分變化是導致黃鐵礦晶胞參數變化的主要原因，其次是溫度和壓力的影響。晶胞參數可以用來指示黃鐵礦的含金性、成礦環境和礦化溫度的對比。純凈的黃鐵礦（S/Fe=2）的理論a0=5.4175，一般含金的黃鐵礦會有半徑較大的陽離子如Ni替換Fe離子，是其晶胞增大，但如果硫逸度較低時，黃鐵礦S/Fe<2，使晶體中出現硫的空位，S-Fe鍵性會增強，導致晶胞縮小。一定條件下，黃鐵礦的晶胞參數可以指示硫逸度的高低，同一礦體成分類似的黃鐵礦的晶胞大小可以反映成礦溫度的相對高低。

3.3 核磁共振

核磁共振可以研究礦物的晶體缺陷、礦物中水的狀態和類型及礦物成因等內容。通過核磁共振研究發現黃鐵礦中的水有包體水和代替S-的OH-。在金礦床中，黃鐵礦含金量越高，核磁共振的信號就越強，二者呈現正相關關系。

3.4 紅外吸收譜

黃鐵礦的紅外光譜研究并不廣泛，但仍可作為一種標型特征。可利用紅外吸收譜來進行黃鐵礦成礦階段的劃分。

目前，仍有很多學者在進行黃鐵礦性質的標型特征研究，在一些方面國內外還未有統一的觀點，不同的地區、不同的學者、不同的研究方法得出的結果也不盡相同。但規律總結只能反映出黃鐵礦在所有礦床中的大概情況，具體問題要具體分析。

參考文獻

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