黄铁矿热电性在金矿评价中的应用

杨伟龙

摘 要：黄铁矿是一种半导体矿物，也是重要的载金矿物，其具备的热电性特征在找矿勘探中扮演着十分重要的角色。大量科研成果表明，黄铁矿热电性能够为矿床剥蚀深度、成矿温度、矿体延伸规模等方面提供有效的指示信息，为找矿勘探提供进一步依据。文章在充分借鉴前人研究基础之上，归纳总结了黄铁矿热电性在金矿评价中的应用。

关键词：剥蚀深度；矿床规模；成矿温度；矿体延伸；含金性

矿物的热电性包括热电系数和导电类型（简称导型）两层含义。热电系数是指处在温差条件下的半导体矿物，非平衡流子由高温区向低温区扩散使半导体内形成了电场，对外表现为温差热电势（E）。热电系数为单位温差下的热电动势[1]，计算公式为：

α=E/（TH-TL）=E/ΔT。

式中：α-热电系数（μV/℃）；E-热电动势（mV）；ΔT-温差（℃）

导电类型有两种：电子型（N型）和空穴型（P型），E值为负，矿物表现为N型导电；E值为正，为P型导电。

现实验测试及研究成果表明，黄铁矿热电性主要与黄铁矿中微量元素的类质同象有关。As、Co、Ni在黄铁矿中呈类质同象存在，As置换黄铁矿中的S，使黄铁矿含过剩的阴电荷而去捕获空穴形成空穴型导型（P型），Co、Ni置换黄铁矿中的Fe，则形成电子型导型（N型）。

黄铁矿热电性研究是地质找矿中重要的手段之一，它在判断成矿温度、剥蚀程度、矿床规模、找隐伏矿体等方面均起到了重要作用[2、3、4]。本文结合前人相关的研究资料，对黄铁矿热电性在金矿评价中应用最广泛的几个方面进行了简要的举例说明。

1 判断矿体剥蚀深度

前人研究成果显示[4、5]，黄铁矿热电性在垂向上具较好的分带性，即矿体上部以p型黄铁矿为主，矿体中部为P+N混合型黄铁矿，矿体下部以N型黄铁矿为主。根据这一规律，可以利用黄铁矿热电性分带性特征对矿床剥蚀深度进行定性的评价。当矿体一定标高的黄铁矿多为P型黄铁矿时，表明矿体遭受剥蚀较浅或已剥蚀到矿体上部；若黄铁矿为混合型（P+N型）黄体矿时，则说明剥蚀已到矿体中部；若黄铁矿多为N型黄铁矿时，可以认为矿体遭受了深度剥蚀或已剥蚀到矿体下部，矿体向下延伸不会太远。

谢玉林等[6]根据黄铁矿热电系数值，利用以下方程求出了黄铁矿热电性参数XNP，并推测可以定性的确定金矿体的剥蚀切面。

XNP=（2fⅠ+fⅡ）-（fⅣ+2fⅤ）

式中： fⅠ表示黄铁矿热电系数区间为α>+400？滋V/c的黄铁矿数量百分比；fⅡ表示α在200～400？滋V/℃之间黄铁矿数量百分比；fⅣ为α在0～-200？滋V/℃之间黄铁矿数量百分比；fⅤ为α<- 200？滋V/℃的黄铁矿数量百分比。然后根据热电性参数值计算出矿体剥蚀率γ（矿体剥蚀部分相对于总延伸的百分比）：γ=50-XNP/4。李成禄[7]利用公式计算得出，山西繁峙义兴寨金矿床矿体剥蚀率在48～82.8，认为矿体被剥蚀到中下部位，并且从地表至深部，矿体剥蚀率呈高-低-高的韵律式变化，指出矿体向深部可能会有剥蚀百分比低的富矿段重复出现。

2 判断矿床规模

邵伟等[8]对比研究胶东地区7个典型金矿床中黄铁矿微量元素（As、Co、Ni）、黄铁矿热电性、矿床规模及成因类型后指出：黄铁矿含As量较高、As/（Co+Ni）比值较大、P型黄铁矿的出现率较大，属于大型金矿的可能性就增大。另外，黄铁矿过高的热电系数变化梯度对形成稳定大型金矿也不利[9]。对于金矿床而言，P型黄铁矿出现率较大，说明该矿床剥蚀较浅，深部找矿远景大；黄铁矿热电系数变化梯度较小，说明该矿床矿体在一定深度范围内较连续稳定。

3 评价矿体延伸

根据不同标高的黄铁矿热电系数，我们便可以计算出一定深度内的黄铁矿热电系数变化梯度VH[VH=（XA-XB）/（HA-HB），XA、XB分别为上下剖面黄铁矿热电性参数，HA、HB分别为上下剖面高程。变化梯度小的方向，指示矿体延伸或隐伏矿体的方向，反之亦然。

权至高[10]利用黄铁矿热电性变化梯度VH，得出礦化总延长深度L（L=400/VH）和矿体尖灭深度LO[LO=（XNP+200）/VH]公式，并依此公式，计算得出了庞家河金矿五中段矿体总延长深度L=-1204m，矿体的尖灭深度LO=805m。经工程验证，上述结果与实际吻合性较好。

4 判断成矿温度

黄铁矿热电系数与形成温度有一定关系，P.A.戈尔巴乔夫（1964）年利用大量数据做出黄铁矿热电性-温度图，并从该图获得线性方程；

t=（704.51-α）/1.818（N型）

t=3（122.22+α）/5.0 （P型）

苏文超[11]通过上述公式，计算得出黔西南烂泥沟金矿黄铁矿成矿温度为200～225℃，与石英包裹体测温（184～228℃）结果相吻合，说明利用黄铁矿热电系数确定成矿温度是一种行之有效的方法。

5 含金性评价

一般认为，含金样品的黄铁矿多为P型黄铁矿，而不含金或含金量相对较低样品的黄铁矿为N型黄铁矿或P+N混合型黄铁矿。由于黄铁矿热电性不仅与矿物组成元素和微量元素有关，而且受矿物产状、矿床成因类型、矿物共生组合和产出深度等因素影响[12]，不同矿床矿石含金性不尽相同，因此，运用黄铁矿热电性导型评价矿石含金性应结合具体情况进行分析。研究表明[6、13]，黄铁矿样品热电系数的绝对值与含金性呈正相关性。内蒙古乌拉山金矿黄铁热电系数绝对值大于200μV/℃，时，指示金矿化强，且随黄铁矿热电系数绝对值的增大，金品位也有逐渐增大的趋势。可见，黄铁矿热电系数绝对值可作为评价矿石含金性的一个矿物学标志。

参考文献

[1]陈光远，邵伟，孙岱生.胶东金矿成因矿物学与找矿[M].重庆：重庆出版社，1989.

[2]陈光远，孙岱生，殷辉安.成因矿物学与找矿矿物学[M].重庆：重庆出版社，1987.

[3]刘亮娴，肖树建.黄铁矿热电系数用于找金的一个实例[J].地质与勘探，1991，27（6）：42.

[4]曹烨，李胜荣，敖 ，等，刘小滨.黄铁矿热电性特征在冀西石湖金矿床中的应用[J].中国地质，2008，35（4）：748-752.

[5]黄东.黄铁矿热电系数的研究与应用[J].物探与化探，1991，15（3）：189-191.

[6]谢玉玲，徐九华，钱大益，等.太白金矿黄铁矿热电性及其在找矿中的应用[J].北京科技大学学报，1999，21（1）：2-3.

[7]李成禄，李胜荣，罗军燕，等.山西繁峙义兴寨金矿黄铁矿热电系数与导型特征及其地质意义[J].现代地质，2009，23（6）：1062.

[8]邵伟，陈光远，孙岱生.黄铁矿热电性研究方法在胶东金矿的应用[J].现代地质，1990，4（1）：52-53.

[9]裴玉华，严海麒.河南省嵩县前河金矿床黄铁矿的标型特征及其意义[J].地质与勘探，2006，42（3）：56-60.

[10]权志高，李占游.黄铁矿热电性研究在庞家河金矿评价中的应用[J].陕西地质，1995，13（1）：57-59.

[11]苏文超.黔西南烂泥沟金矿黄铁矿热电性研究及其找矿意义[J].黄金地质，1997，3（2）：9-10.

[12]赵亨达，邢玉屏.黄铁矿热电性与矿石含金量初步探讨[J].矿物学报，1988，8（1）：43-45.

[13]边秋娟，张汉凯.内蒙古乌拉山金矿黄铁矿的标型特征[J].黄金地质，1997，3（1）：13-15.