黄铁矿标型特征及其应用

王碧青

摘 要：黄铁矿是自然界中分布广泛的金属硫化物矿物之一，同时黄铁矿也是在金矿床中最重要的载金矿物，是矿化的重要标志。矿物在形成时不管是物化条件还是成分上的微小变化，都会反映在矿物之上，使其在某些性质上有不同的特征。把矿物标型应用在揭示矿物形成条件与找矿标志上，已逐渐被大众接受与应用。该文通过对国内外黄铁矿标型研究众多文献的收集整理，归纳总结出黄铁矿的形态标型、成分标型和物性标型特征及其地质解释和应用，并对部分标型特征加以实例介绍，以期对矿床研究，尤其是金矿床的勘探有一定的指示意义。

关键词：黄铁矿 标型特征 成分标型 热电性

中图分类号：TD95 文献标识码：A 文章编号：1672-3791（2015）02（c）-0244-01

矿物标型学说是成因矿物学的主要内容之一。主要包括形态、成分、结构、物性和谱学标型。矿物在形成时不管是物化条件还是成分上的微小变化，都会在反映在矿物之上，使其在某些性质上有不同的特征。因此，对黄铁矿进行的各种标型研究可以得到矿床其形成的相关信息，对找矿有重大指示意义。

1 黄铁矿形态标型

黄铁矿的单形有立方体、五角十二面体和八面体，在金矿中以立方体和五角十二面体为主，金矿床中黄铁矿的单形有90%以上是这两种。在矿体中也经常出现黄铁矿的聚型，并且还可见到他形，半自形，草莓状等形态的黄铁矿。

黄铁矿形态标型的研究较成熟的就是在金矿床中的研究与应用，因为黄铁矿的晶形与金矿的类型和含金量有一定的关系。

金矿的类型不同或者同种类型金矿的不同矿体中的黄铁矿其空间分布规律是有差异的，但对已研究过的众多金矿床黄铁矿晶形空间分布的对比总结可以得出，大体上从蚀变围岩到矿体中部再到蚀变围岩、从矿体头部到矿体尾部，黄铁矿的晶形由简单到复杂再到简单、由单形为主到聚形为主再到单形为主。

我国金矿床黄铁矿的研究表明，含金量最高的是五角十二面体自形微粒状黄铁矿以及脉状、偏胶状黄铁矿。

2 黄铁矿成分标型

黄铁矿标型特征中最重要的是成分标型，它包含了大量的矿床成因和找矿信息，因此国内外对此课题研究的学者众多且文献资料丰富。

2.1 主量元素

黄铁矿的理论分子式为FeS2，但自然界中的黄铁矿其化学元素组成远不只有Fe和S，其中的Fe常被Co，Ni类质同象代替。金是铜族元素，具有很强大的单质稳定性，地球化学性质上既具有较强的亲硫性又具有亲铁性，所以含金热液中有黄铁矿析出时，金趋向于富集其中。

黄铁矿的S/Fe比值理论上近似为2，变化范围为1.8～2.1，但因其Fe与S常被其他元素类质同象替换，故一般金矿中的黄铁矿S/Fe比值与理论值2有部分差异。一般将S/Fe比值小于2的称为亏硫型，高温条件下易形成亏硫型黄铁矿；根据个别文献报道，沉积型的黄铁矿中S与Fe的比值与理论值近似或硫略多。一般，外生黄铁矿多硫，内生黄铁矿亏硫；矿体上部和顶部黄铁矿富硫而下部和尾部亏硫。黄铁矿的硫亏损是因为As3-，Sb3-等离子与S2-类质同象替换，增加了晶体结构上的缺陷，有利于Au等元素的富集。因此在金矿床的研究中常把硫亏损作为黄铁矿富含金的一种标志。

2.2 微量元素

黄铁矿微量元素与成因的关系一直是学者们热衷的研究内容，已知黄铁矿中含有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比值是自上个世纪40年代以来讨论最多的，但黄铁矿中Se、Te、Tl、Ag、Sn等微量元素也具有一定的标型意义，尤其是黄铁矿中Au/Ag比值、Co/Ni比值、As、Se、Cu、Pb和Zn的标型近几年来也成为金矿床研究中人们关注的焦点。

3 黄铁矿物性标型

3.1 热电性

黄铁矿是一种半导体矿物，在自然界地质作用下形成时总是具有晶格杂质存在，因而产生电子心或空穴心，具有不同的热电性。黄铁矿的热电性主要与黄铁矿的类质同象替代有关。黄铁矿在空间和时间上具有一定的规律性。根据大量的实验测试与研究分析，早期高温条件下结晶的黄铁矿呈现电子导型或N型，是由于高温黄铁矿亏硫，导致Co、Ni等高价离子杂质进入晶格，晚期低温条件下黄铁矿呈现空穴导型或P型，因为低温黄铁矿富硫，使As、Sb、Te等低价离子杂质进入晶格；而在空间上，从一般热液矿床原生晕的分带序列来看，Co、Ni晕常在矿体下部相对富集，而As、Sb等挥发组分常在矿体上部聚集，即黄铁矿在矿体上部多为P型导电，矿体下部常是N型导电，中间部位导型是过渡变化的。

3.2 晶胞参数

成分变化是导致黄铁矿晶胞参数变化的主要原因，其次是温度和压力的影响。晶胞参数可以用来指示黄铁矿的含金性、成矿环境和矿化温度的对比。纯净的黄铁矿（S/Fe=2）的理论a0=5.4175，一般含金的黄铁矿会有半径较大的阳离子如Ni替换Fe离子，是其晶胞增大，但如果硫逸度较低时，黄铁矿S/Fe<2，使晶体中出现硫的空位，S-Fe键性会增强，导致晶胞缩小。一定条件下，黄铁矿的晶胞参数可以指示硫逸度的高低，同一矿体成分类似的黄铁矿的晶胞大小可以反映成矿温度的相对高低。

3.3 核磁共振

核磁共振可以研究矿物的晶体缺陷、矿物中水的状态和类型及矿物成因等内容。通过核磁共振研究发现黄铁矿中的水有包体水和代替S-的OH-。在金矿床中，黄铁矿含金量越高，核磁共振的信号就越强，二者呈现正相关关系。

3.4 红外吸收谱

黄铁矿的红外光谱研究并不广泛，但仍可作为一种标型特征。可利用红外吸收谱来进行黄铁矿成矿阶段的划分。

目前，仍有很多学者在进行黄铁矿性质的标型特征研究，在一些方面国内外还未有统一的观点，不同的地区、不同的学者、不同的研究方法得出的结果也不尽相同。但规律总结只能反映出黄铁矿在所有矿床中的大概情况，具体问题要具体分析。

参考文献

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