黃鐵礦成因礦物

黃鐵礦成因礦物討論黃鐵礦是地殼中分布最廣泛的硫化物，也是金礦床中最重要的載金礦物，特別是在熱液型金礦床中更加廣泛存在，前人對(duì)其標(biāo)型特征做了大量的工作（徐國(guó)風(fēng)，1980；Kopo6e訊985；姓旬云，1993；李紅兵，2005）。不同物理化學(xué)條件下形成的黃鐵礦的形態(tài)、成分等特征都有較大的差異（宋煥斌，1989）。黃鐵礦的化學(xué)式是FeS2，硫化物是地球化學(xué)相中還原相的代表，研究它對(duì)了解早期成巖階段的環(huán)境特征和變化有重要意義。主要采用的測(cè)試方法有：1、 首先，在立體顯微鏡鏡下觀(guān)察黃鐵礦形態(tài)特征。2、 其次，用掃描電鏡觀(guān)察黃鐵礦表面微形貌特征。3、 再次，采用激光剝蝕電感耦合等離子質(zhì)譜分析黃鐵礦中微量元素及稀土元素的分布特征。4、 最后，測(cè)試樣品中黃鐵礦的熱電性標(biāo)型特征。黃鐵礦形成階段黃鐵礦在礦床中分布廣，含量高，黃鐵礦的形成從成礦早期一直延續(xù)到成礦后期，根據(jù)礦化蝕變期次及礦物共生組合，本礦區(qū)的黃鐵礦可分為三個(gè)世代：第一世代黃鐵礦（Pyl）：黃鐵礦呈稀疏浸染狀產(chǎn)出，可見(jiàn)少量立方體品形。第二世代黃鐵礦（Pyll）：石英呈細(xì)脈狀穿插充填原巖，黃鐵礦在石英脈中呈細(xì)脈浸染狀。第三世代黃鐵礦（Pym）：黃鐵礦呈斑狀、團(tuán)塊狀分布于綠泥石、綠簾石、石英及方解石細(xì)脈、網(wǎng)脈或團(tuán)粒之中。產(chǎn)出特征黃鐵礦在形成上經(jīng)歷了不同的成礦階段，是金屬礦物中占絕對(duì)優(yōu)勢(shì)的硫化物，也是最主要的載金礦物，黃鐵礦在形成過(guò)程中經(jīng)歷了5個(gè)形成階段。具體特征如下：l、 黃鐵絹英巖階段：為早期的脈側(cè)蝕變巖階段，黃鐵礦主要呈星散浸染狀產(chǎn)出。II、黃鐵礦-石英階段，主要呈浸染狀、條帶狀產(chǎn)出。m、 石英-黃鐵礦階段：主要以條帶、團(tuán)塊、脈狀形式產(chǎn)出，為主成礦期的產(chǎn)物。w、石英-多金屬硫化物階段：黃鐵礦顆粒大小不一，條帶狀產(chǎn)出，主要以條帶、團(tuán)塊、脈狀形式產(chǎn)出。V、石英-碳酸鹽階段，為成礦晚期產(chǎn)物，黃鐵礦顆粒較大，主要呈浸染狀、網(wǎng)脈狀產(chǎn)出。工作原理礦物熱電性是金屬或半導(dǎo)體礦物在溫差條件下產(chǎn)生熱電效應(yīng)的反應(yīng)（蘇文超，1997）,主要受溫度和微量元素組分等條件制約。礦物熱電性包括熱電系數(shù)和導(dǎo)電類(lèi)型（簡(jiǎn)稱(chēng)導(dǎo)型）等含義。熱電系數(shù)（a）是單位溫度差的熱電動(dòng)勢(shì)，其計(jì)算公式：±a=（±E/At）xi06式中：a為熱電系數(shù)，單位^V?°C-1；E為熱電動(dòng)勢(shì)，單位為^V；At為活化溫度，單位為°。（趙亨達(dá)，1991）。導(dǎo)電類(lèi)型有兩種：電子型導(dǎo)電（N型）和空穴型導(dǎo)電（P型），當(dāng)E為負(fù)值時(shí)，礦物表現(xiàn)為N型導(dǎo)電；E為正值時(shí)，為P型導(dǎo)電。黃鐵礦在時(shí)間和空間上有其規(guī)律性。根據(jù)大量的實(shí)驗(yàn)測(cè)試與研究分析（唐耀林，1991；HoBrp，o1d80）B早期高溫條件下結(jié)品的黃鐵礦Co、Ni等離子雜質(zhì)進(jìn)入品格，使黃鐵礦呈現(xiàn)電子導(dǎo)型或N型，晚期低溫條件下As、Sb、Te等離子雜質(zhì)進(jìn)入品格，使黃鐵礦呈現(xiàn)空穴導(dǎo)型或P型；而在軸向上，從一般熱液礦床原生暈的分帶序列來(lái)看，Co、Ni暈常在礦體下部相對(duì)富集，而As、Sb等揮發(fā)組分常在礦體上部聚集（科羅別伊尼科夫，1986），即在礦體上部易形成P型導(dǎo)電的黃鐵礦，礦體下部易形成N型導(dǎo)電的黃鐵礦，中間部位導(dǎo)型呈過(guò)渡變化。對(duì)成礦溫度的判定1964年r.A.戈?duì)柊蛦谭蚋鶕?jù)黃鐵礦熱電性與礦物結(jié)品溫度之間的這種制約關(guān)系，利用大量的數(shù)據(jù)得出了黃鐵礦熱電性系數(shù)的溫度標(biāo)尺（如圖1），從該圖獲得的線(xiàn)性方程為（要梅娟，2008）:t=（704.51—a）/1.818 （N型）t=3（122.22+a）/5.0 （P型）圖1黃鐵礦熱電系數(shù)溫度標(biāo)尺爆裂溫度標(biāo)型爆裂溫度是大量包裹體起爆時(shí)的溫度，當(dāng)有多期熱液活動(dòng)，各期熱液所形成的包裹體因溫度不一，常出現(xiàn)多組爆裂溫度（李存有，1998）。通過(guò)對(duì)石英在爆裂過(guò)程中產(chǎn)生的爆裂參數(shù)，可以了解石英形成時(shí)的物理化學(xué)條件，提取成礦信息（何知禮，1982；盧煥章等，1990），因此研究金礦床中最重要的載金礦物一黃鐵礦的爆裂溫度更能反應(yīng)出重要的成礦信息，同時(shí)根據(jù)其參數(shù)特征（如起爆溫度，主爆溫度，爆裂區(qū)間，爆裂頻數(shù)等）可以繪制各項(xiàng)參數(shù)的等值線(xiàn)圖，結(jié)合其與金品位等值線(xiàn)圖的對(duì)應(yīng)關(guān)系，可以對(duì)礦床的深部預(yù)測(cè)有很好的指示作用，且綜合大量黃鐵礦的爆裂區(qū)間和爆裂強(qiáng)度等特征，可以反應(yīng)此期成礦熱液流體的活動(dòng)強(qiáng)度和運(yùn)移路徑，間接的指示該區(qū)成礦物質(zhì)沉淀富集的位置和潛力大小，從而進(jìn)一步看出本區(qū)段成礦潛力大小，對(duì)指示該區(qū)段周邊是否還有富礦段，是否有繼續(xù)開(kāi)采價(jià)值提供更大范圍的圈定，防止由于施工等問(wèn)題漏掉礦體的現(xiàn)象。稀土微量元素標(biāo)型通過(guò)元素的地球化學(xué)特征研究，可以對(duì)礦物中各元素形成過(guò)程中經(jīng)歷的各種變化趨勢(shì)和所反應(yīng)的一些地質(zhì)現(xiàn)象進(jìn)行研究。6.1微量元素標(biāo)型礦床中黃鐵礦微量元素的標(biāo)型性，在國(guó)內(nèi)外已進(jìn)行過(guò)大量的研究，并得到了普遍重視（徐國(guó)風(fēng)，1980；科羅別伊尼科夫，1986；胡楚燕，1992，2001），尤其在金礦找礦礦物學(xué)研究中得到了廣泛的應(yīng)用。6.2稀土元素一般來(lái)講,REE不以類(lèi)質(zhì)同像形式進(jìn)入黃鐵礦品格，因此，黃鐵礦REE特征取決于礦物沉淀時(shí)成礦熱液中REE的組成和沉淀時(shí)的溫度、壓力、PH值和Eh值等物理化學(xué)條件影響。浸染狀黃鐵礦呈細(xì)粒分布于巖石當(dāng)中，是流體與巖石反應(yīng)的產(chǎn)物，成礦流體進(jìn)入容礦構(gòu)造后與周?chē)鷰r石發(fā)生蝕變反應(yīng)，巖石中REE可以被帶出進(jìn)入成礦流體中。據(jù)研究表明浸染狀黃鐵礦形成時(shí)的溶液中REE更多的受到圍巖影響，因此沉淀出的黃鐵礦會(huì)帶有圍巖REE分布特征的烙印。而在石英-硫化物脈等中產(chǎn)出的黃鐵礦，是以充填作用方式沉淀于圍巖之中，因此成礦流體與周?chē)鷰r石蝕變反應(yīng)不強(qiáng)烈，黃鐵礦形成時(shí)的溶液中REE受到圍巖影響不大。沉淀出的此類(lèi)黃鐵礦，其中REE主要源于未與容礦圍巖發(fā)生反應(yīng)的熱液流體（據(jù)宋玉財(cái)?shù)龋?004）。在地球科學(xué)研究中，稀土元素（REE）以其特有的地球化學(xué)性質(zhì)，作為“示蹤劑”廣泛運(yùn)用于探討巖石礦物的形成條件、物質(zhì)來(lái)源、地球化學(xué)分異作用及沉積環(huán)境變化等領(lǐng)域，這是由于不同的稀土元素其物理化學(xué)性質(zhì)或多或少存在一定的差異，特別是在不同的地質(zhì)條件下常常會(huì)導(dǎo)致某些不同的分布，因此稀土元素的準(zhǔn)確分析可用于追蹤和研究各種地質(zhì)體的形成和發(fā)展，以確定地質(zhì)體內(nèi)稀土分布規(guī)律。黃鐵礦熱電性標(biāo)型黃鐵礦熱電性是在地質(zhì)找礦及評(píng)價(jià)中應(yīng)用十分廣泛的標(biāo)型特征之一，也是礦床預(yù)測(cè)中的一種快速、便捷的技術(shù)方法，他可以指示其形成過(guò)程中的含礦信息、礦床的剝蝕程度和深部遠(yuǎn)景等（陳光遠(yuǎn)等，1989）。因此前人對(duì)其做過(guò)大量的研究（邵偉等，1990；李勝榮等，1993；胡大千，1993；楊贊中，2007），取得了很多有益的結(jié)果。本次工作在前人（姜紹飛，1995）研究的基礎(chǔ)上，對(duì)該礦區(qū)的黃鐵礦熱電性的時(shí)空分布特征及其特征參數(shù)在礦床地質(zhì)應(yīng)用方面進(jìn)行了較細(xì)致的探討。黃鐵礦屬半導(dǎo)體礦物，在自然界地質(zhì)作用下形成時(shí)總是具有晶格雜質(zhì)存在，因而產(chǎn)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(lèi)質(zhì)同象替代有關(guān)。當(dāng)Co、Ni替代Fe時(shí)，由于Co2+（3d7）和Ni2+（3d8）外層軌道上的電均較Fe2+（3d6）的多，從而產(chǎn)生施主能級(jí)，導(dǎo)致熱電性顯示電子導(dǎo)型（N型），熱電系數(shù)A為負(fù)值；當(dāng)As（4p3）替代S（3p4）時(shí)，由于外層電子減少，出現(xiàn)受主能級(jí)，導(dǎo)致熱電性顯示空穴型（P型），A為正值。當(dāng)周期表中同族的Se、Te替代S時(shí)，盡管外層電子相同，但Se、Te的原子半徑較大，原子核對(duì)較外層電子的吸引力相對(duì)要小，電子容易釋放出來(lái)，從而產(chǎn)生施主能級(jí)，熱電性顯示N型，A為負(fù)值。另外，黃鐵礦中若富硫，熱電性則顯示P型，而虧硫黃鐵礦一般顯示N型?？梢?jiàn)，黃鐵礦的熱電性特征主要與其中微量元素的含量與種類(lèi)有關(guān)，而黃鐵礦的微量元素特征與其形成條件密切相關(guān)。一般認(rèn)為，高溫下結(jié)品的礦物高價(jià)離子雜質(zhì)易進(jìn)入品格，高溫黃鐵礦鐵過(guò)飽和（硫空位），使礦物呈N型電導(dǎo)。低溫下低價(jià)離子雜質(zhì)易進(jìn)入晶格，黃鐵礦為硫過(guò)飽和（鐵空位），礦物為P型電導(dǎo)（李勝榮等，1994）。不同條件下形成的黃鐵礦微量元素的成分及含量以及其熱電性特征將各不相同，從而可進(jìn)行黃鐵礦的熱電性標(biāo)型分析。參考資料[1]陳光遠(yuǎn).成因礦物學(xué)與找礦礦物學(xué).重慶出版社，19