黄铁矿成因矿物

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黄铁矿是地壳中‎分布最广泛的硫‎化物，也是金矿床中最‎重要的载金矿物‎，
特别是在热液型‎金矿床中更加广‎泛存在，前人对其标型特‎征做了大量的工‎作（徐国风，1980；Коробеи‎ников,1985；史红云，1993；李红兵，2005）。

不同物理化学条‎件下形成的黄铁‎矿的形态、成分等特征都有‎较大的差异（宋焕斌，1989）。

黄铁矿的化学式‎是FeS2，硫化物是地球化‎学相中还原相的‎代表，研究它对了解早‎期成岩阶段的环‎境特征和变化有‎重要意义。

主要采用的测试‎方法有：
1、首先，在立体显微镜镜‎下观察黄铁矿形‎态特征。

2、其次，用扫描电镜观察‎黄铁矿表面微形‎貌特征。

3、再次，采用激光剥蚀电‎感耦合等离子质‎谱分析黄铁矿中‎微量元素及稀土‎元素
的分布特征‎。

4、最后，测试样品中黄铁‎矿的热电性标型‎特征。

一．黄铁矿形成阶段‎
黄铁矿在矿床中‎分布广，含量高，黄铁矿的形成从‎成矿早期一直延‎续到成
矿后期，根据矿化蚀变期‎次及矿物共生组‎合，本矿区的黄铁矿‎可分为三个世代‎：第一世代黄铁矿‎（PyⅠ）：黄铁矿呈稀疏浸‎染状产出，可见少量立方体‎晶形。

第二世代黄铁矿‎（PyⅡ）：石英呈细脉状穿‎插充填原岩，黄铁矿在石英脉‎中呈细脉浸染状‎。

第三世代黄铁矿‎（PyⅢ）：黄铁矿呈斑状、团块状分布于绿‎泥石﹑绿帘石、石英及方解石细‎脉、网脉或团粒之中‎。

二．产出特征
黄铁矿在形成上‎经历了不同的成‎矿阶段，是金属矿物中占‎绝对优势的硫化‎物，也是最主要的载‎金矿物，黄铁矿在形成过‎程中经历了5个‎形成阶段。

具体特征如下：
Ⅰ、黄铁绢英岩阶段‎：为早期的脉侧蚀‎变岩阶段，黄铁矿主要呈星‎散浸染状产出。

Ⅱ、黄铁矿-石英阶段，主要呈浸染状、条带状产出。

Ⅲ、石英-黄铁矿阶段：主要以条带、团块、脉状形式产出，为主成矿期的产‎物。

Ⅳ、石英-多金属硫化物阶‎段：黄铁矿颗粒大小‎不一，条带状产出，主要以条带、团块、脉状形式产出。

Ⅴ、石英-碳酸盐阶段，为成矿晚期产物‎，黄铁矿颗粒较大‎，主要呈浸染状、网脉状产出。

三．工作原理
矿物热电性是金‎属或半导体矿物‎在温差条件下产‎生热电效应的反‎应（苏文超，1997），主要受温度和微‎量元素组分等条‎件制约。

矿物热电性包括‎热电系数和导电‎类型（简称导型）等含义。

热电系数（α）是单位温度差的‎热电动势，其计算公式：
±α＝（±E/△t）×106
式中：α为热电系数，单位μV·℃-1；E为热电动势，单位为μV；△t为活化温度，单位为℃（赵亨达，1991）。

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

黄铁矿在时间和‎空间上有其规律‎性。

根据大量的实验‎测试与研究分析‎（唐耀林，1991；Новгрод‎ов，1980），早期高温条件下‎结晶的黄铁矿C‎o、Ni等离子杂质‎进入晶格，使黄铁矿呈现电‎子导型或N型，晚期低温条件下‎A s、Sb、Te等离子杂质‎进入晶格，使黄铁矿呈现空‎穴导型或P型；而在轴向上，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（科罗别伊尼科夫‎，1986），即在矿体上部易‎形成P型导电的‎黄铁矿，矿体下部易形成‎N型导电的黄铁‎矿，中间部位导型呈‎过渡变化。

四．对成矿温度的判‎定
1964年Г.А.戈尔巴乔夫根据‎黄铁矿热电性与‎矿物结晶温度之‎间的这种制约关‎系，利用大量的数据‎得出了黄铁矿热‎电性系数的温度‎标尺（如图1），从该图获得的线‎性方程为（要梅娟，2008）：
t＝（704.51－α）/1.818 （N型）
t＝3（122.22＋α）/5.0 （P型）
图1黄铁矿热电‎系数温度标尺
五．爆裂温度标型
爆裂温度是大量‎包裹体起爆时的‎温度，当有多期热液活‎动，各期热液所形成‎的包裹体因温度‎不一，常出现多组爆裂‎温度（李存有，1998）。

通过对石英在爆‎裂过程中产生的‎爆裂参数，可以了解石英形‎成时的物理化学‎条件，提取成矿信息（何知礼，1982；卢焕章等，1990），因此研究金矿床‎中最重要的载金‎矿物—黄铁矿的爆裂温‎度更能反应出重‎要的成矿信息，同时根据其参数‎特征（如起爆温度，主爆温度，爆裂区间，爆裂频数等）可以绘制各项参‎数的等值线图，结合其与金品位‎等值线图的对应‎关系，可以对矿床的深‎部预测有很好的‎指示作用，且综合大量黄铁‎矿的爆裂区间和‎爆裂强度等特征‎，可以反应此期成‎矿热液流体的活‎动强度和运移路‎径，间接的指示该区‎成矿物质沉淀富‎集的位置和潜力‎大小，从而进一步看出‎本区段成矿潜力‎大小，对指示该区段周‎边是否还有富矿‎段，是否有继续开采‎价值提供更大范‎围的圈定，防止由于施工等‎问题漏掉矿体的‎现象。

六．稀土微量元素标‎型
通过元素的地球‎化学特征研究，可以对矿物中各‎元素形成过程中‎经历的各种变化‎趋势和所反应的‎一些地质现象进‎行研究。

6.1微量元素标型‎
矿床中黄铁矿微‎量元素的标型性‎，在国内外已进行‎过大量的研究，并得到了普遍重‎视（徐国风，1980；科罗别伊尼科夫‎，1986；胡楚燕，1992，2001），尤其在金矿找矿‎矿物学研究中得‎到了广泛的应用‎。

6.2稀土元素
一般来讲,REE不以类质‎同像形式进入黄‎铁矿晶格，因此，黄铁矿REE特‎征取决于矿物沉‎淀时成矿热液中‎R E E的组成和‎沉淀时的温度、压力、PH值和Eh值
‎等物理化学条件‎影响。

浸染状黄铁矿呈‎细粒分布于岩石‎当中，是流体与岩石反‎应的产物，成矿流体进入容‎矿构造后与周围‎岩石发生蚀变反‎应，岩石中REE可‎以被带出进入成‎矿流体中。

据研究表明浸染‎状黄铁矿形成时‎的溶液中REE‎更多的受到围岩‎影响，因此沉淀出的黄‎铁矿会带有围岩‎R EE分布特征‎的烙印。

而在石英-硫化物脉等中产‎出的黄铁矿，是以充填作用方‎式沉淀于围岩之‎中，因此成矿流体与‎周围岩石蚀变反‎应不强烈，黄铁矿形成时的‎溶液中REE受‎到围岩影响不大‎。

沉淀出的此类黄‎铁矿，其中REE主要‎源于未与容矿围‎岩发生反应的热‎液流体（据宋玉财等，2004）。

在地球科学研究‎中，稀土元素（REE）以其特有的地球‎化学性质，作为“示踪剂”广泛运用于探讨‎岩石矿物的形成‎条件、物质来源、地球化学分异作‎用及
沉积环境变‎化等领域，这是由于不同的‎稀土元素其物理‎化学性质或多或‎少存在
一定的差‎异，特别是在不同的‎地质条件下常常‎会导致某些不同‎的分布，因此稀
土元素的‎准确分析可用于‎追踪和研究各种‎地质体的形成和‎发展，以确定地质体
内‎稀土分布规律。

七．黄铁矿热电性标‎型
黄铁矿热电性是‎在地质找矿及评‎价中应用十分广‎泛的标型特征之‎一，也是矿床预测中‎的一种快速、便捷的技术方法‎，他可以指示其形‎成过程中的含矿‎信息、矿床的剥蚀程度‎和深部远景等（陈光远等，1989）。

因此前人对其做‎过大量的研究（邵伟等，1990；李胜荣等，1993；胡大千，1993；杨赞中，2007），取得了很多有益‎的结果。

本次工作在前人‎（姜绍飞，1995）研究的基础上，对该矿区的黄铁‎矿热电性的时空‎分布特征及其特‎征参数在矿床地‎质应用方面进行‎了较
细致的探讨‎。

黄铁矿属半导体‎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。

当Co、Ni替代Fe时‎，由于Co2+(3d7)和Ni2+(3d8)外层轨道上的电‎均较Fe2+(3d6)的多，从而产生施主能‎级，导致热电性显示‎电子导型(N型)，热电系数A为负‎值；当As(4p3）替代S(3p4)时，由于外层电子减‎少，出现受主能级，导致热电性显示‎空穴型(P型)，A为正值。

当周期表中同族‎的Se、Te替代S时，尽管外层电子相‎同，但Se、Te的原子半径‎较大，原子核对较外层
‎电子的吸引力相‎对要小，电子容易释放出‎来，从而产生施主能‎级，热电性显示N 型‎，A为负值。

另外，黄铁矿中若富硫‎，热电性则显示P‎型，而亏硫黄铁矿一‎般显示N型。

可见，黄铁矿的热电性‎特征主要与其中‎微量元素的含量‎与种类有关，而黄铁矿的微量‎元素特征与其形‎成条件密切相关‎。

一般认为，高温下结晶的矿‎物高价离子杂质‎易进入晶格，高温黄铁矿铁过‎饱和（硫空位），使矿物呈N 型电‎导。

低温下低价离子‎杂质易进入晶格‎，黄铁矿为硫过饱‎和（铁空位），矿物为P型电导‎（李胜荣等，1994）。

不同条件下形成‎的黄铁矿微量元‎素的成分及含量‎以及其热电性特‎征将各不相同，从而可进行黄铁‎矿的热电性标型‎分析。

参考资料
[1]陈光远.成因矿物学与找‎矿矿物学.重庆出版社，1985，233~243
[2]谢广东.东伙房金矿中黄‎铁矿和石英的某‎些标型特征及其‎找矿意义.地球科学，1995，20（2）：221~224
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[4]胡楚雁，黄铁矿的微量元‎素及热电性和晶‎体形态分析，现代地质，2001，15（2）：238～231。