魏麗瓊，黃 麗，蔡恩琪

(1. 青海省地質(zhì)調(diào)查局，青海 西寧 810007； 2. 青海省青藏高原北部地質(zhì)過程與礦產(chǎn)資源重點實驗室 青海省地質(zhì)調(diào)查院，青海 西寧 810012)

0 前 言

黃鐵礦作為地殼中分布最廣泛的硫化物，其常見于各類礦藏地質(zhì)之中，是載金礦物中占比最高的金礦床，約占總數(shù)98%，作為一種最為重要和普遍的載金礦物，存在自身演變規(guī)律性，且在不同環(huán)境影響下，其化學成分、晶胞參數(shù)、形態(tài)及熱電性等均會發(fā)生不同程度的變化，而通過對這些標型特征的分析，可有效提取礦物及礦床成因、找礦評價等參數(shù)信息，進而為礦化遠景預測及找礦實踐提供有效支撐，基于此，黃鐵礦標型特征分析已經(jīng)成為礦物學研究領域中的重點，并取得了一定成果， 經(jīng)實踐驗證其是一種行之有效的方法[1-3]。而黃鐵礦成分標型是礦物最根本的特征體現(xiàn)，其融合了多元化的礦床成因及找礦信息，可為礦床成因分析、深部找礦實踐提供最大化的礦物學數(shù)據(jù)參數(shù)，在國內(nèi)外研究中占據(jù)了重要的位置，但以往研究中多為定性描述性分析，定量分析較少[4-5]。針對此，本文將融合前人研究成果，采用蛛網(wǎng)圖來分析主微量元素的平均含量，并對其進行標準化處理獲取的標準化值和元素演變趨勢，獲取的標型特征能更好的區(qū)別各類金礦床類型，同時采用δFe-δS 投圖方法及Co-Ni-As質(zhì)量比三角圖來提取主、微量元素標型特征，得出不同類型金礦床的標型差異，實現(xiàn)準確分型，為未來各成因類型金礦床識別及找礦實踐提供有效參考。

1 礦區(qū)黃鐵礦主微量元素蛛網(wǎng)圖特征

1.1 數(shù)據(jù)來源及分析方法

黃鐵礦的化學式為FeS2，理論化學成分為Fe 46.55%，S 53.45%，但在環(huán)境作用下的成礦過程中，與Fe、S的地球化學性質(zhì)相似的 As、Se、Te、 Co、N 等元素也可能存在于其中，并發(fā)生類質(zhì)同象替代，為此，深化研究黃鐵礦化學成分特征可反應出成礦溶液性質(zhì)、成礦地質(zhì)條件等。為了獲取更好的分析結(jié)果，本文選用全國范圍內(nèi)較為典型的各成因類型及亞成因類型的金礦床，諸如膠東玲瓏巖漿熱液型及石英脈型、浙江銀坑山火山熱液型、湘西沃西變質(zhì)熱液型、四川東北寨卡林型、膠東焦家蝕變巖型，這些類型金礦床的標型數(shù)據(jù)均具有顯著代表性。采用電子探針測試方法獲取主成礦期黃鐵礦成分標型特征，標準化處理是所獲得的成分質(zhì)量分數(shù)與標準數(shù)據(jù)之比，該“標準數(shù)據(jù)”以膠東金礦成礦期黃鐵礦成分標型數(shù)據(jù)平均值為準，處理后的結(jié)果如表1所示。

1.2 主微量元素蛛網(wǎng)圖特征

表1 各成因類型金礦黃鐵礦主微量元素質(zhì)量分數(shù)標準化值

各典型成因類型的黃鐵礦成分標型分析中，以主微量元素兩類來繪制蛛網(wǎng)圖，其中As在金礦床中所占比值較高，歸類到Fe、S主元素一類，而Co、Ni等歸類到微量元素一類，未經(jīng)過標準化處理的蛛網(wǎng)圖如圖1所示。

1 火山熱液型；2 巖漿熱液型及石英脈型；3 變質(zhì)熱液型；4 卡林型；5 蝕變巖型

圖1未經(jīng)標準化處理的元素蛛網(wǎng)圖

從圖1可知，浙江銀坑山火山熱液型金礦床中黃鐵礦具有富鐵、富硫的特點，富含Ag 749.69×10-6、Bi 1 698×10-6、Zn 2 901×10-6等元素，四川東北寨變質(zhì)熱液型金礦床黃鐵礦富含Ni 298×10-6元素，膠東焦家蝕變巖型金礦床的黃鐵礦富含Co 481×10-6、Au 525.6×10-6、Cu 3 249×10-6、Pb 5 619×10-6，這些元素含量均較其他金礦床有明顯優(yōu)勢，由此，元素蛛網(wǎng)圖只是表示出各類金礦床黃鐵礦主微量元素的平均含量，但并未反映出元素演變趨勢的差異性，不能有效區(qū)分各類成因金礦床的本質(zhì)特征。針對此，本文主微量元素蛛網(wǎng)圖進行標準化處理，獲得圖2，從其中可知，標準化值及元素整體變化趨勢明顯，能夠反映出各成因類型及亞類型(石英脈型和蝕變巖型)金礦床的顯著性差異，為各類型金礦床的有效區(qū)分提供了有效支撐，其中，火山熱液型與巖漿熱液型金礦床、變質(zhì)熱液型與卡林型金礦床整體演變趨勢趨同，只存在個別元素的差異，如火山熱液型Ag 2.49、Pb 3.65和Zn 1.80，這幾類元素含量高可能與其噴發(fā)接近地表，成礦環(huán)境溫較低存在關聯(lián)性，而變質(zhì)熱液型As 3.25，卡林型As 9.31，這與卡林型金礦床的成礦溫度低有關，因為As是低溫元素，溫度越低越趨向于在黃鐵礦中富集。

1 火山熱液型；2 巖漿熱液型及石英脈型；3 變質(zhì)熱液型；4 卡林型；5 蝕變巖型

圖2經(jīng)過標準化處理的元素蛛網(wǎng)圖

2 黃鐵礦主元素成分標型特征分析

黃鐵礦的理論化學成分Fe為46.55% ，S為53.45%，標準的S /Fe≈2，不同成因類型的金礦床中黃鐵礦的Fe、S含量與標準略有差異，δFe或δS參數(shù)意義是用來表示黃鐵礦研究樣本中元素Fe、S與理論組分的偏移程度，公式如下。

(1)

(2)

Fe、S的偏移度計算見公式(1)、公式(2)。

通過對黃鐵礦主元素的δFe或δS特征分析，結(jié)果如圖3所示，火山熱液型的δFe或δS各點均分布較為集中，除2個點外其余點均在第三象限內(nèi)，在5%取值范圍內(nèi)，呈現(xiàn)虧鐵虧硫狀態(tài)；巖漿熱液型及石英脈型的δFe或δS變化范圍較大，部分在5%取值范圍之外，主要分布在第二、第三象限；而變質(zhì)熱液型δFe或δS分布也較為集中，在5%取值范圍內(nèi)，特殊之處是在二四角分線方向上存在大量樣品點，趨近于角平分線，在各類型礦床平均圖上表現(xiàn)更為顯著；卡林型的δFe或δS分布較為分散，最大可達到20%以上，多數(shù)分布在第三象限，呈現(xiàn)較高的虧鐵虧硫特點；蝕變巖型金礦δFe或δS分布較為分散，多數(shù)已經(jīng)超出了5%取值范圍，虧硫虧鐵狀態(tài)，δFe或δS絕對值較大，是因為該亞類型金礦床的成礦環(huán)境為微裂隙發(fā)育地段，F(xiàn)e、S元素尚未重組成理想的晶體就已經(jīng)結(jié)晶出來，雜質(zhì)含量多。

圖3 各成因金礦床中黃鐵礦δFe-δS主元素特征

根據(jù)各成因金礦床中黃鐵礦Fe或δS特征分析，可知偏離Fe、S理論組分程度從小至大依次為：變質(zhì)熱液型、火山熱液型、巖漿熱液型石英脈型、蝕變巖型，主元素演變趨勢差異明顯，可作為各類成因金礦床的區(qū)別標志之一。

3 黃鐵礦微量元素成分標型特征分析

黃鐵礦微量元素與各類金礦床的成因存在密切關聯(lián)性，其中，Co、Ni與Fe化學行為相似，可以類質(zhì)同象形式替代Fe,因為成礦地質(zhì)條件不同，各類成因金礦床中黃鐵礦的Co、Ni含量存在差異[6]，而As含量是富金的判別標志，在黃鐵礦中可類質(zhì)同象替換S，增大黃鐵礦晶胞參數(shù)，為此，本文以Co-Ni-As質(zhì)量三角圖分析主微量元素成分標型特征，其表征為Co、Ni在黃鐵礦(FeS2的金屬—硫鍵距為2.26×10-10m)中可類質(zhì)同象Fe元素形成CoS2和NiS2(CoS2及NiS2的金屬—硫鍵距分別為2.34×10-10,2.40×10-10m)，進而增大黃鐵礦的晶胞參數(shù)，得出的微量元素成分標型特征如圖4所示。

圖4 各成因金礦床中黃鐵礦Co-Ni-As微量元素特征

由圖4可知：火山熱液型樣品主要分布在A區(qū)域內(nèi)，巖漿熱液型及石英脈型對集中于Ni<25%區(qū)域內(nèi)，其主要位于A或B區(qū)，分布較為集中，存在統(tǒng)計意義，變質(zhì)熱液型則集中分布在Ci<25%的區(qū)域內(nèi)，也即C區(qū)，卡林型都分布在富砷貧鈷鎳的區(qū)域內(nèi)，而蝕變巖型分布較為分散，不存在統(tǒng)計規(guī)律，這些微量元素的分布特征及變化規(guī)律與成礦環(huán)境及元素的地球化學性質(zhì)相關，可準確的預測各類成因金礦床的差異性特征，對于礦化遠景預測及找礦探勘實踐具有重要的指導意義。

4 結(jié) 語

黃鐵礦作為最為主要的載金礦物，對于其主微量元素成分標型特征的分析具有理論與實踐價值，在融合以往研究內(nèi)容的基礎上，綜合利用標準化處理元素蛛網(wǎng)圖、δFe-δS特征、Co-Ni-As等方法，對全國范圍內(nèi)典型的火山熱液型、巖漿熱液型、石英脈型、變質(zhì)熱液型、卡林型、蝕變巖型等各成因類型和亞類型金礦床的化學成分標型特征進行研究，準確提取了不同成因類型金礦床的區(qū)別性特質(zhì)，可為成因判別和找礦預測提供有效支撐。

參考文獻：

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