找矿|野外辨识黄铁矿含金性的理论依据

changyz001 2016-12-29

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黄铁矿是金矿中最常见的金属矿物，几乎在所有类型的金矿床中均有出现。它不仅与金矿化有密切的关系，而且是主要的载金矿物。因此，对黄铁矿含金性的研究，一向为野外工作者和学院派所共同热衷。后者因为具有良好的理论水平和研究设备条件，所以从黄铁矿的晶型、反射率、显微硬度、晶胞参数、热电性，甚或穆斯堡尔效应、红外光谱及微量元素特征等方面，对不同标型特征的黄铁矿的含金性都进行了深入的研究，得出了理论依据充分的结论。

但由于野外工作条件所限，许多理论成果难以为野外实践所用，无异于纸上谈兵；而前者，则主要依靠野外肉眼（放大镜下）观察黄铁矿的颜色、粒度、晶形以及矿物组合、围岩蚀变等，结合对照化验分析结果，得出经验性的判断，其实践的准确性也很高。但往往知其然不知其所以然，遇到好学者问起理论依据时，不免失语或支吾其词。

在综合因素过多时，只依据一两项判别指标所做出的判断，往往面对分析结果会大跌眼镜。本人作为从事金矿工作多年的野外地质工作者就深有体会。因此，在实践为主，理论服务于实践的前提下，对野外实践认识和经验，力图将其上升到理论认识的基础水平上,辨证地使用。于是，查阅有关教科书和文献资料，对有关问题阐释如下：

一、黄铁矿化与金矿化的关系：为什么金矿化与黄铁矿化密切相关？为什么黄铁矿会成为主要载金矿物？

金是铜族元素，具有很大的单质稳定性，在地球化学性质上具有较强的亲硫性，又具有亲铁性。金元素在含矿热液中常以硫（S）、氯（Cl）、硅（Si）的络合物形式迁移。当热液中有黄铁矿晶体生长时，周围硫的浓度会大为降低（黄铁矿是复硫化物）。则金的络合物趋向于向黄铁矿结晶体附近运动，释出硫分，使金附着于生长中的黄铁矿晶体内。

实际上，毒砂富集金的能力要比黄铁矿更强，因为金可以呈机械混入物形式进入毒砂中，只是毒砂矿物一般含量低，相对少见，所以黄铁矿得以成为主要的载金矿物。

二、黄铁矿晶型与含金性的关系：为什么五角十二面体晶型的黄铁矿比立方体晶型的黄铁矿含金性好？

黄铁矿在金矿床中最常见的单晶是立方体{100}和五角十二面体{210}晶型，两者及其聚形约占金矿床中黄铁矿总量的90%以上，其他的还有八面体{111}晶型以及半自形、它形集合体，亦有烟尘状微细侵染状集合体。

无论野外经验还是室内研究，普遍的认识都是五角十二面体晶型的黄铁矿比立方体晶型的黄铁矿含金性好，原因何在？

研究成果认为，这与黄铁矿结晶时的物理化学环境有关：若热液温度较高，矿质析出不多，供应不足，硫逸度较低时，黄铁矿结晶的晶体趋于简单，晶面少，颗粒粗大。也就是说，多形成粒度粗大的立方体晶型的黄铁矿。这种情况下，一方面金的络合物在高温下难以解离使金沉淀（金矿多在中低温条件下形成也是这个道理），另一方面，粒度粗大的立方体晶型相对而言比表面积小，也不利于吸附金，所以，立方体晶型的黄铁矿一般含金性差。若热液温度适中，则矿质析出多，供应充足，硫逸度大时，黄铁矿结晶的晶体趋于复杂，晶面增多，粒度变小，多形成中细粒五角十二面体晶型的黄铁矿及复杂聚形，晶体比表面积增大，有利于金的吸附，因而含金性变好。

三、黄铁矿颜色与含金性的关系：为什么较深色的黄铁矿比浅色的黄铁矿含金性好？

黄铁矿的理论分子式是FeS2，但在自然界，常有钴（Co）、镍（Ni）类质同像代替铁Fe，当钴（Co）、镍（Ni）类质同像代替铁（Fe）含量大为增加时，则使黄铁矿晶体晶胞增大、硬度降低，表观则反映出颜色变浅。而钴（Co）、镍（Ni）类质同像大量代替铁Fe多发生在热液温度较高时(温度升高有利于矿物中类质同象代替，温度下降则类质同象代替较弱)，所生成的黄铁矿导电类型为电子导型（N型），也指示热液中硫逸度较低，金也难以析出，所以一般情况下，金（Au）与钴（Co）、镍（Ni）往往呈反相关关系。于是不难理解为何浅色的黄铁矿含金性要差些。毋庸赘述，黄色、暗黄色的黄铁矿含金性好，主要是形成时热液温度较低，钴（Co）、镍（Ni）含量低，对铁类质同像少，所以黄铁矿的颜色较深些。而温度低些，硫逸度高些，也有利于金的析出进入黄铁矿晶体中。

四、黄铁矿颗粒度、破碎程度与含金性的关系：为什么烟灰色微细粒浸染状黄铁矿和晶体发生碎裂的黄铁矿含金性最好？

虽然就黄铁矿晶型而言，五角十二面体晶型的黄铁矿比立方体晶型的黄铁矿含金性要好，但研究和野外经验都证实了含金性最好的是野外几乎看不出来晶型的、微粒状甚至粉尘状如烟灰般的浸染状黄铁矿，还有晶体呈碎裂状的黄铁矿集合体（岩矿鉴定常发现自然金赋存于黄铁矿晶体的裂隙中）。这一定程度上表明了黄铁矿的颗粒度、破碎度比晶型与含金性的关系更密切。这可能主要是因为分散开的细粒黄铁矿相对于粗粒晶体具有更大的比表面积，使它们更有利于从含金热液中有效地吸附金。而晶体呈碎裂状的黄铁矿，比表面积更为增大，当受后期次或稍后期次热液交代时，会在碎裂面上多次吸附富集金，因此含金性最好。

野外辨识黄铁矿含金性时要多因素考虑，切忌用单个因素作指标衡量。举例说明，不久前在国外某金矿区，看到矿脉中黄铁矿主要为立方体晶形，认为其含金性不好，但取样分析，虽然多数样品1— 3克/吨，与现场目估品位相符，但有一两个样品品位却要高得多，查样品取样编录记录，原来该样品黄铁矿含量很高，呈团块状，这就要求我们在考虑到黄铁矿晶型因素的同时，也要考虑到黄铁矿化与金矿化的关系。

无论如何，黄铁矿是载金矿物，在其它因素相同时，矿石金品位与黄铁矿含量一般还是呈正比关系的。有时候，看到的黄铁矿晶体粒度虽然较粗大，但仔细观察会发现黄铁矿晶体有碎裂现象并有后期热液交代穿插充填，这往往也会反映为高品位。我曾在洛南某矿山看到含金石英脉中大多都是粗粒立方体晶型的黄铁矿，而且厘米级边长的为数不少，对照上面所述辨识条件，应该说金品位不会太高，但实际上平均品位仍在10克/吨以上，这主要是因为这条矿脉经历过几期矿化，粗粒立方体晶型的黄铁矿普遍破碎，后期的含金石英细脉甚至穿插弥合了前期粗粒立方体黄铁矿的破碎裂隙。

下面是我当时收集的一个立方体黄铁矿标本，立方体边长达4厘米，各个面上的裂隙均有石英细脉和黄铁矿细脉穿插。