胶状黄铁矿成因类型与鉴别特征

changyz001 2023-09-22

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胶状黄铁矿成因类型与鉴别特征

张宏睿¹，杨立强¹^,²

1 中国地质大学地质过程与矿产资源国家重点实验室

2 自然资源部金矿成矿过程与资源利用重点实验室/山东省金属矿产成矿地质过程与资源利用重点实验室/山东省地质科学研究院。

作者简介：张宏睿，在读硕士生，矿床学专业。

通信作者：杨立强，教授，博士生导师，从事矿床学及矿产普查与勘探的教学和科研工作。

导读：

胶状黄铁矿广泛分布在多种地质体中，通过分析胶状黄铁矿的矿物形态、晶体结构、组成特征，可以有效区分其成因类型。

研究认为，沉积成因的胶状黄铁矿多呈球形、椭球状和团块状的聚合形态，显微镜下常具有鲕粒替代的假象结构；热液成因的胶状黄铁矿多呈不规则的脉状，微观结构常具有一定的定向性，其中岩浆热液成因的胶状黄铁矿Co/Ni、S/Se和Se/Te均高于变质热液成因。

沉积成因的胶状黄铁矿成核和晚期环带生长的过程主要发生在厌氧的早期成岩阶段，在硫酸盐还原菌的作用下结晶出纳米粒级的微晶黄铁矿，H₂S存在的厌氧环境中，Cu、Zn、Mo等金属元素以硫化物固溶体的形式进入结晶的纳米级黄铁矿颗粒而富集。而热液成因的胶状黄铁矿可作为一种载体矿物，Au、As等元素按层状-岛状生长模型赋存在胶状黄铁矿的生长环带中；中低温条件下可相变为磁黄铁矿等矿物，进一步促进Cu等元素沉淀。

鉴别胶状黄铁矿有助于分析矿物成因、沉积环境、成矿机制，对指导地质找矿勘查具有积极意义。

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0引言

1 胶状黄铁矿成因类型及矿物学特征

1.1 沉积成因矿物学特征

1.2 热液成因矿物学特征

2 胶状黄铁矿地球化学特征

2.1 沉积成因胶状黄铁矿地球化学特征

2.2 热液成因胶状黄铁矿地球化学特征

3 胶状黄铁矿的指示意义

3.1 沉积环境和成矿指示

3.2 热液活动和成矿的指示

4 结论

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0 引言

胶状黄铁矿属于黄铁矿的一种，分子式为FeS₂，形态通常较复杂，因在成矿过程中发生不同成分的胶体物质的周期性沉淀，生成平行的同心条带。随着成岩成矿活动的温度降低，发生收缩，形成弯曲、皱纹和裂缝，使表面呈肾状、葡萄状、球状、结核状等形态，而内部依旧保持同心条带状，这种形态的黄铁矿通常称为胶状黄铁矿^［。

胶状黄铁矿在矿体中是一种非常常见的硫化物，有许多不同的存在形式，包括立方体形{100}、五角十二面体形{210}、八面体{111}及它们的集合体等。受环境影响，通常具有多种不同的生长现象，例如扁平的晶形、棱角状晶形和胶状结构。胶状黄铁矿的微晶颗粒极细小，粒度在纳米至亚微米级别，因其具有极易氧化的特点，较难进行单矿物的分离和挑选。

Lebedev最早提出沉积成因的胶状黄铁矿概念，指出胶状结构的黄铁矿可能由碳酸盐鲕状或鲕绿泥石鲕粒假象替代形成，其球粒和肾状单矿物集合体都能从真溶液和胶体溶液中结晶。此后，许多学者研究了不同层状区域胶状黄铁矿的形态、组成和优先增长方向，并针对胶状结构同心环带的形成过程进行了高分辨率成像和连续原位定量分析，提出了过饱和和过冷条件下结晶，以及与成岩成矿环境的物理化学条件变化有关的热液成因。

前人通过矿物学观察、地球化学等方法对不同地质体中的胶状黄铁矿进行了研究，但在胶状黄铁矿成因类型的矿物学特征、指标判别等方面仍存在较大争议，制约了对胶状黄铁矿成因及矿床成因机制的研究。本文对前人数据进行了整理统计，将胶状黄铁矿的成因划分为同生沉积和热液成因2种类型，并进一步揭示胶状黄铁矿成因类型在矿物成因、沉积环境、成矿机制等方面的指示意义。

1 胶状黄铁矿成因类型及矿物学特征

1.1 沉积成因矿物学特征

沉积成因的胶状黄铁矿主要呈稳定的层状分布于岩石中，黑褐色，致密块状，不透明，硬度为6〜6.5，常与菱铁矿、白铁矿等铁氧化物共同构成同生沉积胚胎矿层（表1）。沉积成因的胶状黄铁矿主要赋存在太古宇或奥陶系中，岩性主要包括砂页岩、泥岩、白云岩等，年代主要集中在2500〜3200Ma或445〜780Ma之间，形态上常具有同心环带状、透镜状、扇形环状、似叠层石状等（图版I-a），部分具有球状构造、皮壳状等生物作用的现象，部分在同心环中可见微粒黄铜矿等金属矿物颗粒（图版I-b）。部分学者发现，胶状黄铁矿的形态与远古时期沉积岩中的碳酸盐鲕粒或绿泥石鲕粒近似，两者均具有一个核部及同心环带结构，因此从矿物形态上认为，早期沉积形成的鲕粒颗粒为经过后期的硫化作用，被假象代替而成列（图版I-a）。沉积成因胶状黄铁矿的胶状结构和团球状的黄铁矿虽然都是由黄铁矿纳米颗粒聚合而成，但后者由典型的球状或椭球状构成，生长环带并不发育，颗粒的形态和边缘清晰可见。

表1 胶状黄铁矿在不同地区的产状及成因类型

图版Ⅰ

a.沉积成因胶状黄铁矿手标本照片；b.胶状黄铁矿具细小的同心环带；c.同心叠层状胶状黄铁矿替代碳酸盐鲕粒；d.胶状黄铁矿同心环带中含有银金矿等金属矿物；e.TEM照片显示主要为片状和他形粒状结构的颗粒组成；f.e图中方框区域的TEM照片和g区域EDS分析。Qtz—石英；Py—黄铁矿；el—银金矿

透射电子显微镜显示，沉积成因的胶状黄铁矿具有明显的结晶特征，颗粒主要呈片状，少量呈他形粒状（图版I-c、d），颗粒连续具有渐变过渡的同心环带结构特征。成分上，沉积成因的胶状黄铁矿组成元素主要为Si、O、Al、K、C、Mg等（图版I-e），表明沉积成因的胶状黄铁矿颗粒主要为晶体结构立方体的微晶黄铁矿聚合而成，并带有伊利石等粘土微颗粒和有机质复合颗粒。

1.2 热液成因矿物学特征

热液成因的胶状黄铁矿主要分布于构造裂隙中，呈不规则团块状、脉状（图版Ⅱ-a、b），反映其形成时处于较强的构造脉动中。热液成因的胶状黄铁矿有时略早于石英－多金属硫化物阶段，呈单独阶段出现，但多数情况下形成于热液成矿期的石英－多金属硫化物阶段的后期，其同心环状的环带中可见银金矿、黄铜矿等金属矿物（图版Ⅱ-c），核部黄铁矿结晶较好，热液结晶晚期黄铁矿通常受构造应力、热液多期活动等影响定向结晶，方向通常垂直于环带方向（图版Ⅱ-d），反映出多期热液活动对黄铁矿晶形的改造作用。

图版Ⅱ

a.块状黄铁矿（Py1）和热液成因胶状黄铁矿（Py3）手标本照片叩；b.块状黄铁矿（Py1）和热液成因胶状黄铁矿（Py3）镜下照片，边缘有自然金（箭头所指）；c.胶状黄铁矿块状核部和同心环带中分布有定向的空隙；d.胶状黄铁矿同心环带含有放射状排列的黄铁矿颗粒（箭头所指）；e.SEM照片显示胶状黄铁矿纳米粒级颗粒常与菱铁矿颗粒、自然金等矿物共生；f.SEM照片显示晶体生长方向指向孔隙，排布具定向性

产出于VMS矿床中的胶状黄铁矿常赋存在镁铁质火山碎屑岩中，手标本上具有环状、层状结构，镜下显示似胶状的核部和韵律环状的外围，外层黄铁矿微晶存在重结晶现象，有时被黝铜矿、方铅矿，或少量黄铜矿替代；产出于SEDEX矿床中的胶状黄铁矿常赋存在细碎屑岩或碳酸盐岩中，区域尺度上黄铁矿层不连续，镜下显示核部黄铁矿结晶较好，外围呈拉长状结晶，垂直于环带方向；产出于斑岩-低温浅成低温热液矿床中的胶状黄铁矿常赋存在石英-绢云母化带，手标本上常呈亮黄白的浸染状，镜下显示核部存在金红石和黄铜矿杂质，微量元素显示其核部富钴；产出于现代海底热液硫化物矿床中的胶状黄铁矿常赋存在与热水接触的内带，手标本纹理呈放射状和似针状结构，镜下显示常被明矾石和蛋白石包裹；产出于矽卡岩型矿床中的胶状黄铁矿常呈脉状分布，且与黄铜矿共生。

扫描电镜照片显示，热液成因的胶状黄铁矿为结晶成纳米粒级的极小矿物集合体松散堆积（图版Ⅱ-d），构成复杂曲面的平行条带或同心圆状条带，条带间界线不清，呈渐变过渡关系，并常在条带上具有凝胶的收缩裂纹。因此，热液成因的胶状黄铁矿具有复杂的外表，且相比沉积成因的胶状黄铁矿而言，核部的颗粒更细小（小于0.1um），颗粒结合更紧密，常具有定向性的排布，矿物纳米级别颗粒生长方向指向孔隙，既可作为资源，有重要的价值，也能为研究提供有关贵金属的迁移、富集和成矿元素网（图版Ⅱ-d）。

表2 不同成因的胶状黄铁矿矿物学特征

2 胶状黄铁矿地球化学特征

2.1 沉积成因胶状黄铁矿地球化学特征

胶状黄铁矿在形成过程中，受到流体物理化学条件改变或环境因素的影响，大多数含有少量微量元素，很少具有理想的FeS₂化学组成。因此，对胶状黄铁矿中微量元素进行研究，可以更好地揭示不同成因类型条件下胶状黄铁矿的区别。黄铁矿中Fe/S的理论值为0.875，微量元素Co、Ni、Se和Te以类质同象的形式进入黄铁矿晶格中，无论是沉积成因的胶状黄铁矿还是热液成因的胶状黄铁矿，其Fe/S值都偏离0.875的理论值，黄铁矿实际值与理论值的对比具有可靠的指示岩石和矿物成因意义（图1-a）。

图1 不同成因胶状黄铁矿地球化学特征值对比

1—古沉积岩；2—SEDEX型；3—MVT型；4—火山热液型；5—次火山热液型；6—岩浆热液型；7—变质热液型；8—卡林型

沉积成因的胶状黄铁矿在沉积过程中，Co和Ni元素由二价氧化成三价，晶体场稳定能随之增长，但Co氧化的稳定能相比Ni高，表明前者的氧化反应比后者更易发生，Co²⁺既易被氧化成Co³⁺，又可呈钴土矿沉淀，从而使成矿溶液中的Co²⁺降低，Ni²⁺相对富集，使沉积成因的胶状黄铁矿Co/Ni值小于1，平均值为0.63（图1-b）。Se含量能很好地记录高温条件下的沉淀作用，因此Se/Te值对黄铁矿的成因也具有指示意义。沉积成因的胶状黄铁矿中S/Se值大于2x10⁴，Se/Te值小于0.45（图1-c、d）。

沉积成因的胶状黄铁矿的稳定同位素δ³⁴S值范围较宽（-13‰~+13‰），相邻颗粒间硫同位素组成也存在明显的差别，通常由多种价态的硫组成。针对胶状黄铁矿的环带，δ³⁴S值从核部到外层通常呈增加趋势，单薄层的δ³⁴S值通常较均一，指示成矿流体的化学组成在特定的时空中保持不变。生物沉积作用可为胶状黄铁矿的形成提供物源，此作用对结晶过程起到了重要作用，与母体硫酸盐流体相比，胶状黄铁矿更富集³²S而不是³⁴S，δ³⁴S值范围较宽、峰值较低，指示其形成过程可能与微生物活动降解硫酸盐和大气的氧化作用有关。

2.2 热液成因胶状黄铁矿地球化学特征

热液成因的胶状黄铁矿引起微量元素变化的主要原因，取决于熔浆中过渡金属离子进入结晶八面体场的难易程度，即其八面体择位能。以Co和Ni元素为例，Ni²⁺和Co²⁺的八面体择位能分别为20.6kCal/g和7.4kCal/g，因此Ni²⁺远比Co²⁺易进入结晶八面体场中导致Ni在岩浆岩中富集，加之Ni在地壳中的丰度(5.8X10^-6)比Co(1.8X10^-6)高，使岩浆岩中Co/Ni<1，Ni主要赋存在岩浆岩中，岩浆期后热液中Ni含量减少，而Co自然相对富集，故以此作为成矿物质来源的岩浆期后热液矿床的胶状黄铁矿，其Co和Ni含量变化较大(表3)，Co/Ni值通常大于1(图1-b)。此外，高温形成的胶状黄铁矿中Se含量高于低温形成的胶状黄铁矿中的Se含量，通常岩浆-热液成因的胶状黄铁矿中Se含量(20X10^-6〜50X10^-6)高于沉积成因胶状黄铁矿中的Se含量(0.5X10^-6〜2X10^-6)，所以热液成因的胶状黄铁矿S/Se值偏低，通常低于2.5X10⁴(图1-c)。根据胶状黄铁矿形成过程中的流体来源可划分为岩浆热液、火山热液、次火山热液、变质热液和卡林型5类，其中岩浆热液主要为闪长岩等中性岩浆演化而成，变质热液主要为混合岩化作用形成的建造水和变质水，火山热液和次火山热液主要与火山作用有关，卡林型与碳酸盐岩的成岩作用有关。由于变质热液和卡林型成因的胶状黄铁矿在成岩和变质共同作用下形成，温度低于岩浆热液，Co发生类质同象也很弱，且含量也较低，因此变质热液的Co/Ni平均值为0.452和0.669，低于岩浆热液成因中的Co/Ni值(1.992)。同理，岩浆热液成因中的S/Se值为6.24X10^-4左右，Se/Te值为0.4766，低于变质热液的S/Se值(11.7X10^-4)和Se/Te值(0.83)，而火山热液和次火山热液成因中的Co/Ni(1.47〜2.95)和S/Se值(1.32)较高，与岩浆热液成因的比值相近。微量元素含量和比值可以较准确地判别胶状黄铁矿的成因类型和生长环境，但也需要考虑地质体的成岩矿化作用、同位素地球化学等。

表3 不同成因胶状黄铁矿主量和微量平均质量分数

热液成因的胶状黄铁矿硫同位素δ³⁴S平均值较低，集中于0-5%，因为地幔δ³⁴S(平均值为0)和海水δ³⁴S(平均值为+20‰)为2个重要硫同位素组成均一的地球化学库。热液成因胶状黄铁矿的形成需要围岩含铁矿物的硫化作用，消耗大量的S降低金属硫络合物的溶解度而产生金沉淀，在矿物形成过程中与岩浆过程(花岗岩、玄武岩等岩浆岩)具有相近的硫源(图2)，因此硫同位素δ³⁴S值偏低。

图2 不同成因胶状黄铁矿硫同位素特征值与不同岩性硫同位素值对比(数据来源同图1)

3 胶状黄铁矿的指示意义

3.1 沉积环境和成矿指示

沉积成因的胶状黄铁矿通常形成于同生作用和成岩作用阶段，保存的矿物学和地球化学特征能记录其结晶生长的物理化学条件，环带上不同薄层的结晶特性记录了形成过程中环境条件的改变，为地质过程的研究提供了重要信息(表4)。

表4 不同成因的胶状黄铁矿成因类型和成矿机理

在局限海盆或半封闭的陆缘海环境中，有机物质富集、厌氧型微生物增加，使海水等沉积环境中氧气含量降低，这种还原环境为微生物提供了长期充足的电子供体。还原性水体流动过程中，一方面还原陆源碎屑中的三价铁为可溶性二价铁，另一方面有机物质还原活化底部下伏围岩中的铁，在海盆中成为沉积成因胶状黄铁矿的重要铁源(公式(1))。硫酸盐还原菌在还原条件下，以聚集的有机质还原海水硫酸盐，产生原始的生物硫化氢或硫离子(公式(2))，海水沉积环境中较难直接结晶黄铁矿，硫化氢离子与亚铁离子反应生成硫化亚铁(公式(3))，硫化亚铁通过微生物电子传导作用或硫源加入形成黄铁矿(公式(4)(5))，此时结晶形成的纳米级颗粒状黄铁矿构成了胶状黄铁矿块状的核部。硫化氢不足时，Fe²⁺易与CO₃^2-等离子反应形成菱铁矿等共生金属矿物，这受海水中S^2-/Fe²⁺CO₃^2-/S^2-等比值影响。

CH₂O+2Fe₂O₃+7H⁺→HCO₃^-+4Fe²⁺+4H₂O (1)

2CH₂O+SO₄^2-→2HCO₃^-+HS^-+H⁺ (2)

Fe²⁺+HS^-→FeS+H⁺ (3)

FeS+S→FeS2 (4)

2FeS→FeS₂+2e+Fe²⁺ (5)

一些变价元素(如Fe、Mn)由于底水静滞还原条件，可以由高价氧化物向低价态转变，此过程中Fe、Mn等氧化物形成氢氧化物的结晶矿物，沉积成因的胶状黄铁矿此时主要进行核部成核过程(图3-a)。有机物和硫酸根离子在沉积物细菌等作用下发生硫酸盐还原作用，转化为HCO₃^-和HS^-，此过程通常发生在同生作用阶段，产生的HS^-会还原FeS形成FeS₂，同生作用阶段较短，沉积物相转变和结构构造的变化主要发生在成岩阶段。成岩作用阶段伴随排挤出沉积物中的水，成矿元素迁移到适宜的环境中再沉淀，其中同心环状的鲕粒结构后期可能发生胶状结构的假象替代。细菌硫酸盐还原带在H₂S存在的缺氧环境下，Cu、Zn、Mo等金属元素以硫化物固溶体的形式进入结晶的纳米级黄铁矿颗粒而富集（图3-b）。胶状黄铁矿的同心环状、似花瓣状的形态，与生物活动、热液物理化学条件等有密切关系，指示了一种高程度的硫过饱和。这种条件有利于成核，晶体成核速率比生长速率快，低程度的硫过饱和会促进环带上微晶的生长。因此，胶状黄铁矿外层中放射状细长的晶体形态指示了低程度过饱和条件。前人针对沉积成因胶状黄铁矿做了大量的研究，发现胶状黄铁矿的外层同心环带较中心部分更富集Mn、Mo、Au、Ag、Sb、Pb、Cu等微量元素，且富集的区域通常呈结晶的纳米级粒状分布（图4）。晶粒大小的变化可能是在成核过程中过饱和条件急剧变化的反映。正常情况下，高程度的过饱和热液中，没有明显的条件变化也会导致形态改变。因此综合考虑环境条件对晶体形态和颗粒大小的影响是有必要的。

图3 沉积成因胶状黄铁矿化学反应示意图(a)及其成因模式(b)

图4 胶体黄铁矿反射光(a)、拉曼图像(b)和激光消融ICP－MS组成图(c)

利用炭质物质、石英的1660cm-1（G峰）和463cm-1特征光谱位置生成二维强度拉曼图像；注意银屑夹杂物的存在（方框所示）

3.2 热液活动和成矿的指示

热液形成胶状黄铁矿的硫源多为非生物作用的硫酸盐降解，热液在骤然冷却或强过饱和条件下，可直接结晶形成，主要见于低温的浅部地下环境。这种情况下，胶状黄铁矿的环带结构记录了成矿流体成分。物理化学条件的突然改变，导致含矿热液的过饱和结晶或温度骤降，形态和成分特征是深入理解热液活动的重要指标。现代海底热液中的胶状黄铁矿通常是冷却结晶的结果，由于热液喷口喷出的高温流体与周围海水的快速混合，且结晶形态随冷却程度的减小而改变。以海底黑烟囱形成的块状硫化物沉积为例，胶状黄铁矿的同心环带结构通常形成于黑烟囱最外面的区域，先形成早期黄铁矿的核部，随后晚期生长黄铁矿的同心环带，后期的同心环带黄铁矿结晶形成于流体沸腾或与大气水混合的区域，指示温度小于240℃，高硫逸度和高氧逸度，pH<5。海底热液矿床形成时，热液流体与周围海水混合，组成硫化物矿物通常被解释为非生物沉淀。近期冲绳海槽中部伊泽那孔和伊平谷北丘钻探研究，结合二次离子质谱法，测定了东海沉积物中黄铁矿颗粒的δ³⁴S值，为海底硫化物成矿初期阶段提供了有力证据，与微生物硫酸盐还原密切相关。在硫化物成熟过程中，黄铁矿结构由草莓状到胶状再到自形。胶状黄铁矿和自形黄铁矿中δ³¹S为正值（+3.1‰~+3.7‰）。胶状黄铁矿通常被黄铜矿、方铅矿和闪锌矿取代，出现在其他硫化矿物的起始阶段（核部）。因此，笔者认为，胶状还原硫黄铁矿通常形成于海底热液冷却的成矿阶段。

地质体中发育的胶状黄铁矿可作为一种载金矿物，通常认为Au元素来源于周围热液流体，这种金的富集通常为微米或纳米尺度，成分环带与流体成分的快速变化有关，后者可能受构造作用等造成的动荡流体环境影响。而在单一成分环带内部，主要受控于黄铁矿不同晶面的结构特征。Au、As等金属元素受黄铁矿晶格位错等影响。前人研究发现，按照异质外延层状-岛状生长（S-K）模型生长，其外层环带富集As、Au、Co、Pb、Zn等微量元素，且含量是中心部分的2倍以上，印证了这种生长模型（图5、图6-c~e）。此外，胶状黄铁矿在中低温条件下可相变为磁黄铁矿等矿物，含Cu等金属元素溶液遇到铁硫化物，易发生交换反应转化为铜硫化物，导致黄铜矿交代现象普遍，成为含铜成矿流体中铜的沉淀剂。任云生等在长江中下游地区的黄狮涝矿床中发现胶状黄铁矿含有不规则粒状的纳米金，并认为胶状黄铁矿是热液类型金矿化的重要标志之一。Ohfuji等发现，在贵州水银洞金矿床中有大量Au、K元素富集在胶状黄铁矿外层，认为胶体黄铁矿的成核和生长过程对金的富集有较大的促进作用。胶状黄铁矿作为一种晚阶段形成的含金低温热液矿物，可作为区别矿物形成阶段的标型矿物，更好地为理解矿化过程提供基础。Zhang等对胶状黄铁矿的扫描电子显微镜(SEM)成像研究表明，它们是立方微晶黄铁矿聚集体；EDS和XRD数据显示部分环带中含有少量菱铁矿杂质。电子探针分析和LA－ICP－MS地球化学数据表明，Fe/S值和Mn、Cu、As浓度明显偏高，且具有更高的Pb、Bi、Ag、Co、Ni、Se、Cd、Te、Au含量较低。Fe/S(0.837-0.906)、Se/Te(2.39-14.50)和Co/Ni(0.67-4.67)指示典型的热液型黄铁矿特征。δ³⁴S_cdt值为-0.6‰~+2.7‰，表明成因上与燕山期(侏罗纪—白垩纪)岩浆热液事件有关，可能反映了岩浆热液事件流体混合过程中的快速结晶。

图5 澳大利亚Bendigo金矿床黄铁矿LA-ICP-MS微量元素丰度分布图像

Py1核部比Py2富含Au、Ag、As、Bi、Te、Cu、Pb、Mo、V、Zn等微量元素，y3外边富含Au、As，y2和Py3边界富含Ti、V，指示金红石包裹体的存在

热液成因的胶状黄铁矿化学反应过程与沉积成因类似，但是其电子供体和晚期同心环带的形成与沉积成因有很大区别。低温热液结晶形成胶状黄铁矿的过程中，电子供体主要为深部地质过程释放的甲烷和氢气，同心环带的生长主要取决于Fe和S的过饱和程度，其程度越高越有利于微晶黄铁矿的形成，即胶状黄铁矿环带自形微晶生长速率越快。在开放和封闭系统下，SO₂^4-能否得到热液持续的补充，对硫同位素值有一定的影响，开放系统下成矿热液的补充使SO₂^4-的硫同位素值基本保持不变，产生亏损³⁴S的H₂S，同位素分馏较大(图6-a)；与之相反，封闭的成岩系统内，SO₂^4-浓度得不到及时补充，更富集硫同位素较重的SO₂^4-(图6-b)。

图6 热液成因胶状黄铁矿化学反应示意图及其成因模式

a—开放系统下化学反应方程；b—封闭体系下化学反应方程；c—富As-Au热液与贫As-Au黄铁矿核部接触冋；d—富As-Au黄铁矿呈岛状-层状生长阿；e—晚期贫Au热液结晶出贫Au黄铁矿环带

4 结论

（1）不同成因的胶状黄铁矿具有不同的矿物形态、微观结构和地球化学特征，沉积成因胶状黄铁矿通常呈椭球状和团块状聚合，微观结构可见粘土矿物等，而热液成因胶状黄铁矿常呈不规则脉状，微观结构下核部颗粒更细小(<0.1)，具有定向性。

（2）通过统计典型不同成因胶状黄铁矿的地球化学数据，提出Fe-S、Co-Ni、S-Se、Se-Te的投图方法和硫同位素投图对比分析，沉积成因的胶状黄铁矿Co/Ni<1，S/Se>2.5x10⁴，Se/Te<1.0，δ³⁴S值变化范围较宽(-13‰~+13‰)，而热液成因的胶状黄铁矿1⁵，Se/Te>1.0，其中岩浆热液成因的胶状黄铁矿Co/Ni、S/Se略高于变质热液成因，Se/Te值范围略宽，δ³⁴S值范围较窄，通常集中于0~5‰。

（3）沉积成因胶状黄铁矿的形成主要与半封闭厌氧的大陆边缘海盆有关，晚期H₂S存在的缺氧环境下，Cu、Zn、Mo等金属元素以硫化物固溶体的形式，进入结晶的纳米级黄铁矿颗粒而富集。热液成因胶状黄铁矿的形成可能与浅部低温或热液喷流环境有关，Au和As按层状-岛状生长模型赋存在胶状黄铁矿的生长环带中；中低温条件下可相变为磁黄铁矿等矿物，进一步促进Cu等金属元素沉淀。