粵北大寶山多金屬礦床黃鐵礦成分特征初步研究

（廣西壯族自治區(qū)地質(zhì)環(huán)境監(jiān)測總站，廣西 桂林 530029）

黃鐵礦不僅是地殼不同環(huán)境中最為豐富的硫化物礦物，也是硫化物礦床的一種重要類型。黃鐵礦的成分標型特征，特別是微量元素及其特征指數(shù)不僅能夠提供成礦物質(zhì)、成礦流體來源、成礦演化歷史、礦床成因類型、以及巖礦石中成礦物質(zhì)的賦存狀態(tài)等重要信息， 而且也是尋找硫化物礦床的重要找礦標志[1-3]。

作為我國南嶺地區(qū)典型多金屬硫化物礦床的粵北大寶山多金屬礦床，雖然五十年代以來，礦床地質(zhì)學家和礦區(qū)地質(zhì)工作者對其進行了大量的研究工作，并取得了一些重要的成果，但是大多數(shù)主要集中在礦床地球化學、蝕變-礦化特征、成礦物質(zhì)和成礦流體來源、成礦模式和找礦預測及礦床成因等方面[4-7]。

而對其礦床成因有高中溫熱液交代礦床、層控礦床、海相火山熱液噴發(fā)沉積礦床、陸相火山-次火山沉積礦床等種種說法，莫衷一是。因而嚴重制約了對該礦區(qū)的進一步勘查找礦和開發(fā)利用。

本文利用電子探針（EPMA）對區(qū)內(nèi)黃鐵礦的多種成分進行了測試，研究分析了黃鐵礦主微量元素特征、微量元素的賦存狀態(tài)，以探討其礦床成因。

1 礦區(qū)地質(zhì)概況

大寶山礦區(qū)是一個多礦種、多類型的大型多金屬礦區(qū)，位于廣東省韶關市165°方向25公里處，屬韶關市曲江區(qū)沙溪鎮(zhèn)、大坑口鎮(zhèn)，翁源縣鐵龍鎮(zhèn)管轄。大地構(gòu)造位置上處于南嶺緯向構(gòu)造帶南側(cè)、大東山-貴東東西向構(gòu)造巖漿帶與四會-吳川深大斷裂構(gòu)造帶的復合部位。

區(qū)內(nèi)出露的地層主要為寒武系八村群高灘組、中下泥盆統(tǒng)桂頭群老虎頭組、中泥盆統(tǒng)東崗嶺組、下侏羅統(tǒng)金雞組。構(gòu)造以斷裂為主，而褶皺構(gòu)造并不十分發(fā)育。

巖漿活動頻繁而強烈，出露的主要侵入巖為來自深源長江系列花崗巖同源巖漿分異的不同階段侵入產(chǎn)物-次英安斑巖和花崗閃長斑巖。區(qū)內(nèi)主要蝕變類型有硅化、矽卡巖化、絹云母化、云英巖化、鉀化、黑云母化、粘土化、青盤巖化、綠泥石化、碳酸鹽化、角巖化、螢石化等。

2 樣品采集及測試方法

本次研究所選用的巖石樣品均采自鉆孔巖芯（圖1）。實驗測試在桂林理工大學地球科學學院電子探針實驗室，利用JEOL JXA8230型電子探針分析儀完成，包括背散射電子像觀察和定量成分分析。測試條件：加速電壓15kV，加速電流20nA，束斑直徑＜5μm。礦區(qū)內(nèi)黃鐵礦的電子探針成分分析結(jié)果列于表1。

表1 大寶山礦床黃鐵礦電子探針分析結(jié)果（wt%）

圖1 花崗閃長斑巖中黃鐵礦（a，b）與次英安斑巖中黃鐵礦(c，d)

3 黃鐵礦成分特征

3.1 黃鐵礦的主要成分特征

黃鐵礦的主要成分Fe和S如何分配與礦床成因有內(nèi)在聯(lián)系（表2），研究表明，黃鐵礦的活化能隨生成溫度的增高而增大，并且隨生成溫度的增高而富鐵貧硫。一般來說，高溫下形成的黃鐵礦略虧硫， 較低溫下形成的黃鐵礦略富硫。

表2 不同成因類型礦床中黃鐵礦的主要化學成分（wt%）

本區(qū)黃鐵礦電子探針分析顯示：次英安斑巖中黃鐵礦 Fe 46.31%～46.84%，平均值46.67%；S 53.15%～53.50%， 平均值 53.33%。原子比 1.985～2.029，平均值1.999，與標準值相近，顯示了低溫熱液成因的信息?；◢忛W長斑巖中黃鐵礦Fe 45.40%～46.48%，平均值46.04%；S 53.52%～54.60%， 平均值 53.96%，S/Fe 原子比為2.015～2.105，平均值2.051，比標準值略富硫，顯示了沉積成因的特征。

說明成礦時處于硫逸度較高的環(huán)境， 推測區(qū)內(nèi)花崗閃長斑巖侵位較淺， 導致圍巖裂隙發(fā)育， 成礦溶液加人較多的天水， 混入了外生硫所致。另外據(jù)莊明正[8]所測黃鐵礦包裹體爆裂溫度為150℃～170℃，同屬于沉積—熱液改造礦床的均勻溫度。

3.2 黃鐵礦微量元素Co、Ni特征

黃鐵礦中的Co、Ni含量及其比值可以為礦床成因提供重要信息，是研究成礦作用較可靠的地球化學標志。大量數(shù)據(jù)統(tǒng)計表明：沉積成因和層控型黃鐵礦中Ni＞Co， Co/Ni＜0.6，沉積成因黃鐵礦中Co含量小于1×10-4;而熱液礦床成因的Co/Ni=1～ 3，Co 含量為4×10-4～ 2.4×10-4;火山沉積或火山噴發(fā)礦床黃鐵礦Co/Ni＞5。

由表1可以明顯的看出：該礦區(qū)黃鐵礦中Co和Ni檢測出來的只有一對，且Co/Ni＞1的樣品只有2個，顯示熱液成因的特征。

而大多數(shù)樣品中Co含量值低于檢測極限，Ni含量值一半低于檢測極限，一半較高，但整體上Co的含量明顯遠低于Ni的含量(Co/Ni＜＜1)，其原因是該礦床成礦作用發(fā)生在較淺部位，成礦溶液有多種來源，既有近地表的含氧水下滲或海水溶液，也有深部的火山成因的熱泉鹵水，并在地質(zhì)作用驅(qū)動下流動。由于“地殼中游離氧的濃度由淺部向深部迅速降低，故熱液由深處上升時， 氧的含量愈來愈高， 使介質(zhì)的氧化電位增高”。

因此，盡管Co2+更易于和S2-結(jié)合， 終因其量不能與Ni相匹敵， 故形成的黃鐵礦Co/ Ni值比較小，一般都小于1,也正顯示了沉積改造礦床所具有的特征。

粵北地區(qū)典型礦床黃鐵礦Co、Ni含量及比值特征有其相似之處（見表3）。這些礦床具有明顯的同生沉積或海底熱液噴流沉積特征，同時又具有受到后期含礦熱液的疊加、改造的特征，反映了其成礦過程的多階段性、成礦作用的多重性、成礦物質(zhì)的多源性及其成因類型的多樣性，并且成礦過程的多階段性與粵北地區(qū)地殼演化的多階段性相一致。這些多因復成礦床一起構(gòu)成了粵北地區(qū)特征明顯的一個多因復成型多金屬硫化物礦床系列。

表3 粵北地區(qū)典型礦床黃鐵礦中Co，Ni含量及Co/Ni

4 結(jié)語

次英安斑巖中黃鐵礦S/Fe與標準值相近，花崗閃長斑巖中S/Fe為2.051，略富硫，具沉積成因的特征。說明成礦時處于硫逸度較高的環(huán)境，花崗閃長斑巖侵位較淺。礦床黃鐵礦中Co的含量大都在檢測值之下，Co的含量明顯低于Ni， Co/Ni 遠小于1，顯示了沉積改造礦床所具有的特征。大寶山與粵北其他典型礦礦床一起構(gòu)成了一個多因復成型多金屬硫化物礦床系列。

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