西藏甲瑪銅多金屬礦床磁黃鐵礦標型礦物學特征及其地質(zhì)意義*

楊 陽，唐菊興，吳純能，林 彬，唐 攀，張澤斌，何 亮，祁 婧，李怡萱

（1成都理工大學地球科學學院，四川成都 610059；2中國地質(zhì)科學院礦產(chǎn)資源研究所自然資源部成礦作用與資源評價重點實驗室，北京 100037；3西南交通大學地球科學與環(huán)境工程學院，四川成都 611756；4中國地質(zhì)大學地球科學與資源學院，北京 100083）

岡底斯成礦帶位于西藏自治區(qū)中南部，在空間上受到平行于主碰撞造山帶的東西向逆沖斷裂和橫跨拉薩地體的正斷層系的控制，具有“東西成帶、南北成串”的分布特征（劉洪等，2019）。甲瑪銅多金屬礦床是分布在岡底斯成礦帶東段上的重要礦床之一，對該礦床在成礦模式、礦床地球化學、成礦流體和同位素等方面的研究雖然已經(jīng)積累了大量的數(shù)據(jù)(唐菊興等，2010；2011；2013；鄭文寶等，2010；周云，2010；周云等，2012，應立娟等，2012)，但在礦物學標型特征方面的研究相對較少。磁黃鐵礦作為甲瑪?shù)V床中最主要的金屬硫化物之一，具有較高的研究價值。

前人對磁黃鐵礦做過了大量的研究，也取得了較多成果。磁黃鐵礦具有六方、斜方和單斜晶系的3個同質(zhì)多象變體，其中又以單斜和六方晶系最為常見（盧靜文等，2010）。通過研究磁黃鐵礦的結(jié)構(gòu)形式、交生特征及成分特點可以反演其結(jié)晶條件和成礦過程(Gu et al.，1996;Wang et al.，2005；顧連興等，2006；Becker et al.，2010)。不同的物理化學環(huán)境及變化可以引起單斜磁黃鐵礦和六方磁黃鐵礦的相互轉(zhuǎn)化(Christoph et al.，2013)，表現(xiàn)出結(jié)晶多樣性。從磁黃鐵礦的結(jié)晶多樣性，即形態(tài)、成分、結(jié)構(gòu)標型特征，可洞悉成礦條件(Dennis et al.,2013)及成礦環(huán)境的變化(Arnold,1962;Yund et al.,1969)。此外，通過研究磁黃鐵礦中鈷、鎳的地球化學成分，可以探討、解決礦床成因和成礦作用的問題（楊鎮(zhèn)等，2014）。因此，本文以礦石礦相學研究為基礎，采用X射線衍射和電子探針分析等實驗手段，結(jié)合磁黃鐵礦的形態(tài)、成分和結(jié)構(gòu)等標型特征，旨在探究其形成環(huán)境和沉淀機制，為深入了解甲瑪?shù)V床的形成過程進一步提供新的證據(jù)。

1 礦區(qū)地質(zhì)概況

藏中“一江兩河”地區(qū)的岡底斯銅礦成礦帶位于世界三大成礦域之一的特提斯-喜馬拉雅成礦域內(nèi)，也是該成礦域內(nèi)重要的斑巖矽卡巖型銅多金屬產(chǎn)地之一（唐菊興等，2010；2019）。甲瑪?shù)V床位于岡底斯成礦帶東段，多年來，許多學者對該礦床進行了大量的研究工作，也取得了豐碩的成果。甲瑪銅多金屬礦床的礦體在平面上呈北西西走向，傾向北北東，礦體總體上為隱伏-半隱伏（圖1），礦體主要呈似層狀產(chǎn)于上侏羅統(tǒng)多底溝組與下白堊統(tǒng)林布宗組接觸部位的矽卡巖及角巖、花崗斑巖中，少數(shù)以似層狀、透鏡狀和脈狀產(chǎn)于多底溝組頂部或林布宗組底部，部分礦體產(chǎn)于頂板角巖中以及底板大理巖中(圖2)?？偟膩碚f甲瑪區(qū)存在斑巖、矽卡巖、角巖以及獨立金礦體4種典型的礦體類型（圖2），但資源量和品位最高的礦體主要集中在矽卡巖礦體中，也是目前的主采礦體，一般稱其為主礦體，該礦體具有典型的矽卡巖型礦床特征，礦體呈層狀、似層狀產(chǎn)出，且與花崗斑巖、石英閃長玢巖關(guān)系密切（秦志鵬，2013），受花崗斑巖等巖體和大理巖、變質(zhì)角巖板巖等地層以及斷裂構(gòu)造的共同控制（唐菊興等，2010）。

圖1 甲瑪?shù)V區(qū)地質(zhì)簡圖（據(jù)鄭文寶等，2010修改）Fig.1 Geological sketch map of the Jiama deposit(modified after Zheng et al.,2010)

甲瑪?shù)V床的矽卡巖礦體內(nèi)礦石礦物主要為黃銅礦、斑銅礦、輝鉬礦、磁黃鐵礦和黃鐵礦，還含有少量銅藍、毒砂、方鉛礦、閃鋅礦和輝鉬礦等。脈石礦物主要是石榴子石、透輝石、透閃石、陽起石、綠泥石、綠簾石等矽卡巖礦物。礦區(qū)經(jīng)受多次構(gòu)造活動和熱液作用，圍巖蝕變前后疊加改造，發(fā)育有矽卡巖化、綠泥石化、鉀化、硅化等。其中，矽卡巖化是本區(qū)最為普遍、最重要的一種蝕變，廣泛發(fā)育于巖體外接觸帶碳酸鹽巖和變質(zhì)碎屑巖接觸部位，主要為透輝石石榴子石矽卡巖和硅灰石矽卡巖。

礦床的角巖繼承了原巖板巖和砂巖的物質(zhì)成分，礦物組分較簡單，主要為石英、斜長石、黑云母、絹云母、紅柱石等。角巖一般厚度大，但局部亦可見夾層，以板巖為主，常見斑巖、矽卡巖侵入體夾于角巖中的現(xiàn)象（王登紅等，2011）。根據(jù)甲瑪?shù)V區(qū)165個鉆孔角巖中裂隙的統(tǒng)計結(jié)果，整個礦區(qū)破裂裂隙的空間分布具有一定的規(guī)律性，即裂隙越發(fā)育，對應的金屬礦化越好(林彬等，2012)。角巖中裂隙一般被石英脈、硫化物充填的細脈-微細脈及少量方解石細脈充填。硫化物以輝鉬礦、黃銅礦和磁黃鐵礦為主，其次是黃鐵礦和斑銅礦等，角巖型礦石以細脈浸染狀為主。

圖2 甲瑪?shù)V床礦體結(jié)構(gòu)剖面圖（據(jù)鄒兵等修改，2019）Fig.2 Geological section of orebodies in the Jiama deposit(modified after Zou et al.,2019)

2 磁黃鐵礦的產(chǎn)出特征

甲瑪?shù)V區(qū)中的矽卡巖礦體和其上覆角巖中的礦體是甲瑪銅礦床最主要的組成部分，也是礦區(qū)磁黃鐵礦主要集中的區(qū)段，礦石中黃銅礦、斑銅礦、輝鉬礦、方鉛礦、閃鋅礦、磁黃鐵礦、黃鐵礦和銀金礦發(fā)育，其中，磁黃鐵礦是礦床中含量較高的金屬硫化物之一。甲瑪?shù)V床的磁黃鐵礦主要分布在距離巖體中心較遠的礦區(qū)遠端矽卡巖和角巖中，在角巖中最為發(fā)育（圖2），且磁黃鐵礦與黃銅礦、黃鐵礦等緊密共生。磁黃鐵礦的手標本呈鐵黑色、古銅色、銅褐色，硬度大，礦石構(gòu)造類型主要有脈狀構(gòu)造、塊狀構(gòu)造、稠密浸染狀構(gòu)造、浸染狀構(gòu)造、星點浸染狀構(gòu)造等（如圖3a～c）。顯微鏡下，該區(qū)磁黃鐵礦為玫瑰紅色、粉紅色、黃褐色，無內(nèi)反射，未見明顯非均質(zhì)性，他形-半自形粒狀，與黃銅礦、黃鐵礦、銀金礦等伴生，通常在磁黃鐵礦出現(xiàn)的部位均可見到黃銅礦，二者主要呈共生關(guān)系，局部可見晶形較好的黃鐵礦被磁黃鐵礦包圍(如圖3i)。磁黃鐵礦在角巖中相對于在矽卡巖中更常見，角巖中的磁黃鐵礦主要呈脈狀產(chǎn)出在角巖裂隙中，常見的礦物組合為磁黃鐵礦+石英脈，磁黃鐵礦+綠泥石脈，磁黃鐵礦+黃鐵礦脈，磁黃鐵礦+黃銅礦脈，磁黃鐵礦+黃鐵礦+石英集合體；矽卡巖中的磁黃鐵礦主要呈塊狀產(chǎn)出，同時主要與黃銅礦、閃鋅礦、方鉛礦、石榴子石共生。綜上，黃鐵礦前后均有磁黃鐵礦生成，黃銅礦與磁黃鐵礦伴生，并延續(xù)到磁黃鐵礦產(chǎn)出結(jié)束階段，但矽卡巖階段相比角巖階段產(chǎn)出的黃銅礦更多，角巖階段的黃銅礦極少甚至不產(chǎn)出。

圖3 甲瑪?shù)V床部分金屬礦物顯微照片F(xiàn)ig.3 Microscopic photos of some metallic minerals in the Jiama deposit

3 分析方法與結(jié)果

3.1 樣品采集與實驗方法

筆者通過仔細編錄甲瑪?shù)V床的8806、9280、4026、6470等多個鉆孔，采集了鉆孔巖芯中的典型矽卡巖礦石和角巖礦石樣品，其礦石成分較為單一，金屬礦物除磁黃鐵礦外，還有黃銅礦和少量黃鐵礦。在鏡下挑選出黃鐵礦形成之后的磁黃鐵礦或不含黃鐵礦的磁黃鐵礦樣品進行電子探針分析，從塊狀磁黃鐵礦礦石（礦石內(nèi)黃鐵礦和黃銅礦極少）中挑選出磁黃鐵礦單礦物進行X射線衍射粉晶測試。對晶胞參數(shù)的測量準確度可達10-5nm，并采用MDI jade5.0版軟件進行圖譜分析。

電子探針分析在中國地質(zhì)科學院礦產(chǎn)資源研究所電子探針實驗室完成，采用日本電子公司JCXA-8230型電子探針儀，工作條件:加速電壓20 kV，通過樣品的電流為20 nA，束射直徑為5 μm。所采用的標樣為天然礦物和人工合成物。選取鏡下鑒定中具有代表性的磁黃鐵礦進行電子探針鑒定，電子探針打點位置的確定：先放大到最大倍數(shù)，選取表面光滑和顏色均一的位置，再進行打點測試。

X射線衍射晶胞參數(shù)測試在核工業(yè)北京地質(zhì)研究院分析測試研究中心完成，通過對磁黃鐵礦單礦物粉末進行衍射分析。首先在雙目鏡下挑選磁黃鐵礦，碾磨至200目，放在載玻片上，壓成平面。采用荷蘭帕納科公司生產(chǎn)的Panalytical X"Pert PRPMPD衍射儀從5°到90°對粉晶連續(xù)掃描，步長設置為0.026°，每步停留20 s。選用銅靶，工作電壓為40 kV，電流為40 mA。然后運用該儀器自帶的Xpert Highscore Plus軟件進行物相鑒定，對每一個峰進行手動擬合，擬合后再通過“Refine Unit Cell”功能自動得出磁黃鐵礦的晶胞參數(shù)。

表1 甲瑪?shù)V床磁黃鐵礦電子探針分析數(shù)據(jù)結(jié)果表Table 1 Electron microprobe analyses of pyrrhotite in the Jiama deposit

3.2 實驗結(jié)果

3.2.1 電子探針

磁黃鐵礦中w(Fe)的理論值為63.53%，本次所測磁黃鐵礦的 w(Fe)為 58.34%～60.71%，平均59.53%；w(S)為38.18%～39.95%，平均39.18%，與理論值比較接近。

通過對甲瑪?shù)V床產(chǎn)于矽卡巖和角巖中磁黃鐵礦分別進行電子探針測試，結(jié)果顯示(表2)：產(chǎn)于矽卡巖中磁黃鐵礦的w(Fe)為60.09%～60.71%，平均60.38% ，w(S)為38.18%～38.69%，平均38.35%；磁黃鐵礦中的x(Fe)（Fe原子百分數(shù)，下同）為47.24%～47.90%，平均47.51%。w(Ni)較低(0～0.49%)，分布較不均勻，平均0.20%;w(Co)相對較低(0.05%～0.35%)，分布較為均勻，平均為0.15%。w(Co)、w(Ni)變化范圍均較小，而Co/Ni值變化范圍大(0.54～27.8）。w(As)為0～0.07%，平均0.05%；w(Pb)為0.03%～0.16%，平均0.07%；w(Zn)為0～0.35%，平均0.18%；w(Mo)為0.12%～0.41%，平均0.27%；w(Cu)為0.01%～0.03%，平均0.02%。根據(jù)電子探針結(jié)果計算，化學分子式為Fe0.899S—Fe0.913S，簡寫式為Fe8S9～Fe10S11。

產(chǎn)于角巖中的磁黃鐵礦的w(Fe)為59.05%～59.57%，平均為59.10%，w(S)為39.28%～39.95%，平均39.59%；磁黃鐵礦中的x(Fe)為45.21%～46.36%，平均 45.94%。w(Ni)較低(0～0.86%)，分布較不均勻，平均0.16%；w(Co)相對較低(0.11%～0.16%)，分布較為均勻，平均0.14%。w(Co)、w(Ni)變化范圍均較小，而Co/Ni值變化范圍大(0.13～78.5），總體上屬于富鉆貧鎳型磁黃鐵礦。w(As)為0～0.11%，平均0.07%；w(Pb)為 0～0.23%，平 均 0.10%；w(Zn)為 0.01%～0.05%，平均 0.02%；w(Mo)為 0.14%～0.46%，平均0.37%；w(Cu)為0～0.07%，平均0.04%。根據(jù)電子探針結(jié)果計算，化學分子式為Fe0.838S—Fe0.871S，簡寫式為Fe5S6～Fe7S8。

3.2.2 X射線衍射晶胞參數(shù)測試

X射線衍射晶胞參數(shù)測試結(jié)果表明(表2)，7個角巖樣品中的磁黃鐵礦有5個表現(xiàn)為單斜磁黃鐵礦的特征，2個為六方磁黃鐵礦的特征；而3個矽卡巖樣品中的磁黃鐵礦全表現(xiàn)為六方磁黃鐵礦的特征。

X射線衍射圖解中，六方磁黃鐵礦的dl02是一個有陡銳角度的單一峰，而單斜磁黃鐵礦則分裂為2個峰，結(jié)合光譜圖像顯示(圖4)，本次所測的產(chǎn)于角巖中磁黃鐵礦的粉晶X射線衍射曲線既有呈雙峰的也有呈單峰的，即角巖中的磁黃鐵礦既有六方晶系，也有單斜晶系。而本次所測的產(chǎn)于矽卡巖中磁黃鐵礦的粉晶X射線衍射曲線全呈單峰，即矽卡巖中的磁黃鐵礦全為六方晶系。

表2 甲瑪?shù)V床磁黃鐵礦晶胞參數(shù)測試結(jié)果Table 2 Test results of cell parameters of pyrrhotite in the Jiama deposit

3.3 磁黃鐵礦標型特征

前人已對磁黃鐵礦的組成、結(jié)構(gòu)、物理性質(zhì)和共生關(guān)系(Desborough et al.,1965;Arnold,1969;Yund et al.,1969;Bennett et al.,1980；Kissin et al.，1982)展開過較多研究。研究結(jié)果表明，磁黃鐵礦具有六方、單斜、斜方3種同質(zhì)多象變體和多種類型的超結(jié)構(gòu)，以六方和單斜最為常見（盧靜文等，2010）。其結(jié)晶存在多樣性，以Fe1-xS或S為化學通式，x表示Fe2+的虧損數(shù)，一般x=0～0.223±，其中鐵和硫不是嚴格化學計量的。當x=0時，即鐵原子未出現(xiàn)虧損，為理想的FeS，即Fe∶S=1∶1，它只見于隕石中的隕硫鐵。鐵不足是因為晶體結(jié)構(gòu)中有一部分Fe2+被Fe3+代替，只有減少陽離子數(shù)，才能保持晶格的電荷平衡(劉顯凡等，2010)。同時，磁黃鐵礦成分中，可有很少量的鎳、鈷、錳、銅代替鐵。其中六方磁黃鐵礦晶格缺位較少，結(jié)構(gòu)較為穩(wěn)定，其形成溫度高，F(xiàn)e原子百分數(shù)x(Fe)為47.0%～47.8%，對應的化學分子式為 Fe0.887S—Fe0.916S（近于 Fe11S12—Fe9S10）；而單斜磁黃鐵礦的晶格缺位相對較多，具有較強的磁性，結(jié)構(gòu)不及六方的穩(wěn)定，其形成溫度低，x(Fe)為46.5%～47.0%，對應的化學分子式為 Fe0.869S—Fe0.867S（近于Fe7S8）。

本文通過對產(chǎn)于矽卡巖和角巖中的12個磁黃鐵礦樣品的進行電子探針測試，分析結(jié)果表明，樣品號為8880-365.15等4個產(chǎn)于矽卡巖中的磁黃鐵礦樣品的Fe原子百分數(shù)x(Fe)大于47.0%，屬于六方磁黃鐵礦，形成溫度較高；同時數(shù)據(jù)結(jié)果得出其化學式為Fe0.899S—Fe0.913S，即Fe1-xS中的1-x為0.899～0.913，平均為0.904。剩余的樣品號如6470-709等產(chǎn)于角巖中的磁黃鐵礦樣品的Fe原子百分數(shù)x(Fe)小于47.0%，屬于單斜磁黃鐵礦，形成溫度較低；同時數(shù)據(jù)結(jié)果得出其化學式為Fe0.838S～Fe0.871S，即Fe1-xS中的1-x為0.838～0.871，平均為0.857。

圖4 甲瑪?shù)V床磁黃鐵礦X粉晶衍射曲線結(jié)果Fig.4 The X-ray powder diffraction curves of pyrrhotite in the Jiama deposit

在晶體坐標系統(tǒng)中，六方晶系的晶胞參數(shù)a=b≠c，單斜晶系的a≠b≠c，從磁黃鐵礦粉晶X射線衍射曲線來看，六方磁黃鐵礦呈單峰，而單斜磁黃鐵礦為強度大致相等的雙峰，若是六方、單斜相混合，則會出現(xiàn)分峰明顯，強度相異的2個峰(Arnold,1962)。同標準的單斜和六方磁黃鐵礦晶胞參數(shù)相比較并結(jié)合X射線衍射譜線分析(圖4)，本次樣品的晶胞參數(shù)既有與單斜磁黃鐵礦的晶胞參數(shù)標準值相近，又有與六方磁黃鐵礦的晶胞參數(shù)標準值相近。但是也有一定的差異性和規(guī)律性，如產(chǎn)于角巖樣品中的磁黃鐵礦的X射線衍射譜線既有呈單峰，也有呈強度大致相等的雙峰，即產(chǎn)于角巖中的磁鐵礦有單斜磁黃鐵礦和六方磁黃鐵礦2種類型的磁黃鐵礦。而矽卡巖樣品中的磁黃鐵礦的X射線衍射譜線都是呈單峰，即產(chǎn)于矽卡巖中的磁鐵礦全為六方磁黃鐵礦。

圖5 Fe-S系統(tǒng)礦物相平衡簡圖(據(jù)Arnold，1962；1969；Des-borough et al.,1965;Kissin et al.,1982等修改)Fig.5 Schematic diagram of mineral phase equilibrium in Fe-S system(after Arnold,1962;1969;Desborough et al.,1965;Kissin et al.,1982)

4 討 論

4.1 成礦環(huán)境

據(jù)Arnold(1962)和Gu等(1996)研究表明，緩慢降溫過程中，F(xiàn)e-S體系的流體首先出溶黃鐵礦，形成六方磁黃鐵礦和黃鐵礦的交生體。如果沒有足夠的硫，流體則完全以黃鐵礦出溶，就沒有單斜磁黃鐵礦的形成，同時甲瑪?shù)V區(qū)普遍發(fā)育具有弱磁性的單斜磁黃鐵礦，因此甲瑪?shù)V床的硫是很充分的，具有富硫的環(huán)境。

通常認為磁黃鐵礦的成分及晶型特征與形成溫度有關(guān)，六方磁黃鐵礦一般在304℃以上穩(wěn)定，而單斜磁黃鐵礦形成的溫度最大為（304±6）℃(Arnold,1969)。同時據(jù)Fe-S系統(tǒng)礦物相平衡簡圖(Arnold,1962)，在快速降溫過程中，六方磁黃鐵礦中多余的硫沒有完全以黃鐵礦的形式出溶，那么當溫度下降到254℃以下，則有單斜磁黃鐵礦的出溶。甲瑪?shù)V床的中磁黃鐵礦既有高溫六方磁黃鐵礦，又有低溫的單斜磁黃鐵礦，因此該礦床的初始形成溫度應該高于304℃。周云等（2012）曾對甲瑪?shù)V床不同成巖成礦階段的礦物中的流體包裹體進行顯微測溫，其劃分的成巖成礦階段分別為巖漿熱液階段、巖漿期后熱液階段、干矽卡巖階段、濕矽卡巖階段和石英硫化物階段，其中產(chǎn)出高溫六方磁黃鐵礦的干矽卡巖階段的礦物均一溫度范圍為320～360℃，平均為341℃，產(chǎn)出高溫六方磁黃鐵礦和低溫單斜磁黃鐵礦交生體的石英硫化物階段的礦物均一溫度范圍為130～244℃，平均198℃。綜合本區(qū)磁黃鐵礦晶系信息和成分，以及礦區(qū)角巖中較普遍出現(xiàn)黃鐵礦，表明在Fe-S系統(tǒng)礦物相平衡簡圖（Arnold,1962）中，甲瑪?shù)V床磁黃鐵礦形成溫度范圍為198～341℃，其中單斜磁黃鐵礦的形成溫度約在198～254℃之間，而六方磁黃鐵礦的形成溫度約在254～341℃之間（圖5），與二者所進行的流體包裹體測溫結(jié)果基本一致。

甲瑪?shù)V床矽卡巖中未發(fā)育單斜磁黃鐵礦，僅見六方磁黃鐵礦或六方磁黃鐵礦與黃鐵礦的交生體，這可能是因為矽卡巖主要分布于大理巖與角巖的層間接觸帶，埋深相對較大，大氣水的加入程度較低，溫度降低速率較慢，導致矽卡巖中的磁黃鐵礦在Fe-S體系的流體溫度緩慢降低的過程中形成，且淀積溫度均較高，從而在矽卡巖中形成溫度較高的六方磁黃鐵礦。然而角巖中既發(fā)育單斜磁黃鐵礦，也發(fā)育六方磁黃鐵礦，這可能是因為角巖直接與地表接觸，埋深相對較小，同時伴有大氣水的加入，導致流體溫度降低較快，即角巖區(qū)域經(jīng)歷了快速降溫過程，且硫逸度較高，F(xiàn)e-S體系的流體溫度迅速從高溫降至254℃以下，導致六方磁黃鐵礦和單斜磁黃鐵礦交生體的形成。

從大量編錄資料中筆者發(fā)現(xiàn)，甲瑪?shù)V床的磁黃鐵礦主要分布在遠離巖體的部位遠端矽卡巖和角巖中，而在離巖體較近的區(qū)域未見磁黃鐵礦發(fā)育，說明早期出熔的流體氧逸度較高，當流體運移至離巖體較近的位置，角巖中的還原物質(zhì)對流體的改造程度較低，導致流體總體程度上還是氧化的，不利于磁黃鐵礦結(jié)晶。然而，隨著流體繼續(xù)沿著角巖與大理巖的接觸帶或者是角巖中的裂隙運移，角巖中的還原物質(zhì)不斷地加入到流體中，導致流體的氧逸度不斷降低，最終在離巖體較遠的遠端矽卡巖和角巖中沉淀大量磁黃鐵礦。

同時，遠端角巖在繼續(xù)受流體改造經(jīng)歷變質(zhì)過程中可能處于一定的溫度和壓力下，流體的凈水壓力（Sibon,2004）會增加,而且能從圍巖角巖中萃取碳質(zhì)，碳質(zhì)的參與和催化使得黃鐵礦變質(zhì)為磁黃鐵礦的變質(zhì)反應在甲瑪?shù)V床更易發(fā)生，變質(zhì)反應表示如下：

黃鐵礦+鐵硅酸鹽礦物+C→磁黃鐵礦+較貧鐵硅酸鹽礦物+CO2（Hall,1986）

因此，磁黃鐵礦除了可以直接在流體中淀積形成外，還可能是由黃鐵礦受還原流體交代改造形成，使變質(zhì)反應中生成的磁黃鐵礦先進入流體后從流體中結(jié)晶,外觀上表現(xiàn)為磁黃鐵礦的重結(jié)晶。

此外，磁黃鐵礦中的硫是以S2-的形式存在，在六方磁黃鐵礦向單斜磁黃鐵礦的轉(zhuǎn)化過程中，磁黃鐵礦晶格中的Fe離子略有減少，F(xiàn)e1-xS的電負性稍有增加，還原性增強。而且，圖3中出現(xiàn)磁黃鐵礦圍繞黃鐵礦顆粒交代，可能是因為在角巖環(huán)境出現(xiàn)快速降溫過程，大量硫進入磁黃鐵礦，后期硫減少，且在較還原的環(huán)境下沉積形成后底部熱液交代作用而形成的，這可能與退變質(zhì)過程中短暫的溫度升高或氧逸度降低有關(guān)。綜上，甲瑪?shù)V床矽卡巖中的磁黃鐵礦應該是形成于富硫、中高溫的還原環(huán)境，而角巖中的磁黃鐵礦應該形成于富硫、中低溫的還原環(huán)境。

4.2 成礦機制

甲瑪?shù)V床角巖中既發(fā)育單斜磁黃鐵礦，也發(fā)育六方磁黃鐵礦，說明角巖區(qū)域經(jīng)歷了快速降溫過程，且硫逸度較高，流體溫度迅速從高溫降至254℃以下，導致單斜磁黃鐵礦的形成。也可能是由于角巖具有一定的封閉性，當冷凝的巖漿和熱液堵塞了淺地表角巖中含礦構(gòu)造周圍的裂隙，一個原本開放的常壓環(huán)境逐漸變?yōu)榉忾]的高壓環(huán)境，當后續(xù)巖漿在封閉的環(huán)境中，就是降低冷凝速度，也有足夠長的時間晶出成礦，形成高溫六方磁黃鐵礦，即角巖在差異性降溫的條件下形成六方磁黃鐵礦和單斜磁黃鐵礦交生體。然而矽卡巖中未發(fā)育單斜磁黃鐵礦，僅見六方磁黃鐵礦或六方磁黃鐵礦與黃鐵礦的交生體，可能是因為矽卡巖相對埋深較大，其中磁黃鐵礦是在相對封閉的高壓環(huán)境、溫度緩慢降低的過程中形成的。另外，礦相顯微鏡下見黃銅礦、磁黃鐵礦密切共生(圖3d～f)，說明成礦溫度下降慢，持續(xù)時間較長，使得巖漿及成礦熱液在較深部的矽卡巖中緩慢降溫，形成六方磁黃鐵礦。除了矽卡巖礦體和角巖礦體中，在不發(fā)育磁黃鐵礦的斑巖礦體中也有黃銅礦、斑銅礦發(fā)育，其形成機制可能是由于成礦流體在演化過程中發(fā)生了減壓沸騰，與大氣降水的混合從而導致Cu等有用元素的沉淀，其可能是甲瑪銅多金屬礦床礦質(zhì)沉淀的主要機制（周云等，2012）。

同時，在矽卡巖中高溫的六方磁黃鐵礦與部分黃銅礦共生，即六方磁黃鐵礦的形成環(huán)境與這部分黃銅礦相同，而角巖中的單斜磁黃鐵礦基本上不與黃銅礦共生。據(jù)此筆者認為，這可能是由于流體選擇性沉淀所致，即流體在由深部至淺部運移的過程中由于圍巖中還原物質(zhì)的不斷加入，造成流體氧逸度降低，從而導致Cu等金屬溶解度降低并沉淀形成黃銅礦，而且沉淀溫度主要在254℃以上。另外，在六方磁黃鐵礦向單斜磁黃鐵礦的轉(zhuǎn)化過程中，還原性會增強，在這種還原性條件下，流體中Cu等元素的溶解度比氧化性流體中的低(Yang et al.,2008)，從而更容易沉淀成礦。當溫度繼續(xù)降低到254℃以下，此時的還原性流體中的Cu等有用金屬已經(jīng)基本卸載完畢，幾乎見不到磁黃鐵礦和黃銅礦的共生礦物組合，這也可能是甲瑪?shù)V床的一種成礦機制。因此，結(jié)合甲瑪?shù)V區(qū)構(gòu)造背景和地球化學特征（鄭文寶等，2010），該區(qū)磁黃鐵礦的硫同位素、黃銅礦和黃鐵礦的硫、鉛同位素等特征表明，成礦物質(zhì)可能主要來自于下地殼，并有地幔物質(zhì)的加入（李永勝等，2012；周云等，2012；應立娟等，2012）。所以筆者認為，甲瑪?shù)V床中磁黃鐵礦的形成可能是來自上地幔熾熱的巖漿熱液上涌，與碳酸鹽巖和碎屑巖地層接觸，相互作用，并有大氣水的加入，使得成礦流體在角巖中先快速降溫，形成高溫的六方磁黃鐵礦和低溫的單斜磁黃鐵礦的交生體。同時，大量的含礦熱液形成，并充填于有利的成礦空間(主要為層間破碎帶)沉淀成礦，形成矽卡巖礦體，然后流體在矽卡巖礦段中經(jīng)歷緩慢的降溫，形成高溫六方磁黃鐵礦。

4.3 礦床成因

成礦時間和空間等關(guān)系的確定對于礦床成因研究及找礦勘查等都具有重要的理論和實踐意義。對于甲瑪?shù)V區(qū)，從時間上來說，圍巖形成于燕山期（（145.5±5）Ma，唐菊興等，2010）；中酸性侵入巖及矽卡巖形成于喜馬拉雅期(16.27～14.81 Ma，秦志鵬等，2011）；輝鉬礦Re-Os同位素模式年齡為15.27～14.66 Ma(李光明等，2005；佘宏全等，2005；應立娟等，2010)，與中酸性侵入巖的成巖年齡相近。因此，成礦與成巖應屬于同一構(gòu)造期次，而與圍巖沒有直接關(guān)系。從空間上來看，甲瑪?shù)V床的矽卡巖礦體主要以厚層狀產(chǎn)出于層間裂隙之中，嚴格受地層的控制，花崗斑巖與礦體多有接觸，或相隔不遠(圖2)，礦體以角巖為頂板，大理巖為底板，局部與巖體接觸，賦存于矽卡巖、角巖、大理巖之中。唐菊興等（2010）認為甲瑪銅多金屬礦屬于典型的斑巖-矽卡巖礦床成礦系列，其形成過程為中新世Langhian期（15 Ma左右），花崗斑巖、石英斑巖、花崗質(zhì)巖漿的侵入帶來金屬物質(zhì)、流體和硫，巖漿活動不僅帶來物質(zhì)，也作為流體源、熱源驅(qū)動流體形成典型的斑巖型-接觸帶矽卡巖型-接觸帶角巖型銅或鉬鉛鋅多金屬礦，沿滑覆構(gòu)造擴容空間（鐘康惠等，2012）形成矽卡巖型銅多金屬礦體。

同時，微量元素的空間分布模式可以反映礦化過程的信息(Deng et al.，2008)，磁黃鐵礦中鈷、鎳的地球化學成分，可以有效地探討、解決礦床成因和成礦作用的問題（楊鎮(zhèn)等，2014）。陳殿芬(1995)對中國不同類型的銅礦床中102個磁黃鐵礦化學成分統(tǒng)計分析，以w(Ni)為橫坐標，w(Co)為縱坐標作圖，表明不同成因類型礦床的磁黃鐵礦的分布范圍。本文在原圖的基礎上做了適當修改，以w(Ni)、w(Co)的對數(shù)為橫、縱坐標，對甲瑪?shù)V區(qū)樣品投影，如圖6所示，w(Ni)和w(Co)均不為零的10個點分布相對比較集中，落于矽卡巖型銅礦床范圍的中間和邊緣，只有1個點落在了銅鎳硫化物礦床范圍內(nèi)。因此判斷甲瑪?shù)V床可能為矽卡巖型。

綜上所述，礦體與巖體的時間、空間以及地球化學特征等關(guān)系以及磁黃鐵礦標型礦物學特征都說明成礦與喜馬拉雅期巖漿活動有關(guān)，而與燕山期火山作用沒有直接聯(lián)系，表明成礦物質(zhì)可能來源于巖漿而非圍巖。通過參照野外地質(zhì)觀察、磁黃鐵礦標型礦物學特征研究及圖6投圖結(jié)果，結(jié)合甲瑪?shù)V床斑巖蝕變系統(tǒng)十分發(fā)育，礦體位置受巖體影響很大等特征，筆者綜合考慮，認為甲瑪銅礦應該屬于斑巖-矽卡巖型礦床。

圖6 甲瑪銅床中磁黃鐵礦的Co-Ni關(guān)系圖（據(jù)陳殿芬，1995修改）Fig.6 The relationship diagram of Co-Ni ratios of pyrrhotite in the Jiama copper deposit(modified after Chen，1995)

5 結(jié)論

（1）甲瑪?shù)V區(qū)磁黃鐵礦主要分布在遠離礦區(qū)巖體的遠端矽卡巖和角巖中，主要分為單斜磁黃鐵礦和六方磁黃鐵礦2種磁黃鐵礦，其中矽卡巖中的磁黃鐵礦主要為六方磁黃鐵礦，角巖中的磁黃鐵礦主要為六方磁黃鐵礦和單斜磁黃鐵礦的交生體。對于六方磁黃鐵礦，其晶胞參數(shù)的平均值為ā0=6.890?，b0=6.890 ?，c0=28.674 ?，對于單斜磁黃鐵礦，其晶胞參數(shù)平均值為 a0=11.89834?，b0=6.88424 ?，c0=12.83768 ?。

（2）在Fe-S相圖中，矽卡巖中的磁黃鐵礦主要位于六方磁黃鐵礦和六方磁黃鐵礦、黃鐵礦共生相區(qū)，表明成礦溫度在254～341℃；而角巖中的磁黃鐵礦主要位于單斜磁黃鐵礦與黃鐵礦共生相區(qū)、單斜磁黃鐵礦與六方磁黃鐵礦共生相區(qū)，表明成礦溫度在198～254℃。

（3）甲瑪?shù)V床中磁黃鐵礦的形成可能是熾熱的巖漿熱液上涌，與碳酸鹽巖和碎屑巖地層接觸，相互作用，并有大氣水的加入，使得成礦流體在角巖中先快速降溫，形成高溫的六方磁黃鐵礦和低溫的單斜磁黃鐵礦的交生體。同時，大量的含礦熱液形成，并充填于有利的成礦空間(主要為層間破碎帶)沉淀成礦，形成矽卡巖礦體，然后流體在矽卡巖礦段中經(jīng)歷緩慢降溫過程，形成高溫六方磁黃鐵礦。

（4）甲瑪?shù)V床地質(zhì)特征、成礦環(huán)境、礦床產(chǎn)出的時空特征，以及磁黃鐵礦中鈷、鎳元素的含量比值分布于“矽卡巖型銅礦床”范圍附近，都表明甲瑪銅礦可能屬矽卡巖型礦床。此外，甲瑪?shù)V床斑巖蝕變系統(tǒng)十分發(fā)育，礦體位置受巖體影響很大，綜合上述認為甲瑪?shù)V床屬于斑巖-矽卡巖型礦床。

致 謝感謝中國黃金集團西藏華泰龍礦業(yè)開發(fā)有限公司對筆者在野外研究工作期間提供的大力支持。感謝核工業(yè)北京地質(zhì)研究院粉晶室匿名工程師和成都理工大學材料與化學化工學院田非凡碩士在晶胞參數(shù)數(shù)據(jù)處理中給予的建議與幫助。由衷感謝審稿專家提出的細心而寶貴的審稿意見。