矿体中黄铁矿与同生沉积黄铁矿的化学成分对比

如题所述

将上述的同生黄铁矿成分与前人分析的矿体中黄铁矿的成分进行了对比(表4-3)。

1.S和Fe含量

与理论值相比,不同类型矿体中的黄铁矿均贫硫,S和Fe含量与理论值相比偏低,S/Fe比值大多数高于理论值(1.148),也高于其他成因类型矿床(表4-3)。与沉积成因的黄铁矿相比,层状、似层状矿体S和Fe含量偏低、S/Fe值表现不同,层状与似层状矿体S/Fe值略高于沉积成因黄铁矿,而裂隙脉状矿体的S/Fe值均低于沉积成因黄铁矿。这一现象,是由所处的环境差异引起的,层状矿体S/Fe值高于裂隙脉状矿体,可能与赋矿地层中硫的加入有关。地层硫的加入,造成矿化过程中更高的硫逸度环境;而裂隙脉是在开放的环境下形成的,造成硫的逸失,使得黄铁矿的S/Fe值降低。这种变化与前述同生沉积黄铁矿一致,硫逸度由早到晚、由高到低降低。

2.微量元素分析

周卫宁等(1987)、黄民智等(1988)、秦德先等(2002)对大厂不同矿体的黄铁矿微量元素分析结果见表4-4。对比黄铁矿中微量元素的含量变化,得出下列认识。

表4-3 大厂黄铁矿的化学成分电子探针成分分析(wB

(1)Co和Ni含量及Co/Ni比值

Co和Ni是黄铁矿中重要的微量元素,历来人们都很重视黄铁矿中Co/Ni比值的研究,并据此来判定矿床的成因类型和形成环境。由于Co,Ni与Fe同为周期表中的Ⅷ族元素,Co和Ni往往以类质同象替代铁离子进入到黄铁矿的晶格中。对于不同成因类型的矿床,黄铁矿中Co与Ni的含量及其Co/Ni比值各有差异。

理论研究(陈光远等,1987)表明,在岩浆结晶分异过程中,由于Co和Ni的八面体择位能不同(分别为7.4cal/mol和20.6cal/mol),Ni倾向富集于八面体配位,因此,Ni集中于八面配位比例高的岩浆早期结晶形成的硅酸盐矿物中,而Co则在岩浆晚期形成的矿物中相对富集,这就使得岩浆热液的Co/Ni比值大于1。所以来源于岩浆热液析出的黄铁矿,其Co/Ni比值一般都大于1;由沉积作用形成的矿床或地下渗流水形成的矿床,由于风化产物中Ni比Co更容易呈吸附状态存在,在外生条件下,粘土质、有机质沉积物中明显富集Ni,在成岩过程中Co和Ni进入溶液,Ni明显大于Co含量,以至沉积成因矿床中Co/Ni比值小于1;而在沉积-改造(或变质)成因的黄铁矿,在变质改造过程中,导致Co和Ni在黄铁矿中重新分配,并随着热液改造而使得Co的含量相对增高,Co/Ni比值变化范围大,可以从小于1到大于1。Co和Ni的这一地球化学性质决定了不同成因黄铁矿中Co/Ni比值的相应变化,成为利用黄铁矿成分确定矿床成因的一个标型特征。

表4-4 大厂不同类型和产状矿体中黄铁矿微量元素成分分析(wB

注:1—引自周卫宁等(1987);2—引自黄民智等(1988)。

矿区内黄铁矿的Co和Ni含量较低,Co的含量为(0~79)×10-6,Ni的含量为(25~110)×10-6,远低于同生沉积黄铁矿(实测的同生沉积黄铁矿的Co含量平均为1002.93×10-6,Ni含量平均为384.78×10-6),Co/Ni比值变化明显,矿体中黄铁矿Co/Ni比值为0.361~0.722,远远低于同生沉积黄铁矿的平均值2.607。在矽卡岩型锌(铜)矿体中,Co/Ni比值在靠近笼箱盖隐伏岩体处为0.354~0.502,长坡深部为0.718~0.527,表现为由东部近岩体→向西至长坡深部,矿体由浅部至深部,Co/Ni比值增大;而在锡石-硫化物矿体中Co/Ni比值小于锌(铜)矿体,且Co/Ni比值由下部92号矿体的0.200~0.271,至91号矿体的0.480~0.483,至上部大脉状矿体的0.532~0.722,呈现增高的趋势。这一变化似乎与锌(铜)矿体相反。但总体上讲,矿体中黄铁矿的Co/Ni比值为0~0.722,远低于草莓状、胶状黄铁矿的平均值2.607,反映出成因的不同。但这一测试结果与陈光远等(1987)的理论研究认识是矛盾的。

王亚芬(1981)在研究了海相火山岩型铁铜矿床的黄铁矿后,认为黄铁矿的Co/Ni比值与其物质来源有关。上述的锡石硫化物矿体和矽卡岩型锌(铜)矿体Co/Ni比值是接近的,为0.2~0.718。说明其物质来源应该是相同的,尤其是矽卡岩型锌(铜)矿体中虽然Co/Ni比值小于1,但不可能是沉积形成的。这一结果一方面反映了大厂矿体中的黄铁矿与典型的同生沉积黄铁矿在物质来源上是截然不同的,另一方面也反映了前人通常利用的Co/Ni比值变化反映矿物成因的认识是可以改变的,应根据具体情况综合分析。

(2)Sn,Cu,Zn含量变化

Sn,Cu,Zn在黄铁矿中常呈细分散机械混入物或呈独立矿物的包裹体存在,或者混入在其晶格缺陷中。3种元素之间的关系可从图4-6的Sn-Cu和Sn-Zn相关图中得到反映。不同类型矿体中元素含量出现明显的差异,锡石-硫化物矿体中Sn与Cu,Sn与Zn之间呈负相关关系。矽卡岩型锌(铜)矿体中因距离岩体远近不同,含量也不同,元素之间相关关系并不十分明显。但是,矿体中黄铁矿的这三种元素的变化与同生沉积黄铁矿是截然不同的。

图4-6 大厂黄铁矿Sn-Cu,Sn-Zn,Ag/Zn-Cu/Zn,Sn/Zn-C/Zn相关图

◆脉状锡石-硫化物矿体;▲91号矿体;●92号矿体;×拉么锌铜矿体;

95号锌铜矿体;■同生沉积黄铁矿

黄铁矿中Sn/Cu和Sn/Zn的比值可以反映不同的矿化类型。在锡石-硫化物矿体中Sn/Cu比值较高,含量变化较大,Sn/Cu在0.596~48.012之间,平均为19.19;而矽卡岩型锌(铜)矿体中Sn/Cu比值为0.435~4.204,平均为1.54;同生沉积黄铁矿的Sn/Cu为0.3。Sn/Zn比值在锡石-硫化物矿体中为0.2342~2.58,平均为1.305;矽卡岩型锌铜矿体中其比值为0.074~1.55,平均为0.51;同生沉积黄铁矿为0.013。这也反映它们形成的成因不同。

(3)As和Sb含量变化

As和Sb在黄铁矿中以类质同象替代硫。矿区黄铁矿中As和Sb的含量变化较大,一般大于2300×10-6。锡石硫化物矿体中As含量为(3717~8200)×10-6,平均5420×10-6;Sb含量为(510~3279)×10-6,平均1676×10-6。锌(铜)矿体中As含量为(1100~9900)×10-6,平均3775×10-6;Sb含量为(118~2555)×10-6,平均1550×10-6,均低于锡多金属矿体。从黄铁矿的产状来看,As和Sb往往在较晚期的黄铁矿中富集。在同生沉积的黄铁矿中As高而Sb含量甚微。

黄铁矿中As含量的变化范围具有指示矿床成因的意义(陈光远等,1987)。一般岩浆热液型矿床中黄铁矿As含量大于1500×10-6,而变质热液型金矿As含量为(500~1500)×10-6。表4-4分析结果显示,除了长坡深部95号矿体中一个样品的As含量为1100×10-6外,其余样品As含量均大于1500×10-6,而同生沉积黄铁矿的As含量为90×10-6,这也从一个侧面说明矿体具有岩浆成因特征。图4-7上显示了不同成因黄铁矿中As与Sn的关系以及元素的变化过程。

图4-7 大厂黄铁矿Sn-As相关关系图

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