浅论黄铁矿载金的重要特征

吴世文

浦北县铅锌矿有限责任公司 , 广西 浦北 535314

摘要：大量地质事实表明，黄铁矿是金矿床中重要的载金矿物。在前人对100多个金矿的资料调查表明，载金矿物中出现黄铁矿的金矿床占总数的92%以上。对这一现象的成因，前人已从元素的地球化学性质、矿物表面结构和吸附实验等方面进行了研究。从矿物的结构和性质以及矿物的结晶行为结合本人在野外地质勘查工作所见等方面，在本文对黄铁矿载金的原因和特征进行浅论，共同对这一现象的进行深入探讨。

关键词：金；黄铁矿；探讨

1黄铁矿是找金的重要标志

黄铁矿是地壳最常见的一种结晶矿石之一，黄铁矿因其浅黄铜的颜色和明亮的金属光泽，时常被误认为是黄金，因其颜色金黄，闪闪发光，像极黄金，而有“愚人金”的戏称。

黄铁矿晶体属等轴晶系的硫化物矿物。常具有完好的晶形，多呈立方体、八面体、五角十二面体及其聚形。立方体晶面上有条纹，各晶面上的条纹相互垂直。集合体呈致密团块状、粒状或结核状等。浅黄(铜黄)色，条痕绿黑色，强金属光泽，不透明，无解理，参差状断口。在地表条件下易风化为褐铁矿，是野外地质工作寻找金矿的重要标志，它在一定历史时期中为人们寻找金矿提供了指引和帮助。

2 黄铁矿是自然金的最佳载体

据张世伯等实验研究证明,黄铁矿生长过程中晶面的微形貌及生长缺陷等有利于黄铁矿的吸附与沉淀。王玉明等就金在成矿过程中易于富集在毒砂、黄铁矿中指出:其原因显然与这些矿物生长时造成晶体生长面周围出现局部物理化学条件异常化有关。即这些硫化矿物晶体生长面周围硫的浓度较低,因此金硫络合物趋于向这里运动并分解附着在生长面上。

2.1 黄铁矿的结构因素

黄铁矿属复硫化物，其晶体结构中，Fe原子占据立方体晶胞的角顶与面心，S原子组成以共价键结合的哑铃状对硫［S2]^2-,其中心位于晶胞棱的中点和体心。然而，在还原环境的热液体系中，硫常以HS^-、H₂S和S^2-等形式存在。所以，在黄铁矿结晶时，硫首先需要结合成对硫［S2]^2-，伴随黄铁矿的结晶过程，在其周围的热液中，离子态的金可被还原成Au°这些被还原的金原子吸附于黄铁矿表面适当的位置，成为自然金成核的中心。因此，由黄铁矿品体结构中对硫［S2]^2-的形成所引起的还原效应，是导致黄铁矿载金的因素之一。

另外，砷和硫能以共价键方式结合成砷硫对［AsS]^2-,因此砷可以呈类质同像方式进入黄铁矿晶格内。但因砷的离子半径比硫的离子半径大，砷置换硫势必引起黄铁矿晶格在局部发生畸变，导致含砷的黄铁矿（尤其是毒砂）中离子态的晶格金含量增高。因此，黄铁矿中砷置换硫引起的局部晶格畸变，也会增加含砷黄铁矿载金的能力。

2.2 黄铁矿的成核因素

矿物生长首先要成核。由晶体生长的动力学理论可知，非均匀成核比均匀成核所需的成核能低，故在热液成矿系统中，常见的是以先存矿物表面为衬底的非均匀成核。所以，晶核优选在衬底占的凹陷和凹角处形成。

黄铁矿的晶体结构与自然金最相近，即自然金为立方面心格子，而黄铁矿为假立方面心格子，黄铁矿与自然金具有最小的原子间距差值，使得两者间原子排布的错合度最小，致使自然金在黄铁矿表面成核所需的成核能最低。因此，在金矿成矿过程中，黄铁矿的表面是自然金成核的最佳衬底，其凹陷处及凹角处是自然金晶核形成的有利位置。自然金的晶核一旦形成或逐步生长为显微次显微的颗粒金，则直接被包裹而呈胶态金。由于黄铁矿表面自然金的优先生长将消耗热液体系中的金，从而限制了其它矿物表面自然金的成核和生长，加之黄铁矿形成以后的地质改造作用弱,后期变化不大,从而保留其形成时富金的特点,使得黄铁矿成为主要的载金矿物。

2.3 黄铁矿的电化因素

黄铁矿是半导体矿物，有良好的热电性特征,在地壳温差激发下，晶体两端温度不同所产生的电势差使黄铁矿内的载流子发生迁移，在两端形成电位差，这种电位差可在黄铁矿周围形成局部的电化学的回路，使热液中的Au⁺和Au³⁺及其络合离子向黄铁矿的生长表面迁移，并在黄铁矿的表面发生电的化学反应，使金离子还原为Au°从而沉淀结晶。此外，黄铁矿的这种半导体性质，还可使黄铁矿在生长过程中，由于从S^2-形成［S2]^-而释放的外层价电子转移到在其表面上生长的自然金的晶核中，有助于自然金晶核表面吸附的金离子的还原，从而促进自然金的生长。

综上所述，黄铁矿表面对于自然金的成核面对于自然金的成核和生长最有利，因此，在金矿成矿过程中，黄铁矿特别是含砷黄铁矿是自然金的最佳载体。

3 黄铁矿载金的重要特征

据相关研究材料显示，不同的地质环境和不同的热液条件下，黄铁矿的结晶行为不同，导致黄铁矿在粒径大小、自形程度、晶体形态等方面存在着不同的差异。因此，不同标型特征的黄铁矿，载金能力是不同的。

3.1 粒径大小与载金能力

黄铁矿的粒度受生长速率、生时间、生长空间以及系统中黄铁矿的成核率即晶核数量的制约，其中生长速率和成核率与热液的过饱和度成正比。在金矿成矿的过程中，因过饱和度常与温度成反比，故在温度较高的早期阶段，热液的过饱和度较低，虽然黄铁矿的成长速率小，但热液中的铁和硫聚集到数量有限的黄铁矿颗粒上，使得黄铁矿形成的晶核数量少而粗。粗晶黄铁矿绝大多数形成于第一阶段(早期),该阶段介质中金含量少,且成矿溶液多为偏碱性飞不利于金的沉淀,因而能进入黄铁矿中的金也少，因此粗粒黄铁矿含金性较差；在温度较低的中晚期阶段，热液的过饱和度较高，成矿溶液中含金量高，介质的酸碱度适中，有利于金的沉淀，而且在该阶段黄铁矿的生长核心多，结晶速度快，在黄铁矿晶体内部出现大量的晶格缺陷，形成的晶核数量多，热液中的铁和硫分散生长到众多的黄铁矿颗粒上，致使黄铁矿的结晶粒度较小。由于快速生长的黄铁矿，结晶中心间众多的凹陷和凹角处为自然金的成核和生长提供了有利的位置；并且在这种快速生长的黄铁矿表面上结晶的自然金微粒，没有充足的时间被黄铁矿排出而包裹于黄铁矿内，使得快速生长的黄铁矿相对于缓慢生长的黄铁矿具有较高的载金能力。因此，在绝大多数情况下，快速生长形成细粒的黄铁矿比缓慢生长形成粗粒的黄铁矿载金能力高。

3.2 自形程度与载金能力

自形黄铁矿由规则的晶面所围限，表面较为平整。他形黄铁矿表面不规则，常常发育有众多的凹陷和凹角。因此，他形黄铁矿表面比自形黄铁矿表面具有更多的有利于自然金成核和生长的位置，使得他形黄铁矿比自形黄铁矿具有较高的载金能力。此外，他形黄铁矿的发育，主要是矿物间的生长空间竞争引起的，而他形黄铁矿颗粒间或与其它矿物颗粒间存在的凹陷和凹角，为晶隙金的成核和生长提供了有利空间位置，因此导致了他形黄铁矿比自形黄铁矿载金能力高。

3.3 晶体形态与载金能力

黄铁矿的晶体形态主要有立方体、五角十二面体、八面体及其聚形。立方体晶形黄铁矿的形成条件范围很宽,即在较高和较低的温度、很大的温度变化梯度(决速冷却 )、低过饱和度(硫逸度小 )、物质供应不足的条件下均可形成,因而该黄铁矿在矿化作用的各个阶段及在近矿围岩、弱矿化地段均可出现。然而五角十二面体、温度变化梯度小、过饱和度大(硫逸度大)和物质来源充足的条件下才能生成,这种条件主要出现在矿化作用的最佳时期,因而五角十二面体黄铁矿的晶出地段也是强矿化地带或矿化的内带,并成为一种强矿化的指示标志。

对黄铁矿晶体三个主要单形晶面的微形貌和生长机制的研究表明：且其形态规则，高度条纹的阶梯较大，为自然金的成核聚集提供了有利的条件，生成自然金的颗粒比较稳定，更容易被黄铁矿吸附包裹，形成含金黄铁矿。

3.4 裂隙的发肓程度与载金能力

据相关报告显示：先期形成的黄铁矿在后期的构造活动、热液活动过程中易发生破碎，其内部可形成大量的裂隙和微裂隙。这些裂隙侧壁上的凹坑和凹角以及微裂隙本身构成的凹陷，为含金黄铁矿在碎裂过程中金的固态扩散、或后期热液活动形成的裂隙金和晶隙金的成核聚集和生长，提供了有利的容金场所。因此，裂隙发育程度高的碎裂状黄铁矿也具有较高的载金能力。

4 结合野外地质工作来探讨

个人认为具有细粒、他形、晶形发育程度高的黄铁矿，载金能力高。这与本人参加几个金矿床的野外地质勘查得出的结果相吻合。举例两个金矿，如

(1)广西隆林县的马雄金矿，金呈极细粒赋存于岩石或硫化物包裹体或晶格中，属微细粒浸染型金矿，其成因上与深部热液有关。马雄矿床成因为：右江裂陷盆地长期的岩浆活动，来自深部富含Au、Sb等矿物质的成矿热液，在区域构造作用下沿着深大断裂进入到右江盆地的二叠纪、三叠纪碎屑岩序中，混入地层中封存水、热脱水及一定程度的地表水，形成成矿流体，受盆地演化的构造活动作用和巨厚岩序的压力而运移，进一步萃取岩石中的Au。成矿流体在构造应力的驱动下，沿深断层、背斜等构造，运移到背斜核部的不整合面及与之相配套的断层等有利部位，最终富集形成马雄金矿床。矿区载金矿物为褐铁矿、黄铁矿、毒砂。因风化作用，矿石中原先不均匀分布的黄铁矿、毒砂绝大部分已经氧化形成赤铁矿及褐铁矿，据观察赤铁矿及褐铁矿多呈隐晶质状、细微粒状，它们的集合体基本保持了原来黄铁矿五角十二面体、立方体的晶形及毒砂菱形的晶形，微量细微粒状的黄铁矿零星地分布于赤铁矿及褐铁矿集合体中。少量呈不完整的五角十二体状、立方体状、细微柱状，工艺矿物学粒度在0.01-0.2mm间，黄（褐）铁矿化与金矿化关系较密切，从地表工程和钻孔的采样资料分析，黄铁矿与金矿大多呈正相关关系，细者品位高于粗者。

(2)广西田东义圩巴旺金矿，矿石含金矿物组成简单，其原生金矿属含金—硫化物型，金属矿物以黄铁矿为主，少量毒砂，褐铁矿含量较少—极少。黄铁矿和金属硫化物中的金是以微细粒自然金的形式嵌布于矿物裂隙或被硫化物包裹。矿石中的黄铁矿是主要载体金矿物，黄铁矿晶体以他形粒状为主，少量为五角十二面体及立方体，粒径一般0.1～0.3mm。黄铁矿经氧化后多成褐铁矿，查明的6个矿体中的载金矿物在揭露的工程中多以褐铁矿化形式出现，矿石被渲染成褐黄色或红褐色。褐(黄)铁矿化与金矿化成密切关系，工程化验结果显示，黄铁矿粒度细者含金较高，颗粒粗者含金低。

5 结束语

本文借鉴了许多有关金矿的文献和资料，利用自己的工作体会和相关知识来完成此文，其内容可能有表达不够完善的地方，希各有识之士多多加以指教。

参考文献：

[1]田冲,张文高,何虎军,杨兴科,韩珂,王晓虎,吴玉.黔西南架底金矿床载金黄铁矿的矿物学特征及金的赋存规律研究[J/OL].中国地质:1-18[2021-06-21].

[2]张振,宁生元,徐增田.胶东玲珑九曲金矿床载金黄铁矿矿物学特征及其深部找矿意义[J].黄金科学技术,2020,28(03):328-336.