王燕子，任新红

（1.甘肃工业职业技术学院，甘肃 天水 741000；2.甘肃省有色金属地质勘查局天水矿产勘查院，甘肃 天水，741025）

自然界中不同成因的同种矿物其成分、结构、形态、物性等常因生成条件不同而有差异，这些能反映生成条件的特征称为矿物的标型特征。在自然界中，金属矿产资源丰富，想要了解其成因特征，其矿石矿物的标型特征不可忽视，下文将以磁黄铁矿为例，简单的分析分析其矿物的标型特征。

磁黄铁矿在很多矿床中均广泛发育，对于其标型的指示意义的研究不多，如闪锌矿、黄铁矿等矿物的标型均很大程度上可以指示成矿的环境的特，所以我们目前可以分析磁黄铁矿的标型，以此来了解其标型特征。

1 磁黄铁矿的物理特征及化学组成

磁黄铁矿，其化学式为FeS，Fe的理论值为63.53%，S的是36.47%；但实际有更多的硫可达39%～40%。大多数磁黄铁矿中，相当于S来说，Fe是不足量的。磁黄铁矿成分中还可有Ni 、Co、Mn、Cu代替Fe，并有Pb、Zn、Ag、In、Bi、Ga和铂族元素等机械混入物。

磁黄铁矿为具NiAs型基本结构的非化学计量的硫化物，它的成分和结构与温度相对应，高温条件下形成的NiAs型结构（高温六方磁黄铁矿P63/mmc，a0=0.349nm，c0=0.569，Z=2，在320℃以上稳定）；低温条件下，简单的NiAs型结构极少存在，出现各种畸变和一系列超结构。

据认为，通常nC型磁黄铁矿不是与2C型就是2A4C型磁黄铁矿共生，nC型磁黄铁矿间共生是及其少见的。

高温磁黄铁矿为复六方双锥晶类。晶体一般平行{0001}呈板状；少数为锥状、桶状、柱状。主要单形：平行双面C{0001}，六方柱m{1010}，六方双锥r{10-11}、u{20-21}、s{10-12}常见为粒状、致密块状集合体或呈浸染状。颜色为暗青铜黄色，带褐色锖色，有时程黄棕色，亮黑色条痕，金属光泽，不透明。解理平行{1010}不完全；{0001}裂开发育，性脆。硬度3.5～4.5.相对密度4.6～4.7.具弱磁性（铁含量越多，磁性越强）。

磁黄铁矿是普遍产于内生矿床中的，很少见于沉积岩中。在基性岩体和超基性岩体有关的硫化物矿床中，磁黄铁矿为其中的主要矿物之一，在铜镍硫化物矿床中，常常与镍黄铁矿和黄铜矿相共生。磁黄铁矿出现于接触变质矿床中，是矽卡岩晚期阶段的产物，形成于矽卡岩矿物透辉石、石榴子石、透闪石形成之后。

磁黄铁矿也经常出现于一系列的热液矿床之中，与黑钨矿、辉铋矿、毒砂、方铅矿、闪锌矿、黄铜矿、石英等矿物相共生存在。总而言之，磁黄铁矿常常与黄铜矿、黄铁矿、磁铁矿、闪锌矿、毒砂等矿物共生。此外，偶见于沉积岩中，与菱铁矿伴生，或见于磷灰石结核中。

图1 简化的Fe-S体系相图（周喜文等）

2 磁黄铁矿的结构标型

磁黄铁矿有六方磁黄铁矿、单斜磁黄铁矿和斜方磁黄铁矿三种同质多象变体。在自然界中常见的是六方磁黄铁矿，其次是单斜磁黄铁矿。而缺席构造是导致磁黄铁矿的对称程度发生改变的一个原因。一般情况下，随着磁黄铁矿中铁离子缺失百分率的增加，导致磁黄铁矿表现出从斜方磁黄铁矿-六方磁黄铁矿-单斜磁黄铁矿的变化的趋势，显而易见，其对称程度也随之降低。所以，我们可以利用成分推断磁黄铁矿的晶系种属[1]。

Carpenter[2]对陨硫铁和磁黄铁矿的相对充分分析后，得知磁黄铁矿的晶型与成分之间存在一定的对应关系，如是斜方陨硫铁中铁原子质量分数为50.0%～48.0%，而六方磁黄铁矿中铁原子的质量分数为47.8%～47.0%，以及单斜磁黄铁矿中铁原子的质量分数为47.0%～46.5%。

2.1 成分、结构之间关系

可以利用X射线衍射仪对磁黄铁矿进行了衍射分析出其超结构类型及混合相中各矿物的含量比例，同时还可测定其主要的化学组成，即Fe的原子百分比。Yund等(1969)所提出了的Fe原子百分数的计算方法，它的精度虽不高，但对六方相得磁黄铁矿而言，同化学分析(包括电子探针)结果相差甚小。

公 式 如 下 ：Y=45.212+72.86(d102-2.04)+311.5(d102-2.04)2，（Y-Fe原子百分数）。丁奎首等（2007）使用这个公式计算出Fe原子百分数，1964R.H.查彭特早对65个磁黄铁矿及天然陨硫铁的成分进行鉴定后，发现陨硫铁的成分为50.0Fe原子百分数；六方磁黄铁的成分范围为47.0-47.8Fe原子百分数，近于Fe11S12-Fe9S10；单斜磁黄铁矿的成分范围为46.5-47.OFe原子近于Fe7S8。这也就说明了磁黄铁矿中主要元素的含量影响着结构。

据观察，六方磁黄铁矿的衍射特点是(102)面网的衍射为单一峰，而单斜磁黄铁矿则分裂为两个强度大致相等的峰(202)和(20-2)。在测试过程中发现在所测样品中其中两个磁黄铁矿样品为六方和单斜磁黄铁矿的混合物，其衍射特点是(102)峰劈分明显，分裂后的(20-2)峰比(102，202)强度低。

2.2 可做地质温度计

关于陨硫铁-磁黄铁矿-黄铁矿的相关系，早在六十年代先后阿诺德(R.G.Arnold) 的详细研究相图[4]，就说明了磁黄铁矿的成分可作为地质温度计。从图中可知，如果在某个矿床中，六方和单斜两种磁黄铁矿混合物存在则可以说明这种磁黄铁矿形成温度一般不会超过300℃。

岩浆热液成因的观点认为磁黄铁矿主要形成在石英-硫化物这个阶段，它的成矿温度介于300～400 ℃间［9，10］。一般认为磁黄铁矿的成分、晶型特征和其形成温度相关，当磁黄铁矿中的铁原子含量低于47% (Fe＜61.0外)，那么在高温稳定的六方磁黄铁矿(α相)，再加温度低于320℃，就可转变为单斜磁黄铁矿(β)；然而，如果当Fe原子含量高于47%(Fe＞61.0%)，六方磁黄铁矿是处于相对稳定状态的(据R.G.Arold)[6]。

因此，得知六方磁黄铁矿在低温到高温条件下皆可稳定存在有附加条件的［11、7、8］。同时通过周喜文等通过对老柞山金矿磁黄铁矿研究后，重新修编了的Fe-S体系相图中可以知道（图1），单斜磁黄铁矿的稳定上限精确为254℃。高温形成的六方磁黄铁矿在缓慢冷却过程中会首先溶离出黄铁矿[9，5]，同时其六方磁黄铁矿主晶成分将沿着Arnold溶线向左下方移至254℃[11]，继续降温就可能出溶单斜磁黄铁矿。如果在降温初期，体系温度突然冷却，那么还未等单斜磁黄铁矿出现就已全固化沉淀，而这种情况下生成的磁黄铁矿将全为六方磁黄铁矿。

这种过程其实与高温热液突然进入开放的控矿构造相似。与Kissin 和Scott［12］的观点吻合，他们通过研究认为高温形成的六方磁黄铁矿在缓慢冷却过程中黄铁矿是首先出溶的，继而随着温度的降低单斜磁黄铁矿出溶，但是如果体系发育的初期遭遇了突然降温的情况，则很难形成单斜磁黄铁矿。

所以，我们可知，从矿床中共生矿物组合及其矿物的结构特征推断有磁黄铁矿存在的矿床的成矿温度。

3 成分标型

3.1 磁黄铁矿的镍、钴含量

许多学者通过对黄铁矿中的Co、Ni等微量元素的分析与研究后，期望从黄铁矿的Co/Ni比值得知些能对分析矿床成因和变质程度的有用信息(陈光远等，1989；王奎仁，1989)。而康伯尔等在1968年地球化学研究成果中表明，有关黄铁矿研究的全部结论中，如果稍加修正将会适用于磁黄铁矿(顾连新，1974)。

丁奎首借鉴其对岩浆熔离型矿床的分析可知，与镁铁质-超镁铁质岩有关的熔离成因的磁黄铁矿含镍量远大于与之共生的黄铁矿，其含量最高为0.6%，有时可超过1%，而共生黄铁矿中的Ni亦明显大于Co。白石泉磁黄铁矿含Ni高达1.13%。磁黄铁矿正好投在铜镍硫化物矿床范围之内[3]。

3.2 矿物组合标型

石墨：在矿物的共生组合中，其也表现出其指示意义。如果在磁黄铁矿矿石中单斜磁黄铁矿无石墨相伴生出现，六方磁黄铁矿内出现了石墨，那么，石墨的出现则表明了变质过程中石墨起到了缓冲剂作用。

Eugester(1981)[7]在应用热力学方法计算变质过程中变质流体缓冲剂的作用之后，其结果说明了约在200℃以上石墨缓冲剂开始将黄铁矿还原成磁黄铁矿。所以，在含碳的沉积物中，埋藏递进变质作用将产生原生沉积的黄铁矿被还原成六方磁黄铁矿[5]。

还有，如果早矿石中存在磁黄铁矿与闪锌矿共存，如果沉淀时由硫和硫化物参与的化学平衡反应为互不干扰的多组分体系，可据Toumin与Barton的公式计算出磁黄铁矿形成时的硫逸度。公式如下：

xFeS为磁黄铁矿FeS的摩尔分数，T为绝对温度

夏学惠[5]等对张家沟矿床近矿围岩矿体底板常出现纹层状微斜长石岩中矿物组合钾长石+绢云母+石英中，据其反应结果估算磁黄铁矿形成时的pH值，它们可通过查表和计算获得。根据上式求得不同温度下的pH值计算结果。

公式如下：

K-平衡常数，K1-KCl离解平衡常数，m-流体包裹体中K+的摩尔浓度，γ-活度系数

综上所述，磁黄铁矿矿物的标型特指示意义重要，在矿床研究中有着重要的作用并值得深层次更精确的研究，其从成矿的地质环境特征到成矿物理化学的环境都不可缺席。

那么，从以上分析，我们可以看出其矿物的标型意义显著，对于对金属矿物的分析也可以从小处着手，对其分析其矿床成因，所以，矿物的标型特征，从成分、结构、矿物的共生组合等在对其成矿规律的分析具有很重要的作用。