中条山胡蓖型铜矿床中钴黄铁矿的矿物特征及其找矿意义.pdf

蕊 』 一 2 0 0 0年 9月 第 2 9卷第 5期 有色矿山 ． q o n e r r o u s 丘n 枯 Se p t ， 2 0 0 0 ．2 9 No 5 g 地质、 采矿 中条 山胡 蓖 型铜矿 床 中钴黄铁 矿 的矿 物特征及 其找 矿 意义 施振 东， 李立群 ‘ 中 条 山 否司 斫 面0 4 3 7 0 4 [ 关 键 词 3 钴 黄 铁 矿 ；舍 钻 特 征 ；拽 矿 意 义 ， 『 ， } 誓 ， 台 j 8 缸 ， 守 } } [ 摘蒌]阐述了胡蓖型铜矿床币钴黄铁矿的矿物特征、 含钴特征， 分析了该类矿床中钴的分 布规律 ， 并 指出了钴黄铁矿作为标志矿物的找矿意义。 [ 中国分类号 ]P 6 1 2 [ 文献标识码 ]A[ 文章缩号]1 0 0 2 - 8 9 5 1 2 0 0 0 0 5 - 0 0 0 1 0 5 M i ne r a l o g i c a l c ha r a c t e r s o f c o ba l t py r i t e i n Hubi c o ppe r de po s i t o f Zh o ng t i a o s h a n a n d i mp o r t a nc e o f p r o s pe c t i n g S HI Z h e n - d o N ， LI Li q u n Z h o n g t i a o s h a nNo n - f e r r o u s Me t a C o n p a n y， Yv a n q u 0 4 3 7 0 4 ， C i n a Ke y wo r d sc o b a l t p y r i t e ； c o b a l t i c c h a r a c t e r s ； i m p o r t a n c e o f p ros p e c t i n g Ab s t r a c t Th e m i n e r a l o g i c a l a n d o h a [ fic h a r a c t e r s o f c o b a l t p y r i t e i n Hu h i c o p p e r d e p o s i t a r e e l a b o r a t e d， a n d t h e d i s t r i b u t i o n l a w o f c o b a l t i s a n a l y s e d ． Th e i mp o r t a n c e o f t a k i n g co b a l t p y r i t e a s t h e n 1 a r b o f p r o s p e c t i n g i s p i o n t ed O u t ． 钴黄铁矿是 自然界 中一种少见 的矿物 ， 在 山西 省 中条 山胡蓖型 铜矿床 中有 较为广泛 的分布。中条山胡蓖型铜矿床属于铜钴建造 的沉积变质热液型层状硫化物矿床。其开采 的主要矿种为铜， 但伴生 的钴组份也有较高 的工业价值。国内许多专家曾对矿石的含钴 性作 过研究 ， 确认 矿石 中钴除呈独 立矿物外 ， 主要 赋存 于黄 铁矿 中。对 少数 黄铁矿样 品中 台钴超高的现象 ， 一直认为是由于钴矿物混 入所 致 。但在 近 年来 的矿石 学 研究 中发 现 ， 胡蓖型铜矿床中确实存在着一种特殊而罕见 的黄铁矿钴黄铁矿 c o b a l t p yri t e 。 f 收稿 日期] 1 9 9 9 21 8 f 修订 日期] 2 0 o o 一6 2 【 [ 作者苘介 ] 施振东 1 9 5 7一 ， 男 ， 浙江永康人 地 质 工程 师 。 1 钴 黄铁 矿 的 矿 物特 征 1 ． 1 物理 及光 学特征 钴黄铁矿多呈分散单晶或以团块状集合 体形式产 出， 自形 至半 自形 细粒结构 ， 粒度 0 0 1 ～l mm， 少数 可达 3 mm 以上 ， 多为 八 面 体 、 五角 十二 面体 晶形 。新 鲜 断 面 呈强 金 属 光泽 ， 浅黄锕黄色， 具玫瑰色调 ， 呈集合体者 玫瑰色尤显著， 与普通黄铁矿 明显不 同。但 在坑下不易辨认。 钴黄铁矿在反光镜下表现为均质性 ， 少 数呈弱至清楚非均质性 。具有很好的显微粒 状结构和文像交代结构 被黄铜矿交代呈布 纹状 ， 有时还可观察到复杂的聚形。当它与 普通黄铁矿相邻产生时， 由于具有均匀的玫 瑰色调 ， 两者非常容易 区分。钴黄铁矿呈浅 玫瑰 色 ， 散 布 于集 合体 中的黄 铁 矿 晶 体则 呈 维普资讯 2 有色矿山 2 0 0 0年 白色 ， 略带蛋青色 。但当它单独出现时， 却容 长 ， 本区黄铁矿的矿物 比重和晶胞参数呈同 易被误认为黄铁矿。 步增长， 而硬度与反射率则相反。以反射率 1 ． 2 钻黄铁矿与黄铁矿的反射率比较 为例 ， 钴黄铁矿的反射率普遍低于黄铁矿的 由于 COz 离子半径、 电负性接近于 F e 2 反射率 ， 表 1 是两种矿物在波长 4 1 0 --6 7 0 ri m 粒子， 因而钴很容易以类质同像代替铁优先 区间的反射率 比较。两者差别 明显 ， 差值也 进 人到黄铁矿 的 晶格 中去 。随 着钴含量 的增基本 稳定 。 表 1 钴黄铁矿与黄铁矿反射率比较 波 长， n m 4 1 0 4 3 0 4 5 0 4 7 0 4 9 0 5 1 0 5 3 0 5 5 0 5 7 0 5 9 0 6 1 0 6 3 0 6 5 0 ．6 7 0 反射率f ％ 黄铁矿 均值 3 7 O 6竭 l 4 4 l 2 0 4 4 7 9 4 8 7 5 5 l 1 9 5 2 ． 3 B 5 3 6 5 5 4 ． 6 1 5 5 ． 1 5 5 5 ． B 5 5 5 9 8 5 6 2 2 5 6 3 4 钻黄铁矿 均值 3 4 0 3 3 6 2 5 4 0 3 2 4 1 4 3 4 2 8 3 4 4 1 6 4 5 8 5 4 6 ． 9 8 4 7 ． B l 4 量 7 4 9 ． 4 0 5 0 0 8 5 。 ． 5 3 注 天津地质矿产研究院资料补充。 图 1 是钴黄铁矿与黄铁矿的反射率色散 曲线 ， 两者曲线形 态基本相 同， 均呈平 缓上 升。但两条 曲线 的上升梯度有所不 同， 尤其 是在红光 波段 6 1 0 --6 7 0 n m ， 钴 黄铁 矿 的 R 值增加 1 ． 1 3 ， 而黄铁矿的 R值仅增加 0 ． 4 9 。 誊 * 拉 4【 0 4 5 0 4 9 0 5 3 0 5 7 0 61 0 65 0 6 g 0 被 长 ， 图 l 钴 黄 铁矿 和黄铁 矿反 射 率色 散 曲线 2 钴黄铁矿 的含钴特性 2 ． 1钴黄铁矿矿 物 中 C0的分布 特征 黄铁矿含钴偏高是胡蓖型铜矿床中一个 重 要 地 球 化 学 特 征。综 合 前 人 资 料 ， 胡 蓖型铜矿床 中黄铁矿含 C o量为 0 ． 0 5 ％～ 1 0 ． 0 ％， 多数在 0 ． 5 ％左右。钴 黄 铁 矿 的 含 Co 量 一 般较 高， 大 于 3 ％， 最 高 可 达 1 3 ． 7 3 ％。表 2是历 年来钴 黄铁矿 Co 的化学 分析和电子探针测定结果。黄铁矿中 c o 的 含量太于 3 ％者 ， 在 自然界中是极其罕见的。 富钴的黄铁矿常沿着普通黄铁矿的外环 表 2钴 黄铁 矿 c 。 含 ■ 分 析 结果 样品号。 。 音量f ％ 资料来源 备 注 生长 ， 形成具有玫瑰色调的次生环带 ， 这是钴 黄铁矿的一个显著特点。它与普通黄铁矿的 晶体环带相 比， 在形态、 成份上有着明显的不 同。一类属于生长环带 ． 环带界线平直， 各带 成分相 同 ； 另一类 只见于 晶体 边部 ， 界线 呈波 浪状起伏 。 类似于石英的水化边 ， 与晶体内部 相比有微弱的玫瑰色调 ， 且 成份 不 同， 见表 3 。 表 3 环带状黄铁矿晶体不同 部位韵 c 0台■变化 ％ 注 天津地质矿产研究所资料。 维普资讯 第5 期 施 振东 等 中 条山 胡蓖型 铜矿床中 钴黄 铁矿的 矿物特征及 基垫 童 墨 晶体 中部钴含量 为 0 ． 2 5 ％ --0 ． 4 5 ％ ， 与普 通 黄 铁 矿 无 异 ； 边 缘 边 含 钴 量 为 3 ． 6 2 ％～ 6 ． 0 1 ％； 边 缘带 向内钴含 量 与中部 相 同 ， 唯 6 号 晶体例 外 ， 反 映 富 钴环 带 的不 规 则 性。环 带中钴含量 的差异 ， 说 明在普通黄铁矿形成 之后 明显受到 了富钴 溶液 的改 造。 2 ． 2钴 黄铁矿 的形成 阶段 殛其富钴 的机 理 胡蓖型铜 矿床 中的黄铁 矿几 乎遍及 于成 矿作用 的整个 过程 。根 据矿 石 学 特征 ， 矿 石 矿物组合 和矿 物 关 系 ， 本 区黄 铁 矿 的形 成 至 少 可分为 四个 期次 。 1 沉积 成 岩 期 ， 形 成 莓状 黄 铁 矿 ， 呈细粒状沿石英钠长岩和碳质片岩的层理或 片理分 布 。条 带状矿石 ， 含 C o量 3 ． 0 ％ ； 4 热液期后 ， 形成胶黄铁矿 ， 多与黄铜 矿 、 方铅 矿 等低 温 矿 物 共 生 。含 co 量 为 0． 2％ N o． 4 ％ 。 钴黄铁矿形成于热液富集成矿阶段 。据 推测 ， 其形成环境 与同阶段普通黄铁矿 的成 因环境不 同， 当属于一个独立 的矿物相。在 成矿 期 的热 液 富 集 过程 中 ， 系统 中 C 。浓度 经历了一个稳步升高的过程 ， 而 当黄铜矿大 量晶出时介质环境发生 了显著变化。此间， 钴黄铁矿交代 了黄铁矿 ， 而其本身又被硫钴 矿、 黄铜矿所交代 ， 其晶出系列为黄铁矿一钴 黄铁矿一硫钴矿一黄铜矿。 3 钴矿物在 矿石 中的分布特征 胡蓖型铜矿床 中含钴矿物可分为两大 类。一类是 C o以类质 同象 进入黄 铁矿 、 磁 黄铁矿、 黄铜矿等金属矿物中； 一类是钴 的硫 化物和硫砷化台物 ， 其中以硫钴族矿物如硫 钴矿、 硫铜钴矿 、 方硫镍钴矿等为主 ， 其 次为 钴镍 黄铜矿 、 辉 砷钴 矿 、 方硫 钴矿 等矿物 。 黄铁矿 、 黄铜矿、 磁黄铁矿是胡蓖型铜矿 床 中最主要 的金 属矿物 。三种矿 物 占金 属矿 物总量的 9 6 ％以上 ， 其 中黄铁矿约 占5 1 ％以 上 。根据前人资 料 ， 黄铜矿 含 co 0 ． 1 ％ ， 磁 黄铁矿含 co 0 2 ％， 普 通 黄 铁 矿 含 C 。 为 0 ． 5 ％， 它们对矿石 中钴值 的高低影 响不大。 但钴黄铁矿 的含 C 。 量却较高 ， 大于 3 ％， 最 高可达 1 0 ％ 以上 。钴 黄铁 矿 不 仅 以单 晶或 粒状集合体存在 ， 也 以包体的形式存在于黄 铁矿矿物中。钴黄铁矿在胡蓖型铜矿床中分 布较为广泛 ， 多产 于以黄铜矿为主的各类矿 石中， 无矿 的部分石英钠长 岩也有时发现 。 钴黄铁矿 是本 区最 主要 的含 钴矿 物 。 钴的硫化物和砷化合物在矿石 中呈独立 矿物者极少 。硫钴矿、 硫铜钴矿 、 钴镍黄铜矿 多以包体形式分布于黄铜矿 中， 钴镍黄铁矿、 硫 钴矿 还 以出 溶 矿 物 的形 式 产 于磁 黄铁 矿 中。但也有少见 的脉状 富集 ， 笔者在店头铜 矿 见 到 过 5～ 8 c m 厚 的 辉 砷 钴 矿 小 脉 。此 外 ， 部分矿石 中可观 察 到硫 钴 矿 与 黄铜 矿 的 微细层状矿化和硫钴矿的细粒散点状分布， 但不具普遍性 。硫钴矿是本区重要的含钴矿 物 之一 。 钴黄铁矿的硫钴矿在矿体中的发育程度 和分布特征决定着铜矿床中钴值 的高低 。 4 胡蓖型铜矿床 中铜钴矿化 的关 系 中条 山地区胡蓖铜矿床共有八 处， 其 中 胡家峪矿 区的钴矿化和黄铁矿化最为强烈。 全 区钴 含量 平 均 达 到 0 ． 0 3 5 6 ％。3 矿 体 是 该矿区的主要矿体之一 ， 其平 面形态呈马蹄 型， 矿体长 约 4 0 0 m， 延 深 9 0 0 m， 平 均 厚 度 9 ． 0 m。总 体 走 向 NE～ S W ， 倾 向 S E， 倾 角 4 5 ～5 5 。以转折轴部为 中心向两翼可分为 顶支矿带和底支矿带两部分。 维普资讯 4 有色矿山 2 0 0 0芷 为减少 散 点干 扰 ， 统 计 以单 个 采 场 为单 元 ， 对 5 4 0中段 5 5 7标 高至 5 8 1标 高 整 个块 段的铜钴品值进行 了统计 ， 并绘制成相应的 铜钴 品值变 化 曲线 见 表 4 、 图 2 。 表 4胡家 峪 矿 床 3 主矿体 5 4 0中段 C u 、 C o品 值统 计 ％ 采场编号c u 值c 。 值 采场编号 c u 值c 。 值 8 3 0 93 ． 4 1 0 9 5 0 0 3 8 晓支二 区 1 2 1 7 4 4 0 0 3 ,1 8 3 0 83 ． 4 1 5 9 2 0 ． 0 2 7 5 宦支二 区 2 一2 1 0 7 4 0 ． 0 4 1 8 3 0 73 ． 4 1 0 1 3 0 0 2 6 嚷支二 区 3 2 1 0 7 2 0 ． 0 4 8 3 0 62 1 8 4 6 0 0 2 3 宦支二 区 4 一2 0 9 7 8 0 ． 0 4 4 8 3 0 5 2 1 71 2 0 0 2 5 831 5 3 4 1 0 46 0． 04 1 8 3 0 4 2 1． 81 7 0 0 2 2 831 6 3 4 0 9 47 0 0 4 1 8 3 0 2 3 ． 4 1 l 08 0 叭 8 831 7 3 4 0 9 68 0 0 3 3 8 3 013． 4 1 5 5 2 0 0 2 6 831 83 4 0 9 50 0 07 4 8 3 0 0 3 4 1 51 3 0 0 2 5 l 芝 l 1 晤 0 O 1 0 0 0 8 0 o 6 O 0 4 0 0 2 0 耋 拯 图 2胡家 皤 矿床 3 矿 体 铜钻 品值 的横 向变 化 曲线 由图 2可 以看出 ， 在矿体 的横 向关 系上 ， 铜钴 的分 布具 有 以 下规 律 ① 矿体 中部铜 钴 关系属结 合型 ， 表现 出某种程度 上的一致 性。 但在顶 、 底支两条矿带中存在差异 顶支矿带 铜高钴低 ， 底支矿带铜低钴高 ， 反映了黄铜矿 本身含钴较低 的特性 ； ②矿体 两翼尖灭部位 铜钴矿化呈分离型或消长型， 铜值逐渐降低 ， 而钴值则成倍升高。这与矿物的横向分带相 一 致 ， 即在矿体 尖灭时 ， 黄铁 矿 、 磁黄铁 矿 、 硫 钴矿、 钴镍黄铁矿增加并取代黄铜矿。 关 于矿 化 的 轴 向分 带 ， 根 据 8 4 0 、 7 40 、 6 9 0 、 6 40 、 5 9 0 m 中段 资料 及 下部 6 405 、 6 4 1 2 、 6 4 1 5等钻孔 资 料所 构成 的实 验 剖 面 ， 通 过计 算机得 出结论 铜 钴矿 化沿 矿 体倾 向在 不 同 中段形 成 不 同浓 度 中 心 。c U在 7 40m 中段 形成一 个浓度 中心 分带 系 数 0 ． 0 1 4 5 ， 在下 段的 6 4 1 5 孔形成另一个浓度中心 分带系数 0 ． 0 6 0 3 ； c o在 6 4 0 m 中段 有 一 个 浓 度 中心 分 带 系数 0 0 4 9 0 ， 在 下段 的 6 4 0 5孔 又 形 成第二 个 浓 度 中心 分带 系数 0 ． 1 2 1 2 。说 明 C o值 的递 变 不 随 深 度 增 加 而 递增 ， 这 与 一 般 黄铁 矿 矿物 中 C o 、 Ni 等微 量 元 素 随 深 度加深而递增的规律不 同。C o 值 的高低只 应 与成 矿温度关 系密切 。本 区高 温建造 的黄 铁矿 C o 含量较高。据流体包裹体均一温度 测定 ， 高温 区域 内均一 温 度集 中在 4 0 0～ 4 2 0 E范 围。 C o 值在总体空 间分布上 明显受 到黄铁 矿化的影响。可以说 ， 黄铁矿的富集程度在 一 定意义上就是 C o的富集程度 。碳酸盐化 作用对 C o 值的高低也有一定影 响。当方解 石脉、 铁 白云石脉或浸染状 团块体发育删 ， 富 钴 黄铁矿就局 部富集成 矿构成 单钴矿 石 。这 一 规 律 在 矿 体 中 ， 自 上 而 下 普 遍 存 在 。 如 8 4 0 m 中段 8 4川 ， 单 样 钴 值 最 高 可 达 0 3 7 5％； 6 4 0 m 中段 8 8川 ， 单 样钴 值 最高 达 到 0 ． 2 9 3 ％； 4 40m 中段 7 3川往 外 Z K 3孔单 样值高达 0 ． 1 1 7 ％。 值得注意的是， 在该矿床底支矿带尖灭 部位 的底 盘 ， 平 行发育着 一条独 立 的钴矿体 。 矿 体长 1 5 ～2 0 m， 厚 5 ～8 m， 延深 从 5 9 0 m 标 高至 2 4 0 m标高。钴 品值为 0 ． 0 6 3 ％。规模 虽 小 ， 但 产 出稳定 。这 在一 定 程 度 上 预 示着 钴也有独立 矿化 的倾 向。 5 钴黄铁矿 的地质找矿意义 黄铁矿 是 自然 界 中分 布广 、 数 量多 的硫 化物。深人研究其标型特征 ， 对认识矿床成 因、 成矿物质来源等方面均有重要 的地质意 义。胡蓖型铜矿 中出现 了罕见 的钴黄铁矿 ． 其意义更为特殊。钴黄铁矿 以其特有的玫瑰 色 ， 可以作为一种找矿的标志矿物来看待。 中条山胡蓖型铜矿床的成矿特征及其 出 现 的钴 黄铁矿 ， 可与 中非 铜 矿带 的成 矿 特 征 及钴黄铁矿的发育特点相对 比。两者在含矿 岩系、 矿石结构、 矿石矿物组成 、岩浆活动、 维普资讯