基于原位拉曼光谱特征的黄铁矿成因机制研究——以焦家式金矿床为例

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黄铁矿是金矿床中重要的载金矿物,它和金矿床的形成往往有着密切的关系,通过对黄铁矿开展矿物学研究可以提供矿床成因和找矿勘查等有用信息;而对黄铁矿的矿物学研究,前人多利用表面形态学、微量元素、电子背散射衍射(EBSD)等方法反映黄铁矿矿物结构及晶界变化,而对于黄铁矿中激光拉曼及其指示意义的研究较少。基于此本文将原位激光拉曼和岩相学及地球化学方法(电子探针等)相结合,选择著名的胶东焦家式金矿床为例,揭示和探究黄铁矿的成因及其形成过程。研究包含两部分,其一是利用激光拉曼及其他地球化学方法对含Co黄铁矿进行矿物尺度微观分析;其二为不同蚀变带(深度)黄铁矿样品拉曼参数的对比分析,探究黄铁矿的形成环境及宏观上的空间变化特征。(1)微观黄铁矿激光拉曼表明,具有核-幔-边结构的黄铁矿Ag拉曼位移与Co元素含量存在着负相关关系,但当Co含量越来越低时,拉曼位移逐渐升高并趋近于黄铁矿理想的拉曼特征峰379 cm-1。在黄铁矿核-幔-边不同环带部位的拉曼强度对比研究中,幔部黄铁矿Ag拉曼强度计数较低(42.6~120.70),主要受到Co类质同象的影响;而边部强度较高且较为均一(101.00~120.70),指示着黄铁矿后期稳定的形成环境,微量元素含量较少,且整体存在着负相关关系。黄铁矿核-幔-边不同位置Ag半高宽值(FWHM)的对比研究表明,幔部半高宽较大,暗示着黄铁矿幔部结构较差,而核部半高宽的不均分布,则暗示着黄铁矿核部区域流体的振荡频繁。(2)钻孔尺度黄铁矿激光拉曼对比研究表明,蚀变带中黄铁矿Ag拉曼位移与深度变化呈现出正相关分布特征,指示着该区域样品压力来源主要为上覆静岩压力。位于矿化带两侧的绢英岩化带样品黄铁矿拉曼位移值向着高频移动(378.0 cm-1~378.3 cm-1),这暗示着部分样品矿物的形成压力发生改变,表明受到构造作用引起压力的局部增加影响,导致部分样品黄铁矿Ag位移值变大。同时蚀变带中黄铁矿Ag半高宽值(FWHM)的变化与其结晶度和有序度存在着负相关的关系。整体黄铁矿样品结晶有序度的分布呈现出矿化带(3.3 cm左右)>绢英岩化带>钾化带(4.1~8.4 cm)的特征。(3)胶东焦家金矿床不同蚀变带黄铁矿拉曼Ag位移表明,随着深度越大,拉曼Ag位移不断地增加,指示了位移和深度呈正相关,受矿化相关的构造作用力影响,矿化带中黄铁矿形成压力发生改变,导致矿化带拉曼位移发生偏移,整体以矿化带为中心呈现出对称分布,暗示着上下同类蚀变带形成压力相似,这和蚀变带空间分布关系相吻合,因此黄铁矿拉曼特征可以为蚀变分带的识别提供参考依据。(4)拉曼位移与Co、As等微量元素存在着负相关关系,因此可对黄铁矿中As含量进行定性—半定量分析,通过导入拉曼位移—微量元素拟合公式,结合参数计算可得该点位的Co或As含量值,这将开启拉曼光谱法在金矿找矿勘探和环境监测方面的创新性应用。
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