金沙江成矿带是三江特提斯成矿域重要的斑岩-矽卡岩型铜多金属产地之一(邓军等， 2011，2012)，形成于三江特提斯复合造山过程中(Deng et al., 2014a; 邓军等， 2010a，b，2013；杨立强等，2010)。羊拉铜矿床位于金沙江成矿带北段，夹持在羊拉断裂和金沙江断裂之间，在区域上存在巨大找矿潜力，对成矿作用过程的正确认识是新的找矿思路及勘查突破的关键(Deng et al., 2014b; Yang and Badal， 2013; Yang et al., 2014)。近年来，多位学者对该矿床做了大量的研究工作，并取得了丰硕的成果。然而，其矿床成因一直存在争议。主要有包括以流体包裹体和稳定同位素为据的矽卡岩型矿床(陈思尧等， 2013a，b)；以赋矿地层地质特征及矿区发育的燧石的地球化学特征为据的VMS型(何龙清等，1998; Pan et al., 2001)；及以基础矿床地质特征为据的复合成因类型(朱俊等，2011)。

羊拉矿区磁黄铁矿发育，并与黄铜矿伴生，前人对该区磁黄铁矿进行了镜下和电子探针分析工作(朱俊，2011；杨喜安等，2012)，对磁黄铁矿的形态和成分特征做了详细的研究，但目前尚局限于简单陈述，尚未对磁黄铁矿及共生黄铜矿代表的形成环境和成矿过程深入解剖，从而对矿床成因的界定提供矿物成因学依据。

关于磁黄铁矿的研究，前人已取得较多成果(Yund and Hall， 1969; He et al., 2012; Kind et al., 2013)。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类型，以六方和单斜最为常见(卢静文和彭晓蕾，2010)。其结晶存在多样性，以Fe_1-xS为化学通式，x表示Fe²⁺的亏损数，取值范围为0~0.223。通常Fe²⁺代替部分Fe³⁺，为保持电价平衡，晶体结构中Fe²⁺出现部分空位，形成“缺席构造”(李胜荣等，2008)，Co、Ni、Se、Te等元素以类质同象的方式进入其中，只有在陨硫铁中x才可能为零，形成理想的FeS。六方磁黄铁矿(hpo)晶格缺位较少，结构较为稳定，其形成温度高，Fe原子含量百分比为47.0%~47.8%；而单斜磁黄铁矿(mpo)的晶格缺位相对较多，结构不及六方稳定，其形成温度低，Fe原子百分含量比为46.5%~47.0%；不同的物、化环境及变化可以引起二者相互转化(He et al., 2012; Christoph et al., 2013)，表现出结晶多样性。从磁黄铁矿的结晶多样性，即形态、成分、结构标型特征，可洞悉成矿条件(Dennis et al., 2013)及成矿环境的变化(Arnold，1962; Yund and Hall， 1969)。因此本文采用矿相显微镜观察、电子探针分析和X射线衍射分析等技术，通过磁黄铁矿的标型特征研究，分析其成矿环境及形成过程，为揭示矿床成因提供重要的参考依据。 2 区域与矿床地质

羊拉铜矿隶属于三江多金属成矿带中段，位于中咱地块与昌都-思茅地块结合带(图 1a)，夹持在矿区东侧近南北向金沙江断裂和西侧羊拉断裂之间。矿区历经海西、印支、燕山和喜山四个变形期，形成一系列顺层剪切、褶皱、韧脆性破裂以及推覆走滑构造。矿区内发育有不同时期、不同性质，走向北东、倾向北西的次级断裂，并与区域性断裂组合呈“入”字形。南北向断裂是主要的控矿构造，沉积建造、岩浆活动以及导矿、容矿空间均与南北向断裂密切联系。

图 1

Fig. 1

图 1 羊拉铜矿区域构造位置简图(a，据莫宣学等，1993修编)及矿区地质图(b，据朱俊等，2011修编) Fig. 1 Sketch geological map(a，after Mo et al., 1993) and geological map of Yangla copper deposit(b，after Zhu et al., 2011)

矿体主要呈脉状赋存于与侵入岩接触的围岩中及岩体裂隙中(图 2a，b)。赋矿地层为泥盆系江边组(D₁j)、里农组(D₂₊₃l)和石炭系贝吾组(C₁b)。D₁j下段为块状大理岩夹绢云母石英片岩、角闪安山岩，中段以变质绢云石英砂岩为主，夹炭质黑云母石英片岩、透辉石变粒岩等，上段为大理岩、局部夹砂质板岩，顶底部见石榴石矽卡岩化。D₂₊₃l以变质石英砂岩为主，绢云板岩、细晶大理岩、角闪安山岩等次之，下段含较多的阳起石、透辉石、绿帘石等矽卡岩矿物。C₁b主要发育致密块状玄武岩、杏仁状玄武岩、凝灰岩夹绢云板岩和大理岩，与中酸性侵入体接触带附近见有矽卡岩化和铜矿化。区内不同时代不同岩性的岩体均有出露，以海西期火山岩和印支-燕山期中酸性侵入岩为主(图 1b)。岩性主要是花岗闪长岩，其次为二长花岗岩，及少量的斜长花岗岩、石英二长斑岩、辉长岩和闪长玢岩。花岗闪长岩为印支期侵入岩体，构成加仁岩体、江边岩体、里农岩体、尼吕岩体和贝吾岩体的中心相。二长花岗岩属于燕山期岩体，构成加仁岩体、里农岩体、和贝吾岩体的边缘相。

图 2

Fig. 2

图 2 里农矿段13号(a)和91号(b)勘探线剖面图(据杨喜安等，2011修编) Fig. 2 Profile map of prospecting lines from Linong ore block(after Yang et al., 2011)

里农矿段铜的资源量为123.33万吨，是该矿床最主要的组成部分，也是目前唯一开采矿段。该矿段矽卡岩化、矿化最为发育。矿区内矿石矿物主要为黄铜矿(选矿样中含量为3.11%)、磁黄铁矿(23.45%)和黄铁矿(4%)，还含有少量斑铜矿、铜蓝、毒砂、方铅矿、闪锌矿和辉钼矿等。脉石矿物主要是石榴子石、透辉石、透闪石、阳起石、绿泥石、绿帘石等矽卡岩矿物。矿区经受多次构造活动和热液作用，围岩蚀变前后叠加改造，发育有矽卡岩化、绿泥石化、钾化、硅化等。其中，矽卡岩化是本区最为普遍、最重要的一种蚀变，广泛发育于岩体外接触带碳酸盐岩变质碎屑岩接触部位，主要为透辉石榴石矽卡岩和阳起透辉石矽卡岩。

该矿段的矿体主要有两种产出部位，KT1~KT5产于岩体外接触带围岩矽卡岩、角岩化变质碎屑岩中，矿体呈层状、似层状产出(图 2a)。该类矿体具有明显的层控特征。矿体总体走向近南北，倾向西，浅部倾角20°~40°，深部约50°；KT6~KT15号矿体赋存于北东向裂隙带(图 2b)，为一种贯通式矿体，矿体从矿化中酸性穿插至角岩化的围岩之中，呈密集的大脉状产出。受北东向裂隙构造带控制，矿体倾向北西，倾角60°~80°。

KT2是本区最主要的矿体，沿地层层间呈层状、似层状、叠瓦状、舒缓波状产出产出，有分支复合现象(图 2a)，矿体顶板为大理岩，底板为砂质绢云板岩、变质石英砂岩、石英岩、透辉矽卡岩、石榴石矽卡岩。矿体与围岩呈渐变关系，含矿岩石复杂，有矽卡岩、变质石英砂岩、绢云砂质板岩、大理岩等。矿体长1140m，斜深65~270m。矿体倾向北西，倾角较缓，一般为12°~22°，向深部矿体倾角逐渐变陡，在30°~40°之间。矿石自然类型为硫化矿、混合矿、氧化矿。氧化带深度在10~110m之间，氧化带中矿石矿物有蓝铜矿、孔雀石。混合矿与硫化矿相伴产出，金属矿物有黄铜矿、磁黄铁矿、黄铁矿、磁铁矿、白铁矿(杨喜安等，2012)。铜估算资源量为39.53万吨，占矿区比例32.05%。

KT6是主矿体之一，沿印支期花岗闪长岩体与燕山期二长花岗岩的接触构造裂隙带，呈大脉状产出(图 2b)，矿体赋存于角岩、碎裂二长花岗岩、碎裂花岗闪长岩、构造角砾岩、变质绢云石英砂岩之中。以变质绢云石英砂岩、花岗闪长岩为顶板，二长花岗岩为底板。矿体长1750m，出露标高为2651~3230m。矿体走向北东，倾向北西，倾角32°~70°。铜资源量为4.79万吨，占矿区比例4.03%。

磁黄铁矿矿石为主采矿物之一，是含量最高的矿石矿物，与黄铜矿紧密共生。手标本中呈铁黑色、古铜色、铜褐色，硬度大，块状和浸染状构造。磁黄铁矿-黄铜矿矿石中可见大量半自形磁黄铁矿颗粒(图 3a)。镜下，该区磁黄铁矿为黄白色、黄褐色，无内反射，未见明显非均质性，他形-半自形粒状和浸染状。与黄铜矿、黄铁矿、毒砂等伴生，通常在磁黄铁矿出现部位均可见到黄铜矿的发育，二者主要呈共生关系，局部可见磁黄铁矿被石英-方解石脉切断，脉中发育黄铜矿、黄铁矿(图 3c，f)。也见黄铁矿呈晶体残核包裹于磁黄铁矿和黄铜矿之中(图 3b)。部分黄铜矿交代早期黄铁矿，并保留原黄铁矿立方体晶型(图 3d)。此外，在闪锌矿中还可见到乳滴状、叶片状黄铜矿(图 3e)。综上，黄铁矿前后均有磁黄铁矿生成，黄铜矿与磁黄铁矿伴生，并延续到磁黄铁矿产出结束阶段。

图 3

Fig. 3

图 3 羊拉铜矿部分金属矿物显微照片 (a)-块状磁黄铁矿(Po)矿石；(b)-黄铜矿(Ccp)、磁黄铁矿伴生，且含有黄铁矿(Py)残晶；(c)-黄铁矿、黄铜矿伴生，晚于磁黄铁矿；(d)-黄铜矿交代早期黄铁矿，且保留原立方体黄铁矿晶型;(e)-闪锌矿(Sp)中见叶片状、乳滴状黄铜矿；(f)-黄铜矿脉切穿磁黄铁矿 Fig. 3 Metal mineral photos of Yangla copper deposit (a)-the massive pyrrhotite(Po)ore;(b)-chalcopyrite(Ccp)associated with pyrrhotite， and contain residual pyrite(Py);(c)-quartz(Qtz) and calcite(Cal)veins， and chalcopyrite within the veins;(d)-chalcopyrite metasomatic early pyrite， and retain the original cube crystal shape;(e)-chalcopyrite is foliated and dropwise in sphalerite(Sp);(f)-veined chalcopyrite across early pyrrhotite

本文所用样品均采自里农矿段新鲜矿石，铁黑色、古铜色、铜褐色，硬度大，块状和浸染状构造。成分单一，矿石矿物除磁黄铁矿外还有黄铜矿和少量黄铁矿。进行电子探针检测的磁黄铁矿在镜下挑选黄铁矿形成之前的样品(图 3c)，X衍射粉晶测试的磁黄铁矿单矿物从块状磁黄铁矿矿石中挑选，矿石内黄铁矿极少。

电子探针分析在中国地质科学院矿产资源研究所电子探针实验室完成，采用日本电子公司JCXA-8230型电子探针仪，工作条件：加速电压20kV，通过样品的电流为20nA，束射直径为5μm。各元素的线系均为Kα，检测限及标样见表 1。基于二级硫化物标样重复测试结果可知，仪器的准确度和精确度为±3%。磁黄铁矿中基本高于检测限的元素包括As、Pb、Zn、Mo、Ag、Cu、S、Fe、Co、Ni。选取镜下鉴定中具有代表性的磁黄铁矿进行电子探针鉴定，电子探针打点位置的确定，先放大到最大倍数，选取表面光滑，颜色均一的位置，以尽量防止磁黄铁矿中微包体对电子探针分析结果的影响。对于晶型较好的磁黄铁矿，从中心到边缘依次打点，以获取其结晶过程中的环境变化情况。

表 1

Table 1

表 1(Table 1)

表 1 电子探针对硫化物测试中个元素的检测限及标样 Table 1 Electro-probe microanalyzer limit of elements in the pyrrhotite and prototype 元素 晶体 计数时间(s) 标样矿物 检测限(×10-6) 峰 背景 Se TAP 10 5 CuSe 220~227 As TAP FeAs2 232~250 Ge TAP FeS2 168~184 S GeS Bi2S3 71~76 Pb PETJ PbS 413~421 Bi PETJ FeS2 406~460 Fe PETJ NiS 176~199 Ni LIF Co 152~181 Co LIF ZnS 153~176 Zn PETJ CuFe2S 184~197 Cu LIFH CuFe2S 160~169 Ag LIFH Au-Ag 119~173 Mo PETJ PbMoO4 400~516 Te PETJ AuTe 215~367

表 1 电子探针对硫化物测试中个元素的检测限及标样Table 1 Electro-probe microanalyzer limit of elements in the pyrrhotite and prototype

对磁黄铁矿单矿物粉末进行衍射分析，可以更准确地测定本文的磁黄铁矿晶体类型。X射线衍射晶胞参数测试在核工业北京地质研究院分析测试研究中心完成，首先在双目镜下挑选磁黄铁矿，碾磨至200目，放在载玻片上，压成平面。采用荷兰帕纳科公司生产的Panalytical X’Pert PRP MPD衍射仪从5°到90°对粉晶连续扫描，步长设置为0.026°每步停留20s。选用铜靶，工作电压为40kV，电流为40mA。然后运用该仪器自带的Xpert Highscore Plus软件进行物相鉴定，对每一个峰进行手动拟合，拟合后再通过“Refine Unit Cell”功能自动得出磁黄铁矿的晶胞参数。由于X射线粉晶衍射法灵敏度的问题，对两个相混合物中低于20%的次要相可能无法测出(顾连兴等，2006)，因此微量的其余矿物峰值存在，对磁黄铁矿的检测结果影响不大。

图 4

Fig. 4

图 4 磁黄铁矿X射线粉晶衍射结果 Fig. 4 X-ray powder diffraction determination of pyrrhotite

磁黄铁矿中Fe元素含量的理论值为63.53%。电子探针分析结果显示(表 2)，本文所测磁黄铁矿的Fe元素含量百分比为59.25%~60.33%，平均59.71%，与理论值比较接近；S元素为39.10%~39.97%，平均39.52%。Fe、S原子中Fe原子百分含量为45.96%~46.86%，平均46.33%。Ni元素含量非常低(0~0.02%)，多数未能检测出Ni的含量(表中为0)；Co元素含量相对较高(0.03%~0.11%)，分布不均匀，平均0.07%。Co、Ni变化范围均较小，而Co/Ni值变化范围大(3.81~52.50)，属于富钴贫镍型磁黄铁矿。Au(0~0.12%，平均0.02%)与Ag(0~0.04%，平均0.01%)平均比值为2.87，表明Au相对于Ag更为富集。另外，As(0.01%~0.07%，平均0.04%)、Pb(0~0.19%，平均0.03%)、Bi(0~0.03%，平均0.003%)、Zn(0~0.03%，平均0.01%)、Mo(0.15%~0.25%，平均0.20%)、Cu(0~0.04%，平均0.01%)、Te(0~0.03%，平均0.003%)。根据电子探针结果计算，化学分子式为Fe_0.851S~Fe_0.882S，简写式为Fe₆S₇~Fe₈S₉。从晶型较好的磁黄铁矿中心到边缘依次打点所测得的个元素含量没有规律性的变化。

表 2

Table 2

表 2(Table 2)

表 2 羊拉铜矿里农矿段磁黄铁矿电子探针分析数据(wt%)Table 2 Electron microprobe analysis data of pyrrhotite of Yangla copper deposite，Linong ore block(wt%) 测点号 As Pb Zn Mo Ag Cu S Fe Co Ni Fe原子比值 分子式 Co/Ni Total 参考文献 YL-KSD-B2-2-1 0.06 0.19 0.02 0.25 0.01 0.02 39.16 59.72 0.093 0.007 16.57 Fe0.871S 13.29 99.56 本文 YL-KSD-B2-2-2 0.04 0.00 0.03 0.18 0.01 0.00 39.10 60.33 0.082 0.000 46.86 Fe0.882S 99.45 YL-KSD-B2-2-3 0.05 0.04 0.02 0.22 0.00 0.00 39.43 59.61 0.067 0.000 46.35 Fe0.864S 99.45 YL-KSD-B2-2-4 0.03 0.00 0.02 0.19 0.00 0.00 39.65 59.94 0.088 0.000 46.35 Fe0.864S 99.92 YL-KSD-B2-2-5 0.03 0.00 0.02 0.19 0.00 0.00 39.65 59.94 0.088 0.000 46.35 Fe0.864S 99.92 YL-KSD-B2-1-1 0.07 0.03 0.00 0.15 0.00 0.00 39.79 59.91 0.064 0.000 46.25 Fe0.860S 100.04 YL-KSD-B2-1-2 0.04 0.00 0.02 0.20 0.00 0.03 39.47 59.32 0.062 0.000 46.20 Fe0.859S 99.14 YL-KSD-B2-1-3 0.07 0.02 0.00 0.21 0.00 0.02 39.97 58.81 0.070 0.015 46.09 Fe0.855S 4.67 100.19 YL-KSD-B12-2-1 0.01 0.09 0.00 0.17 0.00 0.01 39.41 59.41 0.033 0.000 46.28 Fe0.861S 99.17 YL-KSD-B12-2-2 0.02 0.03 0.00 0.24 0.01 0.01 19.11 59.71 0.068 0.000 46.59 Fe0.872S 99.24 YL-KSD-B12-2-3 0.04 0.00 0.00 0.18 0.00 0.00 39.53 59.49 0.105 0.002 46.23 Fe0.860S 52.50 99.47 YL-KSD-B12-1-1 0.04 0.02 0.01 0.25 0.01 0.04 39.80 59.25 0.025 45.96 Fe0.851S 99.51 YL-KSD-B12-1-2 0.03 0.00 0.00 0.19 0.00 0.01 39.26 59.87 0.077 0.000 46.57 Fe0.871S 99.43 YL-KSD-B12-1-3 0.05 0.01 0.02 0.19 0.02 0.00 39.48 59.95 0.080 0.021 46.46 Fe0.868S 3.81 99.82 YL-KSD-B12-1-4 0.04 0.07 0.00 0.24 0.04 0.01 39.78 59.96 0.070 0.000 46.28 Fe0.861S 100.25 YL-KSD-B12-1-5 0.04 0.03 0.00 0.22 0.01 0.00 39.59 59.63 0.083 0.000 46.26 Fe0.861S 99.74 平均值 0.04 0.03 0.01 0.20 0.01 0.01 39.52 59.71 0.070 0.003 46.33 Fe0.863S 99.64 YL-3-2-3 0.01 0.06 0.04 0.02 - 0.10 45.73 52.55 0.000 - 39.64 Fe0.657S 98.61 杨喜安等，2012 YL-3-2-6 0.00 0.07 0.02 0.01 - 0.00 40.46 59.41 0.000 - 45.63 Fe0.839S 100.05 YL-23-2-2-6 0.09 0.22 0.05 0.01 - 0.00 45.67 47.78 0.080 37.42 Fe0.598S 94.03 平均值 0.04 0.12 0.04 0.01 - 0.03 43.95 53.25 0.027 - 40.89 Fe0.692S 97.56 L3-3.6 0.00 0.12 0.07 0.41 - 0.02 39.01 60.39 0.100 0.000 46.94 Fe0.885S 3.00 100.11 朱俊，2011 PD3200-4.5 0.01 0.11 0.10 0.34 - 0.04 40.25 59.52 0.150 0.000 45.80 Fe0.845S 100.51 PD3150-17-1.6 0.00 0.03 0.00 0.50 - 0.05 40.39 59.26 0.110 0.000 45.61 Fe0.838S 100.35 PD3275-2.10 0.00 0.00 0.00 0.44 - 0.01 39.67 60.46 0.090 0.030 46.55 Fe0.871S 100.70 PD3050-307-2.7 0.00 0.03 0.03 0.50 - 0.00 36.59 61.01 0.120 0.000 48.79 Fe0.953S 98.28 PD3050-307-2.8 0.00 0.21 0.04 0.43 - 0.00 39.59 59.38 0.100 0.000 46.15 Fe0.857S 99.75 平均值 0.00 0.08 0.04 0.44 - 0.02 39.25 60.00 0.112 0.005 46.64 Fe0.874S 99.95 注：表中“0”代表对应样品种该元素没达到检测限，“-”表示研究者没有对该元素进行测定

表 2 羊拉铜矿里农矿段磁黄铁矿电子探针分析数据(wt%)Table 2 Electron microprobe analysis data of pyrrhotite of Yangla copper deposite，Linong ore block(wt%)

X射线衍射晶胞参数测试结果表明(表 3)，6个样品的晶胞参数与单斜磁黄铁矿晶胞参数的标准值极为相近。其中，c₀值略有偏低。结合光谱图像显示(图 4)，磁黄铁矿的粉晶X射线衍射曲线呈强度大致相等的双峰，即本文所测的磁黄铁矿均为单斜晶系。

表 3

Table 3

表 3(Table 3)

表 3 磁黄铁矿晶胞参数测试结果Table 3 Cell parameter determination of pyrrhotite 序号 样品号 a0 b0 c0 Β(°) 晶系 1 YL-KSD-B2 11.908 6.862 12.811 117.31 单斜 2 YL-KSD-B12 11.923 6.858 12.817 117.39 单斜 3 YL-KSD-B16 11.886 6.855 12.812 117.20 单斜 4 YL-KSD-B17 11.951 6.853 12.818 117.12 单斜 5 YL-KSD-B18 11.914 6.866 12.805 117.26 单斜 6 YL-KSD-B20 11.888 6.858 12.814 117.22 单斜 平均 11.912 6.859 12.813 117.25 - 单斜磁黄铁矿标准晶胞参数 11.90 6.86 12.85 >90 - 六方磁黄铁矿标准晶胞参数 - 6.88 5.76 90 -

表 3 磁黄铁矿晶胞参数测试结果Table 3 Cell parameter determination of pyrrhotite

磁黄铁矿与黄铜矿、黄铁矿、毒砂等伴生，呈黄白色、黄褐色，他形浸染状，粒径较小。通常在磁黄铁矿出现部位均可见到黄铜矿的发育，二者主要呈共生关系。大部分与黄铜矿交互伴生，有的包裹黄铜矿，有的被含有黄铜矿的石英-方解石脉切穿。表明黄铜矿形成整体上略晚于磁黄铁矿。

单斜磁黄铁矿(mpo)形成温度低，Fe原子百分含量为46.5%~47.0%，化学式为Fe_0.869S~Fe_0.887S；六方磁黄铁矿(hpo)形成温度相对较高，Fe原子含量百分比为47.0%~47.8%，对应的化学分子式为Fe_0.887S~Fe_0.916S。结合朱俊(2011)和杨喜安等(2012)所做的磁黄铁矿电子探针分析(表 1)，该区磁黄铁矿的化学分子式为Fe_0.598S~Fe_0.953S，即Fe_1–xS中的1-x为0.60~0.95。以0.87、0.89和0.92为分界点(对应磁Fe原子含量比为46.5%、47.0%和47.8%)，对磁黄铁矿中Fe原子含量投影分析如图 5所示。本文所测16个值比较集中，1-x等于0.851~0.882，少部分分布于单 斜磁黄铁矿范围内，大部分位于 单斜的右侧。而杨喜安等(2012)测试的3个点，1-x等于0.598~0.839，全部位于单斜的右侧，且相离较远。朱俊(2011)的6个测试值，1-x为0.838~0.953，跨越了单斜和六方范围，其平均值落于单斜区域内。由图可知，羊拉铜矿中的磁黄铁矿主要为低温单斜磁黄铁矿，含极少量的高温六方磁黄铁矿。

图 5

Fig. 5

图 5 羊拉铜矿磁黄铁矿Fe原子含量的分布范围 图中灰色条带表示测试数据的分布范围，黑三角代表当次测试的平均值 Fig. 5 The distribution range of Fe atom percentage composition of pyrrhotite，Yangla copper deposit

据徐国风(1978)统计研究，六方磁黄铁矿以镍、钴含量变化较大区别于单斜磁黄铁矿。该区Co、Ni含量变化分为小，也证明磁黄铁矿以单斜为主。

在晶体坐标系统中，六方晶系的晶胞参数a=b≠c，单斜晶系的a≠b≠c，从磁黄铁矿粉晶X射线衍射曲线来看，六方磁黄铁矿呈单峰，而单斜磁黄铁矿为强度大致相等的双峰，若是六方、单斜相混合，则会出现分峰明显，强度相异的两个峰(Arnold，1962; 顾连兴等，2006)。同标准的单斜和六方磁黄铁矿晶胞参数相比较并结合X射线衍射谱线分析(图 4)，本文所研究样品的晶胞参数与单斜磁黄铁矿的晶胞参数标准值相近，X射线衍射谱线图呈强度大致相同的两峰，因此，这些磁黄铁矿均为单斜磁黄铁矿。 4 讨论 4.1 成矿环境

在富硫的条件下，非均匀应力作用可使hpo转化为mpo(Kübler and Lindqvist， 1979; 顾连兴等，2006)。研究表明，单斜磁黄铁矿形成的温度最大为304±6℃(Arnold，1969)。而Yund and Hall(1969)的结论则认为单斜磁黄铁矿形成的最大温度应为325℃。基于此，通过对四川黑牛洞铜矿床中磁黄铁矿的成分、结构和矿物组合的方面的研究，反映出了该矿床的成矿环境和矿物沉淀机制(祝向平等，2008)；从单斜磁黄铁矿和六方磁黄铁矿的交生结构特征方面研究，为安徽铜陵冬瓜山矿床的成矿过程及矿床成因界定提供有力的依据(郭维民等，2010)。

羊拉铜矿含有大量黄铁矿，表明硫比较充足。矿床中的磁黄铁矿大部分为低温单斜磁黄铁矿，见极少量高温六方磁黄铁矿，该矿床的形成温度应该低于304℃或325℃。综合本区磁黄铁矿晶系信息和测试出的成分范围，以及矿区出现大量黄铁矿，表明在Fe-S系统矿物相平衡简图(Arnold，1962; Kissin and Scott， 1982; 顾连兴等，1995)中，羊拉铜矿床磁黄铁矿主要位于254℃下单斜磁黄铁矿与黄铁矿共生区，极少部分为六方磁黄铁矿与黄铁矿共生区，即成矿温度为250℃±(图 6)。前人对层状矽卡岩中的流体包裹体测温结果为100~620℃，一般大于300℃(路远发等， 1998，2004；陈思尧等，2013a)。由磁黄铁矿标型特征分析，羊拉矿床的主成矿温度应该在250℃左右，与二者所进行的流体包裹体测温结果基本一致。另外，磁黄铁矿中的硫是以S^2-的形式存在，在六方磁黄铁矿向单斜磁黄铁矿的转化过程中，磁黄铁矿晶格中的Fe离子略有减少，Fe_1-xS的电负性稍有增加，还原性增强。前人观察到磁黄铁矿围绕黄铁矿颗粒交代(朱俊等，2011)，可能是因为早期快速降温过程中，大量硫进入磁黄铁矿，后期硫减少，且在较还原的环境下沉积形成后底部热液交代作用而形成的，这与退变质过程中短暂的温度升高或氧逸度降低有关。综上，羊拉铜矿床的磁黄铁矿应该是形成于富硫、非均匀应力、中温的还原环境。

图 6

Fig. 6

图 6 Fe-S系统矿物相平衡简图(据Arnold，1962; Kissin and Scott， 1982; 顾连兴等，1995) 虚线区域是所有数据的大致分布范围，实线区域是主要的范围.hpo-六方磁黄铁矿;mpo-单斜磁黄铁矿;py-黄铁矿;tr-硫铁矿 Fig. 6 Equilibrium diagram of the Fe-S mineral phase system(after Arnold，1962; after Kissin and Scott， 1982; Gu et al., 1995) The dashed area is the general distribution region of all data; solid line area is the main region. hpo-hexagonal pyrrhotite; mpo-monoclinic pyrrhotite; py-pyrite; tr-troilite

据Arnold(1962)、Gu and Vokes(1996)研究表明，缓慢降温过程中，六方磁黄铁矿首先出溶黄铁矿。如果没有足够的硫，则完全以黄铁矿出溶后，就没有单斜磁黄铁矿的形成；而在快速降温过程中，六方磁黄铁矿中多余的硫没有完全以黄铁矿的形式出溶，那么当温度下降到254℃以下，则有单斜磁黄铁矿的出溶。羊拉铜矿中的磁黄铁矿以单斜为主，含极少量的六方磁黄铁矿，说明经历了快速降温过程，且硫逸度较高。另外，矿相显微镜下见黄铜矿、磁黄铁矿、闪锌矿密切共生，在闪锌矿中有黄铜矿出溶，呈乳滴状-叶片状(图 3e)，说明矿床成矿温度下降慢，持续时间较长。因此，结合羊拉地区构造背景及地球化学特征，该区磁黄铁矿、黄铜矿矿石的S、Pb同位素和稀土、微量元素等的特征表明，成矿物质主要来自上地幔，部分来源于岩浆(Pan et al., 2001; 杨喜安等，2012)。所以本文认为，羊拉地区下部应该存在富金属地幔楔，晚三叠世早期属于构造背景由挤压到伸展的转折期，使得之前的一些逆断层具有张性性质(杨喜安等，2011)。高温花岗闪长岩岩浆进入地幔楔，导致地幔橄榄岩氧逸度增高，从而释放Cu、Au等元素到岩浆中，以络合物的形式随岩浆一起迁移(Yang et al., 2007a，b，2009)。幔源和下地壳来源的高温混合岩浆沿通道上侵(Zhu et al., 2011)，而且混合岩浆同化围岩(大理岩)的同时也有大气降水的加入(陈思尧等，2013a)，使得岩浆及成矿热液快速降温。冷凝的岩浆和热液堵塞了含矿构造周围的裂隙，一个原本开放的常压环境逐渐变为封闭的高压环境。然而应力梯级的强烈变化地段(或时段)往往形成金属元素的大量堆积(杨立强等， 2003，2011a)，后续岩浆在封闭的环境中就降低冷凝速度而有足够长的时间晶出成矿。而在这过程中，不管是在连续还是间断的成矿作用过程，成矿溶液中的Cu发生扩散，Cu⁺、Cu²⁺交代磁黄铁矿中的Fe²⁺、Fe³⁺，经过一系列的反应，最终形成黄铜矿溶液(Alexander and Helen， 2011)。另外，从磁黄铁矿标型特征上分析，该区硫主要以S^2-形式存在，而且在六方磁黄铁矿向单斜磁黄铁矿的转化过程中，磁黄铁矿晶格中的Fe离子略有减少，Fe_1–xS的电负性稍有增加，即还原性增强。则在这种还原性条件下，流体中铜元素的溶解度比氧化性流体中的低(Yang et al., 2008; 刘江涛等，2013)，从而成矿物质发生沉淀而成矿。这是羊拉铜矿床的一种可能的成矿机制。 4.3 矿床成因

成矿事件时间维的确定，对于矿床成因、成矿作用与其他异常地质事件，乃至大陆动力学演化耦合关系的认识，以及对于找矿勘探均具有至关重要的理论和实际意义，确定成矿事件的持续时间，对彻底理解矿床成因和识别相关地质事件是最重要的(杨立强等， 2011b，2014; Yang et al., 2013)。对于羊拉地区，从时间上来说，火成岩形成于海西期(魏君奇等，1999)；中酸性岩体(花岗闪长岩)形成于印支期(234.1~235.6Ma)；辉钼矿Re-Os同位素模式年龄为230.9±3.2Ma(杨喜安等，2011)，略晚于花岗闪长岩的成岩年龄。因此成矿与成岩应属于同一构造期次，而与火山岩没有直接关系。从空间上来看，羊拉铜矿里农矿段的矿体主要以厚层状产出于层间裂隙之中，严格受地层的控制，花岗闪长岩与矿体多有接触，或相隔不远(图 1b)，矿体以大理岩为顶板，砂质绢云板岩、砂质板岩为底板，局部与岩体接触，赋存于矽卡岩、变质石英砂岩、大理岩之中。而火成岩离矿体较远，与成矿关系不大。

从地球化学角度来分析，火成岩中高场强元素Zr、Ce、P 弱富集，Hf、Sm、Ti中等富集；稀土元素Y、Yb和过渡元素Sc、Cr中等亏损，蛛网图呈“双隆起”型式，而花岗闪长岩相对富集Rb、Pb、Nd，强烈亏损Ba。其原始地幔标准化蛛网图与铜矿石微量元素的相似(杨喜安等，2012)。矽卡岩中的氧同位素组成可能直接由酸性岩体继承而来，碳同位素组成表明其来源于岩浆和大理岩，成矿流体可能主要为岩浆水(陈思尧等，2013b)。

微量元素的空间分布模式可以反映矿化过程的信息(Deng et al., 2008; Li et al., 2014; 赵凯等，2013)，磁黄铁矿中钴、镍的地球化学研究，可以相辅相成地探讨、解决矿床成因和成矿作用的问题。陈殿芬(1995)对我国不同类型的铜矿床中102个磁黄铁矿化学成分统计分析，以Ni含量为横坐标，Co含量为纵坐标作图，不同成因类型矿床的磁黄铁矿集中在一定范围内。本文对原图做适当修改，以Ni、Co含量的对数为横、纵坐标，对羊拉矿区Co、Ni投影如图 7所示，Co和Ni含量均不为零的5个点分布比较集中，落于原图的矽卡岩型铜矿范围的边缘，Co的含量明显偏高。推测其原因是随着温度的降低，黄铁矿→六方磁黄铁矿→单斜磁黄铁矿、黄铁矿，在这转化过程中，磁黄铁矿出现了更多的晶格缺位，利于Co进入晶格当中。羊拉矿区的磁黄铁矿以单斜为主，故含Co高。假设成矿过程后退一步，以六方磁黄铁矿为主。Co的含量应该有所下降，故图中几个点就落于矽卡岩型铜矿区域。

图 7

Fig. 7

图 7 羊拉铜矿中磁黄铁矿的Co-Ni关系图(据陈殿芬，1995修编) Fig. 7 The relationship between Co and Ni of the pyrrhotite of Yangla copper deposit(after Chen，1995)

综上所述，矿体与岩体的时间、空间以及地球化学特征等关系以及磁黄铁矿标型矿物学特征都说明成矿与印支期岩浆活动有关，而与海西期火山作用没有直接联系，表明成矿物质可能来源于岩浆而非火成岩。另外，将羊拉铜矿与安徽铜陵冬瓜山层控矽卡岩矿床(郭维民等，2010)相比较。铜山铜矿主要也是赋存地层当中，矿体分布在区域上明显受地层层位控制，矿石矿物主要为磁黄铁矿、黄铁矿、黄铜矿。其成矿流体主要为岩浆水，并有大气降水的加入，成矿过程经历快速降温和缓慢降温(杨爽等，2012)。从这些方面来说，二者是比较相似的。

结合野外地质观察及本次磁黄铁矿标型矿物学特征研究及对比，我们认为羊拉铜矿的主要成因也应该属于矽卡岩型。 5 结论

(1)矿区磁黄铁矿晶胞参数的平均值为a₀=11.912，b₀=6.859，c₀=12.813，与单斜磁黄铁矿的标准参数极为相近，磁黄铁矿以单斜为主，含极少量的六方磁黄铁矿，并伴有大量黄铁矿的产出，故其成矿温度应该较低，在Fe-S系统矿物相平衡简图中主要位于单斜磁黄铁矿与黄铁矿共生区，形成温度为254℃左右。

(2)羊拉矿床中磁黄铁矿的形成可能是炽热的岩浆热液上涌，与碳酸盐岩地层接触，相互作用，并有大气水的加入，使得成矿流体先快速降温。大量的含矿热液形成，并充填于有利的成矿空间(主要为层间破碎带)沉淀成矿。然后经历缓慢降温，形成闪锌矿中的叶片状、乳滴状黄铜矿。

(3)由该区地质特征和成矿环境、成矿过程研究以及矿床产出的时空特征、地质特征，加上本区磁黄铁矿中钴的含量分布不均匀，镍的含量低，但Co和Ni的变化区间都较小，且磁黄铁矿中钴、镍元素的含量比值分布于“矽卡岩型铜矿床”范围附近，表明羊拉铜矿属矽卡岩型矿床。

致谢 本文研究在中国地质大学(北京)的王中亮老师，李楠老师、赵凯博士、郭耀宇博士和高雪硕士等的关心和帮助下顺利进行的；实验工作得到核工业北京地质研究院分析测试研究中心的于阿朋老师、中国地质科学院矿产资源研究所电子探针实验室的陈小丹老师的热心帮助；审稿专家提出了宝贵的修改建议；在此一并表示衷心的感谢！