闪锌矿调研报告 - 图文

闪锌矿的标型特征、形成成因

李东立

（昆明理工大学地质系）

内容摘要：通过对闪锌矿矿物的形态标型、微形貌标型、化学成份标型、微量元素标型、晶体结构标型、光学标型、物理性质标型特征等特征的研究与对比，从成因矿物学的角度探讨闪锌矿各个标型特征的成因，且这些标型特征在矿床上的表现形式。

关键词：闪锌矿 标型特征 成因探讨

闪锌矿(Sphalerite)概要

锌也是人类自远古时就知道其化合物的元素之一。锌矿石和铜熔化制得合金——黄铜,早为古代人们所利用。但金属状锌的获得比铜、铁、锡、铅要晚得多，一般认为这是由于碳和锌矿共热时，温度很快高达1000C以上，而金属锌的沸点是906C，故锌即成为蒸气状态，随烟散失，不易为古代人们所察觉，只有当人们掌握了冷凝气体的方法后，单质锌才有可能被取得。

世界上最早发现并使用锌的是中国，在10~11世纪中国是首先大规模生产锌的国家。明朝末年宋应星所著的《天工开物》一书中有世界上最早的关于炼锌技术的记载。生产过程非常简单，将炉甘石（即菱锌矿石）装满在陶罐内密封，堆成锥形，罐与罐之间的空隙用木炭填充，将罐打破，就可以得到提取出来的金属锌锭。另外，我国化学史和分析化学研究的开拓者王链（1888—1966）在1956年分析了唐、宋、明、清等古钱后，发现宋朝的绍圣钱中含锌量高，提出中国用锌开始于明朝嘉庆年间的正确的科学结论。锌的实际应用可能比《天工开物》成书年代还早。

锌的名称来源于拉丁文Zincum，意思是“白色薄层”或“白色沉积物”，它的化学符号Zn也来源于此，其英文名称是Zinc。

学成分为ZnS、晶体属等轴晶系的硫化物矿物。成分相同而属于六方晶系的则称纤锌矿。闪锌矿含锌67.1%；通常含铁，铁含量最高可达30%，含铁量大于10%的称为铁闪锌矿；此闪锌矿外观外常含锰、镉、铟、铊、镓、锗等稀有元素。因此闪锌矿不仅是提炼锌的最重要矿物原料，还是提取上述稀有元素的原料。纯闪锌矿近于无色，但通常因含铁而呈浅黄、黄褐、棕甚至黑色，随含铁量的增加而变深；透明度相应地由透明、半透明至不透明；光泽则由金刚光泽、树脂光泽变至半金属光泽。摩斯硬度3.5～4.0，比重3.9～4.2，随铁含量的增高，硬度增大而比重降低。具完全的菱形十二面体解理。晶体形态呈四面体或菱形十二面体，通常成粒状集合体产出。闪锌矿是分布最广的锌矿物，主要为热液成因，几乎总是与方铅矿共生。闪锌矿在地表易风化成菱锌矿。

一、 闪锌矿的形态标型特征

闪锌主要产于气水热液矿床中的矽卡岩矿床中。在其晚硫化物阶段。在这一阶段，温度降至200℃以下，由于温度在200°C以下所以属于中~低温热液矿床。因此在这一阶段，水的作用十分明显，交代早期矿物生成大量 中-低矿物。如绿泥石、绢云母、石英，尤其是碳酸盐矿物明显增多。金属矿床主要是铅、锌硫化物。闪锌矿是锌和铁的硫化物，也是铅锌矿床中最主要矿石矿物之一。如：在龙井街铅锌矿带闪锌矿呈结晶粒度 ＜2MM自形粒状晶体 ，呈填隙物不均匀分布于围岩之中。菱锌矿呈闪锌矿假象形式产出，为闪锌矿经碳酸盐质流体作用后的蚀变产物。脉石矿物 ：脉石矿物以白云石为主 ，少量石英 、黄铁矿及铁泥质等。白云石 ：结晶粒度0.25mm~0.004mm，呈围岩主要构成白云质碎屑形式产出；结晶粒度2mm~0.06mm呈填隙物矿物构成之一形 式产 出。

从矿相的角度来说：闪锌矿易磨光，属于均质体，常呈他形粒状、块状集合体。解理{110}在粗粒中常见，聚片双晶发育和由于其矿床特点环带结构普遍。相对突起大于黄铜矿和黝铜矿但小于磁黄铁矿。

常与纤锌矿构成连晶，可交代黄铁矿、白铁矿、磁黄铁矿、毒砂和被上述矿物，铜的硫化物、方铅矿交代、黄铜矿、方黄铜矿、黝锡矿、磁黄铁矿在闪锌矿中由于交代作用呈固溶体分解的乳滴状结构，常与方铅矿共生。这些都是在其矿床形成过程中由于接触交代作用形成的。

二、闪锌矿的微形貌标型特征

查四川九龙里伍铜(锌)矿床中闪锌矿的成分特征研究，从中我们得出了一些闪锌矿的微行貌

标志。里伍铜矿的含矿地层主要是中元古界里伍岩群中下段(PL2ll≈)。岩性以云母片岩，云母石英片岩、片状石英岩为主．央斜长角闪岩及变基性岩．为一套强烈变形变质的核杂岩。里伍铜矿产于含矿蚀蹙带内，矿体在蚀变带中成群成带产出，矿体形态“扁豆状、似层状、透镜状为主，在垂向t呈交错重叠或平行重叠。由于控制矿体的片理破碎带与岩性界面可以平行．局部有小角度斜交，所以矿体出现顺“层”与穿”层”的特征。矿床的矿石类型主要为浸染状、条带—睬状一团块状、致密块状矿石和石英(电气石)脉型矿石。致密块状矿石往往分布于矿体的中部．条带一脉状一团块状矿石吼及石英脉型矿石分布于矿体的边部．而浸染状矿石则分布于靠近矿体的围岩中。

在光学显微镜下观察矿石结构具有自形晶结构、半自形一它形粒状结构、包含结构、共边结构、交代程蚀结构、交代残余结构，具有典型的热液充填交代成因的矿石结构特征。里伍铜矿床主要矿石矿物主要为黄铜矿、黄铁矿、磁黄铁矿、闪锌矿，含少量方黄铜矿、斑铜矿，方铅矿、钛铁矿等．伴生金银矿。脉石矿物主要为石英、绢云母、白云母、黑云母，绿泥石、长石等。镜下所见闪锌矿为砖灰色，均质体，多为币规则粒状或沿磁黄铁矿晶间填充交代，闪锌矿具有褐色内反射，说明形成温度不高，推测为中温。受应力和Fe古量的影响，可见异常干涉色，表现出异常非均质性，偏光色为暗灰色。根据其矿相学特征，可以推测该闪锌矿为铁闪锌矿。闪锌矿中见有定向的、呈乳浊状黄铜矿．沿闪锌矿解理薄弱面聚集规律排列而成。乳浊状结构的发育说明矿物形成于气水热液阶段．温度骤然下降时黄铜矿呈乳滴状。除此外还见闲锌矿与黄铜矿连生．闪锌矿生成顺序不固定，有的闪锌矿早于其它金属硫化物，有的闪锌矿晚于金属硫化物。同时．闪锌矿与黄铜矿形成的固溶体分离结构．显示成矿温度为中高温。

闪锌矿多呈半自形晶、不规则状分布在矿石中。闪锌矿生成顺序不同定．有的闪锌矿早于其它金属硫化物．有的闪锌矿晚于金届硫化物。同时，闪锌矿与黄铜矿形成的固溶体分离结构，显示

成矿温度为中高温。在闪锌矿钟见到的乳浊状结构的发育说明矿物形成于气水热液阶段。

闪锌矿常与纤锌矿构成连晶，可交代黄铁矿、白铁矿、磁黄铁矿、毒砂和被上述矿物，铜的硫化物、方铅矿交代、黄铜矿、方黄铜矿、黝锡矿、磁黄铁矿在闪锌矿中由于交代作用呈固溶体分解的乳滴状结构，常与方铅矿共生。这些都是在其矿床形成过程中由于接触交代作用形成的。

三、 闪锌矿的化学成份标型特征

闪锌矿的化学成分为ZnS。它含锌67.1%，通常铁含量最高可达30%，含铁量大于10%的称为铁闪锌矿；此外常含锰、镉、铟、铊、镓、锗等稀有元素。因此闪锌矿不仅是提炼锌的最重要矿物原料，还是提取上述稀有元素的原料。纯闪锌矿近于无色，但通常因含铁而呈浅黄、黄褐、棕甚至黑色。随含铁量的增加而变深；透明度相应地由透明、半透明至不透明；光泽则由金刚光泽、树脂光泽变至半金属光泽。摩斯硬度3.5～4.0，比重3.9～4.2，随铁含量的增高，硬度增大而比重降低。

闪锌矿中的某些元素的含量往往与形成温度有关，高温条件下形成的闪锌矿呈深色，铁、

锰含量较高；低温条件下形成的闪锌矿呈浅色，铬、钙含量高。岩浆热液型铅锌矿与沉积型铅锌矿由于形成的物理化学条件不同，因此，其中某些元素含量存在明显差异。铁、锰、铬、钙、银等元素在一定条件下可以呈类质同象的形式进入闪锌矿的晶格中。所以，研究它们在闪锌矿中的含量可以揭示出它们相应的形成环境，进而研究矿床的成因。

四、 闪锌矿的微量元素标型特征

闪锌矿是铅锌矿床中最主要矿石矿物之一，主要产于接触交代矽卡岩矿床及中、低温热液矿床中，常与方铅矿伴生，常富集Fe、Mn、Cd、Ga、Ge、In、Se、Te、Cu等多种微量元素，并蕴含着众多成因信息。如云南省富乐铅锌矿，其闪锌矿中Cd含量居全国前列，颜色由赋存于其中的微量元素共同引起。Cu使闪锌矿呈红色，Ga使其呈黄色，而Cd不影响其颜色，Fe含量过低，对其闪锌矿颜色影响不明显。由于“分析测试方法差异及精度”和“有用微量元素选取不同”等使学者们在通过总结其微量元素组成特征来划分矿床成因类型或提供有用成矿信息此方面的研究实用性不强。

近年来，原位测试硫化物微量元素组成成为可能，为正确认识微量元素在不同类型闪锌矿中分布特征开辟了新的途径。2010年以来，学者们对中国南方一些重要铅锌矿床中闪锌矿微量元素组成进行对比研究，结合矿床地质与地球化学特征，以探讨不同类型矿床中闪锌矿微量元素组成。通过对比云南核桃坪、芦子园、白牛厂、勐兴、会泽、金顶、老厂、贵州牛角塘和广东大宝山等中国南方9个矿床中闪锌矿微量元素组成，取得了以下认识：

1. 闪锌矿微量元素组成可以用于划分我国南方铅锌矿成因类型，如矽卡岩型、块状硫化物型和MVT型；

2.不同成因类型铅锌矿床中闪锌矿微量元素组成差异明显，其中矽卡岩型富集Co、Mn贫In，块状硫化物矿床富集In、Sn和Ga，而MVT型矿床富集Ge、Cd、Tl和As；

3.闪锌矿一些微量元素组成可以反映叠加改造作用的存在，这有助于确定类似于中国南方地质作用复杂区域不同成矿期次划分的地球化学标志；

4、Ag、Sn、Tl和Sb等微量元素可以进入闪锌矿晶格而以类质同象形式存在。

五、 闪锌矿的晶体结构标型特征

等轴晶系，a0=0.540nm；Z=4。闪锌矿型结构，立方面心格子。Zn2+分布于晶胞之角顶及所有面的中心。S2-位于晶胞所分成的八个小立方体中的四个小立方体的中心。也可视为S2-作立方最紧密堆积，Zn2+充填于半数四面体空隙中。从配位多面体角度看，[ZnS4]四面体彼此以4个角顶相连，四面体排列方位一致，且平行此方向的面网密度最大。因此，闪锌矿的形态为四面体{111}。在面网{110}上，不但面网密度大，而且既有Zn2+又有S2-，且数目相等，因而面网内质点联系牢固，面网间引力较小，故发育{110}完全解理。

图 闪锌矿的晶体结构

六四面体晶类，Td--43m (3Li44L36P)。粒状晶形。主要单形：四面体o{111}，立方体a{100}，菱形十二面体n{110}等并组成聚形。正四面体{111}晶面上常有三角形蚀像，负四面体{111}晶面上常有正、负四面体的聚形纹。依{111}成接触双晶，有时成聚片双晶。一般呈粒状集合体；亦呈葡萄状、同心圆状，反映出胶体成因、高温条件下形成的闪锌矿主要是呈正负四面体，并见立方体，中低温下则以菱形十二面体为主。

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图 闪锌矿晶体(具正负四面体的聚形纹)

(引自潘兆橹等，1993)

四面体:o{111}或{111};立方体:a{100};菱形十二面体:n{110};六四面体:z{753}

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