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2. 中国地质大学(北京)地球科学与资源学院, 北京 100083;
3. 内蒙古自治区矿产实验研究所, 内蒙古 呼和浩特 010031
2. School of Earth Science and Resources, China University of Geosciences(Beijing), Beijing 100083, China;
3. Inner Mongolia Minerals Experiment Research Institute, Hohhot 010031, Inner Mongolia, China
黄铁矿作为载金矿物不仅是各种类型金矿床中分布最广的金属矿物，而且隐藏着丰富的地质信息(宋焕斌等，1989)。自1950年，国外基于找矿需要，对常见黄铁矿等深色硫化物半导体的热电系数和热电导型标型进行研究，取得了大量进展与成果（Patrick et al., 1962；Shuey, 1975；陈光远等，1989；邵伟等，1990；李胜荣等，1996；李青等，2013）。从20世纪80年代开始，在金矿找矿和金矿评价等方面，中国学者对黄铁矿的研究进入了飞速发展的时期，出现了大量的黄铁矿热电性和成分方面研究的文献资料，并深入进行了热电性填图和黄铁矿成因分类探讨，有效地指导了金矿的深部找矿实践，取得了显著的经济效益（陈光远等，1989；宋焕斌等, 1989；李胜荣等, 1994, 1996；谢玉玲等，1999；严育通等，2012；李青等，2013）。
黄铁矿的热电性能够灵敏地反映矿物成分和晶种结构的细微差异，指示矿物形成的地质条件（邵伟等，1990）。黄铁矿的晶型可以指示金矿的建造类型（宋焕斌，1989）；黄铁矿的化学成分与成因的关系也是多年来的热点，根据其Fe、S比值可以分为硫亏损、铁亏损（邵洁涟，1988；周学武等，1994）, 黄铁矿中的微量元素含量十分丰富，多达50种，其中研究程度较高的为As、Ag、Au、Co、Ni等(Bralia et al., 1979；Lehner et al., 2006；Zhao et al., 2011；Morishita et al., 2018)，根据Co、Ni含量及比值可以指示矿床成因（Hegemann et al., 1943; 宋学信和张景凯，1986）；黄铁矿的稀土元素和高场强元素还可以对成矿流体进行示踪（毕献武等，2004）。
因此利用黄铁矿的热电性特征指导找矿是一种实用且有效的地质方法，这不仅可以为矿区深部的矿化远景预测及评价提供科学依据，而且对判断矿床的成矿温度、剥蚀程度、矿体规模、矿床成因以及寻找隐伏矿体等方面起着重要的作用，这一方法在金矿研究中有广泛应用(侯满堂，2000；要梅娟等，2008；严育通等，2012；刘冲昊等，2013；翟德高等，2013；张方方等，2013；刘坤等，2014；曹煦等，2015；李逸凡等，2015；许杰辉等，2015；李杰等，2016；于明杰等，2016；申俊峰等，2018；余文林等，2018)。
内蒙古自治区察哈尔右翼中旗境内的新地沟金矿是一个正在开采的中型绿岩型金矿。新地沟金矿以厚度大、品位低、地表氧化程度高为特征，浅部适于露采堆浸，具有较大的工业价值，但是就中型矿山而言，已属于严重资源危机的矿山，急待寻找接替资源。目前，尚未有学者对新地沟金矿的黄铁矿热电性特征进行系统研究。本文系统分析了油篓沟矿段、小西沟矿段ZK102、小西沟矿段钻孔ZK106和大汗青矿段ZK2802中黄铁矿的热电性标型特征，研究黄铁矿热电性在垂直空间上的变化规律，及其对矿床形成温度和剥蚀程度的指示意义，为该矿床的深部远景预测及深部探矿工作提供理论依据和实践指导。
2 区域地质背景华北地台以发育古老地层和中生代岩石圈巨量减薄闻名于世，是我国许多学者研究的重要区域(吴飞等，2014；张运强等，2014；刘训等，2015；钟福平等，2015)，同时华北克拉通中绿岩带型金矿床是我国最重要的矿床类型之一，也是我国黄金产量和储量的主要来源(翟裕生等，2002)，该区处于华北地台北缘内蒙古台隆阴山断隆东段，固阳—武川—察右中旗大断裂的东段南侧。
区域出露地层由老至新主要有新太古界乌拉山群、古元古界二道凹群、中元古界渣尔泰山群、什那干群、上石炭统栓马桩组、中下侏罗系统石拐群、上侏罗统大青山组以及新生界第四系(图 1)。与古元古代侵入岩共同组成了花岗岩−绿岩带（胡凤祥等，2002），区域褶皱构造较发育，多呈东西向展布。断裂构造主要有东西向、北西向和北东向3组，动力变质作用强烈，形成了一套动力变质岩类的岩石，其主要岩石为千糜棱、糜棱岩等为主。区域内主要分布的岩浆岩有元古宙片麻状黑云母花岗岩、早古生代闪长岩、晚古生代钾长花岗岩、中生代二长花岗岩和安山玢岩，与金矿有关的岩浆侵入活动为中生代，在本区显示最为强烈。区域内矿产有铁、铜、铅锌、金、水晶、萤石、石棉、煤等。
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图 1 大青山新地沟金矿区域地质简图(据胡凤祥等，2002) 1—更新世；2—集宁岩群；3—乌拉山群；4—二道凹群；5—渣尔泰山群；6—晚生代—中生代地层；7—太古宙深成侵入体；8—古元古代侵入体；9—晚古生代侵入体；10—中生代侵入体；11—不整合线；12—地质界线；13—推覆构造；14—断层；15—金矿体(点) Figure 1 Regional geological sketch map of the Xindigou gold deposit in Daqing Mountains (after Hu et al., 2002) 1-Pleistocene; 2-Jining Group; 3-Wulashang Group; 4-Erdaowa Group; 5-Chaertaishang Group; 6- Paleozoic Mesozoic Formation; 7-Archean Plutonic Intrusion; 8-Paleoarchean Intrusion; 9-Late Paleozoic Intrusion; 10-Mesozoic Intrusion; 11-Unconformity Boundary; 12-Geological boundary; 13-Nappe Structure; 14-Fault; 15-Gold deposit |
新地沟金矿位于二道凹群地层中，二道凹群主要岩性为绿泥片岩、长石石英片岩，局部夹有薄层结晶灰岩、石英岩和大理岩等，变形较为复杂，糜棱化较为普遍，靠近花岗岩体边部见有条带状混合花岗岩（胡凤祥等，2002；吕召恒，2012）。在绿泥片岩和长石石英片岩中发育糜棱岩化带，金矿体赋存于糜棱岩带中，主要包括新地沟矿段、油篓沟矿段、小井沟矿段、大汗青矿段（王新亮等，2002），多呈层状、似层状、透镜状产出，与容矿围岩呈渐变过渡关系。矿体（层）产状与岩层产状一致（图 2），随着岩层产状变化而变化。矿体（层）多数分布在灰黄色硅化微晶灰岩附近，而硅化微晶灰岩多数与糜棱岩层或矿层呈断层接触，少数分布在灰绿色千糜岩或糜棱岩底板，矿区内褶皱构造特别发育，从区域上有如下规律：从北或北东向西或南西方向到侏罗系推覆构造带，褶皱强度逐渐加强，特别是在推覆构造前锋带，褶皱更为强烈。褶皱构造控制了矿层的构造形态与产状，而断裂构造对矿层起着围限、切割与破坏作用。其中推覆构造位于含矿地层下界，为本区规模最大，以破碎带的形迹出现。新地沟矿区内出露的岩浆岩主要为三叠纪大东山岩体，其位于矿区1.5 km处，此外，显生宙以来的安山玢岩脉、闪长玢岩脉、辉绿岩脉、石英脉等也很发育（王新亮等，2002）。由于附近地层金的背景值较高，在大东山岩体的边部有混合岩化，形成一些小规模的热液型金矿，与区域上大东山岩体同期形成的花岗质糜棱岩或糜棱岩化花岗岩在矿区内亦有出露。该区矿产较为丰富，主要有铁矿、金矿、煤矿等矿产，尤其以蚀变岩型和石英脉型金矿最为发育（吕召恒，2012）。
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图 2 新地沟金矿矿区地质简图(据内蒙古沃野矿冶技术开发公司，2009❶) Figure 2 Geological sketch map of the Xindigou gold deposit (after Inner Mongolia Woye Mining and Metallurgy Technology Development Company❶, 2009) |
新地沟金矿床主要包括新地沟矿段、油篓沟矿段、小西沟矿段、下半沟矿段、大汗青矿段等。新地沟矿段的矿化带总体规模长2.3 km，宽150 m。含矿岩石为糜棱岩化绿泥石英片岩或糜棱岩，底板为薄层大理岩和结晶灰岩。矿化带较连续，但成矿期后断裂较发育，使得矿体连续性受到破坏。目前控制的矿体地表出露长大于270 m，厚度1.62～7.21 m，平均厚3.79 m，矿体平均品位4.49 g/t，矿石类型为片岩夹石英脉型。Ⅱ号矿体产于含矿层上部，与Ⅰ号矿体平行产出，矿体地表出露长260 m，厚度0.85～6.10 m，矿体平均厚3.57 m，金的平均品位2.87 g/t，矿石类型为片岩型（王守光等，2004）。油篓沟金矿段的矿体赋存在糜棱岩化绿泥绢云石英片岩或糜棱岩内，顶底板为大理岩及结晶灰岩。矿体产状为层状、似层状，与容矿围岩呈渐变过渡关系。矿层与岩层产状一致，形态随岩层产状变化而变化。该矿段共圈定金矿体3个，Ⅰ号矿体规模最大，地表控制长743 m，走向300。倾向北东，倾角45～50°，平均厚8.6 m，最厚24.75 m，沿倾向控制延深227 m，金最高品位6.84 g/t，矿体平均品位2.01 g/ t，矿体厚度、品位均较稳定（图 3）。
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图 3 新地沟金矿矿脉地质剖面图(据内蒙古沃野矿冶技术开发公司，2009❶) Figure 3 Geological section of main vein in the Xindigou gold deposit (modified after Inner Mongolia Woye Mining and Metallurgy Technology Development Company, 2009❶) |
新地沟金矿矿石类型主要有4种：矿石自然类型为糜棱岩型（图 4a、d）、千糜岩型、石英脉型（图 4c）、角砾岩型和黄铁矿细晶岩型（王新亮等，2002），以糜棱岩型为主。
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图 4 新地沟金矿床矿石类型 Py—黄铁矿；Qz—石英；a—含黄铁矿型矿石；b—蜂窝状矿石；c—石英脉型矿石；d—糜棱岩型矿石 Figure 4 The ore types in the Xindigou gold deposit Py-Pyrite; Qz-Quartz; a-Pyrite-type ore; b-Honeycomb ore; c-Quartz-vein type ore; d-Mylonite-type ore |
在矿石中，金属矿物有金、黄铁矿、磁铁矿、黄铜矿、方铅矿、闪锌矿、褐铁矿、赤铁矿、斑铜矿、黝铜矿和钛铁矿。非金属矿物主要有石英、长石、方解石、绢云母、绿泥石、绿帘石等。矿石结构主要有鳞片变晶、细—粗糜棱、胶状、填隙、自形、半自形、它形、包含、裂碎、乳滴状、叶片状、假象、揉皱、共结边、骸晶、交代、反应边等结构。矿石构造有纹层状、千枚状、块状、蜂窝状（图 4b）、眼球状（图 4d）、条带状、角砾浸染状、脉状、网脉状等构造。
矿体及围岩蚀变主要有绿泥石化、绿帘石化、碳酸盐化、绢云母化、钾化、硅化、褐铁矿化、黄铁矿化等，其中绢云母化、钾化、硅化、黄铁矿化、褐铁矿化等强烈蚀变地段，与金矿化关系密切。
通过对新地沟金矿的野外观察、地质背景、矿床特征、脉体穿切、矿石组成及矿物组合的详细研究后(刘华南等，2016)，认为成矿阶段可以分为以下3个：黄铁矿−石英−钾长石阶段(Ⅰ)、石英−多金属硫化物阶段(Ⅱ)、石英−方解石阶段(Ⅲ)。
4 黄铁矿产出特征黄铁矿的形态十分复杂，但最常见的晶形是由立方体、八面体、五角十二面体及它们相互的聚形组成(宋焕斌等，1989)，黄铁矿晶型特征取决于其形成的地质环境(温度、压力、硫逸度、组分)。一般认为，在低过饱和度、低硫逸度以及在较高温度(约320℃)或较低温度(约200℃)，温度变化梯度大的条件下，有利于黄铁矿{100}习性的晶体生长，晶形较简单；在高过饱和度、高硫逸度以及适中温度(250～ 300℃)，温度变化梯度小的条件下，有利于黄铁矿{111}、{hk0}习性的晶体形成，晶型趋于复杂(Sunagawa et al., 1978；陈光远等，1987；Murowchick et al., 1987；饶东平等，2010)。
新地沟金矿中，黄铁矿的晶形主要为立方体{100}和五角十二面{hk0}及它们相互的聚形组成。黄铁矿的构造主要为脉状和浸染状。结构主要为自形—半自形(图 5b、c、d)、碎裂结构(图 5a)。自然金赋存在半自形及他形黄铁矿中(图 5e、f)。黄铁矿粒度差别较大，粒径一般为0.1～6.0 mm，以0.1～4.0 mm为最多。电子探针结果显示(表 1)新地沟金矿床中黄铁矿的S含量52.99% ～53.73%，Fe含量45.86%～47.07%，并含有其他元素。如Co含量为0.03%～0.84%，Ni含量为0%～0.24%，Au含量为0%～ 0.05%，As含量为0%～0.20%。
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图 5 新地沟金矿黄铁矿特征 Py—黄铁矿；Qz—石英；Au—金； a—黄铁矿碎裂结构；b—晶形为五角十二面体黄铁矿；c—早期立方体晶形黄铁矿；d—早期立方体二连晶形黄铁矿；e—成矿期中的自然金赋存在晶形蚀变的黄铁矿中；f—成矿期中的自然金赋存在半自形的黄铁矿中 Figure 5 The characteristics of pyrites from the Xidigou gold deposit Py-Pyrite; Qz-Quartz; Au-Native gold; a-Cataclastic structure of pyrite; b-Pentagonal dodecahedron of pyrite; c-Cube crystal of the early period pyrite; d-Polycrystalline cube of the early period pyrite; e-Native gold in altered crystal of the main period pyrite; f-Native gold in the main period subhedral pyrite |
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表 1 新地沟金矿黄铁矿物电子探针数据(%) Table 1 Electron microprobe analyses of pyrite in the Xindigou gold deposit (%) |
矿物的热电性是金属或半导体矿物在温差条件下产生热电效应的反应，主要受温度和微量元素组分等条件的制约(陈光远等，1989)包括热电系数和导电类型两个方面。热电系数(α)是指处在一定温差条件下的半导体矿物，由温差引起的非平衡载流子由高温区域向低温区域扩散，扩散的结果是在半导体内形成了电场，对外表现为温差的热电动势(E)。当温差一定时，E达到一平衡值。其计算公式为(Patrick et al., 1962)：
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式中：α为热电系数，单位μV· ℃-1；E为热电动势，单位μV；△t为活化温度，单位℃。黄铁矿是半导体矿物，其导电类型为是电子型(N型)与空穴型(P型)两种。当热电动势E为负值时，矿物表现为N型导电，反之为P型导电。其中P型含量越高，成矿越好(谢玉玲等，1999)，黄铁矿形成于不同深度时，其温度压力也不同，热电性也随之产生差异。同时前人(Chen et al., 2013, 2014)在研究黄铁矿中Au与As的关系时认为：在黄铁矿中Au不可能在简单的环境下替代Fe，As的存在是非常有利于Au进入黄铁矿晶格中的，预测As和Au是正相关的，Au、Fe、As原子之间存在反键相互作用，电子结构计算显示：用As和Au代替S并不能改变P型黄铁矿，但是随着As的增加，同时Au的间隙位置合并，能引起P型黄铁矿向N性黄铁矿转变。一般认为在轴向上P型黄铁矿的热电系数随着取样位置增高而增大，N型黄铁矿热电系数随取样位置增高而减小；从矿体中部至边缘，导型呈P型到N−P混合型再到N型变化(李胜荣等，1994；侯满堂，1995；要梅娟等，2008)。前人通过对双王金矿(刘冲昊等，2013)、胶家新城金矿(戢兴忠等，2013)、马坞金矿(刘坤等，2014)、夹皮沟金矿(张玙等，2010)、金青顶金矿(陈海燕等，2011)、三道弯子金矿(翟德高等，2013)等的载金黄铁矿热电性研究也证实了上述结论。根据上述变化规律，可以判断金矿床成因、分析矿体剥蚀程度、确定矿体延伸规模以及进行深部预测(Li et al., 2001)。
5.2 样品及测试结果本次研究样品采自新地沟金矿床油篓沟矿段、小西沟矿段ZK102、小西沟矿段ZK106和大汗青矿段ZK2802。其中油篓沟矿段样品分别采集于标高1730 m、1690 m、1650 m、1600 m，每个标高采集4件，油篓沟矿段共采集16件；小西沟矿段钻孔ZK102共选取19件样品，样品岩性为糜棱岩与千枚岩；小西沟矿段钻孔ZK106共选取24件样品，样品岩性均为糜棱岩；大汗青矿段钻孔ZK2802共选取13件样品，样品岩性多为糜棱岩；均为有代表性的岩心样。对黄铁矿单矿物进行热电性分析测试，测试前样品进行表面氧化膜和杂质的去除。使用YHZ−1106型热电仪进行黄铁矿单矿物热电性测试。活化温度△t选取（60±3）℃，每件样品随机选取30粒单矿物进行测试，共测72件样品2160粒黄铁矿，测试结果见表 2、表 3、表 4、表 5，新地沟金矿黄铁矿热电系数(α)变化范围较大，在-331.10～340.20 μV· ℃-1。其中N型黄铁矿(α)变化范围为−331.10～ −1.70 μV· ℃-1；P型黄铁矿(α)变化范围为6.80～ 340.20 μV· ℃-1；总体上以N型导电性为主，出现频率为80.40%。各钻孔及矿体中黄铁矿热电性系数分布情况如图 6。各钻孔及油篓沟矿段中P型黄铁矿出现率在垂向空间分布上呈一定的规律性变化，平均为19.60%(图 7)。
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表 2 油篓沟中段黄铁矿热电性系数值 Table 2 Thermoelectric coefficients of pyrites from Youlougou orebody |
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表 3 钻孔ZK102黄铁矿热电性系数值 Table 3 Thermoelectric coefficients of pyrites from drill hole ZK102 |
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表 4 钻孔ZK106黄铁矿热电性系数值 Table 4 Thermoelectric coefficients of pyrites from drill hole ZK106 |
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表 5 钻孔ZK2802黄铁矿热电性系数值 Table 5 Thermoelectric coefficients of pyrites from drill hole ZK2802 |
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图 6 新地沟金矿床各钻孔及矿体黄铁矿热电系数直方图 Figure 6 Histograms of thermoelectric coefficients of pyrites from various drill holes and orebodies in the Xindigou gold deposit |
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图 7 新地沟金矿床各钻孔及油篓沟矿体P型黄铁矿出现率垂向变化趋势图 Figure 7 Attitude-changing trend diagram of frequencies of P-type pyrite from various drill holes and Youlougou orebodies in the Xindigou gold deposit |
从表 2及图 7可以看出，油篓沟矿体P型黄铁矿热电性系数均值αp在标高1730 m中段为152.5 μV·℃-1，而P%型黄铁矿出现的平均值为0.83%，在标高1690 m中段P型黄铁矿热电性系数均值αp为33.7～ 115.55 μV· ℃-1，而P%型黄铁矿出现的平均值为14.37%。在标高1650m中段P型黄铁矿热电性系数均值αp为62.55～186.81 μV· ℃-1，P%型黄铁矿出现的平均值为42.06%；在标高1600 m中段P型黄铁矿热电性系数均值αp为68.79～152.83 μV· ℃-1，P%型黄铁矿出现的平均值为27.60%。总体油篓沟矿段黄铁矿导电类型变化主要呈以N和N-P型为主，大量研究发现，黄铁矿热电性在空间位置上具有正向分带，即自上而下为P型、N−P混合型、P−N混合型和N型(邵洁涟等，1988；李胜荣等，1994)，指示开采金矿体位于中部或底部，同时也表明矿体的剥蚀度程度较高。
钻孔ZK102中黄铁矿热电系数变化范围- 233.00～340.20 μV·℃-1，主要集中在- 150～- 50 μV·℃-1范围内。黄铁矿导型由N−P型到P型，再由P型N型、再由N型到N−P型，明显呈脉动变化，说明区段成矿多期多阶段。从表 3及图 7中可以看出样品自1405～1438 m和1531～1562 m总体P型黄铁矿较多，表明在1405～1438 m和1531～1562 m矿化比较好。
钻孔ZK106中黄铁矿热电系数变化范围- 331.10～336.20 μV·℃-1，主要集中在- 200～- 50 μV·℃-1范围内。从表 4及图 7中可以看出，样品自标高1553～1245 m，αp平均值从上到下呈现先增大后减小再增大，总体上为增大趋势。根据P型黄铁矿热电系数在矿体上部值较大，说明在1245 m以下还会有P型黄铁矿出现，且1417～1245 m P型黄铁矿所占比例为增大趋势，表明目前控制标高范围内可能处于矿化体中的中部位置，在深部有一定规模的矿化体。
钻孔ZK2802中黄铁矿热电系数变化范围- 318.70～331.10 μV· ℃-1，主要集中在- 150～- 50 μV· ℃-1范围内。从表 5及图 7中可以看出，样品在1661～1585 m，其中αp平均值在标高1587 m处较高，指示1587 m附近矿化较好。
6.2 黄铁矿热电性系数与成矿温度不同温度条件下形成的黄铁矿，其热电性系数和导电类型不同，其与矿物形成温度有密切关系黄铁矿的热电系数与其形成温度之间存在着函数关系，戈尔巴乔夫(1964)利用大量数据做出黄铁矿热电性-温度图(要梅娟等，2008)，其相关的方程如下：
N型t=(704.51- α)/1.818
P型t=3(122.22+ α)/5.0
利用上述方程，并结合表 2～5中的数据，得到新地沟金矿黄铁矿形成温度范围为77～384℃，其中N型黄铁矿形成温度为283～384℃，分布相对集中；P型黄铁矿形成温度为77～256℃，分布相对分散。将温度数据投点于黄铁矿热电性−温度图(图 8)和温度直方图(图 9)中，可知，新地沟金矿床黄铁矿成矿温度集中在110～340℃和250～370℃，综合图 8、图 9，指示黄铁矿形成温度主要集中250～340℃，该矿床形成温度为中温，这与前人（王守光等，2004）利用石英测得矿床形成温度(220～320℃)基本吻合。
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图 8 新地沟金矿床黄铁矿热电系数−温度图解 Figure 8 The relationship between thermoelectricity and temperature of pyrites from the Xindigou gold deposit |
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图 9 新地沟金矿床黄铁矿温度直方图 Figure 9 Histograms of temperature of pyrites in the Xindigou gold deposit |
根据金品位、离散度和P型黄铁矿关系图(图 10)可知，总体上P型黄铁矿的出现率越大，金的品位越高，新地沟金矿床的P型黄铁矿出现率与金的品位呈正相关，在金品位与离散度的关系图中，离散度小于200%或大于300%，金的品位越高。在离散度小于200%，金品位集中，且出现较大值。
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图 10 新地沟金矿金品位与离散度、P型黄铁矿概率关系图 Figure 10 The relationship of gold grade and thermoelectrical coefficient and the frequency of P-type from the Xindigou gold deposit |
黄铁矿热电系数离散度(σα´)可以较准确地反映出热电系数相差较大的不同样品其热电系数数值相对集中与分散的情况(邵伟等，1990；刘平等，1991；杨竹森等，2000)。离散度的计算采用：
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其中：α ´为黄铁矿样品热电系数的平均值；σα为热电系数的标准差。σα´数值越大，指示黄铁矿热电系数的分散程度越大，数值较小，指示黄铁矿热电系数分布相对集中。σα´可以反映出成矿条件的稳定程度，在较稳定的成矿条件下形成的黄铁矿晶体性质接近。离散范围较小，则σα´也相应较小；反之，波动范围较大；σα´相应较大，σα´也可以指示不同阶段黄铁矿的叠加程度，早期叠加较强的黄铁矿以N型为主，晚期叠加较强的黄铁矿以P型为主，两种情况下成矿条件相对稳定，具有较小的σα´；而在两期叠加作用接近时，会造成成矿条件波动强烈；σα´会急剧增大。如果P型黄铁矿出现率高对应σα´数值较小，表明矿化较好；P型黄铁矿出现率高但σα´数值偏大，表明矿化不连续；P型黄铁矿出现率低且σα´数值较大，表明矿化较差(刘冲昊等，2013；张方方等，2013；刘坤等，2014)。
根据P型黄铁矿频率与离散度的关系图(图 11)可以看出，P型黄铁矿频率在小于20%和大于80%时，σα´均较小，在200%以内，P型黄铁矿频率越接近40%，σα´越大，接近指数形态增长。
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图 11 新地沟金矿床黄铁矿热电系数离散度-P型黄铁矿概率关系图 Figure 11 Relationship between thermoelectrical coefficient dispersions and the probability of P-type from the Xindigou gold deposit |
根据样品标高与离散度值绘制出离散度与标高的关系图(图 12)，可以看出，标高1650～1250 m的离散度投点较为分散，但离散度小于200%比大于300%的投点多，而且相对集中，总体各个层位矿化体在上由浅到深，离散度高值逐渐增多，因此，推测新地沟金矿成矿阶段热液活动有多次脉动，造成不同区域的叠加程度有所差异。根据数据统计，在油篓沟矿段81%的离散度小于200%，且随着标高变化不大，表明成矿环境较为稳定，不同阶段叠加影响较小。在钻孔ZK102中有83.3%的离散度小于200%，虽总体P型黄铁矿出现率不高，但在标高1405～1438 m和1531～1562 m处均以离散度小于200%为主，且总体P型黄铁矿出现率较高，表明两处矿化较好。在钻孔ZK106中有87.5%的离散度小于200%，在标高1417～1245 m处有87%的离散度小于200%较集中，P型黄铁矿出现率高，表明在1417～ 1245 m处矿化较好，成矿环境较为稳定。在钻孔ZK2802虽然离散度以小于200%为主，但P型黄铁矿出现率低，表明矿化较差。
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图 12 新地沟金矿床黄铁矿热电系数离散度-标高关系图 Figure 12 Relationship between thermoelectrical coefficient dispersions and elevation from the Xindigou gold deposit |
根据黄铁矿热电系数值，利用下列方程可以求出黄铁矿的热电性参数XNP。
XNP=(2fⅠ+ fⅡ)-(fⅣ+2fⅤ)
式中：fⅠ为黄铁矿样品中热电性系数α > 400μV· ℃-1的百分比；fⅡ为α在200～400 μV· ℃-1的百分比；fⅣ为α在0～-200 μV· ℃-1的百分比；为fⅤ在α < -200 μV· ℃-1的百分比。矿体最上部为XNP值为200～100，上部为100～50，中部为50～-50，下部为-50～-100，最下部-100～-200。根据黄铁矿的热电性参数可以进一步算出矿体剥蚀率(矿体相对于矿化总长度的剥蚀百分比) γ (γ = XNP /4)(权志高等，1995)。新地沟金矿的形成具有多阶段成矿特征，在同一钻孔中，同一标高位置测试的不同样品，可能存在不同成矿阶段的产物，从而出现个别样品热电性参数值偏大或偏小，所以采用各钻孔XNP及γ的平均值来判断矿体延伸规模。
新地沟金矿床油篓沟矿段XNP变化范围为16.2～ -136.7，主要集中在-136.67～-84.4平均值为-83，剥蚀率百分比平均70.75%，1730 m中段向下至1600 m中段，XNP平均值为-17.3→-82.6→-102.9→-129.2，总体为减小趋势，以上数据表明矿体处于中下部出露，深部仍具有良好矿化远景，指示矿体向下可能有小规模延伸。钻孔ZK102 XNP变化范围为54.83～-106.67，平均值-80.39，剥蚀率百分比平均70.09%，其中在标高1531～1562m XNP变化范围为54.83～-94.59，平均值-51.25，在1405～1438 m XNP平均值为-80，为中部偏下部热电性特征，指示深部有一定规模延伸。
钻孔ZK106XNP变化范围为26.67～-110，平均值-71.85，剥蚀率百分比平均67.96%，其中在矿化较好的1417～1245 m中，已圈定矿体1245～1299 m的XNP变化范围26.67～-88，平均值为-38.82，为矿体中部热电性特征，指示矿体沿矿体倾向方向有较大规模延伸。
钻孔ZK2802 XNP变化范围为-35～-193.33，平均值-97.26，剥蚀率百分比平均74.31%，在钻孔垂向XNP变化不大，P型黄铁矿出现率低，虽然在1587 m矿化较好，但总体较钻孔ZK102、钻孔ZK106相比矿化较差。
7 讨论中国大多金矿中以N型黄铁矿为主，如义兴寨金矿N型黄铁矿出现率为75.1%(李成禄等，2009)，胶东新城金矿N型黄铁矿出现率为70.2%(戢兴忠等，2013), 三道弯子金矿N型黄铁矿出现率为84% (翟德高等，2013)，康古尔金矿N型黄铁矿出现率为86%(许杰辉等，2015年)，马坞金矿N型黄铁矿出现率为71.2%(刘坤等，2014)等，其中新地沟金矿床为N型黄铁矿出现率较高的金矿，这与矿石中黄铁矿大多呈自形或半自形结构有着密切关系，黄铁矿的热电性与成矿介质的硫逸度之间存在一定的关系(高浩中等，1999；李红兵等，2005；戢兴忠等，2013)：硫逸度较高时多形成P型黄铁矿，较低时则多形成N型黄铁矿，新地沟金矿床早期成矿阶段可能形成低硫逸度环境。
不同成矿阶段的黄铁矿的晶体形态标型可以指示其相应的成矿条件（陈光远等，1987；蔡元吉等，1993；李楠等, 2012, 张瑞忠等，2016），成矿早期阶段黄铁矿以粗粒自形立方体为主，说明成矿环境为较高温度、快速冷却。新地沟金矿床早期黄铁矿以粗粒立方为主（图 5），指示早期成矿条件以较高温度为主。王守光等（2004）对新地沟金矿床主成矿阶段石英流体包裹体测得均一温度略低于黄铁矿形成温度，指示新地沟金矿床主成矿阶段黄铁矿形成温度较早期黄铁矿相对偏低，这也可能与主成矿阶段黄铁矿P型较多有关。
黄铁矿的微量元素特征可以指示其成矿流体来源、沉淀就位时的物化条件，因此可以很好地示踪成矿物质来源（王亚芬，1981；雷万彬等，2017）。黄铁矿中微量元素可以分为两类:一是呈类质同象替代形式进入黄铁矿晶格的元素，如Co、Ni元素替代Fe；二是呈机械混入物形式存在于黄铁矿中的元素，如Au、Ag、Cu、Pb、Zn等元素（张瑞忠等，2016）。新地沟金矿床的黄铁矿电子探针结果显示，微量元素普遍含Co、Ni，含Au的黄铁矿中Co、Ni含量较不含Au黄铁矿偏低，这可能是黄铁矿中Au在机械混入时影响了Co、Ni对Fe的替代。大量研究表明（Bralia et al., 1979；李成禄等，2018），热液成因黄铁矿Co/Ni一般为1.17，岩浆成因黄铁矿Co/ Ni值一般为0.09～12，新地沟金矿床黄铁矿Co/Ni值变化范围0.83～5.6，均值2.5，指示其成因具有岩浆−热液成因。
在金矿床中，黄铁矿、石英等标型矿物与剥蚀程度有着非常密切的关系，能指示成因、找矿意义（汪立今和索建军，1992），黄铁矿晶体中存在很多空洞、显微裂隙、错位等圈封的宏观缺陷（先永骏, 2013），这些缺陷大小不一，也通常是裂隙金和包体金存在的空间（刘华南等，2015），而新地沟金矿床的含金黄铁矿往往是以P型黄铁矿为主，表 2、3中可以看出，随着P型黄铁矿频率增加，其金品位呈增大趋势；相比ZK102，ZK106的剥蚀程度较小，但金品位较高，指示新地沟金矿床的金品位与剥蚀程度呈反比趋势; 金的品位随着矿体的深度增加，呈现出增大趋势。虽然在剥蚀过程中，可能由于流体的介入或物化条件的改变而发生金在矿体深部的富集，但新地沟金矿床并没有显示出剥蚀程度与金品位呈正相关的趋势，而是呈现出负相关趋势，因此，在找矿过程中，剥蚀程度可以作为一个很重要的找矿依据和储量的参考。
李俊建等（2005）对新地沟金矿区出露的含金石英细脉浸染状矿石进行40Ar/39Ar法同位素年龄测定，其形成时代为1991.43～1988.93 Ma，刘华南（2016）对新地沟金矿中岩脉进行锆石U−Pb同位素测年，其形成时代为（241±3）Ma（MSWD=0.57），说明在新地沟金矿床的形成过程中，受到不同时期的热液影响，同时根据黄铁矿热电性系数离散度特征也指示，新地沟金矿床成矿阶段热液活动有多次脉动。以上说明了黄铁矿热电型特征不仅对深部远景预测提供可靠地指导（申俊峰等，2018），还可以有效地指示成矿机制。总体上，新地沟金矿床在深.部可能存在一定规模的矿体延伸。
8 结论通过本文对新地沟金矿床油篓沟矿段及3个钻孔黄铁矿的热电性标识特征进行系统研究以及深部远景预测得出以下结论：
（1）新地沟金矿黄铁矿热电系数(α)变化范围较大，在-331.10～340.20 μV· ℃-1。总体上以N型导电性为主，出现频率为80.40%。根据热电数据得到新地沟金矿床成矿温度主要集中在250～340℃，该矿床为中温矿床。
（2）新地沟金矿床油篓沟矿段XNP平均值为-83，剥蚀率百分比平均70.75%，钻孔ZK102 XNP平均值- 80.39，剥蚀率百分比平均70.09%；钻孔ZK106 XNP平均值- 71.85，剥蚀率百分比平均67.96%，钻孔ZK2802 XNP平均值-97.26，剥蚀率百分比平均74.31%。
（3）通过钻孔空间垂向规律、离散度与空间关系及热电性参数等表明：油篓沟矿段位于矿体中底部，向深部可能有小规模延伸。小西沟矿段钻孔ZK106在已圈定矿体标高1245～1299 m的深部矿化前景最好，深部有较大规模延伸。小西沟矿段钻孔ZK102次之，在深部有一定规模延伸，大汗青矿段钻孔ZK2802深部矿化前景较差。
注释
❶内蒙古沃野矿冶技术开发公司. 2009.内蒙古自治区察哈尔右翼中旗新地沟矿区油篓沟矿段、下半沟矿段金矿生产详查报告[R].
致谢: 本文的撰写中得到了责任编辑和匿名审稿老师的指导；野外工作得到内蒙古沃野金矿矿长田润福、廖主任等领导的大力支持；室内工作得到樊铭静、王雷的指导和帮助，在此一并表示衷心的感谢！
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