安徽铜陵冬瓜山矿床是我国重要的铜金矿床之一，该矿床在成矿模式、矿床地球化学、成矿流体和同位素等方面的研究虽然已经积累了大量的数据(常印佛等， 1983，1991；刘裕庆等，1984；储国正等， 1992，1993；翟裕生等，1992；唐永成等，1998；毛景文等， 1999，2005；徐兆文等，2000；2007；凌其聪等，2002；储国正，2003；曾普胜等，2005；陆建军等，2008；徐晓春等，2008；Mao et al., 2011；Wang et al., 2011；杜轶伦，2013；Liu et al., 2014)，但在矿物学标型特征方面的研究相对较少。磁黄铁矿为冬瓜山矿床中最主要的硫化物矿物，其成因一直存在不同的看法。目前有3种观点：1)矿床中的磁黄铁矿是岩浆热液成因(梁剑锋等，2011；刘忠法等，2014)；2)磁黄铁矿由同生沉积胶黄铁矿、黄铁矿的热变质成因(杨爽等，2012)；3)磁黄铁矿兼具沉积、热液交代和变质成因(郭维民等，2010；杜轶伦等，2013)。本文以矿石矿相学研究为基础，结合磁黄铁矿的成分、结构、同位素等标型特征研究，探究其成因，进而为冬瓜山矿床的成因研究增添新的依据。

冬瓜山矿床位于狮子山矿区一系列矿床的底部，狮子山矿区位于青山背斜的核部(图 1)。青山背斜是铜陵地区褶皱构造中顺安复式向斜内的次级背斜，与区内构造线一致呈“S”型展布，枢纽走向为北东，北西翼较陡，南东翼较缓，轴面倾向东南，倾角为35°～45°。背斜核部为泥盆系和石炭系沉积地层，两翼则为二叠系和三叠系地层。区内岩浆岩主要为燕山期中酸性岩以及晚期的脉岩，岩性为石英闪长岩或石英二长闪长岩。岩体受青山背斜控制呈北东向展布，向东南倾，岩体以上窄下宽的岩墙状产出，岩体中心为石英闪长岩，边缘为石英闪长斑岩，两者呈过渡关系。

图1(Fig.1)

图1 铜陵冬瓜山矿床地质简图(据安徽地矿局321地质队，1995 安徽地矿局321地质队. 1995. 安徽岩浆重要成矿区铜及有关矿产勘查研究报告(内部). 1—137. 修改) Fig.1 Geological sketch map of Dongguashan Cu deposit

冬瓜山矿床由140多个大小不等的矿体构成，主矿体呈似层状、扁平面皮状产出，分布在青山背斜核部，其外围发育若干规模较小的小型矿体。主矿体长约为1180m，宽约为500m，分布面积约为0.98km²，厚为1.13～100m不等，平均厚为34.16m，约占该矿床储量的98%。中部较厚，边部较薄，西北翼平缓，倾向西北，倾角为30°～40°，向下延伸长度约为280～546m；东南翼略陡，倾向东南，倾角为35°～40°，向下延伸长度约为40～460m。主矿体夹于五通组砂岩和黄龙组、船山组灰岩之间，矿体与下部地层上泥盆统五通组砂岩为假整合接触，受上石炭统碳酸盐地层控制(常印佛等，1991；储国正等， 1992，1993；唐永成等，1998；周涛发等，2009)。

冬瓜山矿床的主要金属矿物有黄铁矿、磁黄铁矿、黄铜矿、磁铁矿，其次为闪锌矿、白铁矿、菱铁矿、方铅矿等。非金属矿物有石榴石、透辉石、蛇纹石、滑石、硬石膏、石英、方解石、白云石、绿帘石、绢云母及少量橄榄石等。磁黄铁矿是冬瓜山矿床最主要的含铜矿物，对该矿物进行系统的矿物学研究有利于揭示冬瓜山矿床成因。

为了对磁黄铁矿进行系统研究，本文选取-850m中断66线做水平观察剖面(图 2，图 3)，选取4个钻孔岩心做垂直观察剖面。结合前人研究成果及矿床勘探资料，研究了磁黄铁矿在矿床中的产出状态和分布特征。

图2(Fig.2)

图2 冬瓜山铜矿-850m中断平面地质简图及66线位置图 Fig.2 Geological sketch map of line 66 at -850m in Dongguashan deposit

图3(Fig.3)

图3 冬瓜山铜矿66线垂直剖面图及-850m中断勘察线路 Fig.3 Geological section along line 66 at -850m and exploration channel in Dongguashan deposit

垂直剖面是由钻孔ZK69-补2、DK40A-3、ZK43-2和ZK39-2的4个钻孔岩心(图 1)的系统观察和对矿床勘探资料的分析而得；水平剖面的采样位于-850m中断66线西北段，是由西北向围岩到东南方向岩体(143°)进行系统的观察和采样(图 2，图 3)。经过系统的矿相学分析和研究发现，矿物共生组合及蚀变具有明显的分带性。

其水平分带特征如下：从北西向大理岩围岩往东南向岩体方向，由无矿化大理岩开始，逐渐进入含胶状黄铁矿、细晶黄铁矿大理岩，黄铁矿主要沿细粒方解石边界出现；随后出现纹层状黄铁矿矿石(图 4a)，由黄铁矿与磁铁矿和菱铁矿互层构成纹层构造，其中夹有少量菱铁矿，之后无磁黄铁矿出现。向东南方向可见团块状黄铁矿矿石。之后出现团块状含黄铁矿的磁黄铁矿矿石(图 4b)：磁黄铁矿含量约为70%，自形—半自形结构，块状构造，其中自形颗粒粒度较大为0.5～1mm，有三联晶现象；半自形颗粒的粒度稍小，为扁长形(图 4c)，含量较少，可能是磁黄铁矿形成时，受构造挤压影响。这里的磁黄铁矿有两种：一种颜色稍浅，切面较光滑，包裹体较少；另一种颜色稍深，内含包裹体较多。再向东南方向出现块状磁黄铁矿矿石(图 4d)：磁黄铁矿超过80%，也分为深色、浅色两种，深色的含大量包裹体，自形的粒度较大，有三联晶现象。黄铁矿约占18%，立方体自形，大斑晶；黄铜矿少量，主要分布在黄铁矿周围，少量分布在磁黄铁矿的颗粒边界，有交代磁黄铁矿现象(图 4e)。有时可见矿物成环带状，黄铁矿在中心，中间带为黄铜矿，磁黄铁矿在最外带(图 4e)，反映出它们的交代关系，这部分矿石是含磁黄铁矿最多的矿石，也是最富的矿石。之后有多层块状黄铁矿矿石和块状磁黄铁矿矿石互层交替出现，其中间夹纹层状磁黄铁矿矿石和纹层状黄铁矿矿石。纹层状磁黄铁矿矿石由磁黄铁矿和磁铁矿互层组成，纹层常常产生褶皱，磁黄铁矿层中的磁黄铁矿为自形粒状或圆球状，有深浅两种颜色，颗粒边界和三联点处有大量磁铁矿出现。磁铁矿中有纹层状包裹体，磁铁矿交代磁黄铁矿。在接近岩体的部位可见黄铁矿与磁铁矿互层的矿石，磁铁矿和透辉石交代黄铁矿和黄铜矿。最后是含星点状、浸染状黄铁矿的岩体。

图4(Fig.4)

图4 冬瓜山矿床-850 m中断66线剖面矿石矿物简图 a.纹层状黄铁矿,黄铁矿与磁铁矿互层;b.含黄铁矿的磁黄铁矿矿石,磁黄铁矿交代黄铁矿,黄铁矿出现残余结构;c.团块状矿石中磁黄铁矿三联晶;d.扁平状磁黄铁矿, 无序排列;e.黄铁矿、磁黄铁矿、黄铜矿相互交生关系,磁黄铁矿交代黄铁矿,黄铜矿沿交代边缘生长,并交代磁黄铁矿;Mt.磁铁矿,Cp.黄铜矿,Po.磁黄铁矿,Py.黄铁矿 Fig.4 Geological sketch profiles of line 66 at-850 m in Dongguashan deposit

对冬瓜山矿床的多个钻孔岩心仔细观察发现，主矿体由一系列的层状矿体组成，且近岩体处的矿体较厚，远离岩体处的矿体较薄。从主矿体底板至顶板可将矿石类型分为5类：层控网脉状矿石、纹层状黄铁矿—蛇纹石矿石、块状磁黄铁矿—黄铁矿矿石、硬石膏矿石、磁铁矿—矽卡岩矿石。通过分析钻孔ZK233、ZK43-2、ZK39-2等岩心，对冬瓜山矿床边部进行观察发现，冬瓜山矿体边部主要为含黄铁矿矽卡岩与闪长岩岩体及含黄铁矿大理岩互层(图 5)，未见块状磁黄铁矿—黄铁矿矿石。所以，磁黄铁矿主要分布在冬瓜山矿体的中间。

图5(Fig.5)

图5 冬瓜山矿床垂直分带剖面图 a. 大理岩，黄铁矿呈细脉状充填；b. 纹层状磁黄铁矿；c. 闪长岩；d. 矽卡岩，含磁黄铁矿和黄铜矿；e. 含蛇纹石黄铁矿，蛇纹石呈脉状分布；f. 磁黄铁矿包裹黄铁矿，黄铜矿沿其边界交代；Mt. 磁铁矿，Cp. 黄铜矿，Po. 磁黄铁矿，Py. 黄铁矿，Chr. 铬铁矿 Fig.5 Vertical zoning of Dongguashan deposit and distribution of pyrrhotite

由此可见，冬瓜山矿床水平剖面上矿物共生组合的规律为：由围岩到岩体，除了围岩中少量含黄铁矿以外，与顶板接触的均是纹层状黄铁矿矿石，然后出现块状矿石，块状矿石由块状黄铁矿矿石和块状磁黄铁矿矿石互层。自围岩至岩体，黄铁矿逐渐减少，磁黄铁矿逐渐增加，但纹层状磁黄铁矿矿石出现之后，磁黄铁矿含量逐渐减少，靠近岩体部分的矿物主要由磁铁矿和黄铁矿组成。结合垂直剖面分析的结果，可见磁黄铁矿主要出现在矿体中间部分，局部含量可达90%。根据磁黄铁矿交代黄铁矿、黄铜矿交代磁黄铁矿以及其它共生矿物之间的交代关系，认为金属矿物的生成顺序是黄铁矿→磁黄铁矿→黄铜矿→磁铁矿。

磁黄铁矿是冬瓜山矿床中主要的含铜矿物之一，为了掌握其标型特征，对矿床中磁黄铁矿进行了X-射线粉晶衍射分析。根据各相结构型式磁黄铁矿的共生特点及其X-射线衍射强度系数与成分的线性关系，可以分析所测样品中各相磁黄铁矿所占比例，可以解析其形成及演化条件(黄民智等，1983；顾连兴等，1995)。

样品选择了块状(TL-1-12)和纹层状(TL-1-15)磁黄铁矿矿石，经过研磨至200目，在双目镜下挑选出磁黄铁矿单矿物进行测试。

TL-1-12样品来源于块状含黄铁矿的磁黄铁矿矿石，相对远离岩体。X-射线衍射线结果显示样品中含有少量黄铁矿，可能是磁黄铁矿中黄铁矿包裹体，但对磁黄铁矿分析无影响。本样品磁黄铁矿以3个相的型式存在，即六方相、单斜相和斜方相，但以六方和单斜相为主(图 6)。样品中含有六方约占2/3，单斜的占1/3，斜方相仅占7%左右。六方相通常认为是高温变体，单斜相通常认为是稳定于254℃以下的低温变体(Arnold，1962；顾连兴等，1995)，故该样品存在着高温相和低温相的磁黄铁矿。结合郭维民等(2011)矿相学分析，部分单斜磁黄铁矿沿六方磁黄铁矿的边界及解理产生交代，说明六方磁黄铁矿是与早期岩浆作用相关的高温热液的产物，而单斜磁黄铁矿则是后期低温热液蚀变作用形成的。

图6(Fig.6)

图6 TL-1-12样品 XRD衍射图及物相匹配 Py. 黄铁矿；Po-3T.(六方)型磁黄铁矿；Po-4M.(单斜)型磁黄铁矿；Po-5T.(斜方)型磁黄铁矿；d. 晶面间距 Fig.6 The XRD diffraction pattern and phase matching of sample TL-1-12

TL-1-15磁黄铁矿样品取自于纹层状磁黄铁矿矿石，X-射线衍射曲线显示磁黄铁矿中含有黄铁矿、黄铜矿等矿物，对磁黄铁矿分析并无影响。谱图显示磁黄铁矿以两个相的型式存在，即单斜相和斜方相，此样品以单斜相为主(图 7)，相比TL-1-12块状磁黄铁矿样品少了六方相，即缺少了高温相。说明纹层状磁黄铁矿不是与早期岩浆作用相关的高温热液的产物，而是偏低温度的热液交代作用形成的。

图7(Fig.7)

图7 TL-1-15样品XRD衍射图及物相匹配(符号如 图 6) Fig.7 The XRD diffraction pattern and phase matching of sample TL-1-15

磁黄铁矿存在多种晶型，不同晶型的化学成分略有变化，一般以Fe_1-xS为化学分子通式，x表示Fe²⁺ 的亏损数，x范围为0～0.223(黄民智等，1983；顾连兴等，1995；祝向平等，2008；杨镇等，2014)。为了研究磁黄铁矿的元素赋存状态及其结晶过程中环境变化对其的影响，本文通过电子探针从磁黄铁矿晶体中心至边缘依次打点(表 1)，获取了磁黄铁矿晶体生长过程中成分的变化。

表1(Table 1)

表1 铜陵冬瓜山矿床磁黄铁矿电子探针分析结果Table 1 Electron microprobe analyses of pyrrhotite from Dongguashan deposit 样品编号 Fe/% S/% Cu/% Mo/% Pb/% Zn/% Co/% Ni/% 分子式 Total TL11-1-6 59.607 38.762 0.116 0.657 0.336 — 0.304 — Fe0.879S 99.782 本文 TL11-2-1 59.061 39.478 — 0.584 0.248 — 0.537 0.049 Fe0.855S 99.957 TL12-1-3 58.435 38.435 0.013 0.700 0.239 — 0.576 — Fe0.869S 98.398 TL15-1-1 60.731 39.615 — 0.647 0.197 0.031 0.456 — Fe0.876S 101.677 TL15-2-6 59.575 38.399 0.049 0.666 0.285 0.027 0.232 — Fe0.887S 99.233 TL16-1-6 59.157 38.982 0.004 0.648 0.273 0.018 0.407 — Fe0.867S 99.489 TL19-1-7 59.833 38.311 0.029 0.615 0.271 0.049 0.232 — Fe0.892S 99.340 ZK4317-1 59.418 37.375 0.007 0.727 0.218 0.044 0.540 — Fe0.908S 98.329 ZK4330-3 59.896 38.427 0.070 0.723 0.231 — 0.097 — Fe0.891S 99.444 ZK4308-2 60.421 38.381 0.081 0.723 0.290 0.043 0.621 — Fe0.900S 100.560 ZK4338-1 59.726 38.297 — 0.704 0.190 0.062 0.500 0.007 Fe0.891S 99.486 ZK4338-2 60.978 39.891 — 0.621 0.263 0.042 0.401 — Fe0.873S 102.196 平均值 59.737 38.696 0.046 0.668 0.253 0.040 0.409 0.028 Fe0.882S 99.840 DG013 57.780 39.050 — 0.620 0.060 — 0.060 0.04 Fe0.846S 98.020 杨爽等，2012 DG023 60.670 38.570 — 0.640 0.140 0.040 0.100 — Fe0.899S 100.460 DG025 59.830 38.270 — 0.690 0.080 0.040 0.070 — Fe0.893S 99.410 “—”代表未检测出值

表1 铜陵冬瓜山矿床磁黄铁矿电子探针分析结果 Table 1 Electron microprobe analyses of pyrrhotite from Dongguashan deposit

电子探针分析在合肥工业大学资源与环境工程学院电子探针实验室完成，采用日本电子公司JXA-8230型电子探针仪，工作条件：加速电压为15kV，通过样品的电流为20nA，束射直径为3～5μm，各元素的线系均为Kα。

根据电子探针结果，本文所测磁黄铁矿中Fe元素含量百分比约为58.435%～60.978%，平均值为59.737%；S元素含量百分比为38.297%～39.891%，平均值为38.696%。磁黄铁矿中Ni元素的含量非常低(0%～0.049%)，测出的数据较少；而Co元素含量较高(0.097%～0.621%)，变化范围较小，显示冬瓜山矿床中磁黄铁矿属于富钴贫镍型。Co/Ni值的范围为10～71.429，变化较大，据Bralia et al.(1979)和陈殿芬(1995)对磁黄铁矿中Co/Ni值的分布范围与矿床成因类型关系的总结，冬瓜山矿床中磁黄铁矿Co/Ni值主要分布在矽卡岩型矿床范围内。

经计算可知，1-x的取值范围为0.855～0.908，平均值为0.893，取值较集中在0.879～0.900之间，结合朱俊(2011)和杨爽等(2012)所做的电子探针分析，以0.87、0.89和0.92为分界点，对磁黄铁矿中Fe原子含量进行投影分析如 图 8所示。本文所测磁黄铁矿以六方和单斜为主，结合采样点相对位置，表明靠近岩体的磁黄铁矿以六方为主，单斜的含量较少；远离岩体的磁黄铁矿以单斜为主，此与X-射线粉晶衍射分析结果相吻合。

图8(Fig.8)

图8 铜陵冬瓜山矿床磁黄铁矿Fe原子含量分布范围(据杨镇等，2014修改) Fig.8 The distribution range of Fe atom content in pyrrhotite from Dongguashan deposit(modified after Yang et al., 2014)

在近岩体一侧的样品中，同一磁黄铁矿颗粒从核部到边部的成分有所变化，核部为六方磁黄铁矿，边部为单斜磁黄铁矿(ZK4338-1、ZK4338-2)，显示出早期的六方磁黄铁矿是在相对高温的环境下生长的，后经相对低温的热液交代作用蚀变形成单斜磁黄铁矿。

磁黄铁矿主要成分为Fe和S，为了查明磁黄铁矿和与其密切共生黄铁矿的成矿物质来源，我们对其主要成矿元素Fe和S进行了同位素测试。

为了探索铁质来源及其在岩浆和岩浆热液作用中的演化，在中国科学技术大学同位素实验室进行了铁同位素分析，分别选取了纹层状、块状黄铁矿和磁黄铁矿各两个样品进行了铁同位素分析，结果见 表 2。

表2(Table 2)

表2 铜陵冬瓜山矿床Fe同位素组成测试结果Table 2 Fe isotope analyses of pyrrhotite and pyrite from Dongguashan deposit 样品号 样品描述 测试矿物 δ57FeIRMM-014/‰ TL-1-9-1 纹层状黄铁矿石 黄铁矿 0.52 TL-1-9-2 纹层状黄铁矿石 黄铁矿 0.49 TL-1-12 块状磁黄铁矿石 磁黄铁矿 0.14 TL-1-15 纹层状磁黄铁矿石 磁黄铁矿 0.47 TL-1-17 块状黄铁矿石 黄铁矿 -0.93

表2 铜陵冬瓜山矿床Fe同位素组成测试结果 Table 2 Fe isotope analyses of pyrrhotite and pyrite from Dongguashan deposit

王跃等(2012)总结出火成岩总体的δ⁵⁷Fe的变化范围为0 . 01‰～0 . 54‰，平均值为0 . 18±0 . 00‰(n=76)。在流体出溶过程中，相对于岩体，出溶的流体富集铁的轻同位素。而本次实验，纹层状黄铁矿矿石中黄铁矿(TL-1-9-1，TL-1-9-2)δ⁵⁷Fe的值分别为0.52‰和0.49‰，块状黄铁矿矿石中黄铁矿(TL-1-17)δ⁵⁷Fe的值为 -0.93‰，黄铁矿中δ⁵⁷Fe的平均含量为0.03‰；纹层状磁黄铁矿矿石中磁黄铁矿(TL-1-15)δ⁵⁷Fe的含量为0.47‰，块状磁黄铁矿矿石中磁黄铁矿(TL-1-12)δ⁵⁷Fe的含量为0.14‰，磁黄铁矿中δ⁵⁷Fe的平均含量为0.31‰。这些值大多数在0.01‰～0.54‰范围之内(图 9a)，说明磁黄铁矿和黄铁矿的成因可能与岩体出溶的流体有关。

Graham et al.(2004)对Irian Jaya中南部GIC(the Grasberg igneous complex)杂岩体内3个侵入体和其周围矽卡岩中的黄铁矿进行了铁同位素研究。研究发现，相对杂岩体中的黄铁矿，矽卡岩矿体中黄铁矿的Fe同位素组成有倾向铁的轻同位素端元的趋势。此次实验所测样品中黄铁矿δ⁵⁷Fe的含量均在矽卡岩类型的矿床内(图 9b)，表明黄铁矿样品具有岩浆成因的特征。

图9(Fig.9)

图9 铜陵冬瓜山矿床Fe同位素组成分布图 a. 不同含铁矿物中的铁同位素组成(据王跃等，2012修改)；b. GIC和相关矽卡岩型矿床中的黄铁矿以及黄铜矿的铁同位素组成(据Graham et al., 2004修改) Fig.9 The distribution range of Fe isotope composition of pyrrhotite in Dongguashan deposit

一般认为，最早期形成的磁铁矿富集铁的重同位素，其后形成的硫化物富集铁的轻同位素(Zhu et al., 2002；Beard et al., 2003；Bekker et al., 2009；Schuessler et al., 2009；王跃等，2013)；而对于硫化物来讲，相对早期的硫化物，晚期的硫化物富集铁的重同位素(陈晓峰等，2011)，表现出铁同位素的时间分带性(Wang et al., 2011)。总体上讲，相对于黄铁矿δ⁵⁷Fe的含量为0.14‰，磁黄铁矿富集铁的重同位素，表明磁黄铁矿晚于黄铁矿形成。相对于块状矿石中的黄铁矿和磁黄铁矿，纹层状矿石中的黄铁矿和磁黄铁矿相对富集铁的重同位素，表明纹层状矿石形成时间晚于块状矿石。

结合样品在矿床中的空间位置及Fe同位素组成的对比研究，发现从近岩体矽卡岩→矽卡岩型矿体→近围岩岩浆热液型矿体，随着远离岩体含矿流体向外的迁移，流体会朝着富集轻铁同位素的方向演化；表现出铁同位素的空间分带性。说明了成矿元素是从岩体向外逐渐扩散的，即该矿床中磁黄铁矿的Fe主要是来源于岩浆或岩浆热液的。

由此可见，不管是纹层状的还是块状的矿石，数据都显示铁同位素具有岩浆来源的特征。

前人对冬瓜山矿床的硫同位素做了大量研究与分析(顾连兴等，1986；唐永成等，1998；徐兆文等，2000；Zhou and Yue， 2000；徐文艺等，2004；曾普胜等，2005；李红阳等，2006；徐晓春等，2010；刘忠法等，2014)，取得了丰富的研究成果，但仍存在不同认识。为了验证该矿床磁黄铁矿的Fe 同位素特征，本文又对上述4个样品进行了硫同位素含量测试，以此对比研究它们硫同位素特征。硫同位素组成分析结果见 表 3。

表3(Table 3)

表3 冬瓜山矿床磁黄铁矿、黄铁矿硫同位素组成分析结果Table 3 S isotope analyses of pyrrhotite and pyrite from Dongguashan deposit 样品编号 矿物 样品描述 δ34SV-CDT/‰ 数据来源 TL-1-9 黄铁矿 纹层状 8.5 本文 TL-1-17 黄铁矿 块状 4.1 TL-1-12 磁黄铁矿 块状 5.3 TL-1-15 磁黄铁矿 纹层状 5.4 D790-54-6 磁黄铁矿 含矿石英脉 5.6 ZK630-452 黄铁矿 含矿石英脉 4.8 徐晓春等，2010 ZK540-573 黄铁矿 Po+Py+Cp 4.4 徐晓春等，2010 DGS006 磁黄铁矿 层状矿石 5.3 刘忠法等，2014 DGS17 磁黄铁矿 层状矿石 4.9 刘忠法等，2014 DGS004-12 黄铁矿 层状矿石 4.5 刘忠法等，2014

表3 冬瓜山矿床磁黄铁矿、黄铁矿硫同位素组成分析结果 Table 3 S isotope analyses of pyrrhotite and pyrite from Dongguashan deposit

据前人的硫同位素测定数据，冬瓜山矿床的岩体全岩硫同位素组成为 δ³⁴ S=-2.20‰～+5.02‰，平均值为 +1.40‰；围岩全岩硫同位素组成为 δ³⁴ S=-29.5‰～-4.6‰，平均值为 -17.2‰(唐永成等，1998；徐兆文等，2000；陈邦国等，2002；曾普胜等，2005；徐晓春等，2010；刘忠法等，2014)。岩体硫同位素组成表现为明显的正值，围岩则表现为明显的负值。徐晓春等(2010)认为冬瓜山矿床成矿热液中的硫来源于区内高钾钙碱性岩浆作用，经计算分析，得出理论上黄铁矿硫同位素组成为 -0.7‰～+13.5‰。本次实验所测样品的 δ³⁴ S 分布范围为 +0.5‰～+10.2‰，均在 -0.7‰～+13.5‰之间，与徐晓春等(2010)测定的冬瓜山矿床中磁黄铁矿、黄铁矿的硫同位素组成范围基本吻合。说明磁黄铁矿与黄铁矿的硫均来源于区内成矿热液或高钾钙碱性岩浆，与上述Fe 同位素所表现出来的矽卡岩矿床的特征一致。反映出冬瓜山矿床中的磁黄铁矿矿质来源于岩体，矿床成因应该为岩浆热液型矿床。

矿相学研究表明冬瓜山矿床中从围岩至岩体之间存在胶状黄铁矿、黄铁矿、磁黄铁矿、黄铜矿等主要矿石矿物。胶状黄铁矿主要分布在外围大理岩或细脉中，经受热重结晶转变成黄铁矿。黄铁矿经热液交代转变为磁黄铁矿。磁黄铁矿主要有两种：一种颜色稍深，内含包裹体较多或细小的残余黄铁矿。早期黄铁矿被磁黄铁矿交代，呈港湾状或孤岛状，保留交代残余结构，说明磁黄铁矿晚于早期黄铁矿形成。另一种颜色稍浅，表面较光滑，包裹体较少；粒径多数较大，少数粒径较小的颗粒与粒径较大的颗粒相间分布，局部出现3晶嵌接结构，表明磁黄铁矿结晶时环境较为稳定，使得磁黄铁矿充分结晶，粒径较大，后又经交代作用，沿粒径较大的磁黄铁矿边界结晶较小颗粒。关于条带状和纹层状磁黄铁矿，前人多认为是沉积成因。本文通过相关测试认为其后期遭受强烈的热液交代，原有沉积特征基本消失，只保留了条带状和纹层状的构造形态。

从成分和晶体结构的研究发现，冬瓜山矿床中磁黄铁矿主要以六方和单斜相为主，且靠近岩体的矿石中以六方相磁黄铁矿为主，同时存在单斜相磁黄铁矿交代六方磁黄铁矿；远离岩体的矿体中则以单纯的单斜磁黄铁矿为主。电子探针结果显示，同一磁黄铁矿颗粒从核部到边部的Fe原子量减少。经计算，核部为六方磁黄铁矿，边部为单斜磁黄铁矿，与郭维民等(2011)通过磁性胶体法对光片进行镜下观察得出在近岩体部位，单斜磁黄铁矿有交代六方磁黄铁矿，且与六方磁黄铁矿紧密交生现象一致。同时，该现象也与X-射线衍射结果一致。

同位素研究结果显示，冬瓜山矿床中黄铁矿中δ⁵⁷Fe的平均含量为0.03‰，磁黄铁矿中δ⁵⁷Fe的平均含量为0.31‰。Wang et al.(2011)取新桥矿床的赋矿围岩测试，二叠系灰岩的δ⁵⁷Fe变化范围为 -0.13‰～0.41‰，平均值为0.07‰，冬瓜山矿床赋矿围岩与新桥矿床层位相同，而且两矿之间距离不足10km，具有可比性。如果认为冬瓜山矿床的围岩δ⁵⁷Fe与新桥矿床中围岩一致的话，冬瓜山矿床中的黄铁矿和磁黄铁矿则比围岩二叠系灰岩更为富集铁的轻同位素。由于围岩Fe同位素组成的最重端元(0.41‰)远比硫化物Fe同位素组成的最重端元(0.52‰)富集铁的轻同位素，因此，即使围岩贡献百分之百的Fe，也无法形成硫化物Fe同位素的最重端元(王跃等，2013)。也就是说，磁黄铁矿中的Fe同位素并非来源于围岩，而是来源于岩浆热液，S同位素特征同样说明磁黄铁矿中的S均来源于岩浆热液。

通过上述研究和分析，得出以下认识：

(1) 磁黄铁矿在矿床中的分布特征是由围岩到岩体之间表现为中间多两端少的特点，局部含量可达90%；垂直方向上表现出矿体分带特征，磁黄铁矿含量也表现出中间多顶底板少的特点。根据它与其它共生矿物的共生关系和交代关系，认为冬瓜山矿床的金属矿物生成顺序是黄铁矿→磁黄铁矿→黄铜矿→磁铁矿。

(2) 磁黄铁矿X-射线粉晶衍射分析表明冬瓜山矿床的磁黄铁矿出现3种结构，但以六方和单斜晶型为主，斜方相少量。且靠近岩体的矿体中，六方磁黄铁矿多于单斜磁黄铁矿，远离岩体的矿体中磁黄铁矿以单斜相为主，说明冬瓜山矿床中的磁黄铁矿近岩体形成温度较高，远岩体形成温度低。

(3) 电子探针结果显示磁黄铁矿中Fe元素含量约为58.435%～60.978%，平均值为59.737%；S元素含量为38.297%～39.891%，平均值为38.696%。1-x的取值范围为0.855～0.908，平均值为0.893，集中在0.879～0.900之间，显示磁黄铁矿以六方和单斜相为主，与X-射线粉晶衍射分析结果相吻合。单颗粒磁黄铁矿核部为六方相，边部为单斜相。

(4) 磁黄铁矿的同位素分析表明Fe和S均是岩浆热液来源。因此，磁黄铁矿是岩浆热液作用成因的。

冬瓜山矿床经历了一个长期复杂的形成过程，磁黄铁矿的矿物学特征研究表明：冬瓜山矿床主要矿石矿物的分布具有规律性，磁黄铁矿主要分布在矿体的中间位置，以六方相和单斜相存在，具有强烈的热液交代特征，铁和硫元素都是来源于岩浆热液。实验数据支持冬瓜山矿床与燕山期岩浆活动密切相关的矽卡岩型矿床的观点。