组成黄铁矿的主要元素是Fe和S，其中Fe与其呈类质同象的Co，Ni在元素周期表中同属第Ⅷ类，Cu亦能以类质同象形式置换黄铁矿中的Fe。Fe，Co，Ni，Cu电子构型分别是3d64s2，3d74s2，3d84s2和3d104s1，原子半径分别为1.241，1.253，1.246 和1.278，共价半径分别为1.17，1.16，1.15和1.17，离子半径分别为0.72，0.72，0.09和0.72。Se，Te，As属于亲铜元素，可与S呈类质同象存在于黄铁矿中。此外，Si，Al，Ca，Mg，Nb，Mn，Mo，Sr亦可能与煤中黄铁矿伴生。
研究中采用电子探针方法，定量分析了黄铁矿的主元素Fe和S及可以形成硫化物的Co，Ni，Cu，Pb，Cr，Mo，Ag，Sb，Se，As，Te，以及机械混入的Si，Al，Ca，Ti，Zr，Nb，Sr，Ba，Mn，Au等23个元素。将能参与黄铁矿晶格的所有元素定量结果换算成原子数，以阳离子总和为1，换算黄铁矿的分子式（表5-4）。
表5-4 不同类型黄铁矿的分子式
1）就黄铁矿形貌而言，硫铁原子比从大到小的顺序为晶形、集晶、结核和脉状、菊花状、基质状黄铁矿。晶形黄铁矿的S/Fe（原子比率）多大于2或近似于2。在矿床黄铁矿中，矽卡岩型黄铁矿在微观下多为立方体晶形，S/Fe（原子比率）近于2。热液型黄铁矿的S/Fe（原子比率）较低，为1.83，其Fe含量为48%，比标样的Fe含量高，这也是热液矿床黄铁矿的特点，可能为高温热液产物。
2）从分子式看出，南桐6号煤间接底板含铝土质粘土中黄铁矿Y10，Y5的阳离子仅有Fe，未检测出其他元素。As在煤的黄铁矿结核中最高（Y9，Y19）。Y7，Y4，Y22，Y32，Y9，Y25，Y23等样品中黄铁矿与多种微量元素共生，表明其物质来源较为复杂。黄铁矿的w（Co）/w（Ni）比是比较可靠的矿床成因地球化学标志，其Co/Ni比还可被用来研究成矿物质的来源。一般来说，沉积成因的黄铁矿及煤源黄铁矿的w（Co）/w（Ni）小于1，然而在能谱测试中并未显示出这一规律。Co含量在基质状黄铁矿Y12 及脉状黄铁矿Y8中较高，Se含量在热液黄铁矿Y30 及脉状黄铁矿Y23中较高，说明这些样品中黄铁矿具有近似的物源成因。
3）白铁矿及晶形好的黄铁矿中机械混入元素较少，而结核、脉状、基质状黄铁矿含有较多的Si，Al，Ca，Nb，Ti，Sr，Ba，Mn，Mo，Cr等。其中，脉状黄铁矿含有较多的Sr，Te，Ba，Ca，Nb和Si，结核、基质状黄铁矿含有较多的Si，Al，Mn和Mo。结核中常含Au，热液型、矽卡岩型及部分脉状黄铁矿中As含量较高。
4）相关分析表明，S/Fe原子比正比于（S+Fe）的总和，说明随黄铁矿含量的增加，容易形成晶形完好的黄铁矿，S/Fe原子比趋于2左右。然而，在含量低的Y19结核黄铁矿中存在S/Fe原子比为1左右的硫铁化合物，可能为四方硫铁矿Fe9S8和等轴硫铁矿（Fe3S4）。Se与（Fe+S）总量呈正比，这也是煤源黄铁矿的一大特点。Al与Si呈正比，反映煤源黄铁矿中常伴生粘土矿物。煤源黄铁矿不同于热液型黄铁矿，常有Ca，Si，As，Te等共生。
分析中子活化测试成果（表5-5），也得到如下认识：
1）不同的煤源黄铁矿，其元素的共生组合不同。例如，形成于残积平原相（南桐6号煤）的黄铁矿（Y4，Y5），其共生元素尤其是稀土元素∑REE及亲石元素的含量很低，而形成于澙湖潮坪（南桐4号，5号煤）的结核、脉状基质状黄铁矿却有大量元素共生，如Mn，Cr，亲铁元素（Mn，Co，Cr，Ni），V，Ba，Mg等。
2）在煤及顶底板岩石的煤源黄铁矿中，Fe含量具有从晶体、结核状、脉状黄铁矿、基质状向砂层状黄铁矿逐渐降低的趋势，而Co，Mn，∑REE及其他元素却随黄铁矿晶形变差而逐渐增高。晶形越差，亲石元素Ca，Mg，Na，Al的含量越高。在脉状黄铁矿中，Sb和Se的含量高，Mg含量低，具有低温热液成因的性质。Y23脉状黄铁矿更多地呈现出热液成因的特征，Y8可能更近于地下水成因。矿床黄铁矿与煤源黄铁矿的差别，在于前者中亲石元素Ca，Mg，Na，Al等的含量较低，稀土元素少，但更富As，Co，I，Sb等元素。
3）黄铁矿中As，Sb，Se，Co，Ni，Mo，Zr，Cu，Br等微量元素的含量高于其地壳丰度。砂层状黄铁矿（Y25，Y6）、聚晶透镜状（Y17）、栉壳状黄铁矿（Y7）富集稀土元素，尤其是Ce及其他轻稀土元素，说明细粒单晶黄铁矿集合体的形成与轻稀土元素有着密切的成因联系。形成于近碳酸盐潮坪环境的草莓状黄铁矿（Y20）中富集U，Mo，Cs，Cl，Br，Lu，Mn和Ca，反映出这些元素多为机械混入成因。卤族元素，尤其是Br，多出现于强还原环境及闭流体系中形成的黄铁矿，如南桐煤及顶板中黄铁矿（Y6，Y17，Y8，Y14，Y20）。脉状黄铁矿的（As+Sb+Se）值很高，接近于热液型黄铁矿及矽卡岩型黄铁矿，具有后生成因。
表5-5 黄铁矿部分元素的中子活化分析测试结果
4）黄铁矿中La，Sm，∑REE，Th，Cr，Sc互为显著相关，说明它们具有相同来源或成因相似。根据聚类分析，在置信度＞90%的水平可将元素划分为两个群：Ⅰ群包括La，Sm，∑REE（La+Ce+Nd+Sm+Eu+Tb+Yb+Lu），Cr，Sc，Th，Cu，∑1（Cu+As+Se+Sb+Zn），Sb，As，Co，Se和Al；Ⅱ群包括V，∑2（Co+Ni+Mn+Cr），Mn，Mg，Ca，∑3（Ca+Mg+Na+Al），Th/U，Fe，Ba和Na。显然，Ⅱ群多是与黄铁矿磁化率有关的元素，多与Fe有关，含量都很高；Ⅰ群中多为稀土元素、亲铜元素和亲硫元素。降低置信度水平，可将上述两群进一步区分为若干亚群：Ⅰ-1亚群包括La，Sm，REE，Cr，Sc和Th；Ⅰ-2亚群包括Cu，∑1和Sb；Ⅰ-3亚群包括As和Co；Ⅰ-4亚群为Se；Ⅰ-5亚群为Al；Ⅱ-1亚群包括V，Mn，Mg，Ca，∑2，∑3；Ⅱ-2亚群包括Fe；Ⅱ-3亚群为Th/V；Ⅱ-4亚群为Ba和Na。Ⅰ-1亚群显然与稀土元素具有相同成因，煤中稀土元素与火山作用或残积相中元素吸取作用有关。Ⅰ-1和Ⅰ-2亚群都说明黄铁矿中存在伴生矿物或有类质同象离子进入黄铁矿晶格。