金成矿过程的研究有助于对金富集机理和矿床成因的理解，也是金矿资源勘探开发所关注的焦点之一。黄铁矿是金矿床中最常见的载金硫化物，相对于传统矿物群体分析方法，黄铁矿原位微区分析技术可以实现对金成矿过程的精细解剖。前人原位微区分析结果表明，黄铁矿微量元素和显微结构特征受成矿流体温度、压力和成分影响，利用黄铁矿这些特征可以指示相应的成矿流体物理化学状态。富砷黄铁矿特征及其与金富集过程、物理化学条件的关系已有大量研究，而对于贫砷黄铁矿则被关注得较少。在黄铁矿晶格中，金、砷耦合机制对于金的富集具有重要的控制作用，金、砷元素在其含量对数坐标中分布成楔形，且受含量上限函数控制，这与金、砷等位替代铁、硫有关。控制金、砷在黄铁矿晶格中耦合的因素还包括温度、金和砷的价态、后期变形变质、微量元素含量、含金络合物种类、流体中金砷浓度等。因此，探讨控制金、砷在黄铁矿晶格的耦合和解耦机制有利于对金成矿过程的理解。另外，金成矿过程可能伴随成矿物质来源的复杂性、多期次流体叠加、黄铁矿后期的变形和再结晶。多期的流体活动则可能携带具有不同硫同位素组成的硫和不同的微量元素进行迁移沉淀，并被所沉淀的黄铁矿等矿物记录。而流体的叠加作用会改造或者重置先前黄铁矿等矿物所记录的成矿过程信息，矿物群体分析则会掩盖成矿过程复杂而重要的信息。 

　　胶东半岛探明的金资源量>4000吨，已跃居为世界第三大金矿集区，研究胶东金矿成矿过程能够加强对金矿床成因的理解。胶东金矿集区具有典型代表性的矿床类型为焦家式金矿，其属于典型构造蚀变岩型金矿。该类矿床的原型为焦家金矿田中的焦家金矿，它具有多期蚀变/矿化流体叠加，矿体中黄铁矿属于贫砷类型等特点。前人研究表明，位于该矿田次级断裂上的望儿山金矿，与焦家金矿同属于统一成矿事件。相对于焦家金矿，望儿山金矿不仅具有多期次蚀变/矿化流体叠加特征，而且由于其处于构造相对薄弱地带，可以保留更多成矿过程信息。因此，该金矿为详细研究沉淀贫砷黄铁矿的金矿化过程提供良好的研究对象。 

　　在国家重点研发计划和国家自然科学基金项目的联合资助下，中国科学院地质与地球物理研究所矿产资源研究院重点实验室范宏瑞研究员团队博士生胡换龙，通过扫描电镜、背散射和阴极发光成像观察矿物显微精细结构，利用NanoSIMS分析多阶段黄铁矿硫同位素组成、LA-ICP-MS分析多阶段黄铁矿和石英微量元素成分，对望儿山金矿成矿过程进行精细解剖。 

　　研究结果表明，望儿山金矿蚀变/矿化过程被划分为三个阶段：阶段I伴随广泛钾长石化、硅化和绢英岩化，并沉淀黄铁矿Py-I；阶段II发育强烈黄铁绢英岩化，沉淀大量浸染状和脉状黄铁矿（Py-II），并伴随少量石英（Qtz-a）和金沉淀（图1A~F、图2A~B、图3A~D）；阶段III以沉淀金、石英（Qtz-b）、黄铁矿（Py-III）和其它多金属脉为特征（图2C~F、图3A~D）。Py-I、Py-II和Py-III结构均一（无振荡环带、少矿物包裹体等）且仅在背散射下具有亮度的变化（图4A、C、E），平均硫同位素组成分别为17.5‰、8.7‰和8.8‰（图5），且各微量元素的含量在三阶段黄铁矿中变化不大。Qtz-a和Qtz-b结构均一无振荡环带且仅在阴极发光下显示亮度的变化（图3B、D），微量元素锂和铝从早到晚显示轻微降低而其它微量元素未发生显著变化。通过对阶段II和III矿物显微结构、微量元素特征及硫同位素组成特征研究，本研究认为阶段II和III成矿流体经历过温和不混溶过程，它们属于单源流体演化到不同阶段的结果，并在演化过程中具有相似和近平衡的物理化学特征。在该金成矿过程中，化学吸附作用是导致Py-II和Py-III中金、砷解耦的主要原因，Qtz-a和Qtz-b中铝含量的降低可能受温度控制。鉴于不同阶段黄铁矿硫同位素组成大的变化、Co含量的变化以及钾长石化和黄铁绢英岩化蚀变过程的差异，望儿山金矿蚀变/矿化的流体地球化学特征在蚀变早期相对于主成矿期发生了变化。金成矿过程中涉及到与岩浆热液相关的和沉积地层相关的成分参与。通过以上研究，总结出望儿山金矿成矿精细过程（图6）。 

　　 

　　图1 望儿山金矿围岩蚀变、矿化照片 

　　 

　　图2 望儿山金矿金属矿物组合显微照片（A~E为光学显微图像、F为背散射图像） 

 

　　图3 望儿山金矿阶段II和III石英显微照片（A、C光学显微图像，B、D阴极发光图像） 

　　  

　　 

　　图4 望儿山金矿不同阶段黄铁矿在背散射下结构特征、硫同位素组成和微量元素含量特征及相应的分析点位置 

　 

　　图5 望儿山金矿不同阶段黄铁矿硫同位素组成分析结果 

　　图6 望儿山金矿成矿过程示意图 

　　  

　　以上研究成果发表在近期出版的矿床学重要国际期刊Ore Geology Reviews上，本研究受国家重点研发计划“华北克拉通成矿系统的深部过程与成矿机理”项目(2016YFC0600105)和国家自然科学基金项目资助。 

　　  

　　更多详情请参考： 

　　Hu Huan-Long, Fan Hong-Rui*, Santosh M., Liu Xuan, Cai Ya-Chun, Yang Kui-Feng. 2020. Ore-forming processes in the Wang’ershan gold deposit (Jiaodong, China): Insight from microtexture, mineral chemistry and sulfur isotope. Ore Geology Reviews, 120: 103600 

　　论文链接： 

　　https://doi.org/10.1016/j.oregeorev.2020.103600