新聞動態(tài)譚偉等-MD：利用黃鐵礦“指紋”揭示金成礦流體的侵入、演化歷史
石英脈型金礦以多期流體侵入為主要特征。通常情況下，可以根據(jù)金礦床中巖脈/礦脈的穿切關系以及相關熱液礦物的形成年齡來識別不同成礦階段（成礦前、主成礦、成礦后）流體的特征。然而，當同一成礦階段的金礦脈由多期、間歇性流體侵入形成時，有效識別多期流體的侵入期次及其物理化學性質，是查明石英脈型金礦的主期成礦過程和機制的重要前提。
黃鐵礦是石英脈型金礦床中常見的貫通礦物，其生長環(huán)帶的成分特征常被用來指示周圍流體的演化過程。流體的侵入會改造早期結晶的黃鐵礦，引起塑/脆性變形、元素活化、再結晶和增生等多種作用，并形成多種類型的次生顯微結構。這些次生顯微結構是黃鐵礦重要的指紋信息，能夠很好地揭示不同期次黃鐵礦之間的成因聯(lián)系以及流體的物理化學性質。
近期，中國科學院礦物學與成礦學重點實驗室的研究團隊與澳大利亞Curtin大學的Steven Reddy教授團隊合作，結合多種高精度微區(qū)分析手段，對遼東五龍金礦中的黃鐵礦進行了多尺度精細研究。該礦床的含金石英脈通常由數(shù)十至數(shù)百條毫米-厘米級的多金屬硫化物細脈組成（圖1a, b），不同期次形成的黃鐵礦成分接近，且堆積在一起，難以區(qū)分其形貌和生長環(huán)帶（圖1c,d）。但是，通過電子背散射衍射（EBSD）分析，發(fā)現(xiàn)多金屬硫化物細脈中主要包含三期具有不同晶體形貌和顯微結構的黃鐵礦（圖1e）。其中，Py1和Py2具有不同的成分和塑/脆性變形顯微結構，而細粒的Py3則是粗粒Py1/Py2在壓力作用下動態(tài)重結晶的產物。微區(qū)X射線熒光（μ-XRF）、電子探針（EMPA）、原子探針（APT）和高分辨透射電鏡（HRTEM）的分析揭示了不同尺度下Au的賦存狀態(tài)，發(fā)現(xiàn)Bi-Te礦物是石英脈中主要的載金礦物，相比之下，含砷黃鐵礦對金礦化的貢獻不大。針對黃鐵礦顯微結構的成因分析發(fā)現(xiàn)主成礦階段出現(xiàn)了兩期物理化學性質差異顯著的流體，早期高溫、還原性流體引起了Py1的溶解以及Bi-Te礦物以液態(tài)熔體的形式析出，而晚期流體導致了含砷黃鐵礦Py2的結晶。其中，Bi-Te液態(tài)熔體對流體中的Au具有超強的富集作用，這可能是導致Au成礦的主要原因。
圖1 五龍石英脈型金礦中黃鐵礦的產狀和顯微結構特征。（a）五龍金礦中的含金石英脈；（b）石英脈中毫米-厘米級的多金屬硫化物細脈；（c）石英脈中黃鐵礦的產狀特征；（d）石英脈中Fe、As、Bi元素的分布特征；（e）石英脈中不同黃鐵礦的取向特征（EBSD反極圖）。
該研究作為一個典型范例，為發(fā)現(xiàn)和解譯石英脈型金礦中黃鐵礦復雜顯微結構提供一套高效的分析方法。該方法同樣適用于其它類型的熱液礦床，用以揭示多期流體的侵入、演化歷史以及相關成礦過程。該研究得到了國家重點研發(fā)計劃“面向礦床學研究的變革性原位分析新技術”（2018YFA0702600）等項目的資助。相關研究成果近期發(fā)表在Mineralium Deposita期刊上。
論文信息：Tan W., Reddy S.M., Fougerouse D., Wang C.Y., Wei B., Xian H.Y., Yang Y.P., He H.P. 2022. Superimposed microstructures of pyrite in auriferous quartz veins as fingerprints of episodic fluid infiltration in the Wulong lode gold deposit, NE China. Mineralium Deposita, doi.org/10.1007/s00126-022-01104-4.
相關研究還包括：Wei B., Wang C.Y., Wang Z.C., Cheng H., Xia X.P., Tan W. 2021. Mantle-derived gold scavenged by bismuth-(tellurium)-rich melts: Evidence from the Mesozoic wulong gold deposit in the North China Craton. Ore Geology Reviews 131: 104047
