周振菊等-OGR: 造山型金矿成矿元素来源具有多元性

　　造山型金矿在世界分布广泛，其金的资源量超过全球的30%。虽然造山型金矿研究在近年取得快速进展，但是其成矿元素来源以及金沉淀机制仍然存在争议。针对这一关键科学问题，中国地质科学院地质力学研究所矿田构造研究室周振菊副研究员、陈正乐研究员及其合作者选择西南天山典型造山型金矿阿沙哇义金矿（图1）为研究对象，在德国莱布尼茨汉诺威大学矿物学研究所对不同成矿期的黄铁矿开展了fs-LA-ICP-MS微量元素分析，取得以下认识：

　　（1）简单的二元图解（如Co vs. Ni）并不能完全区分黄铁矿的成因类型。因此，本次研究选择了能够示踪黄铁矿成因特征的参数（Sb/Au，Bi/Au，Se/Au，Co/Ni 和 Zn/Ni）进行聚类分析，确定了Py1为沉积黄铁矿，Py2为沉积黄铁矿受热液改造后形成的，但表现出更多热液黄铁矿特征，Py3为热液黄铁矿，Py4为热液黄铁矿蚀变残余体，而非沉积黄铁矿剩余残骸（图2，图3，图4）。

　　（2）发现造山型金矿的金砷等元素具有多源性：黄铁矿原位fs-LA-ICP-MS微量元素分析以及我们之前的C-H-O同位素研究表明，阿沙哇义金矿成矿期黄铁矿的Au、As、Cu和Se主要来自深部变质热液，Co和Ni等元素来自赋矿围岩中的沉积黄铁矿。

　　（3）通过应用机器学习方法，确定阿沙哇义金矿成矿期黄铁矿微量元素特征与造山型金矿类似；基于黄铁矿微观结构和微量元素数据，认为流体沸腾以及水岩反应是导致金等成矿元素富集沉淀的主要机制。

　　（4）推导出黄铁矿溶解再沉淀过程中释放Ni的化学反应式，这一认识改变传统观点，即沉积黄铁矿中的Co和Ni在后期变质变形作用中不易迁移。

　　“(Fe, Ni)S2 + 3Cl– → FeS2 + NiCl3– + 2H2S + O2”

　　该研究成果深化了对造山型金矿床的金属来源和沉淀机制的认识。同时，论文的研究方法和结果对于类似金矿床成矿作用研究具有参考价值。值得注意的是，在选择适用于示踪成矿元素来源的沉积黄铁矿样品时，需要避免选择受到后期变质变形作用或者受到后期热液改造的沉积黄铁矿，因为其成分不代表原始沉积时的特征。建议选择具原始沉积成因特征的黄铁矿颗粒，如呈草莓状、微细立方体状，以及与层理平行排列的微晶黄铁矿，通常Co/Ni比值≤2。

　　研究成果发表于国际矿床学领域权威期刊Ore Geology Reviews. Zhenju Zhou, Zhengle Chen, Stefan Weyer, Ingo Horn, Hailong Huo, Wengao Zhang, Nuo Li, Qing Zhang, Fengbin Han, Hongye Feng.,2023. Metal source and ore precipitation mechanism of the Ashawayi orogenic gold deposit, Southwestern Tianshan Orogen, Western China: Constraints from textures and trace elements in pyrite. Ore Geology Reviews,157:105452,https://doi.org/10.1016/j.oregeorev.2023.105452. 研究工作得到国家自然科学基金项目(42172093, 42172258, U1803242, 41772085) 以及“十二五”国家科技支撑计划项目 (2018YFC0604005, 2015BAB05B04)等联合资助。

　　

　　图1a-中亚及相邻造山带简图(据 Sengör et al., 1993修改); b-天山造山带构造简图（据Zhang et al., 2017修改）；c-西南天山区域地质及矿床分布示意图

　　 

　　图2  阿沙哇义金矿床矿石岩相学照片

　　

　　

　　 

　　图3  阿沙哇义金矿床Py3和Py4显微学特征

　　

　　 

　　图4阿沙哇义不同类型黄铁矿形成演化图