中硫型浅成热液系统中黄铁矿微量元素地球化学特征及其对成矿流体演化的指示——以中国东北镇光Au-Zn矿床为例

针对中硫型浅成热液系统(IS)成矿过程中微量元素赋存机制及流体演化路径不明的问题，研究人员以镇光Au-Zn矿床为研究对象，通过LA-ICP-MS原位微量元素分析和岩相学观察，揭示黄铁矿(Py1-Py3)中Te/Co/Se等元素分异规律，提出沸腾事件和大气降水混入是控制Au-Zn共沉淀的关键，为IS型矿床勘探提供地球化学标志。

　　

在全球贵金属和有色金属资源需求持续增长的背景下，中硫型浅成热液(Intermediate Sulfidation, IS)矿床因其独特的Au-Ag-Pb-Zn多金属组合备受关注。然而，相较于高硫型(HS)和低硫型(LS)系统，IS矿床的成矿机制研究相对滞后，特别是微量元素在硫化物中的赋存状态、多金属同步沉淀的物理化学控制因素等核心问题尚未解决。更棘手的是，现有分类标准对HS-IS-LS矿床的判别缺乏可靠的地球化学指标。

针对这些科学难题，中国地质大学等机构的研究人员选择中亚造山带东段多宝山矿田的镇光Au-Zn矿床（资源量：Au>13.23 Mt @ 2.59 g/t，Zn>7.08 Mt @ 1.05 wt%）作为典型案例，通过系统的黄铁矿微区分析，揭示了IS系统的成矿流体演化规律。这项发表于《Journal of Geochemical Exploration》的研究，首次建立了该矿床三阶段黄铁矿(Py1-Py3)的地球化学指纹，为理解中硫型系统的成矿过程提供了新范式。

研究团队采用三大关键技术：① 岩相学观察结合背散射电子成像(BSE)鉴定黄铁矿世代；② 激光剥蚀电感耦合等离子体质谱(LA-ICP-MS)原位测定Py1-Py3中20种微量元素；③ 基于Ag/Co、Se/Te等比值构建流体演化模型。样品来自矿床的1、2、5号矿化带，涵盖石英-黄铁矿脉(Py1)、多孔状富包裹体黄铁矿(Py2)和变形黄铁矿(Py3)。

研究结果

1. 岩相学特征
   早期斑岩阶段Py1呈自形-半自形结构，发育黄铜矿穿插；热液主成矿期Py2以多孔结构和富流体包裹体为特征；晚期变形阶段Py3则显示碎裂结构和压力影构造。这种纹理演化序列记录了从稳态结晶(Py1)→剧烈沸腾(Py2)→区域变质(Py3)的完整过程。

2. 微量元素地球化学
   Py1贫微量元素（Au均值0.03 ppm），反映岩浆热液主导的稳定环境；Py2显著富集Au(达48.6 ppm)、As、Tl等，且Se/Te比值骤降，指示大气降水混入引发的沸腾事件；Py3中Se-Te-As-Tl-Au的剧烈分异（如Te下降90%）则印证了区域变质作用的改造。

3. 元素赋存机制
   Au主要以固溶体(Au⁺
   )和纳米包裹体形式存在，而Ag-Cu-Pb-Zn兼具两种赋存状态。Co/Ni比值（Py1平均1.2→Py2达4.8）和Ag/Co比值变化揭示成矿温度从>300°C(Py1)降至200-250°C(Py2)。

结论与意义
该研究首次阐明镇光矿床的三阶段成矿模型：① 斑岩阶段高温岩浆热液形成贫矿Py1；② 大气降水混入导致沸腾，促使Au-Zn在Py2中超常富集；③ 区域变质作用重塑Py3元素分布。创新性提出Se/Te+Ag/Co组合可作为IS矿床的有效勘探指标，其变化梯度能精确定位矿体中心。这不仅解决了IS系统多金属共沉淀的争议，还为中亚造山带东段找矿提供了理论支撑。研究揭示的"沸腾-混合-变质"三联成矿机制，对全球类似矿床研究具有普适性启示。