变质作用对瑞典Skellefte地区R?vliden North VMS矿床中矿石矿物微量元素再分配的制约机制

研究人员针对变质作用如何影响火山成因块状硫化物(VMS)矿床中微量元素分布这一关键科学问题，通过LA-ICP-MS和EPMA技术分析了瑞典Skellefte地区R?vliden North矿床的闪锌矿、黄铜矿等矿物化学组成。研究发现变质重结晶虽未显著改变主量元素分布，但导致Ga在闪锌矿与黄铜矿间的重新分配，并促使Ag、Cd、Sb在年轻成矿序列中富集。该研究首次提供了Skellefte地区多矿物原位微量元素数据集，为理解变质过程中元素迁移规律及深部找矿提供了新依据。

　　

在矿产资源勘探领域，理解变质作用对矿床原始化学特征的改造程度一直是重大挑战。瑞典Skellefte地区作为欧洲重要矿集区，其1.9-1.8Ga形成的火山成因块状硫化物(VMS)矿床经历了多期变形和绿片岩相-低角闪岩相变质作用。这些地质过程如何影响矿石矿物的微量元素分布？能否通过矿物化学特征追溯原始成矿信息？这些问题的解答对深部找矿和资源评估至关重要。

瑞典吕勒奥理工大学联合都柏林圣三一学院的研究团队选择R?vliden North矿床开展系统研究。该矿床2010年钻探发现，含19.1米厚矿体（Zn 4%、Cu 0.87%、Ag 32g/t），是研究变质改造的天然实验室。通过详尽的矿物学观察和先进的微区分析技术，研究人员揭示了变质过程中元素再分配的精细机制，相关成果发表于《Journal of Geochemical Exploration》。

研究采用分层采样策略，结合光学显微镜、扫描电镜(SEM)观察矿物结构。电子探针微区分析(EPMA)定量测定硫化物主量元素，激光剥蚀电感耦合等离子体质谱(LA-ICP-MS)实现微量元素原位分析，包括二维元素成像。针对数据中的检测限以下值，采用基于马尔可夫链蒙特卡洛(MCMC)的数据增强算法处理，并运用线性混合效应(LME)模型分析矿物类型对元素分布的影响。

矿物结构特征
闪锌矿在Sp+Pyh+Gn±Py矿化中主要呈他形晶，发育生长双晶，与针状角闪石集合体共生。通过结构分析识别出D₁
事件形成的S_C
面理、D₂
事件形成的S₂
面理，以及后期张裂隙和穿刺脉中的硫化物再活化现象。

矿物化学特征
闪锌矿的Fe含量在各矿化类型中相对稳定（7.28-8.0wt%），但Cu、In在Ccp+Pyh+Py矿化中显著富集（Cu中位数89.9ppm vs 22.6ppm）。LME模型显示Cd、In、Sb含量受矿化类型显著影响（p<0.05），其中Cd在Sp+Gn±Ss矿化中含量最高（2700ppm）。黄铜矿是Sn的主要载体（中位数147ppm），而方铅矿富集Ag、Tl等元素，在后期构造中Ag含量可达968ppm。

元素分配机制
变质重结晶促使Ga在闪锌矿-黄铜矿间重新分配， chalcopyrite中Ga含量达20.2ppm。Ag的分布呈现明显分异：在方铅矿和硫盐矿物中富集，但在黄铜矿和磁黄铁矿中未见增加。LA-ICP-MS成像揭示黄铁矿增生边部的Co、As环带，反映变质流体参与的溶解-再沉淀过程。

银矿物形成机理
通过EPMA确定银矿物主要为argentotetrahedrite-(Fe)（Ag 18.5-19.5wt%）、dyscrasite（Ag 72.9wt%）等。这些矿物多产于D₂
相关构造中，实验数据支持其形成于α-方铅矿的出溶作用，温度区间200-350°C。

后期热液叠加
上盘围岩中与沸石共生的闪锌矿显示独特的高Ge（103ppm）、Ga特征，与区域上0.7-0.5Ga形成的脉状Zn-Pb矿床相似，可能与大西洋开启或Timanian造山作用的远程效应有关。

该研究首次建立了Skellefte地区VMS矿床的多矿物微量元素数据库，证实尽管经历高级变质作用，矿床仍保留原始元素分带特征。研究提出的Ag-Sb分布模式可作为深部找矿标志，而建立的微量元素分配模型为资源评估和选矿工艺优化提供了理论依据。特别是发现变质过程中Cd、Ag等元素的活化再富集现象，对理解变质矿床经济元素超常富集机制具有普遍意义。矿物化学与构造分析的结合方法，为全球其他变质改造矿床的研究提供了范式。