发布时间：2023-03-31 浏览次数：10
地球系统中广泛存在着“水岩”作用，其微观反应机理涉及矿物取代（溶解-再沉淀vs.固态扩散）、矿物出溶以及拓扑生长等。不同的“水岩”反应方式能够导致金银等贵金属元素在硫化物矿物中的差异性富集和赋存。在热液成矿体系中，贵金属元素对不同的硫化物矿物呈现出的亲和力各异，而且在同一硫化物中贵金属元素的赋存形态也存在差异。例如，金通常是以纳微米颗粒或者离子态（Au1+）的形式赋存于（含砷）黄铁矿和毒砂中；银通常是以纳微米硫盐颗粒或者离子态（Ag1+）的形式富集于方铅矿中。尽管前人已经针对金银在硫化物中的富集机制取得了很多重要共识，但是对于“水岩”反应的微观过程如何约束金银的选择性富集和赋存依然缺乏清晰的认识。
针对上述问题，南京大学内生金属矿床成矿机制研究国家重点实验室蔡元峰教授团队选取福建马仑头浅成低温热液型金矿床为研究对象，综合运用扫描电子显微术（SEM）和球差校正透射电子显微术（ACTEM）等原位微区分析技术，对马仑头金矿开展了精细显微-纳米尺度的矿物学研究，获得以下主要认识：
（1）马仑头闪锌矿中普遍发育常被称作“黄铜矿病毒”的黄铜矿纳微米包裹体（图1），包裹体形成于两阶段的结晶演化特征，可被归因于早期黄铜矿与闪锌矿的固溶体共沉淀、晚期体系降温驱动的黄铜矿与闪锌矿的相分离；
图1（a）马仑头金矿典型矿石样品照片；（b）蚀变区TESCAN集成式矿物分析图片；（c–d）闪锌矿中黄铜矿纳微米包裹体。Sp=闪锌矿，Ccp=黄铜矿，Gn=方铅矿，Elc=银金矿，Py=黄铁矿，Qtz=石英，Chl=绿泥石，Fl=萤石。图a中白色虚线指示马仑头矿石样品中不同部分的分界面，图d中黄色虚线指代闪锌矿富铜与贫铜的分界面。
（2）金银纳米颗粒弥散地分布在闪锌矿中，且与黄铜矿包裹体密切交生（图2），指示金银纳米颗粒是由于晚期出溶作用所致；
图2 马仑头闪锌矿中金银纳米颗粒与黄铜矿包裹体紧密交生：（a）背散射照片；（b–c）HAADF-STEM照片和对应的EDS元素面扫描图。
（3）闪锌矿晶体结构约束黄铜矿的出溶，表现为黄铜矿纳微米包裹体优先沿着闪锌矿的{111}面网族或者堆垛层错产出（图3）；黄铜矿的高温无序态具闪锌矿结构，因此闪锌矿的[111]晶棱方向即对应于黄铜矿的[112]晶棱方向，结构的相似性是驱动黄铜矿优先沿着闪锌矿{111}单形的端面析出的内在因素；
图3 （a）明场像照片显示闪锌矿中发育堆垛层错；（b）HAADF-STEM照片显示黄铜矿薄板沿着堆垛层错延展；（c）HAADF-STEM显示黄铜矿薄板定向延展；（d）HRSTEM和傅里叶转变（FFT）显示c图中的堆垛层错沿着闪锌矿{111}面。SF=堆垛层错，白色虚线指示堆垛层错的延展方向，白色实线指代黄铜矿薄板的延展方向。
（4）马仑头闪锌矿中贵金属的异常富集很可能归因于深部岩浆热液流体与浅部大气降水混合过程中的贵金属元素的快速沉淀。
该成果近期以《Enrichment of precious metals associated with chalcopyrite inclusions in sphalerite and pyrite》为题在国际矿物学主流学术期刊《American Mineralogist》上录用，张贺助理研究员为论文第一作者，蔡元峰教授为通讯作者，合作者还包括Allan Pring教授等。论文受国家自然科学基金重大项目课题（42192504, 41830426, 42202036）等的联合资助。
论文信息：
Zhang, H., Qian, G.J., Zhou, F.F., Cai, Y.F., Pring, A. (2023) Enrichment of precious metals associated with chalcopyrite inclusions in sphalerite and pyrite. American Mineralogist, https://doi.org/10.2138/am-2022-8636.