右江盆地典型卡林型金矿床Au的赋存状态及沉淀机制研究

As an important kind of hydrothermal gold deposit, Carlin-type gold deposits are best known in Nevada (USA) and Youjiang Basin (China). The “invisible gold” in these deposits occurs in thin rim (usually less than 10 μm) of arsenian pyrite, which consist of several sub-rims. And these arsenian pyrite sub-rims recorded the evaluate information of ore fluid during mineralization. The research of Au occurrence state and precipitation mechanism in arsenian pyrite is significant. It can be used for revealing the mineralization process of Carlin-type gold deposit. However, these work is hampered in long time due to the size of arsenian pyrite (less than 50μm) and analytical methods. In this work, we will use high spatial-resolution analysis method including NanoSIMS (100nm) and FIB-TEM (2Å) to reveal the microstructures, chemical composition and distribution. And try to uncover the blocked information in arsenian pyrite including Au occurrence state, evolution process of ore fluid and precipitation mechanism of gold. This work will contribute to improve the theory of Carlin-type gold deposits mineralization in Youjiang Basin and provide useful guidance on ore exploration.

卡林型金矿主要分布在美国内华达州和我国扬子地块右江盆地，是全球主要热液金矿床类型之一。金呈不可见金形式，赋存在微细粒黄铁矿外围、宽度非常细小（多小于10μm）的各个含砷黄铁矿亚环带中，由里而外的各亚环带记录了成矿流体从早到晚的演化历史。受分析测试技术的限制，以往对各亚环带的物质组成及其演化规律方面的信息，未获得清晰认识，制约了对卡林型金矿金赋存状态和沉淀机制的正确理解。本项目拟选择右江盆地的若干代表性卡林型金矿为对象，主要借助近年发展起来的高空间分辨率（约100nm）纳米探针技术（NanoSIMS）和聚焦离子束-高分辨（高达2Å）透射电镜联用技术（FIB-HRTEM）等微区原位观测手段，深入研究矿床中载金含砷黄铁矿环带内部各亚环带的微观结构、物质组成和空间分布规律，揭示金的赋存状态、成矿流体演化过程和成矿元素沉淀机制。研究成果对发展卡林型金矿成矿理论和指导卡林型金矿开发利用，具有重要意义。

本研究针对右江盆地卡林型金矿中金在含砷黄铁矿中的赋存状态、成矿流体性质以及金的沉淀机制等科学问题，通过电子探针EPMA、扫描电子显微镜SEM、激光剥蚀等离子体质谱仪LA-ICPMS、高精度二次离子探针SHRIMP、纳米粒子探针NanoSIMS、聚焦粒子束-高分辨透射电镜联用FIB-TEM等先进技术，对成矿相关石英、含砷黄铁矿等矿物开展了系统的原位微区化学成分、矿物晶体结构分析；同时，对右江盆地基底地层的微量元素和汞同位素特征进行了分析。根据石英的微量元素及同位素特征，我们认为烂泥沟卡林型金矿的成矿流体主要来源于岩浆或深部基底地层相关流体，并在上升至浅表过程中逐渐混入大气流体并形成矿床。根据含砷黄铁矿环带的纳米金分布特征和晶体结构特征，我们认为烂泥沟金矿在成矿过程中，含砷黄铁矿环带形成于快速结晶过程，在此过程中形成的大量纳米含砷黄铁矿颗粒，对金的超常富集有重要作用。根据右江盆地基底地层汞同位素特征，以及华南锑矿中矿床年代与华夏板块中岩浆岩年龄分带的耦合现象，我们推测古太平洋板块俯冲为华南锑矿带，包括右江盆地中的低温成矿，提供了动力学背景。本项目所获得的成果，一方面丰富了华南大规模低温成矿作用理论，另一方面也对右江盆地卡林型金矿中金的高效回收利用有一定指导意义。