黄铁矿原位LA-ICP-MS微量元素分析在金矿床中应用

运用LA-ICP-MS对金属硫化物、氧化物进行原位微区微量元素分析具有灵敏度高、检出限低、多元素同时检测的优势, 应用前景广阔。本文综述了黄铁矿LA-ICP-MS原位微量元素分析在金矿研究方面的应用, 指出在详细的岩相学观察基础上, 将LA-ICP-MS分析与电子探针背散射分析、X射线面扫描分析、原位S/Fe同位素分析技术等连用, 可用于判断黄铁矿中微量元素的赋存状态, 约束变质变形过程中微量元素的活化-迁移行为, 反演成矿流体性质及演化规律, 示踪成矿物质来源, 精细刻画成矿过程, 有效约束矿床成因。     

河北金厂峪金矿床黄铁矿微量元素分析

<正>金厂峪金矿位于河北省迁西县境内,是我国冀东金矿成矿带中规模最大的金矿床,也是全国知名的大型金矿床之一。前人对本矿床做了大量的地质工作,矿床成因仍存分歧。原位分析技术的不断提高,矿物原位LA-ICP-MS微量元素分析成为近几年解决矿床疑难问题最流行的手段之一。文本通过对金厂峪金矿床主成矿期黄铁矿微量元素开展微区原位实验分析工作,试图从矿物地球化学特征研究方     

铅锌矿床中微量元素富集及关键测试技术研究新进展

铅锌矿床中微量元素的富集特征、富集机制及对矿床成因指示是当前矿床学研究的热点之一。对铅锌矿床微量元素富集及关键测试技术研究新进展进行了综述,指出:①富集微量元素的铅锌矿床不仅分布于古陆边缘,造山带也是有利的构造背景;②不同成因类型铅锌矿床所富集的微量元素种类和含量不同,元素组合、含量及比值可以指示矿床成因;③微量元素以类质同象、固熔体、微细矿物包裹体形式甚至是独立矿物形式存在于闪锌矿和方铅矿中,富集过程受扩散速率、结晶温度、氧化还原条件、硫逸度、成矿物质和成矿流体等物理化学条件控制;④硫化物LA-ICP-MS微区分析能精确测定硫化物中微量元素的含量,了解其赋存状态,可为铅锌矿床成因研究提供微观证据。最后指出微量元素研究过程中要加强LA-ICP-MS原位微区测试技术的应用,并与宏观矿床地质特征研究相结合。     

LA-(MC)-ICPMS和(Nano)SIMS硫化物微量元素和硫同位素原位分析与矿床形成的精细过程

硫化物微区原位分析技术包括LA-ICPMS定点微量元素分析、LA-ICPMS和(Nano) SIMS微量元素面扫描分析,以及SIMS、Nano SIMS和LA-MC-ICPMS原位硫同位素点分析和面扫描。这些分析方法可以有效地获取不同期次硫化物微量元素含量、丰度分布图像、硫同位素比值和分布特征,结合微区时间分辨信号谱图、微量元素相关性分析等,在矿床学的成矿元素行为与赋存状态、成矿元素置换反应、成矿流体与硫的来源、矿石矿物的化学分带性、矿床成因模型等研究中有着重要的应用前景,以探讨矿床的精细成矿过程。硫化物原位微量元素和同位素LA-(MC)-ICPMS和(Nano) SIMS分析,需要降低仪器和分析方法的系统误差,克服严重的基体效应和同位素分馏效应。     

热液型金矿床中的黄铁矿矿物学研究综述

黄铁矿是热液金矿化体系中较为重要的矿物。黄铁矿精细矿物学研究是热液金矿床成矿机制研究的一个重要课题。黄铁矿的矿物学特征主要包括物理结构和化学成分特征。笔者综述了黄铁矿的形态、晶胞参数及热电性等物理结构特征和地球化学成分特征在热液金矿床的应用及其研究进展。黄铁矿的物理特征及其时空变化规律,可以定性约束成矿物理化学条件的演化过程。黄铁矿的微量和稀土元素组成、分布及演化特征,可以示踪成矿物质及成矿流体来源,进而获得有关矿床成因及金属沉淀机制等方面的信息。此外,近年来发展迅速的黄铁矿单矿物Re-Os同位素定年及原位微区稳定同位素(S、Pb)分析可以对确定金矿床精确成矿年代及精细成矿过程提供重要的参考信息。     

安徽省东源斑岩型钨矿床白钨矿原位微量元素特征及其指示意义

新兴的白钨矿面扫描技术对于解释矿物微量元素特征具有重要的指示意义。文章选择皖南地区东源斑岩型钨矿床中白钨矿为研究对象,利用面扫描和阴极发光图像技术对矿物微区结构和原位微量元素特征进行系统研究。分析结果显示,白钨矿具有核边结构且微量元素特征具有明显的分带性,同一白钨矿颗粒核部亏损Mo、Nb、Ta元素,富集REEs,而边部相反。在此基础上,文章通过系统的白钨矿单点微量元素分析,反演了成矿流体性质和演化过程,提出东源钨矿床成矿流体氧逸度逐渐增高,成矿流体富集F挥发分且F含量逐渐增加,成矿物质很可能有幔源组分加入。通过白钨矿面扫描和阴极发光图像查明矿物微区结构,进而开展了白钨矿微区微量元素单点分析,有可能对成矿流体和矿质来源作出合理的解释。     

LA-ICPMS原位微区面扫描分析技术及其矿床学应用实例

LA-ICPMS原位微区面扫描技术的发展对解析具有包裹体、环带结构的矿物或受多期岩浆/热液活动影响形成的溶蚀再结晶的矿物具有重要的地质意义。黄铁矿作为最普遍的硫化物种类之一,可形成于各种类型矿床中,其微量元素组份记录了矿床形成过程的重要信息。通过LA-ICPMS原位微区面扫描技术获得的黄铁矿晶体内部结构组份信息可用来限定成矿流体的性质、厘定成矿流体的演化规律、示踪成矿物质来源、约束变形变质作用过程中元素的活化和迁移行为,以及约束矿床成因等。本次研究选取了内蒙古二连盆地中巴彦乌拉大型铀矿床、辽宁青城子地区榛子沟铅锌矿、加拿大Pardo砂金矿中的黄铁矿作为研究对象,运用原位微区LA-ICPMS元素面扫描技术揭示其内部组份及结构信息,探索该技术在不同类型矿床中的应用价值。巴彦乌拉大型砂岩型铀矿床中的黄铁矿的内部组构信息显示成矿体系的p H和Eh对硫酸盐还原细菌活动均有影响,并控制与之相关的铀矿化;且成矿体系的p H和Eh受到外界不断供给的地下水的影响,呈振荡性变化。辽宁榛子沟铅锌矿中的黄铁矿的内部组构信息显示矿化过程受到了至少两期流体活动的叠加影响,包括早期同沉积时期的流体以及晚期与燕山期岩浆活动有关的热液流体。加拿大Pardo金矿中黄铁矿的内部组构信息显示矿床中半自形-自形的黄铁矿实际包含碎屑成因的磨圆状核部及后期热液活动形成的增生边;金主要呈浸染状分布在碎屑成因的黄铁矿核部,后期热液活动对金矿化影响微弱。     

激光剥蚀电感耦合等离子体质谱-电子探针分析白山堂铜矿中的黄铁矿成分

通过激光剥蚀电感耦合等离子体质谱(LA-ICP-MS)获得被测物相中痕量元素的丰度值是目前原位分析矿物物相的技术之一。黄铁矿作为斑岩铜矿中的重要矿物,其主量、微量元素的特征能为成矿过程提供重要信息。本文建立了应用LA-ICP-MS测定黄铁矿微区微量元素组成、电子探针(EMPA)测定主量元素的方法,并将该方法应用到白山堂斑岩铜矿区。LA-ICP-MS实验采用60μm的激光束对分析样品进行斑点式剥蚀,以氦气作载气,重复频率5 Hz,激光能量约6 J/cm~2;单点分析时间60 s,分析数据以Fe作内标,用MASS-1黄铁矿标样进行校正,多数元素分析精度好于10%。针对黄铁矿与毒砂光学性质相似,容易混淆的问题,可以利用二者物理性质的差异进行区分。测试结果显示:矿区黄铁矿的主量元素呈亏硫高铁的特征,指示其为热液成因;微量元素特征表明其形成深度为中部,属与火山作用有关的中低温热液型黄铁矿。此结论对白山堂铜矿的成因类型、成矿流体来源等提供了相应的证据,对矿区的勘查具有理论指导意义。     

广西凭祥地区金矿床地质地球化学特征研究

凭祥地区金矿床受断层构造与酸性火山岩的双重控制。围岩蚀变为黄铁矿化、绢云母化、硅化等。矿床的形成经历了两个成矿期：热液成矿期与表生氧化期。热液成矿期金由热液迁移至围岩，被黄铁矿与毒砂吸附。表生氧化期黄铁矿与毒砂氧化形成氧化铁矿物，金被吸附到氧化铁矿物之上得到富集。对矿化岩石与围岩的微量元素与稀土元素分析结果表明，本区金矿以Au-As-Sb-Hg组合为特征，As是金的找矿指示元素。根据金矿床的矿物组合与微量元素特征以及矿床地质条件推测，本区金矿床属低温热液矿床，形成时代为燕山期。     

四川木里梭罗沟金矿床载金黄铁矿原位微量元素特征

甘孜–理塘缝合带是四川重要的金矿带之一。梭罗沟大型金矿床是该带上的典型矿床,但其矿床成因仍存在争议。为了准确厘定其矿床成因,本文对梭罗沟金矿床中的它形和自形（五角十二面体）的载金黄铁矿进行了LA-ICP-MS原位微量元素分析。结果显示梭罗沟它形黄铁矿元素含量变化较小,较为集中,而自形黄铁矿具有明显的核–幔–边结构,元素含量变化范围较大。总体上,两种黄铁矿中Au与As均具有明显的正相关性,但Au与FeS₂和Co/Ni值具有负相关性。它形黄铁矿和自形黄铁矿的Co/Ni值分别为0.2和57.1,两者都具有较高的Au和较低的Ag含量;这表明它形黄铁矿主体来源于沉积作用,受后期成矿热液改造,而自形黄铁矿属于热液成因。梭罗沟金矿床成矿过程为火山–沉积岩中的Au在变质热液作用下再活化富集的结果,属于典型的造山型金矿床。     

胶东焦家金成矿带2420~3206 m垂深金矿物和黄铁矿微量元素特征

在胶东莱州吴一村地区完成的3266.06 m深钻,是目前焦家金成矿带最深见矿钻孔,研究钻孔揭露的深部矿石中金矿物及黄铁矿微量元素特征,对探讨深部成矿作用演化具有重要意义。笔者采取深钻中2420~3206 m垂深的岩（矿）芯样品进行了详细的岩相学和矿相学研究,结合扫描电镜和电子探针微区分析,研究了矿石中金矿物的赋存状态和成分。对不同成矿阶段形成的黄铁矿进行了LA-ICPMS微量元素分析。研究结果表明,深部矿石中载金矿物主要为黄铁矿,其次为石英、黄铜矿、方铅矿,可见金主要以自然金和银金矿的形式存在,以晶隙金和裂隙金为主,其次为包体金。与浅部金矿床比较,深部金的成色较高。黄铁矿分为6种类型,第Ⅰ成矿阶段形成富Co型黄铁矿Py1,第Ⅱ成矿阶段形成富Ni型黄铁矿Py2a和Py2b,第Ⅲ成矿阶段形成富Au、As型黄铁矿Py3a和富Au、Ag、Pb、Bi型黄铁矿Py3b,第Ⅳ成矿阶段形成贫微量元素黄铁矿Py4。其中,Py1和Py2a发生强烈破碎,裂隙表面对热液中的Au络合物产生吸附作用,对金沉淀富集起重要作用。黄铁矿中Co、Ni、As等微量元素主要以类质同象形式赋存,而Au、Ag、Cu、Pb、Zn、Bi等主要以纳米级、微米级矿物包体形式赋存。Pb+Bi、Cu+Pb+Zn、Te+Bi与Au+Ag呈明显正相关,而Au与As相关性较差。黄铁矿中Co、Ni含量较低,而Au+Ag+As或Au+Ag+Pb+Bi+Cu含量较高指示成矿有利。另外,黄铁矿中Co、Ni含量较高,并且破碎强烈,成矿相关元素含量较高也指示成矿有利。     

In-situ Trace Element Analysis Characteristics of Pyrite in Sanshandao Gold Deposit in Jiaodong Peninsula: Implications for Ore Genesis

There are controversies about the genesis of the lode gold deposits in Jiaodong area. The Sanshandao gold deposit is the largest one in Jiaodong area. To better understand the genesis of the gold deposit, it is necessary to know the evolution of ore-forming fluid and the source of ore-forming material for the Sanshandao gold deposit. In this paper, the trace element composition of pyrite at different metallogenic stages in the Sanshandao gold deposit was analyzed by using LA-ICP-MS. Based on geological characteristics and petrography observation and SEM analysis, pyrite can be divided into three stages and six classes, including porous Py1-a and smooth Py1-b in pyrite-sericite-quartz alteration (Py1), many mineral inclusions in the Py2-a and smooth Py2-b associated with carbonate in the quartz-pyrite ± siderite veins (Py2), a lot of polymetallic sulfide inclusions hosted Py3-a and Py3-b with smooth and oscillation band in the quartz-polymetallic sulfide vein (Py3). The experimental results show that the gold content is very low in the lattice of pyrite, most of which is less than 1×10^-6, and gold mainly occurs in the form of visible gold. The contents of Au, Ag, Cu, Pb and Sb of pyrite gradually increase from early stage to late stage. The high content of Co+Ni in the earliest stage (up to 9268×10^-6) reflects that pyrite in the early stage is likely derived from magma, and the Co/Ni ratio gradually decreases, suggesting the decrease of ore forming fluid temperature. Combined with the geological observations and trace elements component of pyrite, the study shows that the genesis of the Sanshandao gold deposit is related to the evolution of magmatic hydrothermal reservoir. The ore-forming fluid is transported several times along the fault by seismic pumping.     

贵州泥堡金矿床热液方解石地球化学特征及地质意义

已有研究表明,右江盆地卡林型金矿成矿期方解石具有独特的中稀土元素富集特点,但其成因还存在诸多争议。贵州泥堡金矿存在成矿期和非成矿期2种热液方解石脉,其中成矿期方解石脉多出现在矿化凝灰质细砾岩与凝灰质（粉）砂岩中,矿物组合为含砷黄铁矿+毒砂+石英+方解石;非成矿期方解石脉在未蚀变灰岩、矿化凝灰质细砾岩与凝灰质（粉）砂岩中均发育,且常穿切成矿期含硫化物方解石脉。文章通过对2种类型方解石脉开展稀土元素与碳、氧同位素、成矿期方解石脉内金属硫化物电子探针与微区原位LA-ICP-MS元素分析,发现与成矿期方解石脉共生的黄铁矿具典型的环带结构,黄铁矿环带和毒砂富Au、As、Sb、Hg、Cu、Co、Ni等元素。成矿期方解石脉显示中稀土元素富集模式和Eu正异常特征,表明金成矿流体为还原性流体,明显不同于非成矿期方解石脉的轻稀土元素富集模式和Eu负异常特征。泥堡金矿成矿期热液方解石的中稀土元素富集模式,与中国西南低温Au-Sb矿床成矿期方解石、萤石、磷灰石等矿物的稀土元素组成特征一致,酸性成矿流体的稀土元素组成可能是导致该金矿区成矿期方解石富集中稀土元素的主要原因。该区热液方解石特有的地球化学特征,使其在低温热液金矿床成矿年代学研究及深部找矿应用方面具有重要前景。     

胶东三山岛金矿床黄铁矿原位微区微量元素特征及对矿床成因的指示

胶东地区是我国最大金成矿聚集区,其金矿床的成因长期以来一直存在很大争议,三山岛金矿床是胶东地区最大的金矿床,通过采用LA-ICP-MS分析不同阶段黄铁矿中微量元素组成,可以探讨成矿流体演化及成矿物质来源。根据野外地质特征及岩相学观察,结合SEM结构分析将三山岛金矿床的黄铁矿分为3个阶段,6个亚类,即黄铁绢英岩化带(Py1)中包裹大量绢云母和石英的Py1-a和表面光滑的Py1-b,石英—黄铁矿±菱铁矿脉(Py2)中富含矿物包裹体的Py2-a和与菱铁矿共生且表面光滑的Py2-b,石英—多金属硫化物脉(Py3)中有很多细粒多金属硫化物包裹体的Py3-a和表面光滑的Py3-b。3个阶段黄铁矿晶格中金含量均很低,大部分小于1×10^-6,金主要以可见金形式存在。从早阶段到晚阶段黄铁矿中Au与Ag,Cu,Pb,Sb有较好的正相关性,且含量有逐渐增加的趋势。最早阶段黄铁矿中Co+Ni的含量很高(最高为9268×10^-6),反映了早期黄铁矿可能来源于岩浆岩源区,后期Co/Ni值逐渐降低,暗示了成矿流体温度逐渐降低。结合地质特征和黄铁矿微量元素研究,表明三山岛金矿床成矿物质可能来源于深部岩浆热液储库,通过地震泵机制沿断裂构造多次侵位成矿。     

Trace Element Record of Pyrite from Diverse Deposits-Examples from the Dabaoshan Polymetallic Deposit of Northern Guangdong,South ChinaEI北大核心CSCD

The Dabaoshan polymetallic deposit, located in the middle Nanling metallogenic belt, is an important and representative W-Mo-Cu-Pb-Zn deposit in the northern Guangdong. The deposit is characterized by a complex combination of ore-forming elements, containing 0.86 Mt Cu, 0.85 Mt Zn, 0.31 Mt Pb, 0.14 Mt WO3 at grades of 0.86%, 12%, 1.77% and 0.12%, respectively. Due to different mineral association and occurrence, mineralization at Dabaoshan can be defined as three types: porphyry W-Mo mineralization, skarn Mo-W mineralization and strata-bound sulfide mineralization. Pyrite from the three-mineralization types has different textures and element compositions. EMPA mapping analysis suggested that distribution of Co, Ni, and As is nearly homogeneous, whilst As in pyrite from the stratabound sulfides shows weak irregular zoning. LA-ICP-MS analyses of pyrite suggested that the three type have distinctive trace element characteristics even though the concentrations of the trace elements are relatively low. Cobalt, Ni, As and Se substitutes Fe and S in pyrite respectively while Cu, Zn, Sn Sb are mainly represented by chalcopyrite, sphalerite, cassiterite and stibnite inclusions enclosed in pyrite. Ni and Ag are rich in the pyrite from the stratabound mineralization. The results suggested that the trace element characteristic of pyrite can be used to: a) study the occurrence of trace element in pyrite; b) imply the chemical-physical conditions; c) trace the regional ore-forming substance and ore forming process. The stratabound mineralization is formed during the volcano eruption during the Devonian then and overprinted by the deep source material and multiple ore-forming fluids in the Yanshanian period. © 2018, Science Press. All right reserved.     

山东莱州曲家金矿黄铁矿微量元素对成矿过程的指示

曲家金矿位于我国重要的蚀变岩型金矿矿集区之焦家金矿带的中段，矿床赋存标高为-726～-1 334 m。为研究黄铁矿的演化及其对金成矿过程的指示，运用LA-ICP-MS分析黄铁矿原位微量元素含量，结合岩相学观察和点群分析对黄铁矿进行了分类。发现黄铁矿中Co、Ni、As等微量元素主要以类质同像形式赋存，而Au、Ag、Cu、Zn、Pb、Bi等元素主要以纳米级、微米级矿物包裹体形式赋存。黄铁矿主要分为5种类型：富Co型Py1,富Ni型Py2,富Au、As型Py3,富Au、Ag、Pb、Bi型Py4及“干净”型Py5。黄铁矿微量元素特征指示成矿物质可能主要来源于前寒武纪变质基底岩石和中生代岩浆岩，少量来源于地幔，成矿热液可能属变质热液、岩浆热液和浅部大气降水的混合成因。不同类型黄铁矿反映成矿热液由富Co、Ni经富As、Au向富Pb、Bi、Au、Ag演化。Py1和Py2形成后受构造活动影响发生强烈破碎，裂隙表面对热液中金络合物增强的吸附作用促使金在裂隙中沉淀，对金的富集成矿可能起重要作用。Co、Ni含量较低，同时Au、Ag、As、Pb、Bi等元素含量较高的黄铁矿与成矿作用有密切关系。另外，黄铁矿中C...     

甘肃阳山金矿床矿石特征及成因意义

甘肃阳山金矿床是一个超大型细脉浸染型金矿床,所处大地构造位置属西秦岭成矿带,位于中朝板块、扬子板块及松潘-甘孜褶皱系夹持的区域内。其矿体产于燕山期斜长花岗斑岩与中泥盆统三河口组千枚岩接触带及围岩构造破碎带内。通过显微镜下鉴定、电子探针、矿石成分分析等方法,对矿石结构构造、矿石化学成分和矿物成分、载金矿物和金的赋存状态进行研究,发现其主要的载金矿物为岩浆热液成因的黄铁矿,生物化学沉积成因的黄铁矿对成矿物质的富集及矿源层的形成起重要的作用,中泥盆统三河口组为矿源层。矿石结构构造反映出矿床的形成经历了沉积成矿作用和热液成矿作用,成矿过程为多期多阶段。稳定同位素研究表明,成矿物质来源于矿源层及燕山期岩浆岩。矿床成因类型为中低温岩浆热液层控型金矿床。     

The metallogenic mechanism of the Dadengge gold polymetallic deposit in the Jiaodong Peninsula: Constraints from pyrite Rb-Sr dating,in situ S isotope and trace elementsSCIEI北大核心CSCD

大邓格金多金属矿床是胶东半岛唯一的一个金、银、铅、锌、铜共生的多金属矿床。与胶东金矿床主要分布于华北克拉通东南缘的胶北地体不同,大邓格矿床处于苏鲁-大别造山带最东端的威海超高压变质带。准确限定大邓格矿床的成矿年龄和成矿物质来源对深入理解胶东晚中生代成矿作用及构造背景具有重要意义。本文选取大邓格金多金属矿床主成矿阶段矿石中的黄铁矿开展Rb-Sr同位素定年和原位硫同位素及微量元素分析,以此限定成矿时限、成矿物质来源和成矿机制。结果显示黄铁矿Rb-Sr同位素等时线年龄为109.8±1.7Ma(MSWD=1.4),与该区域的钼、铜等有色金属矿床成矿时代一致,略晚于胶东大规模金矿爆发的时代(~120Ma)。主成矿阶段的硫同位素在-1.20‰~6.65‰之间,平均值为5.31‰。黄铁矿中富集Cu、Pb、Zn、Co、Ni等亲硫元素和铁族元素,Co/Ni比值介于0.03~1.36之间。大邓格金多金属矿床在空间上产于伟德山岩体的崮庄岩石单元外围,且成岩、成矿时代一致,表明二者具有密切的成因联系。综合分析认为,胶东早白垩世成矿作用受控于与古太平洋板块俯冲、华北克拉通破坏有关的热隆-伸展构造环境,俯冲板块向东后撤造成了西早东晚的区域成矿时间差异。