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。     

邦布造山型金矿床黄铁矿原位微量元素特征及其成矿意义数

邦布金矿床是目前在雅江缝合带研究程度最高且唯一正在开采的大型造山型金矿床.为理解邦布金矿床中金的来源及迁移沉淀机制,运用原位微区分析技术对邦布矿床中不同世代含金黄铁矿的微量元素组成进行测定.结果显示,亲铁元素Co、Ni主要以类质同象的形式进入到黄铁矿的晶格中替代Fe,As和Se呈类质同象形式替换S,Au是以纳米颗粒的形式均匀或不均匀的分布于不同产状的黄铁矿之中.邦布金矿床中的含金石英脉中三个不同世代的黄铁矿的Co/Ni比值均小于1,保存了围岩中黄铁矿的信息,显示出一种沉积或沉积改造成因.Au与As和Se具有明显的正相关关系,As和Se对Au的迁移及富集具有重要的作用.      

黄铁矿微量元素LA-ICP-MS原位微区分析方法及其在金矿床研究中的应用

LA-ICP-MS原位微区分析技术具有空间分辨率高、检出限低等突出优点,可以有效地获得矿床不同成矿阶段矿物的微量元素组成信息。黄铁矿广泛分布在不同类型的金矿床中,是认识矿床成因的一个重要载体矿物。文章总结了近些年来LA-ICP-MS分析技术的发展趋势和其在分析黄铁矿微量元素指示金矿床成因方面的研究进展。研究提出了在详细的岩相学工作基础之上,利用LA-ICP-MS原位微区分析技术准确测定黄铁矿微量元素并结合元素面扫描可以有效限定微量元素在黄铁矿中的分布赋存状态,探讨了元素进入黄铁矿机理和富集过程;利用典型元素含量（组合或比值）可以有效地反演成矿流体性质、指示成矿物质来源,进而约束金矿床的成因。此外,文章还总结了近些年来黄铁矿微量元素在找矿勘查领域取得的系列成果,认为其在成矿潜力评价以及指导选矿加工等领域具有巨大的应用前景。总之,LA-ICP-MS分析技术是建立矿床学从宏观到微观研究的重要桥梁,与BSE、SEM、TEM以及同位素分析等技术结合,可以有效刻画金矿床形成的精细过程,对于约束成矿金属来源以及金富集沉淀机制等方面研究具有重要意义。     

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。     

黄铁矿LA-ICP-MS微量元素特征：对青海锡铁山矿床成因的启示

锡铁山铅锌矿床位于柴达木盆地北缘，主要呈层状、脉状及不规则状三类矿体产于绿片岩相的片岩、大理岩及其过渡带中。赋矿围岩的原岩主要为晚奥陶世滩间山群的浅海相基性—酸性火山-沉积岩。前人对该矿床的成因类型存在SEDEX、VMS 和变质叠加的喷流沉积矿床等诸多争议。根据矿石宏观特征和显微组构，文章将锡铁山矿床中层状矿体中的黄铁矿分为胶黄铁矿（Py-I）、他形黄铁矿（Py-II） 和半自形—自形黄铁矿（Py-III） 3 种类型，分别代表了原始沉积型黄铁矿、低程度重结晶黄铁矿和高度重结晶的黄铁矿。使用激光剥蚀电感耦合等离子体质谱仪（LA-ICP-MS） 分别对这三种类型黄铁矿进行了微量元素的测试，结果表明三者间具有明显的差异。Py-I 中富含Cu、Pb、Zn、Co、Ni 等成矿元素，Co/Ni比值大于1，并具有相对平滑的时间-空间信号曲线。这表明Ni、Co、As 可能以固溶体形式赋存于Py-I 晶格之中，Cu、Pb、Zn 等元素可能以纳米级矿物微粒存在于Py-I 晶格缺陷中。Py-II 中微量元素含量变化较大，明显低于Py-I，LA-ICP-MS 时间-空间信号曲线表现为多个“尖峰”，暗示着这些元素以微米级矿物包裹体形成存在。Py-III 中微量元素含量极低，甚至低于检测限，除了个别测试点以外。根据上述元素的赋存状态和组构特征，笔者认为Py-I 是火山活动海底喷流沉积过程中形成的，Py-II 和Py-III 则是由Py-I 经后期不同程度的成岩和变质重结晶作用而形成的产物。结合近年来锡铁山矿床赋矿围岩岩相学、锆石U-Pb 年代学、地球化学和构造背景的研究结果，此次研究认为锡铁山矿床应属于VMS 型块状硫化物矿床，在成矿后的造山运动过程中经历了显著的矿体变质和成矿元素再活化作用。     

粤北东坑铀矿床黄铁矿LA-ICP-MS微量元素特征及其意义

东坑铀矿床是粤北地区代表型花岗岩型铀矿床之一,复杂的成矿过程制约了人们对其成因的理解。文章依据成矿期次,将其中黄铁矿划分为4类:矿前期粗晶萤石-梳状石英中的黄铁矿(Py Ⅰ)、成矿期早阶段红色微晶石英中的自形-半自形黄铁矿(Py Ⅱ)、主成矿阶段沥青铀矿中的胶状-他形黄铁矿(Py Ⅲ)以及晚成矿阶段自形-半自形细粒黄铁矿(Py Ⅳ)。微量元素分析结果表明,黄铁矿中Co、Ni、As、Se主要以类质同象的形式存在,而U、Pb、Cu、Zn、Bi等元素则以矿物包裹体的形式存在。Py Ⅰ和Py Ⅱ具有相对较高的As、Tl含量和较低的Co、Ni以及U、W、Mo、V、Ti含量,表明其形成温度较低;Py Ⅲ具有最低的As、Tl含量和最高的Co、Ni、Ti、V、Mn、U、Mo含量,暗示流体温度相对较高,且辉绿岩或深源流体可能提供了部分物质;Py Ⅳ的As、Tl、Sb略微升高,Co、Ni及Se、U、Mo、W、Ti、V、Mn、Cu、Zn则降低,且其Co/Ni值变化较大,结合结构特征认为其形成于流体快速降温过程。不同矿床黄铁矿微量元素的对比结果表明,东坑铀矿床主成矿期黄铁矿与竹山下“交点型”和辉绿岩中黄铁矿类...     

黄铁矿LA-ICP-MS微量元素特征:对青海锡铁山矿床成因的启示

锡铁山铅锌矿床位于柴达木盆地北缘,主要呈层状、脉状及不规则状三类矿体产于绿片岩相的片岩、大理岩及其过渡带中。赋矿围岩的原岩主要为晚奥陶世滩间山群的浅海相基性—酸性火山-沉积岩。前人对该矿床的成因类型存在SEDEX、VMS 和变质叠加的喷流沉积矿床等诸多争议。根据矿石宏观特征和显微组构,文章将锡铁山矿床中层状矿体中的黄铁矿分为胶黄铁矿（Py-I）、他形黄铁矿（Py-II） 和半自形—自形黄铁矿（Py-III） 3 种类型,分别代表了原始沉积型黄铁矿、低程度重结晶黄铁矿和高度重结晶的黄铁矿。使用激光剥蚀电感耦合等离子体质谱仪（LA-ICP-MS） 分别对这三种类型黄铁矿进行了微量元素的测试,结果表明三者间具有明显的差异。Py-I 中富含Cu、Pb、Zn、Co、Ni 等成矿元素,Co/Ni比值大于1,并具有相对平滑的时间-空间信号曲线。这表明Ni、Co、As 可能以固溶体形式赋存于Py-I 晶格之中,Cu、Pb、Zn 等元素可能以纳米级矿物微粒存在于Py-I 晶格缺陷中。Py-II 中微量元素含量变化较大,明显低于Py-I,LA-ICP-MS 时间-空间信号曲线表现为多个“尖峰”,暗示着这些元素以微米级矿物包裹体形成存在。Py-III 中微量元素含量极低,甚至低于检测限,除了个别测试点以外。根据上述元素的赋存状态和组构特征,笔者认为Py-I 是火山活动海底喷流沉积过程中形成的,Py-II 和Py-III 则是由Py-I 经后期不同程度的成岩和变质重结晶作用而形成的产物。结合近年来锡铁山矿床赋矿围岩岩相学、锆石U-Pb 年代学、地球化学和构造背景的研究结果,此次研究认为锡铁山矿床应属于VMS 型块状硫化物矿床,在成矿后的造山运动过程中经历了显著的矿体变质和成矿元素再活化作用。     

测定江南造山带西南缘坑头金矿黄铁矿中LA-ICP-MS微量元素特征

坑头金矿产于江南造山带西南缘低绿片岩相的下江群清水江组浅变质岩中,本文采集了与金成矿作用密切相关的成矿期—成矿阶段黄铁矿样品进行单矿物LA-ICP-MS原位微区微量元素分析,发现黄铁矿中金含量较低,蚀变岩石中金主要以游离金的形式存在,金与砷的相关关系反映坑头金矿可能的成矿热液来源于造山过程中深部的变质流体。     

土岭—石湖金矿床中黄铁矿的成分特征及其成因意义

河北省灵寿县土岭-石湖金矿床产于燕山期花岗闪长岩体与太古宙阜平群变质岩系的外接触带中。金矿床中黄铁矿的硫同位素显示金的成矿热液与花岗闪长岩岩浆同源。黄铁矿的主成分具有亏硫特征,属典型的内生型。从矿脉到蚀变岩及受蚀变围岩,黄铁矿的Au、Ag、As含量及Au/Ag比值降低,Co、Ni、Se含量及Co/Ni此值、S/Se比值升高。这些元素的含量及有关参数对金及黄铁矿的取样位置具有良好的指示意义,是确定矿体位置及其含金性的标志,也是成矿温度的函数。     

粤西大降坪超大型黄铁矿矿床微量元素特征及其成因意义

研究了大降坪超大型黄铁矿矿床中Ａｕ、Ａｇ、Ｃｕ、Ｐｂ、Ｚｎ、Ａｓ等在不同岩石、矿石及黄铁矿中的含量，除Ｐｂ作为综合利用外，其余均为工业利用价值，原始热水沉积的条带状矿石与经后期热液叠加变富的块状矿石具有不同的微量元素的组成，矿石与岩石的一些元素比值和图解可作为两类矿石成因的判据。     

小秦岭东桐峪金矿Q8501脉锆石U-Pb年龄及其地质意义

东桐峪金矿是小秦岭金矿田主要的石英脉型金矿之一,其主矿脉Q8501的脉石英及其脉旁蚀变片麻岩中含有丰富的变质锆石。岩相学、CL图像特征表明,这些锆石呈半自形–它形,无紧闭振荡环带构造,常见固体包裹体和次生的流体包裹体。锆石具有陡直的重稀土富集配分模型,LREE/HREE比值很低为0.02~0.14,具显著的Ce正异常(δCe=5.6~96.3)和Eu负异常(δEu=0.04~0.77)。大部分锆石的Th/U比值较低,特别是第1组(Th/U=0.14~0.56,平均0.30);Nb/Ta比值很小(0.06~0.31),普通铅含量也很低。推测变质锆石是在石英脉形成过程中从脉侧蚀变片麻岩中捕获的。LA-ICP-MS锆石微区U-Pb定年分析表明,Q8501脉第1组锆石的207Pb/206Pb表观年龄为1776~1877 Ma,加权平均年龄为1810±17 Ma,可能代表了华北克拉通中部造山带与碰撞后伸展作用有关的热事件;第2组锆石207Pb/206Pb表观年龄为1899~1922 Ma,加权平均年龄为1910±11 Ma,记录了小秦岭地区相当于五台–中岳期的第二期区域变质事件。小秦岭含金石英脉的形成可能跨越了很长的地质年代,金(钼)矿化主要发生在中生代,而载体石英脉有些可能在古生代就形成了。     

甘肃花牛山铅锌矿床闪锌矿LA-ICP-MS微量元素组成及其地质意义

天山—北山铅锌成矿带位于中亚造山带、塔里木板块和华北板块的交汇地带,是我国西北地区重要的金属资源产地之一。花牛山铅锌矿是天山—北山地区具典型成因意义的铅锌矿床,矿床成因机制一直存在争议。本文通过LA-ICP-MS对其闪锌矿微量组成进行分析,结果表明：该矿床闪锌矿形成于中—高温环境,以富集Fe、Mn、In、Cd、Cu等元素,贫Ga、Ge、Ni等元素为特征,其中Fe、Mn、In、Cd、Cu以类质同象的形式赋存于闪锌矿中,Ag、Pb以显微包裹体的形式赋存于闪锌矿中;其微量元素组成与岩浆热液为主导的矿床（都龙、黄岗梁、孟恩陶勒盖、赤土店）类似,除此之外,闪锌矿Tl元素质量分数以及Cd/Fe和Cd/Mn值均显示岩浆热液属性,在微量元素判别图中样品也落入岩浆热液区域。野外调研发现,矿体底部未见角砾状和网脉状矿体,矿体均发育在岩性界面及层间破碎带中。结合矿床地质特征、闪锌矿微量元素地球化学特征,认为花牛山铅锌矿床成因类型属于中高温岩浆热液型。     

Multivariate Analysis of an LA-ICP-MS Trace Element Dataset for Pyrite

Application of multivariate statistics to trace element datasets is reviewed using 164 multi-element LA-ICP-MS spot analyses of pyrite from the Moonlight epithermal gold prospect, Queensland, Australia. Multivariate analysis of variance (MANOVA) is used to demonstrate that classification of pyrite on morphological and other non-numeric factors is geochemically valid. Parallel coordinate plots and correlation cluster analysis using Spearman??s coefficients are used to discover unexpected elemental relationships without making assumptions a priori. Finally, principal component analysis and factor analysis are used to demonstrate the presence of sub-classes of pyrite. Corroborated with geological data, statistical analysis provides evidence for successive generations of hydrothermal fluids, each introducing specific metals, and for partial or complete replacement of different minerals. The data permit reinterpretation of Moonlight as a telescoped system where epithermal-Au (± base metals) is superposed onto early porphyry-Mo mineralization.     

胶东金翅岭金矿床黄铁矿原位微量元素和硫同位素特征及对矿床成因的指示

位于招远-莱州金成矿带中西部的金翅岭金矿床是胶东地区典型的石英脉型高品位金矿,但其成矿流体来源和矿床成因一直存在争议.在详细的矿相学和黄铁矿显微结构研究基础上,利用LA-ICP-MS技术原位分析与成矿有关黄铁矿的微量元素特征,结合原位硫同位素分析成矿流体来源,为进一步认识矿床成因提供制约.成矿阶段的黄铁矿划分为2种类型（PyI和PyII）,PyI产在石英-黄铁矿阶段,PyII产在石英-多金属硫化物阶段,伴随大量可见金的出现.根据背散射的核-边结构,PyII可细分为含有较多硫化物的核部PyIIa和表面较为干净的边部PyIIb,但二者有明显溶蚀结构.LA-ICP-MS分析结果显示PyI含有一定量的Au（< 0.015×10-6~2.18×10-6,均值0.62×10-6）和As（78.98×10-6~857×10-6,均值542×10-6）,但Pb、Zn等其他元素含量较低.核部PyIIa和PyI微量元素分布特征较为相似,但Au（< 0.015×10-6~0.59×10-6,均值0.11×10-6）和As（0.62×10-6~198×10-6,均值35.81×10-6）的含量相对下降.边部PyIIb较核部PyIIa明显富集Au（< 0.015×10-6~19.71×10-6,均值5.91×10-6）和As（399×10-6~18 153×10-6,均值6 412×10-6）,且Au与As表现出良好的正相关性.PyI和核部PyIIa原位δ34S的分布范围较为一致,集中在3.0‰~4.9‰;而边部PyIIb的原位δ34S值较高（5.2‰~6.6‰）.根据黄铁矿结构、微量元素和硫同位素特征,推断在主成矿期富34S和富Au-As的热液流体加入形成了边部PyIIb且与核部的PyIIa发生了交代作用,同时大量可见金直接从热液中沉淀形成.该研究表明多期次富Au-As成矿流体的注入可能是高品位石英脉矿床形成的主要机制.      

小秦岭东桐峪金矿床稳定同位素地球化学及成矿物质来源

东桐峪金矿位于小秦岭金矿田中西部,矿体受韧性剪切构造带控制。为了确定矿床成矿流体和成矿金属来源,笔者系统研究了该矿床的3个成矿阶段S、C、H、O 同位素组成特征。结果显示12件石英中包裹体水的δDH2O变化范围为-78.1‰~-42.2‰;12件石英样品中第Ⅰ阶段δ18OH2O值为9.76‰~13.16‰;Ⅱ阶段δ18OH2O值为6.30‰~8.10‰;Ⅲ阶段δ18OH2O值为6.76‰~7.26‰。流体包裹体中CO2的δ13C值为-1.8‰~-2.5‰。16件硫化物δ34S值为-3.7‰~+8.2‰。H、O、C同位素组成特点表明,水兼有变质水和岩浆水的特征,是太华群基底深熔作用蒸汽相的产物,其运动与长期的糜棱岩带活动有关。成矿流体中C主要来自地幔。S同位素组成特征表明矿石中S来自太华群或深部重熔的岩浆岩。     

小秦岭镰子沟金矿床地质特征、黄铁矿原位硫同位素组成及成因意义

镰子沟金矿床位于华北陆块南缘小秦岭金矿矿集区西部,矿体赋存于太华群上部岩层内,受断裂构造和石英脉控制,带状钾长石化是矿床典型的围岩蚀变,矿物组合为石英-黄铁矿-方铅矿-黄铜矿±重晶石±磁铁矿。为了探讨成矿物质来源及矿床成因,采用LA-MC-ICP-MS技术对镰子沟金矿床黄铁矿进行原位微区硫同位素分析,获得单颗粒黄铁矿的硫同位素变化范围为-15.27‰~-11.98‰,平均-13.35‰,小于共生重晶石硫同位素值9.8‰~12.4‰。根据硫化物与共生硫酸盐矿物,估算成矿热源总硫值为-3.6‰,与新太古界太华群和燕山期华山花岗岩均不同。综合矿化蚀变、地球化学及同位素组成,认为太华群对金矿床成矿物质来源的影响较华山花岗岩明显,但非主要来源,金矿床成矿与深部流体或隐伏岩体有关,矿床受深部流体和构造控制,深部仍有寻找构造蚀变型或微细浸染型金矿体的潜力,但规模有限。     

LA-ICP-MS微区原位准确分析含水硅酸盐矿物主量和微量元素

通过描述一种利用LA-ICP-MS准确测定含水硅酸盐矿物主量元素和微量元素含量的多外标、无内标分析方法.总结出该方法基于矿物化学计量式计算含水硅酸盐矿物中挥发分的相对含量,再将全部分析元素归一化到总金属氧化物含量(100%减含水量)的原理,利用多种天然成分的岩石标准玻璃(如MPI-DING玻璃和USGS玻璃)作为外标进行校正计算.利用该方法对角闪石、绿帘石、电气石和透闪石等含水硅酸盐矿物进行了分析,并与利用电子探针和微钻(直径300 μm)取样溶液-ICP-MS分析的结果进行了对比研究.研究结果表明:对于组成均一的主量元素的分析结果与电子探针分析数据一致,相对偏差集中在5%以内.除了那些分布异常不均一的元素(在300 μm尺度上),对微量元素的分析结果与溶液-ICP-MS分析结果具有很好的一致性,二者之间的相对偏差大部分集中在10%以内.研究结论为采用归一化校正策略,选择MPI-DING和USGS玻璃作为外标,利用LA-ICP-MS微区分析方法可以准确测定含水硅酸盐矿物中的主、微量元素含量.      

南秦岭柞水—山阳矿集区夏家店金矿床黄铁矿微量元素和氢、氧、硫同位素对矿床成因的制约

为了研究柞水—山阳矿集区夏家店金矿床成因,采用LA-ICP-MS和LA-MC-ICP-MS技术分析夏家店金矿床矿体及围岩样品中黄铁矿原位微量元素及氢、氧、硫同位素组成特征。结果表明,该矿床黄铁矿的Co/Ni 比值为0.11~0.76,说明其与沉积作用有关。矿石中黄铁矿的δ³⁴S值(-9.40‰~7.16‰)与围岩碳质板岩的δ³⁴S值(-8.84‰~10.64‰)接近,黄铁矿的δ³⁴S均值(2.47‰)基本落在岩浆硫的范围内,指示矿石硫可能由地层硫和岩浆硫混合而成。氢、氧同位素测试结果表明,夏家店矿床成矿流体可能主要来自岩浆水,成矿后期有大气降水的加入。综合矿床地质特征、成矿温度、金赋存状态等特征和黄铁矿微量元素、硫同位素组成可知,夏家店金矿床属于卡林型金矿,其成矿流体主要来自岩浆水,成矿后期有大气降水加入;其成矿物质是由深部岩浆与地层混合而成。