内蒙毕力赫金矿床岩浆-热液过程中Au的富集机制：对富金斑岩铜矿成因的约束

岩浆-热液过程中Au富集机制是目前国际矿床界研究的重要前沿，是认识富金斑岩铜矿成因的关键。完整的岩浆热液过程应包括岩浆的早期结晶过程及岩浆-热液过渡过程，而已有研究主要针对岩浆-热液过渡过程，忽视了岩浆早期结晶过程，引发较多争议。为此，项目选择内蒙毕力赫，这一全球Au品位最高、Au在岩浆-热液各过程的变化可能被有效放大的斑岩金矿开展研究，试图改变传统研究思路，尝试通过对斑岩金矿岩浆-热液过程中Au富集情况的首次系统研究，揭示富金斑岩铜矿成因；同时，UST的发现，改进此前笼统研究岩浆-热液过程中Au富集机制的不足，促使调查扩展到岩浆-热液演化的全过程。为实现研究目标，项目拟采用LA-ICPMS微区测试技术，分析能记录岩浆不同演化阶段熔体组分的熔融包裹体及饱和出溶的硫化物、磁铁矿和挥发分中Au及其它元素含量，通过对比不同阶段Au含量变化，确定岩浆-热液过程中Au富集机制，揭示富金斑岩铜矿原因。

位于内蒙古的毕力赫金矿床，原被认为是一个斑岩或浅成低温型矿床。项目通过3年来详细的研究发现，矿床中的金主要呈串状或束状产于树枝状的石英中，偶尔见到金呈卡脖子状或与硅酸盐熔融包裹体共生，显示出他们被捕获时呈液体状态的特征。为证实该猜想，项目对载金的石英的形成条件以及Au与石英生长的关系开展了大量的研究工作。研究结果发现：a）当金串中有一个颗粒暴露出来时，金颗粒则恰巧产于石英几个晶面交汇的部位，b）当金串中有多个颗粒暴露出来时，这些金颗粒在位于CL-dark石英最窄的地方。通过软件SHAPE模拟结果显示，金串中的石英颗粒产于石英的晶轴上，形成于石英的生长过程。Ti石英温度计及熔融包裹体的测温进一步表明，载金的石英为高温的β石英，其形成应在800℃以上。因此，这些金的颗粒实则为金熔融包裹体，而本矿床则为岩浆型金矿。毕力赫的研究结果揭示，金在中等氧化、贫S的岩浆系统中为不相容元素，岩浆的结晶分异导致了金的富集，岩浆体系的突然降温导致金的饱和出溶。金在熔体中主要以Au0的形式迁移的，金属键是Au原子结合的重要方式，最初出溶的金熔体是几十个至几百个金原子聚集一起形成的Au clusters，石英生长过程中的表明吸附作用导致金不断的向表面能最强的晶轴位置迁移，并于最终形成金串。金熔融包裹体的发现，进一步表明，在岩浆演化的晚期阶段，金可以因饱和出溶而丢失，这也是制约某些与侵入体有关的金矿床（如富Au斑岩型铜矿），其内高金与否的一个重要机制。详细的地球化学研究结果显示，与金成矿有关的石英闪长岩，为中等氧逸度的钛铁矿系列，其起源于楔形地幔的部分熔融，随后经历了上地壳物质的混染；而成矿晚期的与成矿无关的砖红色花岗斑岩，则为较高氧逸度的磁铁矿系列岩石，其形成于新生下地壳的部分熔融。含矿与成矿后斑岩体地球化学特征的详细对比揭示，形成毕力赫矿床的金主要来自于地壳的同化混染。