黑龙江四平山金矿床中黄铁矿微量元素和S同位素微区分析

Pyrite is the most dominant sulfide mineral in the gold deposits and is the most important gold-bearing mineral. Studying the texture, chemical composition and paragenesis of pyrite can obtain detailed evolution of ore-forming system. We select pyrite from Sipingshan gold deposit in Hulin, east part of Heilongjiang as research object in the project. According to systematic research on ore texture and structure, paragenetic association of minerals, and on the basis of determining metallogenic period (stage), pyrite from different metallogenic period (stage) will give detailed observation of mineragraphy and analysis of Electron Probe Microanalysis (EPMA) and section-distribution of elements. Then we dissect characteristic of form and chemical composition. Meanwhile, micro-analysis of trace elements composition and S isotope composition will be carried out by application of LA-ICP-MS and SIMS technique to discuss trace elements composition, occurrence state and genesis of pyrite from different metallogenic period (stage), and then promote explanation of ore genesis. The understandings obtained from the project can reveal composition of ore-forming fluid and evolutionary process, and provide mineralogy support to research on genesis of pyrite and mineralization.

黄铁矿作为金矿中最主要的硫化物矿物，同时也是重要的载金矿物，对其结构、化学组成和成因研究能获取成矿系统的详细演化信息。本项目选择黑龙江东部虎林市四平山金矿床中的黄铁矿作为研究对象，通过对四平山金矿矿石组构、矿物共生组合等的系统研究，在厘定成矿期（阶段）的基础上，对不同成矿期（阶段）黄铁矿进行详细的矿相学观察、电子探针和元素面分布分析，剖析各成矿期（阶段）的黄铁矿形态和化学成分特征；同时，运用LA-ICP-MS和SIMS分析技术对各成矿期（阶段）黄铁矿开展微区微量元素组成和微区S同位素组成分析，探讨各成矿期（阶段）黄铁矿中微量元素组成、赋存状态及其成因，进而推动对矿床成因的解释。本研究取得的认识可揭示成矿流体的组成和演化过程，为黄铁矿成因和成矿作用的研究提供微尺度的矿物学支撑。

黑龙江四平山金矿床位于完达山贵金属及多金属成矿带，因其特殊成因类型—热泉型而备受关注。前人对该矿床进行了大量研究工作，但对矿床成因及类型的研究仍较薄弱。本项目选择黑龙江东部虎林市四平山金矿床中的黄铁矿作为研究对象，运用LA-ICP-MS和SIMS分析技术对不同成矿期（阶段）以及单颗粒不同部位黄铁矿的微量元素及硫同位素组成进行分析，探讨各成矿期（阶段）黄铁矿中微量元素组成、赋存状态及其成因，进而研究其对矿床成因的指示。四平山金矿床主要赋存于硅质岩、角砾岩和硅化流纹岩中；矿物组成简单，主要为黄铁矿、黄铜矿、方铅矿和闪锌矿。根据不同矿化类型的野外穿插关系、矿石结构构造特征及共生组合关系等方面的研究，可将成矿过程划分为3期：①喷流沉积期、②热液改造期和③表生期，各阶段对应产出的黄铁矿分为四种类型。草莓状黄铁矿（PyⅠa）、半自形粒状黄铁矿（PyⅠb）和它形脉状黄铁矿（PyⅡ）对应于喷流沉积期，中细粒半自形黄铁矿（PyⅢ）和微细晶粒状黄铁矿（PyⅣ）对应于热液改造期。PyⅠa和PyⅠb的δ34S变化范围分别为-26.79~-14.00‰（均值-20.70‰）和24.28~33.30‰（均值28.77‰），硫源分别为与细菌硫酸盐还原作用（BSR）有关的生物成因硫和地层硫；PyⅡ的δ34S变化范围为-11.44~-2.45‰（均值-5.79‰），硫源为岩浆热液系统；PyⅢ的δ34S变化范围为10.15~22.97‰（均值16.22‰），认为经热化学硫酸盐还原（TSR）的硫参与了PyⅢ的形成；PyⅣ的δ34S变化范围较窄（3.71~5.56‰；均值4.51‰），认为硫源可能为岩浆源。Au元素含量在不同类型的黄铁矿中范围较广，PyⅠa中的Au含量最高。PyⅠa和PyⅠb的Co/Ni比值分别为0.17~0.58（均值0.39）和0.06~0.37（均值0.18），认为PyⅠa和PyⅠb属于同生沉积黄铁矿；PyⅡ的Co/Ni比值大部分小于1，认为PyⅡ属于通道相中的岩浆热液成因；PyⅢ的Co/Ni比值多数介于0.25~0.89，认为其属于热液成因；PyⅣ的Co/Ni比值为1.54~67.04（均值19.43），具有典型的热液成因属性。结合矿区硅质岩地球化学特征及其中夹杂的陆相植物化石碎片，提出四平山金矿床是目前东北地区发现的首例陆相热水喷流沉积型金矿床。