西天山阿希金礦床黃鐵礦微量元素LA-ICP-MS原位測試及其指示意義

毛先成，潘敏，劉占坤，汪凡云，鄧浩，韓建民，樊紅喜，夏芳，肖飛，魏清峰，三金柱

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西天山阿希金礦床黃鐵礦微量元素LA-ICP-MS原位測試及其指示意義

毛先成1, 2，潘敏1, 2，劉占坤1, 2，汪凡云1, 2，鄧浩1, 2，韓建民3，樊紅喜3，夏芳1, 2，肖飛3，魏清峰3，三金柱3

(1. 中南大學 有色金屬成礦預測與地質環境監測教育部重點實驗室，湖南 長沙，410083；2. 中南大學 地球科學與信息物理學院，湖南 長沙，410083；3. 新疆有色金屬工業(集團)有限責任公司，新疆 烏魯木齊，830000)

阿希金礦床是新疆西天山地區典型的低硫型淺成低溫熱液礦床。以阿希金礦床中的黃鐵礦作為研究對象，在黃鐵礦顯微結構研究的基礎上，利用LA-ICP-MS對黃鐵礦的微量元素進行原位分析。研究結果表明：阿希金礦床的黃鐵礦從早到晚依次劃分為4個世代，分別是中粗粒壓碎狀黃鐵礦(PyⅠ)、中細粒自形黃鐵礦(PyⅡ)、中粗粒鋸齒狀黃鐵礦(PyⅢ)和細粒黃鐵礦(PyⅣ)；該礦床黃鐵礦具富As，Sb和Ni，貧Te和Se的特點，Co與Ni的質量分數之比即(Co)/(Ni)絕大多數小于1，反映出礦床的成礦溫度較低；黃鐵礦中As，Sb，Co和Ni多以類質同象的形式存在；Au和Ag在PyⅡ中多以銀金礦包裹體的形式存在，PyⅢ中則多以自然金和自然銀的形式存在；Pb，Cu和Zn則多以包裹體的形式存在。推測PyⅠ可能形成于早期火山熱液與大氣降水流體疊加改造的熱液環境，而PyⅡ和PyⅢ形成于以大氣降水為主的熱液環境。

LA-ICP-MS；黃鐵礦；微量元素；阿希金礦；淺成低溫熱液

阿希金礦床是新疆西天山地區大型的低硫型淺成低溫熱液礦床，人們在其外圍同一地層中發現了恰布坎卓它、京希、伊爾曼得等10多處淺成低溫熱液型金礦[1?2]，為在古生代火山巖區中尋找同類型的金礦床提供了有益借鑒。前人對于阿希金礦床成礦地質背景、成礦時代、地球化學、成礦流體、成礦物質來源、控礦因素、成礦規律及找礦標志等方面進行了大量研 究[1, 3?6]，這些研究成果對于探討礦床成因、指導找礦勘探等具有重要意義。然而，對于該礦床成礦機制研究仍不夠深入，特別是關于成礦流體的來源及演化存在爭議，主要有以下3種觀點：阿希金礦的成礦流體以大氣水為主，并有少量巖漿水參與[1, 7]；成礦流體早期為火山熱液，后期有大氣降水加入[6]；成礦流體主要為低鹽度的循環大氣降水[2]。黃鐵礦作為各類熱液金礦床中最普遍的礦物，其形成幾乎貫穿于熱液成礦全過程，蘊含豐富的成因信息[8?9]，黃鐵礦中微量元素質量分數可以示蹤成礦溫度、成礦環境、成礦流體來源等許多重要的地質信息[10?11]。激光剝蝕電感耦合等離子體質譜(LA-ICP-MS)作為一種微區分析新技術，以其靈敏度高、檢出限低、抗干擾能力強等優勢受到人們的廣泛關注。本文作者在野外觀察和鏡下鑒定基礎上，采用LA-ICP-MS對阿希金礦不同期次的黃鐵礦進行原位微區定量分析，通過分析黃鐵礦的微量元素質量分數及組合特征，結合LA-ICP-MS信號圖及元素的相關性分析等，研究黃鐵礦中元素的賦存狀態和黃鐵礦的成因，對比不同階段黃鐵礦的微量元素特征，探討成礦流體的物理化學條件和演化過程，旨在從黃鐵礦微量元素特征方面為新疆阿希金礦床成礦流體的特征及來源提供新的證據。

1 地質特征

1.1 區域地質背景

阿希金礦產于伊犁—中天山地塊北緣早古生代吐拉蘇斷陷火山盆地內，南、北分別以NWW向伊犁盆地北緣深大斷裂和科古琴山南坡深大斷裂為界(見圖1(a)和1(b)[12])。盆地基底下部為中元古界薊縣系灰巖、鈣質砂巖等淺海相碳酸鹽巖；上部為中奧陶—中志留統濱海—淺海相碎屑巖夾中酸性火山碎屑巖。盆地蓋層為下石炭統大哈拉軍山組和阿恰勒河組，前者由中性、中酸性火山碎火山屑巖和火山熔巖組成，朱永峰等[13]認為其屬于島弧環境的產物。而夏林圻等[14?15]認為與裂谷火山巖有關，為砂巖、泥巖和生物灰巖等濱海—淺海相碎屑巖。

1.2 礦床地質特征

阿希金礦床產于下石炭統大哈拉軍山組第五巖性段火山巖中，礦床總體受火山機構及相關斷裂控制，其中F2斷裂為區內最重要的控礦構造(圖2(a))。阿希金礦床共8個礦體，近平行排列，其中Ⅰ號礦體規模最大(見圖2(b))，總體呈南北方向脈狀延伸，延走向長逾1 km，受F2斷裂控制，傾向近東西，傾角為50°~80°，延深達450 m，最大厚度為35 m，平均品位約5.58×10?6，具有膨大狹縮的波狀起伏特征[15]。礦石類型分為石英脈型、蝕變巖型2種，以石英脈型為主，蝕變巖型礦石多發育在石英脈兩側。

礦石礦物主要為銀金礦、黃鐵礦、毒砂，其次為閃鋅礦、方鉛礦等；脈石礦物主要為石英、方解石、絹云母、綠泥石，其次為濁沸石、重晶石等。礦石主要結構有粒狀結構、交代殘余結構、填隙結構、壓碎結構、包含結構、環帶結構等，礦石構造主要為脈狀、網脈狀、浸染狀、角礫狀和塊狀構造等。蝕變類型主要有硅化、黃鐵絹英巖化、碳酸鹽化、綠泥石化、黏土化等，其中硅化和黃鐵絹英巖化與金礦化關系最 密切。

阿希金礦床熱液期可劃分為 4 個階段，即石英—絹云母階段(Ⅰ)、石英—黃鐵礦—金階段(Ⅱ)、石英—多金屬硫化物—金階段(Ⅲ)及重晶石—碳酸鹽階段(Ⅳ)。Ⅰ階段為成礦早階段，主要礦物有石英、絹云母、綠泥石及黃鐵礦。Ⅰ階段黃鐵礦(PyⅠ)數量較少，多呈半自形—他形，粒徑為0.2~3.0 mm，顆粒呈壓碎結構(見圖3(a))，受后期改造作用明顯，表面較粗糙，形狀不規則，與綠泥石、絹云母等共生，多分布于早期白色石英脈及蝕變圍巖礦石中。Ⅱ階段為成礦主階段，主要礦物有石英、黃鐵礦。Ⅱ階段黃鐵礦(PyⅡ) 多呈自形粒狀結構，晶形主要以五角十二面體為主(見圖3(b))，粒徑為0.1~0.5 mm，表面比較干凈，部分顆粒有環帶結構(圖3(c))，多分布在灰白色石英脈礦石及斷裂帶附近的硅化蝕變巖礦石中。Ⅲ階段為成礦主階段，主要礦物有石英，黃鐵礦、白鐵礦、毒砂、黃銅礦等多金屬硫化物。Ⅲ階段黃鐵礦(PyⅢ)多呈半自 形—他形晶，粒徑為0.2~2.0 mm，呈葉片狀—長條狀等，受熱液交代作用明顯，邊部多呈鋸齒狀，常伴有毒砂、白鐵礦等(見圖3(d)和3(e))，多呈稠密浸染狀分布在煙灰色石英脈型礦石中。Ⅳ階段為成礦末階段，主要礦物為重晶石、碳酸鹽礦物。Ⅳ階段黃鐵礦(PyⅣ)黃鐵礦數量少，粒度小，多呈半自形—自形(見圖3(f))，以浸染狀、星點狀分布于硅化蝕變圍巖中，或呈細脈狀穿插于早期的石英脈型礦石中。

(a) 西天山大地構造略圖；(b) 西天山吐拉蘇火山盆地簡圖

(a) 阿希金礦區地質簡圖；(b) 勘探線剖面圖

(a) 樣品D010-1壓碎結構黃鐵礦；(b) 樣品H005中細粒自形黃鐵礦；(c)樣品H005自形黃鐵礦具環帶結構；(d) 樣品H009鋸齒狀黃鐵礦，邊部有毒砂共生；(e) 樣品G040鋸齒狀黃鐵礦，邊部自形毒砂呈鋸齒狀排列；(f) 樣品D035-2中細粒黃鐵礦

Py—黃鐵礦；Apy—毒砂。

圖3 阿希金礦不同世代黃鐵礦的鏡下照片

Fig. 3 Microscopic photographs of different generations of pyrite from Axi deposit

2 樣品采集及測試方法

共選取11件阿希金礦床不同礦段的礦石樣品，采樣位置多在阿希金礦區的1235中段—1420中段及近地表的控礦斷裂附近(見圖2(a)和2(b))。將樣品制成光片，結合手標本和顯微鏡觀察，對樣品中不同成礦階段和類型的黃鐵礦用油性筆圈定，并進行顯微拍照，最后對其進行LA-ICP-MS測試。其中PyⅠ有4個樣品(D010，G036，G038和H006)，PyⅡ有3個樣品(D035-1，G040和H005)，PyⅢ有4個樣品(D027，D035-2，G045和H009)。PyⅣ粒度較小，受測試技術約束未進行測試。

本次黃鐵礦微區元素質量分數分析在南京聚譜分析測試中心利用LA-ICP-MS完成，激光剝蝕系統為Newwave UP-213，ICP-MS為Agilent 7700x。采用氦氣作為剝蝕物質的載氣，激光束斑直徑為40 μm，剝蝕深度為20~40 μm，剝蝕頻率為8 Hz，能量密度為6~7 J/cm2。單點測試分析時間約70 s，其中包括分析的空白背景時間10~15 s，對測試樣品進行連續激光剝蝕采集時間40 s，停止剝蝕后，He氣繼續吹掃15 s，以清洗進樣系統。測試數據使用GSE-1G[16]標樣進行校正。數據的離線處理采用軟件ICPMSDataCal[17]完成。本次測試共測定23種元素，其中Co，Ni，Ti，As，Sb和Tl等常見元素及Au，Ag，Cu，Pb和Zn等成礦元素質量分數基本在儀器檢測限范圍內，Mn，Mo，V，Cr，Sr，Sn，Bi，Te和Se等元素質量分數少部分低于檢測限，Cd，W和Th等元素大部分都低于檢測限。

3 分析結果

分析結果見表1。PyⅠ中富As，Sb，Co和Ni，貧Se和Te等，其中As質量分數最高，為(3~23 468)× 10?6，平均為8 843×10?6；其次為Sb，質量分數為(0.47~1 068.45)×10?6，平均為206.17×10?6；Ni和Co質量分數分別為(1.77~758.13)×10?6和(0.15~ 766.98)×10?6，平均分別為158.84×10?6和121.82× 10?6。此外，PyⅠ中Cu和Pb質量分數也較高，Au和Ag質量分數較低，其中，Cu質量分數為(0.98~ 3 194.27)×10?6，平均為399.42×10?6；Pb質量分數為(0.42~1 381.70)×10?6，平均為167.54×10?6；Au質量分數為(0~38.86)×10?6，平均為5.48×10?6；Ag質量分數為(0.01~51.31)×10?6，平均為13.41×10?6。

表1 阿希金礦床黃鐵礦LA-ICP-MS微量元素分析結果(質量分數)

注：表中僅列出部分測試數據，“—”代表分析值低于儀器檢測限。

PyⅡ中的微量元素質量分數與PyⅠ中的差別較大，Au和Ag質量分數大幅度升高，As，Sb，Co，Ni和Se等質量分數也有所增大。其中As質量分數依然最高，為(2 986~19 855)×10?6，平均為11 209×10?6；Sb質量分數次之，為(9.77~797.24)×10?6，平均為221.50×10?6；Co質量分數為(2.49~592.02)×10?6，平均為97.65×10?6；Ni質量分數為(2.80~2 375)×10?6，平均為333.13×10?6；Se質量分數為(0~2.52)×10?6，平均為1.19×10?6；Au質量分數為(0.25~31.27)×10?6，平均為14.41×10?6；Ag質量分數為(3.23~126.88)× 10?6，平均為29.55×10?6。

PyⅢ相對于pyⅡ，Au和Ag質量分數最高，As和Bi質量分數有所增大，Co，Ni和Sb質量分數有所下降。其中，As質量分數依舊最高，為(3 520.40~ 55 734.97)×10?6，平均為19 599×10?6；其次為Sb，為(100.04~909.57)×10?6，平均為370.34×10?6；Co和Ni質量分數分別為(0.43~250.04)×10?6和(7.59~ 2 450.51)×10?6，平均分別為60.3×10?6和295.25× 10?6；Bi質量分數為(0.01~2.49)×10?6，平均為0.86×10?6；Au質量分數為(1.48~144.05)×10?6，平均為56.33×10?6；Ag質量分數為(9.37~182.85)×10?6，平均為93.35×10?6。

4 討論

4.1 黃鐵礦中微量元素的賦存狀態

黃鐵礦中微量元素十分復雜，據統計達 50 多種，其在黃鐵礦中的賦存方式主要有2種[18?19]：1) 置換Fe和S等呈類質同像存在；2) 以機械混入物(包裹體等)存在。關于黃鐵礦中各微量元素以何種形式進入黃鐵礦、與何種元素存在替換、如何占位等問題，目前已有研究通過LA-ICP-MS的信號圖及元素相關性予以解決[20?22]。阿希金礦床黃鐵礦中As，Sb，Co和Ni質量分數普遍較高，其中Co和Ni為強親銅元素，能替代Fe進入黃鐵礦礦物晶格中，此外As和Sb也與S或Fe存在類質同象。在LA-ICP-MS信號圖(圖4)中，As，Sb，Co和Ni信號普遍較穩定，與Fe的信號分布形式基本一致，表明As，Sb，Co和Ni可能主要以類質同象的形式存在。Au和Ag在PyⅡ和PyⅢ中質量分數較高，在LA-ICP-MS信號圖(圖4(d)和(f))中Au信號波動幅度較大，Ag信號較平穩，Au和Ag信號在PyⅢ中略比在PyⅡ中穩定。在相關性圖解中，Au與Ag具弱正相關性(圖5(a))，Ag與As具正相關性(圖5(b))，Au與Se具較強正相關性(圖5(c))。以上的相關性擬合度在PyⅡ中比在PyⅢ中更高，因此，Au和Ag在PyⅡ中可能多以銀金礦包裹體的形式存在，PyⅢ中多以自然金和自然銀的形式存在。As與Au雖并未呈現明顯的正相關關系，但PyI中Au質量分數較低，As質量分數波動較大，PyⅡ和PyⅢ的As和Au 質量分數則顯著升高，且PyIII的Au質量分數最高，與毒砂共生，表明As在后期達到了穩定相，As的質量分數可能對Au的沉淀和賦存狀態有一定影響。在LA-ICP-MS信號圖(圖4(b)和(d))中，Bi的信號波動幅度大，出現多處尖峰，Pb和Cu的信號(圖4(a)~(d))也出現較多“噪音”。在相關性圖解中，Pb與Bi呈正相關(圖5(d))，Cu與Bi也呈正相關(圖5(e))，表明Bi可能主要以含Bi礦物包裹體的形式存在，Pb部分以方鉛礦或含Bi礦物的包裹體形式存在，Cu部分以黃銅礦或含Bi礦物的包裹體形式存在。Zn的信號(圖4(a)，(c)，(e))大多不穩定，波動幅度大，Zn與Pb呈弱正相關性(圖5(f))，說明Zn主要以鉛鋅礦的包裹體形式存在。

4.2 黃鐵礦的成因

黃鐵礦中Co和Ni常被作為判別黃鐵礦形成環境的重要指標。KOGLIN等[10, 23?24]對大量不同類型礦床中黃鐵礦微量元素乾地統計分析，認為同生沉積成因的黃鐵礦中Co與Ni的質量分數之比即(Co)/(Ni)一般小于1.00，熱液成因的(Co)/(Ni)為1.17~5.00，火山成因的(Co)/(Ni)為5.00~50.00。從測試結果看，阿希礦床3類黃鐵礦(Co)/(Ni)大多數小于1.00。將Co和Ni 質量分數置入BRALIA等[23]提出的不同成因黃鐵礦圖解中(圖6)，發現大部分點落在小于1.00的范圍內，其中部分點落在沉積成因范圍內，而少數PyⅠ點落入熱液成因范圍中。阿希金礦為淺成低溫熱液型金礦，但大部分黃鐵礦的(Co)/(Ni)投圖偏離了熱液成因范圍。宋學信等[24?25]認為用(Co)/(Ni)作為不同類型礦床的分界有時并不準確，特別是熱液成因的礦床，變質熱液、表生溶液等流體加入均可能使黃鐵礦的微量元素更具沉積成因特征。前人對阿希金礦石英的氫氧同位素[1, 4]、包裹體測溫[4?5]等進行了研究，認為阿希金礦成礦流體中有大氣降水加入。因此，阿希礦床黃鐵礦(Co)/(Ni)投圖結果可能成礦過程中大氣降水加入大部分黃鐵礦偏離熱液成因范圍。PyⅠ投點范圍跨度較大，既有一些落入熱液成因范圍，也有一些落入小于1.00的范圍內，反映出其成因的復 雜性。

黃鐵礦中As，Co和Ni等元素質量分數及變化也是判定黃鐵礦成因及區分礦床類型的重要指標[8, 18, 24]，將礦床中 3 類黃鐵礦的As，Co和Ni 質量分數置入黃鐵礦As?Co?Ni三角相圖解[8](圖7)中，發現大部分點落入卡林型金礦區域，As大量富集，可能也是受到了低溫大氣水加入的影響。其中，PyI投點較分散，也反映其成因具有一定的復雜性。

(Co)/(Ni)投圖與As?Co?Ni三角相圖均顯示PyⅠ成因具有一定的復雜性。從微量元素特征看，PyⅠ普遍富Cu，Pb和Zn，明顯貧Au和Ag等元素，與PyⅡ和PyⅢ差別較大。PyⅠ的晶型呈壓碎結構，表面較粗糙，形狀不規則，明顯受后期改造作用，認為PyⅠ可能經歷了早期富含Cu和Pb的熱液環境，其后又受到后期的構造活動和大氣水加入的改造。而與PyⅠ不同的是PyⅡ和Py普遍富As，Sb，Au和Ag等元素，PyⅡ晶型以五角十二面體為主，五角十二面體的黃鐵礦多形成于中等溫度(200~300 ℃)、冷卻緩慢的條件下，PyIII晶型則呈鋸齒狀，多與毒砂共生，說明As在后期達到穩定相。結合投圖所反映出的特征， PyⅡ和PyⅢ可能形成于大氣降水為主的富As，Au和Ag的熱液環境。

(a)樣品G036的Fe，Co，Ni，Cu，Zn和As信號圖譜；(b)樣品G036的Se，Sb，Ag，Au，Pb和Bi信號圖譜；(c)樣品D035-1的Fe，Co，Ni，Cu，Zn和As信號圖譜；(d) 樣品D035-1的Se，Sb，Ag，Au，Pb和Bi信號圖譜；(e)樣品H009的Fe，Co，Ni，Cu，Zn和As信號圖譜；(f) 樣品H009的Se，Sb，Ag，Au，Pb和Bi信號圖譜

相關性圖解：(a) Au與Ag；(b) Ag與As；(c) Au與Se；(d) Pb與Bi；(e) Cu與Bi；(f) Zn與Pb

4.3 成礦流體的演化

黃鐵礦中微量元素主要在形成演化過程中所捕獲的，其質量分數直接與形成時礦液介質成分和物理化學條件相關[18, 24]。許多研究表明，黃鐵礦中微量元素的組合、質量分數與比值可作為研究成礦流體的靈敏地球化學指示劑[26?28]。

盛繼福等[29]通過研究指出，(Co)/(Ni)越大，形成溫度越高。從測試結果看，PyⅠ中(Co)/(Ni)平均為0.545，PyⅡ平均為0.554，PyⅢ平均為0.154，這3類黃鐵礦(Co)/(Ni)整體偏低，表明礦床成礦溫度較低。ZHAI等[4?5]發現石英包裹體測溫均一溫度為106~335 ℃，也顯示出成礦溫度以中低溫為主。PyⅢ的(Co)/(Ni)明顯比PyⅠ和PyⅡ的低，表明成礦中后期溫度有所下降，與安芳等[6]通過毒砂電子探針數據計算得出的結論一致。此外，PyI的(Co)/(Ni)主要介于0.08~0.15和0.60~1.50，較分散，反映出成礦早期溫度波動較大。

A—火山成因；B—熱液成因；C—沉積成因；D—巖漿成因。

A—淺成低溫熱液型和巖漿熱液型金礦的集中區(實線區域)；B—卡林型金礦的集中區(短線區域)；C—變質熱液型金礦的集中區(短點線區域)。

黃鐵礦中(Se)/(Te)可隨著成礦溫度的變化而變化。當成礦溫度較低時，Se比Te更易替代S進入黃鐵礦晶格，(Se)/(Te)在一定程度上可以反映成礦溫度[18?19, 24]。從測試結果看，部分Se和Te質量分數低于儀器檢測極限，本文選取有效值進行分析，得到PyⅠ，PyⅡ和PyⅢ的主要(Se)/(Te)分別介于3~5，4~28和34~56，呈遞增趨勢，反映出成礦早期到后期溫度逐漸降低。

黃鐵礦顆粒中心到邊緣微量元素質量分數變化能很好地反映成礦流體在不同階段的成分變化或成礦流體的溫度、pH或氧逸度(o2)的變化[20, 22]。本文選取粒徑較大的黃鐵礦顆粒對中心和邊緣分別進行測試，結果表明：PyⅠ顆粒中心到邊緣(Co)/(Ni)逐漸降低，反映出PyⅠ形成后期成礦流體的溫度有所下降，部分PyⅠ邊緣明顯富集Cu，Pb，Au和Ag等元素，可能與后期某些富礦熱液流體的交代作用有關；PyⅡ顆粒中心到邊緣(Co)/(Ni)變化不大，邊緣明顯富As，Au和Ag等元素，反映出PyⅡ形成過程中成礦流體的溫度相對穩定，在其形成后期可能伴隨有含As熱液加入及Au和Ag沉淀；PyⅢ顆粒中心到邊緣元素質量分數變化不大，表明PyⅢ形成過程中成礦流體相對均一，成礦流體環境處于較穩定狀態。

沙德銘等[1?2]將阿希金礦的礦床類型定為淺成低溫熱液型礦床，此類礦床一般形成于陸相火山活動區，巖漿流體在各個淺成低溫熱液型礦床形成過程中的作用各有差異[30?32]。人們對阿希金礦成礦流體來源存在爭議，本文通過研究認為，早期成礦流體中有火山熱液加入，主要表現在：1) 作為成礦早階段形成的PyⅠ部分點具有質量分數相對較高Co，Ni，Sb，Cu，Pb和Zn等元素，(Co)/(Ni)投圖顯示有部分PyⅠ落入了熱液成因的區域，As?Co?Ni三角相圖也顯示出早期的黃鐵礦成因具有一定的復雜性，說明PyⅠ具有一定的火山熱液成因的特征；2) PyⅠ普遍富Cu，Pb和Zn，明顯貧Au和Ag等元素，與PyⅡ和PyⅢ的微量元素質量分數差別較大，這種微量元素質量分數差別暗示著形成PyⅠ的早期成礦流體可能與主成礦期的成礦流體存在一定差異；3) PyⅠ部分點具較高的(Co)/(Ni)和較低的(Se)/(Te)，顯示其形成溫度遠比PyⅡ和PyⅢ的高，而火山熱液活動在很大程度上能提高早期成礦溫度。前人通過阿希礦床中礦石和圍巖的鉛同位素[1]、礦石中黃鐵礦硫同位素[1, 4]等研究，認為阿希礦區的Au和Ag等成礦物質主要來自于賦礦圍巖大哈拉軍山組的火山巖。通過對石英中氫氧同位素[1, 4]、黃鐵礦中稀有氣體[33]等進行研究，發現成礦流體主要為循環的大氣降水。巖石的微量元素特征顯示圍巖、蝕變巖、礦石存在某種繼承性關系[1]。結合本文研究認為，PyⅠ微量元素特征體現出成因的復雜性，其形成可能經歷了早期火山熱液作用與后期大氣降水流體的疊加改造，大氣降水抹掉了大部分早期火山熱液成礦信息，僅有小部分保留火山熱液作用的特征。而PyⅡ和PyⅢ中富含Au和Ag等元素的原因，很可能是以大氣降水為主的成礦流體對圍巖的淋濾作用。對阿希金礦成礦流體的演化過程推斷如下：阿希金礦的原始成礦流體為火山期后熱液，成礦流體富Co，Ni，Cu，Pb和Zn，貧Au和Ag等，成礦溫度較高，形成了PyⅠ這類具熱液成因的黃鐵礦；伴隨流體中大氣降水的加入和構造變形作用，疊加于礦床中先前形成的PyⅠ，使之發生了變形、破碎和交代作用。流體演化至成礦主階段，多期的大氣降水作用使成礦溫度有所下降，逐漸形成了大氣水為主的流體，在深部的熱源與多期斷裂構造活動驅使下不斷循環，并多次沿斷裂上升—沸騰，一方面，不斷萃取圍巖中的成礦元素，使熱液中富As，Sb，Au和Ag等元素，并不斷進入PyⅡ和PyⅢ；另一方面，成礦溫度逐漸下降，流體中的礦質不斷沉淀并沿斷裂充填成礦。

5 結論

1) 阿希金礦黃鐵礦具富As，Sb，Ni，Ti和Cu等，貧Te和Se等元素的特點；Au和Ag在不同類型黃鐵礦中，隨成礦演化呈遞增趨勢。

2)黃鐵礦中As，Sb，Co和Ni多以類質同象的形式存在；Au和Ag在PyⅡ中多以銀金礦包裹體的形式存在，PyⅢ中則多以自然金和自然銀的形式存在，Pb部分存在于方鉛礦或含Bi礦物的包裹體中，Cu部分以黃銅礦或含Bi礦物的包裹體形式存在，Zn主要存在于鉛鋅礦包裹體中。

3)黃鐵礦的(Co)/(Ni)絕大多數小于1.00，反映出礦床的成礦溫度較低，PyⅠ到PyⅢ的(Co)/(Ni)和(Se)/(Te)變化規律進一步反映出成礦早期到后期溫度呈下降趨勢。

4) PyⅠ可能形成于早期火山熱液與大氣降水流體疊加改造的熱液環境，而PyⅡ和PyⅢ形成于大氣降水為主的熱液環境。

5) 阿希金礦成礦流體的演化經歷了早期火山熱液作用和主成礦期多次大氣降水流體作用。在深部的熱源與多期構造活動驅使下，流體不斷循環萃取圍巖中Au和Ag等成礦物質，并沿斷裂沉淀成礦。

致謝：本研究獲得新疆維吾爾自治區高層次人才工程基金的資助；在野外和室內工作中，得到新疆阿希金礦韓旭東及中南大學賴健清、陶詩龍、徐接標等的大力支持；LA-ICP-MS實驗得到了高劍峰等協助，在此致以衷心感謝。

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(編輯 陳燦華)

LA-ICP-MS trace element analysis of pyrite from Axi gold deposit in western Tianshan and its significance

MAO Xiancheng1, 2, PAN Min1, 2, LIU Zhankun1, 2, WANG Fanyun1, 2, DENG Hao1, 2,HAN Jianmin3, FAN Hongxi3, XIA Fang1, 2, XIAO Fei3, WEI Qingfeng3, SAN Jinzhu3

(1. Key Laboratory of Metallogenic Prediction of Nonferrous Metals and Geological Environment Monitoring, Central South University, Changsha 410083, China;2. School of Geosciences and Info-Physics, Central South University, Changsha 410083, China;3. Xingjiang Nonferrous Metal Industry (Group) Co. Ltd., Urumqi 830000, China)

The Axi gold deposit in the western Tianshan is a typical low-sulfidation epithermal deposit. Based on the study of pyrite microstructure, the trace elements of the pyrite were analyzed by LA-ICP-MS. The results show that pyrite is divided into four generations in succession, i.e. coarse crushing like pyrite (PyⅠ), fine-grained euhedral pyrite (PyⅡ), coarse serrated pyrite (PyⅢ) and fine-grained pyrite (PyⅣ). The pyrite is rich in As, Sb and Ni, and is poor in Te and Se, and the majority of(Co)/(Ni) is less than 1,which reflects the low metallogenic temperature of the deposit. As, Sb, Co and Ni in the pyrite are mostly in the form of homo-isomorphs, Au and Ag probably occur as electrum inclusions in thePyII. However, Au and Ag occur as the microscopic-gold and free-silver in the PyⅢ, and Pb, Cu and Zn are mostly in the form of inclusions. PyⅠoriginates from the common action of the hydrothermal fluids and the meteoric water fluids, while PyⅡand PyⅢ form in the process of circulating meteoric water fluids.

LA-ICP-MS; pyrite; trace element; Axi gold deposit; epithermal

10.11817/j.issn.1672-7207.2018.05.017

P578. 292；P618.51

A

1672?7207(2018)05?1148?12

2017?06?10；

2017?08?12

國家自然科學基金資助項目(41472301)；中南大學“創新驅動計劃”項目(2015CX008) (Project(41472301) supported by the National Natural Science Foundation of China; Project(2015CX008)supported by the Innovation Driven Program of Central South University)

毛先成，教授，博士生導師，從事隱伏礦床預測和地學信息技術研究；E-mail: xcmao@126.com