中印度洋Edmond热液区黄铁矿中银的赋存状态和富集机制研究:来自矿物学的证据

随着对海底热液多金属硫化物矿床的研究越来越深入,贵金属金(Au)和银(Ag)的赋存形式和沉淀机制被科学家广泛关注。相比于Au,前人对大洋中脊热液区中Ag的产出状态和富集机制研究相对较少。中印度洋Edmond热液区Ag平均含量为47×10^(-6),明显高于洋中脊环境产出的多金属硫化物中的平均Ag含量(2.78×10^(-6))。通过光学显微镜和扫描电镜对Edmond热液区硫化物样品进行了详细的观察,确定了该热液区矿物组合、分期以及自然银的赋存形式,并初步探讨了自然银的沉淀机制。Edmond热液区硫化物主要为闪锌矿,其次是黄铁矿、黄铜矿和白铁矿,此外还观察到针钠铁矾、重晶石、硬石膏以及自然银等矿物。根据矿物结构和共生组合,Edmond热液区硫化物成矿过程大致可以分为3个阶段:阶段Ⅰ的主要矿物组合为一期黄铁矿(Py1)、重晶石、硬石膏等;阶段Ⅱ主要矿物为白铁矿;阶段Ⅲ则有二期黄铁矿(Py2)、黄铜矿、粗粒闪锌矿、等轴古巴矿等矿物结晶。自然银主要以细小颗粒的形式存在于Py1的边缘或者内部包体之中。Ag在Edmond热液区的主要迁移形式为AgCl_(2)^(-),高温热液与海水混合作用导致的温度和Cl^(-)浓度降低以及pH值的升高是导致自然银沉淀的主要影响因素。

中印度洋海岭Edmond热液区块状硫化物中自然金的发现及其意义

位于中印度洋中速扩张洋脊的Edmond热液区块状硫化物矿石样品主要分为以黄铁矿-黄铜矿为主的富Fe块状硫化物、热水沉积成因的富含硅质块状矿石和以硬石膏为主的硫酸盐矿石等3种不同类型。通过扫描电镜观察和X射线光电子能谱分析,在硫酸盐矿石和富Fe块状硫化物中首次发现了自然金,最大粒径可达20μm左右,主要呈不规则粒状或板状与硬石膏、闪锌矿等硫化物颗粒紧密共生,少量以次显微金形式沉淀在自形黄铁矿晶体表面。电子探针分析结果显示,晚期形成于中低温条件下的贫Fe闪锌矿中Au富集程度普遍较高(平均含量约为6700×10-6);Ag主要以类质同象形式赋存于与闪锌矿、黄铜矿伴生的硫盐矿物中(5.0%～6.7%Ag),这表明贵金属元素的富集成矿作用与海底热液活动晚期的中低温成矿阶段有关。推断Au在该研究区以高温、酸性和氯度较高为特征的热液流体中主要呈AuCl2-或AuHS0形式迁移。而海水与热液流体混合、喷口流体发生相分离以及传导冷却作用,被认为是导致Au有效沉淀的重要控制因素。

中印度洋脊Edmond热液区黄铁矿的标型特征及其对海底成矿作用环境的指示

对中印度洋脊Edmond热液区的丘顶和丘坡进行电视抓斗取样,获得了大量的金属硫化物等热液作用产物样品。在进行细致的矿相学分析基础上,对硫化物中黄铁矿的标型特征及其演化进行了详细研究。结果表明,Edmond热液区的黄铁矿可分3种类型,其形态标型和成分标型分别具有以下特征:Ⅰ型:呈自形立方体状,S/Fe原子数比接近于2.00,微量元素具有高Cu,低Zn、As、Pb、Ni和Ag的特点,Cu/Zn值高,平均可达4.26;Ⅱ型:呈半自形立方体状,S/Fe原子数比平均2.03,具有高Zn、Co、低Cu的特点,Cu/Zn值(平均0.04)低;Ⅲ型:主要呈胶状、莓球状,S/Fe原子数比平均2.04,具有Ag、Pb、Zn、As元素富集的特点,Cu/Zn值介于前两者之间(平均1.09)。根据硫化物中矿物共生组合关系,认为这3类黄铁矿分别对应高温、中高温和低温成矿作用,黄铁矿的形态和成分能很好地指示热液区的成矿环境和成矿条件的演变。