《Journal of Geochemical Exploration》：Hydraulic fracturing-induced gold remobilization: Pyrite geochemical and sulfur isotopic insights from the Liuan lode gold deposit, South China
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金矿床多世代黄铁矿的流体沸腾与耦合溶解-再沉淀（CDR）过程研究：以湖南涟源金矿为例，通过硫同位素（δ34S）和微量元素（Co-Ni）分析及显微观察，揭示Py2c流体沸腾导致金富集，Py3中原生金的形成源于Py2c的CDR过程，硫同位素变化指示流体氧化触发裂隙重启，暗示岩浆热液成因。
Xu Wang|Yu Zhang|Zebin Tang|Yongjun Shao|Bing Xiao|Shuling Song|Xingting Sun|Hongtao Zhao|Lianjie Zhao
有色金属成矿预测与地质环境监测重点实验室（中南大学），教育部，中国长沙，410083
摘要
耦合溶解-沉淀（CDR）过程对全球金矿化系统中的金元素再迁移和富集至关重要，其驱动机制值得进一步研究。位于中国南部的Dayaoshan地区的Lian金矿床含有多代黄铁矿，包括Py1（矿化前阶段）、Py2（包含Py2c和Py2r）和Py3（矿化阶段）以及Py4（矿化后阶段）。Py2c富含As、Cu、Pb、Ag和Au（初始富集阶段），这表明其形成过程中发生了流体沸腾，这一点通过较低的δ34S值（平均?3.83‰）和热液角砾岩得到证实。相比之下，Py2r缺乏这些元素，表明其形成条件为非沸腾状态，这一结论还得到了较高的δ34S值（平均?2.53‰）的支持。多项证据，包括Py2c与Py3之间的明显反应边界以及Py2c残余物和Py3中的矿物包裹体（黄铜矿、方铅矿和自然金），表明发生了CDR过程，在此过程中Py2c中的金被重新迁移并以自然金的形式沉淀下来。CDR过程是由矿化流体的氧化触发的，这与Py2r到Py3的δ34S值逐渐降低的趋势一致。结合Py3中较高的Co和Ni浓度（与Py2c相似），我们推测流体氧化与水力压裂的重新启动有关。多种硫同位素（δ34S：?4.92至0.45‰；Δ33S：?0.05?±?0.10‰）以及黄铁矿中较低的Co和Ni含量和较高的Se含量表明，这些流体可能来源于隐伏的岩浆。本研究强调了岩浆-热液作用在Dayaoshan地区金矿床形成中的重要作用，并突出了压力驱动的热液过程在金元素初始沉淀、再迁移和再沉淀过程中的关键作用。
引言
黄铁矿是全球金矿床中最丰富的硫化物矿物之一，其中含有微量金属（Cook等人，2009；Keith等人，2018；Voute等人，2019；Cao等人，2023；Taivalkoski等人，2024；Tolstykh等人，2025）。其微量元素地球化学性质对形成它的流体的物理化学条件和成分非常敏感（Ulrich等人，2011；Reich等人，2013；Gregory等人，2019；Y. Zhang等人，2022；An等人，2023；Qin等人，2025）。这种敏感性使得黄铁矿成为理解金矿床成矿过程的重要工具（Fougerouse等人，2017；Manalo等人，2018；Tan等人，2022；Ren等人，2025；Wang等人，2026）。此外，黄铁矿的多种硫同位素，特别是Δ33S，被广泛用于确定矿床的来源，因为Δ33S主要受矿源影响，而非形成过程中的物理化学条件变化（Cabral等人，2013；LaFlamme等人，2018；Godefroy-Rodríguez等人，2020；Qiu等人，2023）。因此，结合黄铁矿的微量元素地球化学和多种硫同位素（如δ34S和/或Δ33S）被认为是揭示金矿床成矿历史和来源的关键方法（Peng等人，2021；Caruso等人，2022；H.S. Zhao等人，2024；Zhao等人，2025；Schreefel等人，2025）。
位于扬子地块和Cathaysia地块交界处的Qinhang成矿带经历了广泛的构造-岩浆活动和矿化作用（Mao等人，2013；Duan等人，2018；Hu等人，2025）。该地区是中国南部最重要的Cu-Au多金属成矿带（图1a；Zhou等人，2012；Mao等人，2013；Zhang等人，2018）。作为Qinhang成矿带西南部的重要组成部分，Dayaoshan地区以其众多的金矿床而闻名（例如Lian、Wandao、Taohua和Liucen）（图1b；Wang等人，2010；Chen等人，2019；Zhu等人，2025）。由于缺乏关于矿源和成矿过程的明确证据，这些金矿床的起源仍存在争议，主要的模型包括岩浆-热液成因（Liu，1993a；Cai等人，2000；Chen等人，2015；Li等人，2018）和变质-热液成因（X.Y. Wang等人，2013）。
Dayaoshan地区的Lian金矿床已探明黄金储量为9.0吨，含金量为13.9克/吨（Zhaoping Xinyu Mining Investment Co., Ltd.，2018），其特征是含有多代黄铁矿。目前关于该金矿床的地质特征的研究较少（C.D. Wu等人，2019；Wu等人，2020），其成因过程尚不明确，可能是因为该矿床是最近才发现的。在这里，我们进行了详细的地质调查，并利用背散射电子（BSE）成像、电子探针微分析仪（EPMA）、激光烧蚀-电感耦合等离子体质谱（LA-ICP-MS）和二次离子质谱（SIMS）技术，分别研究了Lian黄铁矿的内部结构、原位主要元素、微量元素和多种硫同位素。我们的结果为Lian金矿床的成矿过程和矿源提供了重要线索，有助于进一步理解Qinhang成矿带中金矿床的起源。
区域地质
Qinhang成矿带通常被认为是一个新元古代缝合带，由扬子地块（西北）和Cathaysia地块（东南）的碰撞形成（Zhou等人，2002；Wang等人，2007；Y.J. Wang等人，2013；Hu和Zhou，2012；J. Yang等人，2025）。由于中古生代、三叠纪和侏罗纪-白垩纪的岩浆-构造事件，该构造带经历了广泛的改造（Deng等人，2004；Sun，2006；Mao等人，2008；Yang等人，2020a，Yang等人
采样
从Lian地区的209米和170米采矿平台以及Zk10302钻芯中采集了50多个不同矿化/蚀变阶段的样本。含有硫化物的矿石样本被研磨成薄片以进行显微观察。其中13个样本被选用于黄铁矿的纹理和地球化学分析（LA1-1、LA1-2、LA1-3、LA2-1、LA2-2、LA3-1、LA3-2、LA3-3、LA4-1、LA4-2、LA4-3、LA5-1和LA5-2）。详细的样本描述如下
黄铁矿的世代和纹理特征
根据矿物组合和纹理关系，Lian地区的黄铁矿可以分为四代，即Py1、Py2、Py3和Py4（图6）。细粒且无定形的Stage I黄铁矿（Py1）在BSE成像下呈现均匀的纹理，并局部含有绢云母包裹体（图6a和b）。在Stage II中，非多孔区（Py2）包含两个亚代：明亮的核（Py2c）和较暗的边缘（Py2r），两者之间的边界清晰且规则（
多孔Py3的起源
自然金颗粒作为包裹体存在于Py3中（图4d），并填充了Py2的微裂纹或Py2颗粒之间的空隙（图4e）。这表明自然金与多孔Py3共存，并在Py2之后形成。因此，多孔Py3对于理解Lian金矿中的金富集过程至关重要。热液金矿床中黄铁矿的多孔性可能是由于快速沉淀（Simon等人，1999）或耦合溶解-沉淀（CDR）过程（Putnis，2002，Putnis
结论
在本研究中，我们基于多代黄铁矿的元素浓度和多种硫同位素特征详细阐述了Lian地区的成矿历史。无定形的Py1是由于矿化前阶段的流体-岩石相互作用而沉淀形成的。微量元素地球化学和δ34S值表明，Py2c和Py2r分别是在流体沸腾和非沸腾条件下形成的，这可能是由水力压裂和重新封闭引起的。流体沸腾促进了重要元素的迁移
作者贡献声明
Xu Wang：撰写 – 审稿与编辑，撰写 – 原稿，方法论，调查，概念化。Yu Zhang：撰写 – 审稿与编辑，资金获取，概念化。Zebin Tang：方法论，正式分析，数据管理。Yongjun Shao：撰写 – 审稿与编辑，方法论。Bing Xiao：调查，正式分析。Shuling Song：撰写 – 审稿与编辑。Xingting Sun：可视化，调查。Hongtao Zhao：撰写 –
利益冲突声明
作者声明他们没有已知的财务利益或个人关系可能影响本文的研究结果。
致谢
本研究得到了广西科学技术计划（项目编号：AB25069505）的支持。作者感谢中南大学的Dexian Zhang教授和广州Tuoyan检测技术有限公司的Yubo Yang先生在实验室分析方面的帮助。我们保证不存在任何潜在的利益冲突，包括相关的财务利益。
