晶体缺陷驱动了砷黄铁矿中金的再迁移

《Geochimica et Cosmochimica Acta》：Crystal defects drive gold remobilisation in arsenopyrite

　　丹尼斯·富杰鲁斯（Denis Fougerouse）| 尼古拉·泰博德（Nicolas Thebaud）| 大卫·W·萨克西（David W. Saxey）| 威廉·D·A·里克德（William D.A. Rickard）| 劳拉·佩特雷拉（Laura Petrella）| 胡思宇（Siyu Hu）| 托马索·塔凯托（Tommaso Tacchetto）| 劳雷·马丁（Laure Martin）| 韦斯·埃德加（Wess Edgar）| 史蒂文·M·雷迪（Steven M. Reddy）
澳大利亚珀斯科廷大学地球与行星科学学院

摘要
方砷铁矿是矿床中主要的难处理金载体，从这种矿物中重新释放金的过程被认为是形成次生游离金矿化的重要机制。然而，金在方砷铁矿中的重新释放机制仍然知之甚少。在这项研究中，我们应用了先进的 post-acquisition 模式匹配算法来消除与方砷铁矿伪对称性相关的人为误差。这种方法提高了数据质量，使得晶体学解释更加可靠。通过对两个造山带金矿床进行微观结构特征、地球化学、纹理和纳米尺度分析，我们发现了两种由位错控制的金重新释放机制。在奥布阿西（Obuasi）金矿床中，方砷铁矿显示出与富金和贫金方砷铁矿之间的明显反应界面，这表明位错可能作为Mass交换的快速扩散通道，而非之前认为的孔隙作用。在福斯特维尔（Fosterville）金矿床中，方砷铁矿的少量晶塑性变形产生了低角度边界，这些边界中的金含量低于未变形的部分。沿这些低角度边界的位错富含镍等微量元素，但金含量较低，这表明位错的存在可能选择性地促进了金的重新释放。总之，我们的结果突显了晶体缺陷在协同溶解-沉淀和晶塑性变形过程中控制金重新释放的基本作用。

1. 引言
金的重新释放是一种公认的地质过程，其中硫化物中的金被 mobilized 并以自然金的形式重新沉积（Fabricio-Silva 等，2025；Fougerouse 等，2016；Marshall 等，2000；Tomkins 和 Mavrogenes，2001）。硫化物中的金被认为是“难处理的”，因为无法通过经济有效的氰化法将其提取（La Brooy 等，1994）。因此，金的自然重新释放显著提高了金矿床的价值，因为它可以通过重力选矿和氰化工艺提高直接回收率。然而，金在矿床中的重新释放的经济影响仍难以量化，因为重新释放本身难以识别，其对总自然金储量的贡献也难以准确确定（Fabricio-Silva 等，2025）。尽管如此，已有研究表明重新释放的金可以形成高品位的、极具盈利性的矿脉（Dubé 等，2004；Fougerouse 等，2016），以及较小规模的自然金富集区（Hastie 等，2020；Sugiono 等，2025；Tomkins，2007）。在许多金矿床中都提出了金的重新释放机制，尤其是在造山带金矿床中，因为这些矿床通常经历了多次变质和变形（Groves 等，2003）。到目前为止，已经提出了三种主要的金二次迁移机制：（i）机械重新释放，（ii）硫化物熔体捕获，和（iii）热液协同溶解-沉淀（Marshall 等，2000；Tomkins，2007）。虽然机械重新释放机制（i）近年来没有受到太多关注，但硫化物熔体捕获（ii）的证据在文献中越来越多（Cai 等，2024；Hastie 等，2021；Jian 等，2022；Li 等，2026；Tooth 等，2011）。然而，热液协同溶解-沉淀（iii）通常被认为是从原生硫化物中提取金的主要机制（Hastie 等，2020）。在这个模型中，金通过富金黄铁矿的溶解被释放，随后贫金黄铁矿发生外延沉淀（Fougerouse 等，2016；Hastie 等，2020），而连通的孔隙网络允许流体接触到反应界面（Altree-Williams 等，2015；Putnis，2009）。最近的研究表明，晶塑性变形和重结晶在黄铁矿中痕量元素的再分布中起着重要作用（Dubosq 等，2018；Fougerouse 等，2021；Hastie 等，2020；Ouiya 等，2025）。在晶塑性变形的纳米尺度上，可移动的位错可以有效浓缩金，使其更容易通过高扩散路径和流体传输（Fougerouse 等，2021；Sugiono 等，2025）。错配位错也被证明在位错介导的界面重平衡过程中以及富金黄铁矿向贫金黄铁矿的转变中起关键作用，物质传递发生在成分不同的区域之间的位错处（Fougerouse 等，2024）。

方砷铁矿（FeAsS）可以含有高达数万ppm的金（Cabri 等，1989）。在方砷铁矿中，金可以以固溶体的形式存在于晶体晶格中，或以金属纳米颗粒的形式存在（Palenik 等，2004；Pokrovski 等，2021）。后者可以通过外溶作用或在生长过程中金原子在晶体表面的扩散形成（Fougerouse 等，2016；Palenik 等，2004；Reich 等，2005）。然而，关于重平衡过程中纳米尺度上的机制以及晶塑性变形对方砷铁矿中元素迁移性的影响知之甚少。

在这项研究中，我们采用了一种先进的分析工作流程，包括量化的变形微观结构表征、高分辨率痕量元素映射和纳米尺度分析，以确定澳大利亚和加纳两个造山带金矿床中方砷铁矿在晶塑性变形和溶解-沉淀过程中金重新释放的机制。本研究的结果揭示了通过变形和蚀变形成的晶体缺陷在金重新释放中的作用。

2. 样品和局部地质
2.1. 加纳奥布阿西金矿床
奥布阿西金矿床位于加纳的阿散蒂（Ashanti）地区，距离阿克拉（Accra）西北约180公里，距库马西（Kumasi）以南60公里。它位于西非克拉通（West African Craton）南部，属于古元古代的鲍莱-莫西（Baoulé-Mossi）域。鲍莱-莫西域的基底岩石主要由布里米安（Brimian）地体组成，其特征是绿岩带和沉积盆地交替出现，这些岩体被侵入在两次造山作用——埃奥伯纳安（Eoeburnean）和埃伯纳安（Eburnean）造山作用期间形成的花岗岩类岩石所覆盖（Boher 等，1992；Bonhomme，1962；Feybesse 等，2006；Perret 等，2025）。鲍莱-莫西域的金矿化事件持续时间超过1亿年（Goldfarb 等，2017；Le Mignot 等，2017；Masurel 等，2022）。

在加纳，比里米安（Birimian）岩石由火山-沉积岩（库马西群，Kumasi Group）和火山绿岩（塞夫维群，Sefwi Group；Adadey 等，2009）交替组成。该矿床位于库马西盆地的碳质千枚岩、砂岩、板岩以及夹层的火山-沉积岩中（详见 Oliver 等，2020）。奥布阿西的岩石经历了强烈的变形，与其相关的多阶段变形历史长达约1亿年（Thébaud 等，2020）。大部分金矿化与盆地反转、变质以及随后影响沉积围岩的剪型变形同期发生（Blenkinsop 等，1994；Allibone 等，2002；Fougerouse 等，2017）。奥布阿西的绿片岩相变质特征主要由白云母、绿泥石、角闪石和绿帘石组成，估计变质条件为400±50°C和2 kbars（Schwartz 等，1992；Oberthür 等，1994）。奥布阿西的矿化与富含金的石英脉和含金方砷铁矿的矿化围岩紧密相关（Oberthür 等，1994；Fougerouse 等，2017）。Oberthür 等（1994）提供了详细的共生序列。晚期的矿化事件被认为反映了金从方砷铁矿中的重新释放，覆盖了后期龟裂作用，形成了富含可见金的高品位矿脉（Fougerouse 等，2016）。

样品215-7b是从地下30#2层采集的，距离地表约650米，靠近Kwesi Mensah生产井。从一个距离2米宽的矿化石英脉几米处的碳质千枚岩制备了抛光块体（图1）。矿石矿物主要为方砷铁矿（60–95%），其次是黄铁矿、磁黄铁矿、黄铜矿，以及少量的自然金微粒。选择了一个具有共存溶解-沉淀纹理的颗粒集合体进行纳米尺度分析（Fougerouse 等，2016b）（图2）。在该集合体内，单个方砷铁矿颗粒呈自形且相对较大（500–1000 μm；图2）。黄铁矿和金颗粒存在于集合体的裂缝中。

2.2. 澳大利亚福斯特维尔金矿床
福斯特维尔金矿床位于澳大利亚维多利亚州，距离墨尔本（Melbourne）西北约130公里，距离本迪戈（Bendigo）以东20公里。它位于塔斯马尼德（Tasmanides）造山系统的本迪戈带（Bendigo Zone）内，该带构成了西部拉克兰（Lachlan）造山带的中部（VandenBerg，1978）。该带的特点是北西北方向的直立褶皱和陡倾逆冲断层，通常与含金石英脉相关（Wilson 等，2013；Wilson 等，2016）。福斯特维尔金矿床包含奥陶纪富石英浊积岩，属于卡斯尔梅因群（Castlemaine Group），该地区在贝南布兰（Benambran）造山期间经历了主要的变形事件，时间跨度从晚奥陶纪到早志留纪（Foster 等，1999；VandenBerg，1978）。在福斯特维尔，矿床位于卡斯尔梅因群的下奥陶统砂岩、粉砂岩和泥岩序列中（详见 Vollgger 等，2020），这些沉积物经历了变质作用，形成了亚绿片岩相（Wilson 等，2009）。该地区的泥岩通常含有0.5–3 wt.%的碳。本研究中分析的样品来自高品位的Swan矿体，其矿化特征是在宽度为2–5米的石英剪切脉中富集的可见金（图1）。这些主要剪切脉伴随着次要的伸展脉（也称为“SPurs”或“Tension”脉），这些脉通常是多相的，具有不同的旋转方向和总体方向，形成了脉状矿体。剪切脉和伸展脉周围都有 alterations 的围岩，其特征是细小的石英-碳酸盐脉和分散的黄铁矿和方砷铁矿（详见 Voisey 等，2020）。流体包裹体温压测量表明，福斯特维尔浅层矿石的形成温度约为270°C，深度为2.6–5.7公里（Mernagh，2001）。

样品FROGS1378是从一个钻芯（图1；UDE208）中采集的，该钻芯在680米深度与Swan石英脉相交。从石英脉中捕获的细砂岩薄片制备了抛光切片，该岩石经历了明显的变形和脉状构造，并富含分散的硫化物。矿石矿物主要为自形的细粒方砷铁矿（100-500 μm），其中含有少量自形的黄铁矿（100 μm）。选择一个方砷铁矿颗粒（100x200 μm）进行进一步分析，该颗粒在电子背散射（BSE）图像中显示出晶体塑性变形的迹象（图3）。

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图1.
A & B）福斯特维尔（Fosterville）和奥布阿西（Obuasi）剪切矿脉的通用照片；C）福斯特维尔FROGS1378钻芯样本的照片。薄片是从石英脉中捕获的围岩片制备的；D）奥布阿西矿化变质岩的通用代表性样本的照片。

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图2.
A）奥布阿西样品中方砷铁矿颗粒集合体的BSE图像；B）EBSD颗粒参考取向偏差（GROD）角度图，最大为4°，显示较低的晶塑性；C&D）放大BSE图像（C）和EBSD图像（D），显示围绕裂隙的更明亮的重平衡区域及其相应的微观结构。APT1,2,3&4表示APT样品的标识；E&F）NanoSIMS 197Au?（E）和58Ni32S?（F）图，显示重平衡区域富含金而贫镍，并截断了振荡分带。

2.2. 澳大利亚福斯特维尔金矿床
福斯特维尔金矿床位于澳大利亚维多利亚州，距离墨尔本（Melbourne）北西北约130公里，距离本迪戈（Bendigo）以东20公里。它位于塔斯马尼德造山系统的本迪戈带（Bendigo Zone）内，该带构成了西部拉克兰造山带（Lachlan Orogen）的中部（VandenBerg，1978）。该带的特点是北西北方向的直立褶皱和陡倾逆冲断层，这些断层常常与含金石英脉相关（Wilson 等，2013；Wilson 等，2016）。本迪戈带主要由奥陶纪富石英的浊积岩组成，包括本迪戈（Bendigo）、巴拉腊特（Ballarat）、卡斯尔梅因（Castlemaine）和福斯特维尔（Fosterville）等重要金矿床。该地区的主要变形事件发生在贝南布兰造山作用期间，时间跨度从晚奥陶纪到早志留纪（Foster 等，1999；VandenBerg，1978）。在福斯特维尔，矿床位于卡斯尔梅因群的下奥陶统砂岩、粉砂岩和泥岩序列中（详见 Vollgger 等，2020），这些沉积物经历了变质作用，形成了亚绿片岩相（Wilson 等，2009）。该地区的泥岩通常含有0.5–3 wt.%的碳。本研究的样品来自高品位的Swan矿体，其特征是在宽2–5米的石英剪切脉中富集的可见金（图1）。这些主要剪切脉伴随着次级的伸展脉（也称为“Spurs”或“Tension”脉），这些脉通常是多相的，具有不同的旋转方向和总体方向，形成了脉状矿体。剪切脉和伸展脉周围都有alterations 的围岩，特征是细小的石英-碳酸盐脉和分散的黄铁矿和方砷铁矿（详见 Voisey 等，2020）。流体包裹体温压测量表明，福斯特维尔浅层矿石的形成温度约为270°C，深度为2.6–5.7公里（Mernagh，2001）。黄金沿着{100}和{001}生长面呈现出强烈的振荡分带现象（图3）。在内部，各个带状结构以微米尺度形成，并围绕一个大约10微米的未分带核心呈现同心分带。EBSD映射显示，这种振荡分带沿着{100}和{001}生长面排列（图3）。从微观结构上看，福斯特维尔的砷铁矿展现出多种晶体学特征：在边缘，晶粒具有清晰的180°{101}孪晶界面，将晶粒划分为不同的象限。垂直孪晶对应于(101)方向，而水平孪晶对应于(010)方向（图3C）。相比之下，晶粒核心处的孪晶分布变得不那么规律。在内部，砷铁矿具有取向错位高达3°的离散位错带（图3B）。在某些地方，这些位错带以接近垂直的角度与{100}和{001}振荡分带相交，并延伸约50微米进入晶粒内部（图3B）。在晶粒边缘，观察到两个相邻砷铁矿晶体相撞的地方，出现了其他更不规则的位错带（图3B右下角）。在极图分析中，用于原子探针成像的位错带的取向轴接近<210>，并且很可能与<210>位错线相关（图3D）。在这个区域内，金的分布在不同振荡带之间是不均匀的，甚至在同一条带内也是如此。靠近垂直方向的（101）孪晶界时，金的含量会减少，而水平方向的（010）孪晶界则没有显示出金含量的变化（图3）。金也随着远离孪晶界而减少；在这些情况下，金含量的减少无法与EBSD或BSE特征相关联。对EBSD数据和金分布的相关分析表明，在LABs位置金的含量有轻微的减少（图3.4.2）。在重新平衡的砷黄铁矿中微量元素的纳米级分布中，Obuasi样本中，选取了两个分隔富金区和贫金区的反应前沿进行APT分析（图2C&D）。这些反应前沿分别在APT1和APT2中被捕获（图4）。此外，在距离APT2感兴趣区域底部捕获的前沿100-150纳米处，还制备了两个APT样品（APT3&4），这些样品来自贫金的重新平衡的砷黄铁矿。所有区域的成分都在表1中报告。下载：下载高分辨率图像（2MB）下载：下载全尺寸图像图4. Obuasi重新平衡结构的APT数据。每个球体代表一个Ni（绿色）、Co（蓝色）、Au（黄色）、Sb（粉色）、Cu（橙色）、Bi（深蓝色）或Pb（天蓝色）原子。A&B）位于反应前沿的APT样品APT1&2；C&D）位于距离前沿100-150纳米处的APT样品APT3&4。在APT1中，富金区和贫金区之间的反应前沿在纳米尺度上是直线且锋利的（图4A）。富金区的特征是Au原子均匀分布，而重新平衡区的特征是Ni、Co和Sb的浓度较高且均匀分布（图4A）。在APT2中，反应前沿在纳米尺度上是弯曲的，并且局部富含Sb（图4B）。富金区的特征是Au原子簇，这可能代表了之前在同一样本中观察到的Au纳米颗粒（Fougerouse等人，2016a）。在重新平衡区，Ni、Sb和Cu显得不均匀。一个位于距离前沿约50纳米处且与之半平行的线性特征富含Ni、Sb和Cu。一个仅富含Sb的平面特征垂直于前沿，连接了反应前沿和该线性特征。在APT样品中，靠近富金区和贫金区之间的反应前沿处，Ni、Bi和Sb的分布是不均匀的。在APT3中，Ni、Bi和Sb沿着一个平面在线性特征中富集。在APT4中，Ni、Bi和Sb在一个弯曲的线性特征中富集（图4E）。这个线性特征位于一个富含Sb的平面上，并斜向穿过APT样品。在APT样品的顶部可以观察到一个较小的富含Sb的平面特征，它与主要的富Sb平面特征平行。在APT数据中，孔隙率应该表现为原子图中的低密度或高密度区域（Pfeiffer等人，2015）。然而，对样品的密度分析没有发现任何密度变化。因此，在捕获重新平衡区的APT样品中没有观察到纳米级的孔隙率。通过对H、OH、Cl和Na的预期质量电荷比进行赋值，并检查所得的离子图，探测了它们的分布。然而，其他微量元素（Ni、Bi、Sb、Cu、Pb）所突出的特征并未显示出H、OH、Cl和Na的共位富集。在Fosterville样本中，选取了一个具有3°错位的LAB进行APT表征。两个APT样品成功捕捉到切割含金量高区域的LAB（图3、图4、图5）。在APT原子图中，LAB表现为一系列几乎呈直线的特征，这些特征富含Ni、Co、Bi和Sb，它们均匀间隔并沿一个平面特征排列，该平面特征以约80–85°的陡角斜向切割APT样品（图5）。线性特征之间的间距为15–20纳米，它们与平面特征的标称走向偏离约25–30°。砷黄铁矿中的总微量元素含量在LAB中从约550ppma增加到约12,000 ppma（表1）。然而，沿着边界约10纳米的晕圈内，金的含量似乎有所减少（图5）。晕圈外的Au平均含量为223 ppma，而LAB周围的区域含量约为140 ppma（图5B；表1）。与砷黄铁矿基体相比，位错在Au上可能是略微减少或富集的（表1）。下载：下载高分辨率图像（1MB）下载：下载全尺寸图像图5. Fosterville LAB区域的APT数据。每个球体代表一个Ni（绿色）、Co（蓝色）、Au（黄色）、Sb（粉色）、Cu（橙色）、Bi（浅蓝色）或Pb（天蓝色）原子。A&C）位于LAB位置的APT样品APT5&6。LAB由沿一个倾斜约85°的平面排列的位错组成。位错倾斜约20-25°；C）使用一个大立方体积和1纳米的 bins大小计算的浓度剖面显示，位错中Ni、Sb和Bi的含量增加，但LAB周围有一个贫Au的晕圈。5. 讨论5.1. 砷黄铁矿中金的非均匀掺入Obuasi和Fosterville的砷黄铁矿颗粒中的金分布呈同心振荡带状，这种观察在砷黄铁矿中很常见（Cathelineau等人，1989；Fleet等人，1989；Fougerouse等人，2024；Qiu等人，2024；Wu等人，2019），这被认为是由于局部晶体学控制了微量元素的掺入，例如在晶体-流体界面处的扩散限制自组织，或是由于杂质中毒（Acosta等人，2026；Wu等人，2019）。然而，观察到在靠近孪晶界的个别带中金的含量会下降，以及在与任何边界无关的区域也是如此（图3）。在孪晶界附近，金在（101）孪晶周围可能形成几个微米宽的晕圈而减少，而在（010）孪晶上则完全没有影响。在远离孪晶带的个别带中，金的减少与BSE或EBSD特征无关（图3）。这两种观察结果在本研究提供的数据集中仍然无法解释，需要进一步的研究来阐明控制砷黄铁矿在生长过程中金掺入的机制。5.2. 砷黄铁矿重新平衡的机制Obuasi的砷黄铁矿中金的细小尺度振荡分区被贫金、富Ni的砷黄铁矿沿晶界和裂缝切断（图2；Fougerouse等人，2016b）。之前利用结构（尖锐的反应前沿）和地球化学（重新平衡的砷黄铁矿更接近化学计量比）的证据推断出重新平衡机制是一种由流体介导的界面耦合的溶解-沉淀过程（Fougerouse等人，2016；Putnis，2002）。连通的孔隙性是耦合溶解-沉淀反应进行的基本前提条件（Altree-Williams等人，2015；Plümper等人，2017；Putnis，2002；Putnis，2009）。然而，Obuasi的重新平衡砷黄铁矿在微尺度上缺乏孔隙性。根据独居石流体蚀变实验的见解（Harlov等人，2011），这种缺失被认为是由于反应后的封闭引起的（Fougerouse等人，2016b）。在纳米尺度上，富金区和贫金区之间的反应前沿要么是直的，要么是曲面状的（图4A&B）。在APT1中，微量元素不存在；在APT2中，Sb沿着前沿弱分离且不均匀分布。这一观察结果与Jundee金矿床中的黄铁矿不同，在那里Ni在重新平衡前沿富集，而位错沿前沿富集Cu、Ni、Sb、Pb和Au等微量元素（Fougerouse等人，2024）。这种差异表明，位错介导的界面重新平衡机制在Obuasi的砷黄铁矿中可能不活跃，或者以不同的方式表现出来。尽管在重新平衡的Obuasi砷黄铁矿中没有观察到连通的微尺度或纳米尺度孔隙性，但在反应前沿附近存在许多线性和平面特征（图4）。鉴于它们与其他文献中报告的APT数据集的相似性，并通过透射电子显微镜得到证实（Fougerouse等人，2024；Tacchetto等人，2021；Verberne等人，2022），这些线性特征被认为是单个位错。在Obuasi的APT样品中，位错通常沿平面排列，并富集Ni、Cu、Sb、Bi和Pb，除了Au。然而，EBSD数据并未显示反应前沿样品附近存在低角度边界（图2），而且位错不太可能是由于晶塑性变形形成的。同样明显的是，在富金砷黄铁矿的APT样品中不存在位错，这表明位错是重新平衡反应的产物。在重新平衡的黄铁矿中记录了失配位错，这是由于As的掺入导致晶体晶格的畸变而形成的（Fougerouse等人，2024）。在Obuasi的砷黄铁矿重新平衡反应过程中，主要元素组成向化学计量比的砷黄铁矿转变（Fougerouse等人，2017）。我们推测这种成分变化可能足以产生失配位错。在Obuasi样本中，重新平衡区观察到了高密度的位错，75%的APT样品（APT2、3和4；图4）中存在位错。这样的位错密度与三维中位错网络的形成是一致的。已经证明，沿着位错的扩散（即管状扩散）由于晶粒内部与外部的化学梯度存在而成为有效的质量传递机制（Dubosq等人，2021；Fougerouse等人，2019；Piazolo等人，2016；Verberne等人，2022）。因此，重新平衡过程中形成的失配位错可以作为质量传递所需的连通网络，从而使反应在Obuasi的砷黄铁矿中继续进行。重新平衡反应通常被认为是由流体介导的，这与我们的观察结果似乎有矛盾。对Cu硫化物的实验研究表明，与干燥条件相比，水的存在增加了固态反应的动力学（Zhao等人，2017），并可以触发在没有水的情况下不会发生的反应（Adegoke等人，2022）。微量水可以使硅酸盐系统中的体扩散增强4–5个数量级（Milke等人，2013）。水解弱化也被描述为在水或H存在的情况下变形增强的过程，这主要得到了水解变形实验在类似剪切应变率下需要较小应力的观察结果的支持（Bakker和Jansen，1990；Carter和Ave'Lallemant，1970；Tielke等人，2019）。先前的研究在动态（Joseph等人，2024；Tacchetto等人，2021）或静态（Joseph等人，2023）位错中发现了H或与流体相关的元素（如Cl）。因此，我们建议水的存在，很可能是以H的形式，可以增加反应速率和通过位错的质量传递。将这一模型应用于Obuasi案例研究，将与之前的观察结果一致，即重新平衡反应是由流体介导的，但需要实验证据来确认这一过程。在Obuasi，重新平衡反应确定的条件下（350°C和2 kbar；Schwartz等人，1992），溶液中的金浓度可以达到异常值，pH = 6–7和log fO2 = ?32至?28时达到10 ppm（Fougerouse等人，2016b）。在相同条件下，Ni主要以固体硫化物矿物的形式保持稳定（Fougerouse等人，2016b）。因此，我们的观察结果和之前的热力学建模与以下模型一致：即存在于砷黄铁矿晶体表面的热液流体产生了化学梯度，允许微量元素沿着位错快速扩散，从而将金从砷黄铁矿中重新分配出来。然而，在这些条件下，镍（Ni）在溶液中的溶解度较低，因此镍的化学梯度可能不利于镍的扩散，这与APT数据中观察到的镍被困在位错中的现象一致。5.3 变形过程中的金（Au）迁移在Fosterville样品中，以及在黄铁矿颗粒尺度上，可以观察到与变形相关的位错（LABs）与金耗竭之间存在弱相关性（图3）。这种关系与Huangjindong金矿区黄铁矿中LABs中的金富集现象相反（Fougerouse等人，2021年）。在纳米尺度上，所研究的LAB由LAB平面上的规则排列的位错组成（图5）。尽管从这里提供的数据中无法确定黄铁矿的滑移系统，但位错的边界特征以及位错的倾斜角度（25-30°）表明这些位错属于<210>型。这些位错富含镍（Ni）、钴（Co）、铋（Bi）和锑（Sb）（图5）。金也存在于位错中，在APT6结果中略微富集，而在APT5结果中则比黄铁矿基质中更贫瘠（图5；表1）。先前对黄铁矿位错的地球化学研究观察到位错一侧痕量元素的局部耗竭，推断位错内部包括金在内的痕量元素的富集是由于位错-杂质对（DIP）在位错滑移过程中的分离作用（Dubosq等人，2019年；Fougerouse等人，2021年）。其他关于LABs的APT黄铁矿研究将位错中杂质的存在的现象归因于沿位错核心的扩散作用，从而实现了矿物与外部环境之间的质量传递（Fougerouse等人，2019年；Kirkland等人，2018年；Verberne等人，2022年）。LA-ICP-MS数据表明，黄铁矿中的所有痕量元素也都存在于这些位错中，这表明没有通过外部强制扩散过程添加外来金属。尽管位错周围的耗竭轮廓不明显不对称，但这些位错的地球化学特征与通过DIP过程发生的痕量元素分离现象是一致的。相反，在位错周围约10纳米的范围内金发生耗竭，在LABs的局部区域内也可以观察到弱的金耗竭晕圈（图2）。类比Obuasi样品的观察结果，我们推测Fosterville的流体条件适合溶解金，但不适合溶解镍。然而，在Fosterville并没有观察到晚期黄铁矿覆盖在断层和晶界上。这表明次生流体的S逸度低于Obuasi，这可能解释了为什么黄铁矿的再平衡仅限于LABs周围的几个纳米范围内。或者，与Obuasi相比，晶界处存在的次生流体可能较少。尽管在Fosterville有少量金通过这一过程被重新迁移，但如果这一机制在其他经历更显著变形的金硫化物矿床中也起作用，那么应该予以考虑。6. 结论在这项研究中，我们提出了一种研究黄铁矿的新方法。我们开发了一种新的定量微观结构分析方法，使用模式匹配算法对黄铁矿进行分析。这种方法显著改进了黄铁矿的EBSD数据，为研究系统性错标定的矿物的变形关系开辟了新途径。结合地球化学纹理分析，这种方法建立了晶体塑性变形与样品中金再迁移之间的联系。通过纳米尺度观察，本研究提出晶体缺陷在Obuasi和Fosterville黄铁矿中金的迁移过程中起着根本性作用。特别是，位错可以在晶体塑性变形和流体介导的溶解-沉淀过程中作为元素传输的有效途径。我们提出了一个改进的流体介导的溶解-沉淀模型，即黄铁矿的再平衡可能会产生连接再平衡前沿和晶界处流体相的位错。这一过程可能由热液流体中元素的溶解度控制的化学梯度驱动。这种混合模型可能消除了再平衡过程中需要连通孔隙的要求。在晶体塑性变形驱动的金再迁移机制中，位错密度和亚晶界密度似乎控制着质量传递的效率。因此，变形驱动的金再迁移在经历过多次变质作用的矿床中可能具有更深远的影响。在进行冶金金回收研究时，应考虑变形微观结构。

**CRediT作者贡献声明：**
Denis Fougerouse：撰写——原始草稿、软件开发、方法论、资金获取、正式分析、数据管理、概念化。
Nicolas Thebaud：撰写——审阅与编辑、验证、项目管理、资金获取、概念化。
David W. Saxey：撰写——审阅与编辑、方法论、正式分析、数据管理。
William D.A. Rickard：撰写——审阅与编辑、方法论、调查、正式分析、数据管理。
Laura Petrella：撰写——审阅与编辑、项目管理、方法论、资金获取、正式分析、数据管理。
Siyu Hu：撰写——审阅与编辑、方法论、调查、正式分析、数据管理。
Tommaso Tacchetto：撰写——审阅与编辑、可视化、软件开发、方法论、正式分析。
Laure Martin：撰写——审阅与编辑、方法论、资金获取、正式分析。
Wess Edgar：撰写——审阅与编辑、验证、资源管理、项目管理、资金获取。
Steven M. Reddy：撰写——审阅与编辑、监督、软件开发、资源管理、方法论、数据管理、概念化。