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黃金價(jià)格常年高位震蕩，但找到它的源頭卻越來(lái)越難。全球約三分之一的黃金產(chǎn)自造山型金礦，這種與板塊碰撞密切相關(guān)的礦床構(gòu)成了人類黃金資源的壓艙石。"巨量金從哪來(lái)"這一根本問(wèn)題長(zhǎng)期懸而未決。

中國(guó)科學(xué)院新疆生態(tài)與地理研究所的研究團(tuán)隊(duì)近期取得關(guān)鍵突破。他們聚焦新疆南天山的薩瓦亞爾頓超大型金礦，通過(guò)解析黃鐵礦的微觀結(jié)構(gòu)演化，首次量化揭示了成巖期與熱液期黃鐵礦在金富集過(guò)程中的不同角色。研究發(fā)現(xiàn)，特定類型的環(huán)帶黃鐵礦貢獻(xiàn)了該礦近四成的黃金儲(chǔ)量。相關(guān)成果發(fā)表于《美國(guó)地質(zhì)學(xué)會(huì)會(huì)刊》。

傳統(tǒng)觀點(diǎn)認(rèn)為，造山型金礦的金主要來(lái)源于后期熱液活動(dòng)。但此次研究揭示了更早的富集階段。

研究團(tuán)隊(duì)發(fā)現(xiàn)，成巖期形成的草莓狀黃鐵礦(Py0)平均含金4.62ppm，同時(shí)富集砷、鈷、鎳、釩、鎢等元素。這種在沉積成巖階段形成的特殊結(jié)構(gòu)黃鐵礦，通過(guò)碳質(zhì)吸附機(jī)制像海綿一樣固定了微量金。這些早期捕獲的金并未散失，而是為后期成礦提供了重要的物質(zhì)基礎(chǔ)。

這一發(fā)現(xiàn)改變了人們對(duì)金元素遷移路徑的認(rèn)知。金并非只在后期熱液中突然富集，而是在成巖階段就已開始預(yù)富集。這為理解造山型金礦的"物源"問(wèn)題提供了新的關(guān)鍵證據(jù)。

金礦形成需要富集機(jī)制。研究團(tuán)隊(duì)利用原位高精度微米級(jí)微量元素與同位素分析技術(shù)，解析了熱液期黃鐵礦的環(huán)帶結(jié)構(gòu)。

數(shù)據(jù)顯示，在構(gòu)造變形過(guò)程中，熱液系統(tǒng)發(fā)生了相分離。這種物理化學(xué)條件的劇變促使金從流體中大量沉淀。具體來(lái)看，熱液期環(huán)帶黃鐵礦(Py2)的微量元素與硫同位素呈現(xiàn)規(guī)律性變化，清晰記錄了流體不混溶導(dǎo)致的金沉淀過(guò)程。

該技術(shù)手段達(dá)到了微米級(jí)空間分辨率，能夠在單顆黃鐵礦內(nèi)部追蹤元素遷移軌跡。這種"地質(zhì)顯微鏡"式的研究方法，讓科學(xué)家首次定量看清了金成礦的微觀機(jī)制。

研究首次對(duì)不同階段黃鐵礦的金貢獻(xiàn)量進(jìn)行了估算。結(jié)果顯示，熱液期環(huán)帶黃鐵礦(Py2)對(duì)薩瓦亞爾頓金礦的資源貢獻(xiàn)率最高，約占38%。這意味著該礦近四成的黃金存儲(chǔ)于這種特定結(jié)構(gòu)的礦物中。

相比之下，成巖期草莓狀黃鐵礦雖然提前富集了金，但貢獻(xiàn)比例相對(duì)較低。這一量化數(shù)據(jù)為評(píng)估礦床經(jīng)濟(jì)價(jià)值提供了新的礦物學(xué)指標(biāo)。找礦人員可以通過(guò)識(shí)別黃鐵礦的特定結(jié)構(gòu)類型，快速判斷礦化潛力。

薩瓦亞爾頓金礦位于中亞造山帶東段，這一區(qū)域是全球僅次于西澳Yilgarn克拉通的第二大金富集區(qū)。中國(guó)新疆境內(nèi)分布著眾多類似礦床，但成礦機(jī)制的模糊長(zhǎng)期制約著找礦效率。

基于上述發(fā)現(xiàn)，研究團(tuán)隊(duì)建立了薩瓦亞爾頓金礦的成礦模型。該模型明確了成巖期預(yù)富集與熱液期主成礦的兩階段機(jī)制。

更重要的是，研究提出了直觀的找礦標(biāo)志：成巖期黃鐵礦與石英-硫化物網(wǎng)脈的共生組合。這一組合可作為圈定金礦靶區(qū)的可靠依據(jù)，特別適用于中亞造山帶廣袤的覆蓋區(qū)。

中國(guó)在該領(lǐng)域的研究正快速推進(jìn)。除了中科院新疆生地所此次的突破，國(guó)內(nèi)多個(gè)團(tuán)隊(duì)在西天山、阿爾泰等成礦帶開展了系統(tǒng)的同位素年代學(xué)和礦床學(xué)研究。第三次新疆綜合科學(xué)考察項(xiàng)目的實(shí)施，為這類基礎(chǔ)地質(zhì)研究提供了關(guān)鍵數(shù)據(jù)支撐。

當(dāng)前，中國(guó)黃金資源對(duì)外依存度仍處高位。薩瓦亞爾頓這類超大型金礦的成礦機(jī)制破解，不僅具有理論價(jià)值，更直接關(guān)系國(guó)家資源安全。通過(guò)識(shí)別黃鐵礦的微觀結(jié)構(gòu)特征，找礦人員有望將勘探成功率提升一個(gè)臺(tái)階。