LAICPMS和SIMS硫化物微量元素和硫同位素原位分析

　　硫化物(特別是黃鐵礦)可形成于各類地質環境中，在金屬礦床的成礦早期一直延續到成礦后期。在觀察原生硫化物及其在成巖后的變質作用、熱液交代作用下生成的增生邊、重結晶的次生硫化物時，通過光學顯微鏡和背散射圖像，根據礦化、蝕變期次及礦物共生組合，可將不同結構的硫化物劃分為不同期次的產物，再與LA-ICPMS硫化物原位微量元素點分析數據和面掃描圖像相對應，就可知悉不同期次的硫化物各自的地球化學特征，即硫化物的地球化學分帶性，這對研究沉積作用、變質作用、巖漿作用、熱液交代作用如何影響硫化物中微量元素(例如Au元素)的富集行為至關重要。

　　對于金礦床來說，通過研究硫化物中不同微量元素與Au富集行為的耦合程度，有助于探討Au在硫化物中的賦存形式及Au在硫化物晶體中的置換反應。藉由LA-ICPMS點分析的時間分辨(time-resolved)信號譜圖，還可以獲得硫化物樣品在同一位置不同深度上的元素豐度分布，進一步討論Au在硫化物中的賦存狀態。

　　微量元素在硫化物中主要有三種賦存形式：

　　(1)以固溶體的形式賦存在硫化物晶格中，不可見；

　　(2)納米級的礦物包裹體(包裹體直徑<0-1μm，如自然金或硫化物Fe-As-Sb-Pb-Ni-Au-S)，不可見；

　　(3)微米級的礦物包裹體，可見。

　　值得注意的是，這里的“可見”與“不可見”是相對于1930年的顯微鏡觀測水平界定的，“不可見金”

　　這一表述最早是由Bürg在1930年使用的。通過高角度環形暗場掃描透射電子顯微鏡(HAADF-STEM)和高分辨率透射電子顯微鏡(HR-TEM)，直徑數十納米級的礦物包裹體現在已經可以被直接觀測。若微量元素以固溶體形式賦存在硫化物晶格中，原來硫化物的晶格將被扭曲變形，通過特定區域的電子衍射譜圖(SAED)可以直接觀測晶格是否發生扭曲。

　　俄羅斯某金礦 層狀黃鐵礦-石英脈中賦存的黃鐵礦核部LA-ICPMS時間分辨輸出信號譜圖

　　在LA-ICPMS的時間分辨信號譜圖上，若某微量元素的信號強度隨剝蝕時間的增加而保持平緩或近似平緩，顯示束斑剝蝕的縱深線上成分保持均勻性，一般認為該元素可能以固溶體的形式賦存在晶格中；抑或以微米級的硫化物包裹體存在，包裹體中該元素總量少于LA-ICPMS的檢測限，信號也不會隨時間發生大的波動。

　　若某微量元素的信號強度隨剝蝕時間的增加而出現峰值，則指示著富含該元素的微米級礦物包裹體的存在。Large et al. (2007)采用這種方法確定了微米級的富含Bi-Ag-Au-Te的方鉛礦包裹體(圖)和富含Au-Te-Ag礦物包裹體(圖4b)的存在。這種方法的缺點是不能區分微量元素在硫化物中上述第(1)和第(2)種賦存方式。盡管如此，該方法現被廣泛應用于Au在硫化物中的賦存形式的判斷。

　　節選自：范宏瑞等. 2018. LA-(MC)-ICPMS和(Nano)SIMS硫化物微量元素和硫同位素原位分析與礦床形成的精細過程. 巖石學報, 34(12): 3479-3496

　　 附件：LA-(MC)-ICPMS和(Nano)SIMS硫化物微量元素和硫同位素原位分析與礦床形成的精細過程c92b9c13-20c7-4160-b0e4-a9dd0b888c02.pdf