《Journal of Asian Earth Sciences》：The Hulalin gold deposit, NE China: Magmatic-hydrothermal mineralization as evidenced by pyrite geochemistry
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通过分析Hulalin金矿床不同世代黄铁矿的显微结构、原位微量元素及硫同位素特征，揭示了流体沸腾、减压连续及稳定流体沉淀的演化过程，硫同位素（δ34S=1.09±0.82‰）显示深源岩浆-热液特征，证实金矿化与古太平洋板块早期回卷引发的区域构造-岩浆活动密切相关。
张星民|孟磊|梁珊珊|刘卫鹏|邓长洲
中国科学院地球化学研究所关键矿物研究与勘探国家重点实验室，中国贵阳550081
摘要
确定中国东北部（NE）Hulalin隐爆角砾岩型金（Au）矿床的成因对于理解古太平洋板块早期回缩期间的区域金矿化过程至关重要。本文通过综合微观结构分析、原位微量元素地球化学和黄铁矿硫同位素数据，研究了该矿床的成因及其控制因素。Hulalin地区第一代黄铁矿（PyI）的成分对比和振荡分带现象记录了高温流体沸腾过程；第二代黄铁矿（PyII）的自形矿物形态反映了隐火山活动的减弱以及向连续减压环境的转变；第三代和第四代黄铁矿（PyIII、PyIV）显示出越来越规则的纹理，表明它们是由稳定的流体沉淀形成的。原位分析揭示了不同代黄铁矿的地球化学演化过程。多孔、低砷含量的PyI核心富含钴（Co）和硒（Se），并伴有振荡状的砷（As）条带；PyII含有最高的金（Au）、银（Ag）、铅（Pb）、铋（Bi）、铊（Tl）和锑（Sb）含量；PyIII的微量元素含量（如Au、Ag、Pb、Bi、Zn、Sb）低于PyII，而PyIV的锑（Sb）含量较高，但其他所有元素含量均低于PyIII。金（Au）与银（Ag）、铜（Cu）、铅（Pb）、铋（Bi）之间存在强烈的正相关关系，表明矿床形成物质主要来源于深部岩浆。黄铁矿的硫同位素组成（δ3?S = -0.14‰至3.00‰，平均值为1.09 ± 0.82‰）具有深部岩浆硫的特征，进一步支持了这一解释。综合这些发现，我们认为Hulalin金矿床形成于古太平洋板块早期回缩时期，将早白垩世的构造变革与中国东北部距离俯冲带超过1000公里的区域金矿化过程联系起来。
引言
中国东北部位于中亚造山带的东部，这里是华北克拉通、西伯利亚克拉通和太平洋板块交汇的关键构造枢纽（Jahn, 2000; Wu et al., 2011; Xu et al., 2013）。自显生宙以来，该地区经历了三次主要的构造运动：古亚洲洋（古生代）、蒙古-鄂霍次克洋（晚古生代至早中生代）和古太平洋洋（晚中生代）（Windley et al., 2007; Tomurtogoo et al., 2005; Wu et al., 2011; Deng et al., 2023）。这种复杂的构造演化形成了独特的构造-岩浆-成矿系统，并在该地区引发了早白垩世的大型金矿化事件（Liang et al., 2024）。这些矿床具有明显的时空分布规律：从时间上看，矿化过程可分为三个主要阶段，分别发生在约1.4亿至1.3亿年前（Zhang et al., 2003; Liu et al., 2015）、1.2亿至1.15亿年前（Gao et al., 2017）和1.1亿至0.95亿年前（Ding et al., 2022）；从空间上看，早白垩世金矿床主要分布在中国东北部。蒙古-鄂霍次克洋在侏罗纪时期的闭合（Deng et al., 2019; Zhao et al., 2023; Yu et al., 2025）进一步表明，这一金矿化过程主要受古太平洋板块构造演化的控制。然而，古太平洋板块的演化与金矿化之间的关系仍不明确。
中国东北部的莫河盆地是重要的金矿集中区，其中存在斑岩型、热液型、层控型和隐爆角砾岩型金矿床（Wu et al., 2006; Li, 2015; Li et al., 2025）。由于该盆地距离当时的俯冲带较远，一些金矿床的成因仍存在争议，相关研究提出了岩浆-热液和造山作用两种模型（Li et al., 2015; Qin et al., 2019）。最新的岩浆和矿化年龄地质年代数据将莫河盆地的金矿化时间限定在1.4亿至1.3亿年前（Wang et al., 2010; Liu et al., 2015; Li, 2015; Wang et al., 2024b）。这一时间框架表明，金矿化过程与古太平洋板块早期回缩引发的岩浆-热液作用密切相关，当时俯冲相关的伸展作用延伸到了大陆内部区域（Deng et al., 2021）。因此，研究莫河盆地金矿床的成因对于将金矿化过程与古太平洋板块的构造转变联系起来至关重要。尽管近期的一些原位分析研究（如Gong et al., 2021; Li et al., 2025）提高了对矿床形成物质来源的认识，但金矿化与区域地质动力环境之间的关系仍不清楚。位于莫河盆地最西端的Hulalin金矿床形成于角砾岩中，具有复杂的围岩条件（Gong et al., 2021），其黄铁矿表现出明显的分带纹理，对这些分带的原位地球化学分析有助于约束流体来源和演化过程。基于这些改进的成因认识，我们可以将莫河盆地的金矿床与区域地质动力演化联系起来，从而更深入地了解中国东北部大规模金矿化的控制因素。
本研究聚焦于中国东北部莫河盆地的Hulalin金矿床。通过整合形态观察、元素分布、原位微量元素分析以及不同代黄铁矿的硫同位素数据，我们确定了矿床形成物质的来源，并阐明了早白垩世金矿化与中国东北部区域构造-岩浆演化之间的耦合关系。
区域地质
莫河盆地位于中亚造山带东部的大兴安岭北部（图1）。其演化过程经历了古亚洲洋、蒙古-鄂霍次克洋和古太平洋洋三个构造域的多阶段叠加和改造，形成了复杂的构造-岩浆-成矿作用（Wu et al., 2011; Tang et al., 2018; Deng et al., 2023）。古亚洲洋通过俯冲和闭合作用塑造了该地区的早期地质框架，推动了多次构造-岩浆活动。
样品
含有四代黄铁矿的样品被切割并进行了背散射电子（BSE）成像、原位激光烧蚀微量元素分析、硫同位素分析以及分带黄铁矿（PyI和PyII）颗粒的元素分布分析。
原位微量元素分析
黄铁矿的原位微量元素分析采用武汉SampleSolution Analytical Technology有限公司的激光烧蚀电感耦合等离子体质谱（LA-ICP-MS）技术进行。
黄铁矿的微量元素组成
各代黄铁矿中的主要微量元素浓度如图6所示。Hulalin金矿床中，第一代黄铁矿（PyI）富含砷（As）、钴（Co）、镍（Ni）和硒（Se）；第二代黄铁矿（PyII）含有最高的金（Au）、银（Ag）、铅（Pb）、铋（Bi）、铊（Tl）和锑（Sb）含量；第三代黄铁矿（PyIII）的微量元素含量（如Au、Ag、Pb、Bi、Zn、Sb）低于PyII；第四代黄铁矿（PyIV）的锑（Sb）和铊（Tl）含量高于PyIII，但其他所有元素含量均低于PyIII。黄铁矿的元素分布
PyI和PyII的元素分布结果分别见图7和图8。
黄铁矿分带特征及其意义
Hulalin金矿床中黄铁矿（Py）的核心-边缘结构和元素分布系统地记录了矿床形成流体的物理化学演化过程。第一代黄铁矿（PyI）的核心部分砷（As）含量低、具有多孔性且形状不规则（图7），这种纹理通常反映了隐火山爆发或压力骤降条件下早期热液的高温沸腾（均质化温度：401-590°C）（Drummond and Ohmoto, 1985; Williams-Jones et al., 1985）。结论
对中国东北部Hulalin金矿床中黄铁矿的形态、地球化学和硫同位素的综合分析表明，矿床形成物质主要来源于岩浆-热液体系。特别是，对黄铁矿的详细纹理和地球化学特征（尤其是其振荡分带和原位微量元素分布）的研究，为解读隐爆角砾岩型矿床中的流体沸腾、减压和金属沉淀过程提供了有力工具。
未引用的参考文献
HIGS（黑龙江地质科学研究院），2022；Liu et al., 2009；Mathieu, 2019；Sun et al., 2016；Wang et al., 2003；Xiao and Santosh, 2014。
CRediT作者贡献声明
张星民：撰写 – 审稿与编辑、初稿撰写、可视化处理、软件应用、方法学研究、数据管理、概念构思。
孟磊：撰写 – 审稿与编辑、初稿撰写、监督工作、资源协调、概念构思。
梁珊珊：初稿撰写、方法学研究、正式分析、概念构思。
刘卫鹏：撰写 – 审稿与编辑、初稿撰写、可视化处理、软件应用、方法学研究、调查工作、概念构思。
利益冲突声明
作者声明他们没有已知的可能影响本文研究的财务利益或个人关系。
致谢
本研究得到了“深部地球探测与矿产资源”国家科技重大专项（项目编号：2025ZD1008705）和“国家自然科学基金”（项目编号：42273072）的财政支持。我们感谢卢胜博士在野外样品采集方面提供的帮助。
