秦岭—桐柏—大别造山带呈东西向,构造复杂,河南桐柏老湾金矿床位于其东部,老湾金矿床矿床地质特征复杂,长期以来,有关该矿床成因问题一直是研究的焦点。本文在详细收集以往地质资料和文献的基础上利用岩相学、矿物学、地球化学等分析手段,研究金的赋存状态,并对老湾金矿床的成因提出有力的证据。根据岩相学观察,在成岩作用阶段,斜长角闪片岩中发育有呈自形-半自形微晶粒状结构孤立分布的黄铁矿,出现在矿物颗粒定向排列的斜长角闪片岩围岩中,形成于沉积-成岩期,即PyⅠ。老湾金矿的成矿期被划分为四个阶段:粗粒黄铁矿-石英阶段,石英-中细粒黄铁矿阶段,多金属硫化物阶段,碳酸盐-石英阶段,与老湾金矿的成矿阶段相对应,黄铁矿被划分为四个世代,即PyⅡ,PyⅢ,PyⅣ,PyⅤ。岩相学及扫描电镜相结合研究金的赋存状态。扫描电镜能谱曲线可大致把金矿物分为银金矿和自然金两种。金矿物的形态多呈不规则形状赋存与矿物中,形态主要有哑铃状、长条状、港湾状、蠕虫状等形态。金矿物粒度大小属于显微金的范围,主要生成于成矿期的前三个阶段。金在矿石中主要有3种赋存形式:独立金矿物(包裹金、裂隙金和粒间金)、固溶体金和晶格金。黄铁矿与金矿物的关系最为密切,是老湾金矿最主要的载金矿物。黄铁矿LA-ICP-MS分析结果合原位硫同位素分析结果表明:(1)不同世代的黄铁矿信号强度变化曲线展示了Ag、Au、Cu关系最为密切,而Au与As没有一致的正相关关系;Fe与Co、Ni存在着比较高的正相关关系。(2)clr变换的稳健因子分析(clr-RFA)能够有效的提取两组元素组合,F1因子为S、Fe、Se、As、Co、Ni,F2因子为Au、Ag、Cu、Pb、Zn、Bi、Sb,F1与黄铁矿主量元素Fe、S密切相关,F2与金矿化密切相关;(3)相比晶面完好的黄铁矿颗粒,裂隙发育的黄铁矿相对富集Au、Ag、Cu、Zn、As。黄铁矿的边缘部位Au、Ag、Cu、Pb、Zn、Co含量均高于核心部位,As表现出相反的趋势,而在裂隙发育的黄铁矿中核心部位的As含量低于边缘部位,而Co含量高于边缘部位,这可能证实了在裂隙较发育的黄铁矿中发生了Co和As之间的晶格交换。(4)Co、Ni、Se、Cr均以类质同象的形式存在于老湾金矿的黄铁矿中;As元素取代了Fe的部分晶格形成简单的阳离子与S离子结合,或与硫形成络阴离子;外来铋矿物的混入取代Fe、S晶格导致Bi元素含量的升高;Sb、Pb、Cu、Zn、Al分别以辉锑矿、方铅矿、闪锌矿、黄铜矿、硅酸盐的包裹体存在;Au部分以自然金或银金矿的独立包裹体形式存在,部分以亚微米至纳米级的颗粒状不均匀浸染分布在黄铁矿中;Ag与Pb、Sb的含量呈明显的正相关关系,说明Ag可能以S–Sb化合物的形式存在方铅矿中;Bi和Ag具有较高的正相关关系,证明硫银铋矿可能以固溶体或包裹体的形式存在于方铅矿中;(5)黄铁矿的形貌学特征和地球化学特征共同指示了黄铁矿的成因。黄铁矿在生长过程中由立方体向五角十二面体转变的趋势,证明流体温度逐渐变低;黄铁矿中Co/Ni比值证明黄铁矿的生长过程一直有变质热液的参与,岩浆热液活动与Au含量的提升并没有联系,可能只是起到了促进Au从黄铁矿中析出的作用;黄铁矿的原位硫同位素特征表明,黄铁矿生长过程中有海相硫的混入,与围岩地层关系密切。结合老湾金矿床地质特征、黄铁矿微量元素地球化学和同位素地球化学特征共同指示了老湾金矿床为造山型金矿。