黔西南地区是中国最重要的金资源地之一,该区金矿主要赋存于右江裂谷盆地的沉积岩地层中。这些金矿床与美国内华达州卡林型金矿具有很多相似的特征,包括:金矿床在区域内成群成带分布,矿体均赋存于细碎屑岩-碳酸盐岩建造的沉积岩中,具有Au、As、Hg、Sb、Tl等元素组合特征,以及金主要以不可见金的形式赋存于含砷黄铁矿中。泥堡金矿是黔西南地区最大的金矿床之一,是一个受断裂和地层双重控制的特大型金矿。本次研究首次通过激光剥蚀等离子质谱(LA-ICPMS)和激光剥蚀多接收等离子质谱(LA-MC-ICPMS)等分析手段对泥堡金矿的矿物共生组合、矿物结构、黄铁矿和其它硫化物的原位微区微量元素、黄铁矿的原位微区硫同位素、石英包裹体的氢-氧同位素和方解石的碳-氧同位素进行详细研究,来解决泥堡金矿的矿物生成顺序、矿床形成环境、成矿物质来源和流体演化问题,进而为泥堡金矿的成矿模式提供依据。此外,本次研究还通过围岩和矿石的对比来探讨了金等成矿元素的沉淀机制问题。具体的研究结果和获得的主要认识如下:(1)本次研究根据矿物结构和微量元素组成确定了的四种黄铁矿类型和两种毒砂类型,分别为:草莓状黄铁矿(Py1),自形-半自形且包围草莓状Py1的更粗大黄铁矿(Py2),富硅质、碳质包裹体的“海绵状”黄铁矿(Py3),以及包围其它黄铁矿类型的狭窄边缘黄铁矿(Py4);第一类毒砂Aspy1与Py1和Py2关系密切,第二类毒砂Aspy2和Py4密切相关。此外,我们将硫化物的生成顺序划分为两个主要阶段:沉积成岩阶段和热液阶段(早期、中期、晚期)。其中,沉积成岩阶段的硫化物包括Py1、Py2、闪锌矿和白铁矿,早期热液阶段的硫化物包括Py3和Aspy1,中期热液阶段的硫化物为Py4,晚期热液阶段的硫化物包括Aspy2、黄铜矿、黝砷铜矿、雄黄、雌黄和辉锑矿。(2)四种黄铁矿类型的微量元素组成由于盆地系统的演化而有一些变化。但是总的来说,Py1和Py2富As(Py1中值8029ppm,Py2中值6976ppm)且含有一定含量的Au(Py1中值0.13ppm,Py2中值0.17ppm),高于Py3的金含量(Py3中值0.08ppm)。Py4也富集与Au(中值31.1ppm)和As(中值28096ppm)等微量元素,包括Cu、Se、Ag、Sb、Hg、Tl、Pb、Bi等。通过Au和其它元素的二元图解分析,发现Py3和Py4的微量元素组成大多落在Py1和Py2的范围之内,而且Py3和Py4的Co/Ni比值也小于1,和Py1、Py2的一样,是在沉积黄铁矿的范围内。此外,Py3和Py4的Zn/Ni比值也是在沉积黄铁矿的范围内。这些说明Py3、Py4具有与Py1、Py2相同的微量元素来源,即都是沉积来源。结合Py1和Py2都富As且含有一定量的Au,且地层中富含有机质,所以,我们认为Py3和Py4中的Au、As和其它微量元素是来自于沉积盆地本身。(3)泥堡金矿Py1和Py2的Co/Ni比值<1、Mo含量<50ppm说明了早期黄铁矿是在富有机质、缺氧的静海环境中形成的。当对泥堡金矿各种黄铁矿类型的Cu/Ni比值进行分析时,发现Py1的Cu/Ni比值(1.32)低于世界范围沉积黄铁矿(从太古代到现今)的Cu/Ni比值(0.01-2),而Py2的Cu/Ni比值(2.45)高于世界范围沉积黄铁矿的Cu/Ni比值,说明盆地中可能比较富集Cu,而且Cu在成岩阶段在黄铁矿中的富集程度比在沉积阶段的强烈。当对泥堡金矿各种黄铁矿类型的As/Ni比值进行分析时,发现Py1和Py2的As/Ni比值(Py1为35.46,Py2为29.53)都高于沉积黄铁矿的As/Ni比值(1~10),说明沉积盆地中非常富As,才能导致Py1和Py2中的As/Ni比值远高于沉积黄铁矿的As/Ni比值。(4)从泥堡金矿的Aspy1、Py3、Py4、Aspy2、黄铜矿和黝砷铜矿的微量元素组成可以看出,泥堡金矿的热液流体富含微量元素,包括那些在卡林型金矿中通常出现的元素组合,如Au、As、Hg、Sb、Tl、Cu等。其中与Cu与Au呈强的正相关(R=0.87),而其它元素与Au相关性不强。(5)通过对泥堡金矿黄铁矿的硫同位素进行研究,发现硫同位素组成分布非常集中,在-2~-6‰之间。其中Py2硫同位素的平均值为-3.44‰,而Py4硫同位素的平均值为-3.42‰,非常接近。所以泥堡金矿的硫很可能是地层来源,支持了成矿物质来自于盆地本身的观点。石英流体包裹体的氢同位素组成变化范围在-75.4~-88.1‰之间,氧同位素组成为8.2~10.9‰,说明成矿流体有可能是大气降水与变质水的混合流体。方解石的碳、氧同位素研究说明了矿区的方解石脉主要是由该区灰岩发生溶解作用形成的。(6)泥堡金矿围岩与矿石的对比分析结果表明,黄铁矿与石英呈负相关,与伊利石呈正相关;矿石发生了去碳酸盐化作用,矿石中的黄铁矿大多具有环带结构,部分围岩也发生了去碳酸盐化作用,而围岩中的黄铁矿一般不具有环带结构;Au明显加入到构造蚀变体的矿石中,而CaO、MgO、S、Ba、Be等从其围岩中带出;Au、Sc、As和Fe2O3明显加入到逆冲断层破碎的矿石中,SiO2、CaO、Sr、W、Be等则显示从其围岩中带出。综合分析认为,去碳酸盐化和硫化作用是泥堡金矿的主要成矿机制。在矿化前,去碳酸盐化作用为成矿提供了有利的环境;在成矿过程中,矿化通过硫化作用形成了黄铁矿的载金含砷边缘。(7)不同黄铁矿类型的微量元素含量和其它们之间的关系,以及和世界范围内从太古代到现今沉积黄铁矿的对比说明了炭质沉积岩源区成矿模式在泥堡金矿是成立的。在这种模式下,金和砷及其它微量元素如Co、Ni、Cu、Se、Sb、Tl、Hg和Pb,在早期阶段就被带入右江盆地,并且在沉积成岩过程中部分的在Py1和Py2中预富集。到了主成矿热液阶段,盆地深处受到了构造变形和热液作用,金、砷等微量元素从Py1和Py2中释放出来,然后被热液流体运移到构造有利部位富集沉淀形成Py4,从而形成具有经济意义的金矿床。