卡林型金矿是于20世纪60年代在美国内华达州卡林镇被首次发现而命名的。它主要特征是沉积岩容矿和金以“不可见金”的形式赋存于载金硫化物之中。我国的卡林型金矿主要分布在滇黔桂、川甘陕“金三角”等成矿区域中。马脑壳金矿是川甘陕“金三角”中典型的卡林型金矿床,具有极大的科学研究价值和经济意义。前人已经对矿床的赋矿地层、金的赋存状态等内容进行过详细的探讨,但由于技术条件的限制和认识的不足,目前关于卡林型金矿的研究还不是十分的完善,较为突出的是载金矿物黄铁矿颗粒细小且发育环带结构,传统的测试技术是无法对不同成矿阶段的黄铁矿进行原位硫同位素分析,查明成矿热液中硫的来源,以借此来探讨成矿物质的来源。本文在对马脑壳金矿的野外踏勘,采集样品,镜下观察的基础上,采用电子探针技术、Nano-SIMS等分析测试手段,对载金矿物的矿物学特征、元素分布特征、不同环带的原位硫同位素特征进行了初步分析研究,来探讨成矿物质来源以及矿床的成因。含砷黄铁矿和毒砂是马脑壳金矿的两种主要载金矿物,通过对载金矿物的镜下观察以及背散射电子图像(BSE)分析,黄铁矿按形态可分为草莓状黄铁矿、自形黄铁矿以及它形黄铁矿。自形黄铁矿和它形黄铁矿可以含有多期次的环带结构,即围绕成矿前形成的黄铁矿核部生长着一到两期次的热液环带,表明马脑壳金矿床中黄铁矿是经历了多期次热液事件。Nano-SIMS元素面(Mapping)扫描分析显示:黄铁矿的元素分布由中心到边缘呈现出一定的规律,中间环带As含量较高,外层环和核部较低低。Au与As同步变化,Nano-SIMS元素线(Lineling)扫描分析也验证了这一点。电子探针成分分析表明,黄铁矿的含金性较好,平均含量为0.011wt%,除了含有Fe(43.009-46.417wt%)、S(47.344-53.254wt%)元素之外,还含有As、Au、Co、Cu、Cr等微量元素。元素相关性表明As-S呈负相关关系,暗示As可能类质同象置换了黄铁矿中的S。在lgAu-lgAs图上绝大多数测点落于金溶解度曲线之下,暗示金可能主要以晶格金(Au⁺)的形式赋存于载金黄铁矿之中。毒砂的含金性要优于黄铁矿,金的平均含量为0.052wt%,毒砂中除了含有Fe、S、As元素之外,还含有Au、Co、Cu、Ag等微量元素。元素相关性分析表明,S与As、Fe与As整体上呈现出显负相关关系,S与Fe则表现出同步的正相关关系,毒砂通常没有环带。本次进行原位硫同位素微区测试的黄铁矿样品,均来自于绢云母板岩和石英砂岩等。结果显示,载金矿物黄铁矿δ³⁴S值变化范围较大,为-29.63‰²9.77‰,表明黄铁矿的硫来源具“多源特征”。成矿前期黄铁矿原位硫同位素微区测试表明:中心和边缘位置δ³⁴S都呈现出较大的正值,暗示黄铁矿中的硫可能来源于海水硫,是封闭环境下的细菌还原海水硫酸盐成因,没有环带结构,推测是同沉积成因黄铁矿,与环带黄铁矿的核部应属同一热液事件,元素面分析(mapping)显示此阶段的黄铁矿一般不含金。成矿期黄铁矿原位硫同位素微区测试表明:δ³⁴S值呈现出内高外低的特点,环带δ³⁴S为-1.88‰,表明环带黄铁矿的硫来自于岩浆硫,核部δ³⁴S为21.18‰,暗示核部黄铁矿中的硫更可能来源于海水硫,但不排除有少量沉积硫的混入,元素面分析(mapping)显示此阶段的金主要赋存在环带结构中。成矿后期黄铁矿的δ³⁴S以较大的负值为特征(-29.63‰),暗示黄铁矿中的硫可能主要来于源开放环境中细菌还原海水硫酸盐,一般无环带结构。综上分析,本文认为川西北马脑壳金矿的形成可能与印支晚期-燕山早期岩浆活动密切相关。成矿流体主要来自深源岩浆,但不排除地层建造水、变质水、大气降水混合的可能。矿床的成因应属于中低温混合热液型金矿床。