成矿流体的来源和演化一直是脉状金矿床研究中的一个重大问题。从成矿元素的源区到聚集地，含金流体通常会经历漫长而复杂的变化，这是由于水岩相互作用、流体混合和相分离所导致的。这些过程会不断改变成矿流体的地球化学和同位素组成。在这些情况下，流体源区的特征在很大程度上可能会被掩盖，使得精确约束脉状金矿床的成因变得困难。然而，大多数脉状金矿床常发育与金矿化相关的矿石和脉石矿物（如黄铁矿和石英），这些矿物可能保留了它们从中沉淀出来的成矿流体的成分和同位素变化。从单个矿物世代中获取的这些信息，可能为成矿流体的来源和历史提供重要见解，从而深化我们对金沉积机制的理解。
围绕以上研究问题，来自中国地质大学（武汉）李建威教授团队的范高华博士以河北东坪超大型金-碲矿床（~120吨金和~225吨碲）为研究对象，综合了不同共生阶段多世代石英的微结构特征、流体包裹体、微量元素地球化学以及原位氧同位素分析，为金成矿流体的来源和复杂演化提供了重要见解。这些结果还用于揭示导致金沉积的机制。最后讨论了该方法在追踪脉状金矿床中流体流动及其微观变化方面的潜在应用。所研究的三个石英脉样品取自Au-6矿区的70号矿体（图1a-1c），它们分别代表第I阶段（样品DP1-2）、第II阶段（DP6-2）和第III阶段（DP8-2）。这些样品均含有第I阶段的乳白色石英（图1d-1f）和细脉状的烟灰色石英（图1g-1i）。第I阶段的石英通常与镜铁矿共生，而第II阶段和第III阶段的石英则分别与磁铁矿和含金硫化物共存（图1e-1i）。
图1：东坪金-碲矿床典型的石英脉特征；a-c:典型石英脉，样品采集对
应的石英脉；d-i:手标本上石英脉的结构特征
根据SEM-CL显微结构特征，每个阶段的研究样品均可划分为两个世代，即共有六个世代，分别为Qz-I-1、Qz-I-2、Qz-II-1、Qz-II-2、Qz-III-1和Qz-III-2，且每个世代表现出不同的CL结构特征（详见图2a-e）。然后该团队又综合SEM-CL和OM-CL结构，对六个石英世代开展了详细的流体包裹体、微量元素和SIMS氧同位素分析研究，总体上，六个石英世代的形成温度在320-380℃之间，Al和Li元素含量以及氧同位素表在不同世代之间表现出震荡式的变化特征（图2和3）。
图2：研究样品的六个不同石英世代特征；数字代表氧同位素数值
图3：六个石英世代的微量元素和氧同位素变化
根据以上观察和测试分析结果，作者论证了脉动式岩浆流体与大气降水的混合更能解释氧同位素和微量元素动荡式变化特征的观点，同时结合前人资料和数值计算，详细讨论了为什么流体相分离、冷却、水岩相互作用、瑞丽分馏等物理化学过程不是导致观测结果的主导原因。然后，本论文结合微量元素和氧同位素变化特征，总结了东坪金-碲矿床内石英脉幕式形成过程中流体的演化，以及在石英世代Qz-II-2和Qz-III-2形成时金的沉淀主要受流体混合控制。
最后，论文指出一条看似单一的石英脉可能由多个微量元素和同位素不同的世代组成，从而记录了复杂的流体过程。这种微妙的信息很可能被石英分离物的整体同位素分析所掩盖。此外，正如本文所记录的那样，流体混合是许多脉状金矿系统中可能未被认识到但可能普遍存在的特征。大多数脉状金矿的流体来源和微妙演化应仔细重新审查。这可以通过对石英进行原位微量元素和氧同位素分析，并与详细的微观结构紧密结合来实现。
以上成果发表在国际期刊American Mineralogist上，论文相关信息如下：
Gao-Hua Fan（范高华）, Jian-Wei Li*（李建威）, Paul T. Robinson, Ya-Fei Wu（吴亚飞）, Xiao-Dong Deng（邓晓东）, Fang-Yue Wang（汪方跃）, Wen-Sheng Gao（高稳胜）, Si-Yuan Li（李思远）, Liang Fan（范亮）; Fingerprinting the source and complex history of ore fluids of a giant lode gold deposit using quartz textures and in-situ oxygen isotopes. American Mineralogist 2024;; 109 (8): 1309–1319. doi: https://doi.org/10.2138/am-2023-9017
