全球多数热液型金矿床（卡林型、浅成低温热液型、造山型等）均在不同程度上受含砷热液流体的控制。这类流体不仅是金的运移介质，更能借助砷在黄铁矿晶格中的类质同象替换，驱动金的高效富集。其中，“不可见金”是含砷黄铁矿中一类重要的赋存形式，包括纳米金（Au⁰）和嵌入矿物结构中的“晶格金”（Au⁺）。然而，关于砷如何调控黄铁矿中金的富集，其内在机理仍缺乏清晰且系统的阐释。厘清砷掺入诱发的黄铁矿微观结构响应，是破解该成矿机制的重要切入点。已有研究表明，黄铁矿中发育的晶格缺陷可能是金、砷共富集的关键诱因，但一直缺乏微观实证。
为破解这一科学难题，永利304官网唯一蔡元峰教授团队以黔西南水银洞卡林型金矿床中的含砷黄铁矿为研究对象，综合运用扫描电镜、电子探针、球差校正透射电子显微镜等分析技术，并结合密度泛函理论计算，开展了系统性研究。依托球差电镜的原子成像优势，团队精准解析了黄铁矿中的显微织构及其与砷、金元素空间分布的关联，取得以下主要认识：
（1）水银洞金矿“不可见金”矿化，受控于黄铁矿内部砷–硫类质同象替换，促使含砷黄铁矿成为主要的载金矿物（图1）。
图1水银洞金矿含砷黄铁矿的矿物学与晶体化学特征。
（A）含砷黄铁矿的背散射照片；（B）黄铁矿中发育的富砷、金环带；（C-D）砷和硫、金的相关性分析。
（2）含砷黄铁矿中发育富砷、富金且具有白铁矿晶体结构的纳米薄片（图2），这些薄片金浓度可达寄主黄铁矿的10倍左右（图2C）。金以类质同象置换铁位点的方式，赋存于白铁矿与黄铁矿晶格之中（图2D）。此类纳米薄片以黄铁矿{200}面网为结构取向基准，由黄铁矿结构转变为完整的白铁矿晶体结构，并与白铁矿{101}面网形成晶体学取向对应关系。
图2含砷黄铁矿的显微织构特征。
（A）沿[001]晶带轴拍摄的黄铁矿HAADF-STEM图像，及其对应的元素分布图；（B）白铁矿薄片定向展布；（C）白铁矿薄片高分辨图；（D）L1和L2位置铁原子柱强度分布图；（E-F）黄铁矿、白铁矿结构模型。
（3）密度泛函理论计算表明，“砷代硫”有利于黄铁矿向白铁矿的结构转变，并能显著增强金以类质同象置换铁的形式掺入到白铁矿薄片中。
图3 密度泛函理论计算。
（A）无砷与掺砷条件下黄铁矿（020）与白铁矿（10）的表面转换能；（B）不同界面体系的黏附功；（C）不同界面体系中金的掺杂能。黄色、红色、绿色和粉色球体分别代表S、Fe、As和Au原子。Py，黄铁矿；Mrc，白铁矿；Apy，毒砂。
（4）白铁矿纳米薄片潜在的成因机制包括：其一，该薄片由含砷黄铁矿通过出溶作用形成，反映了黄铁矿成分变化与纳米结构发育之间的动态响应关系；基于体积估算，白铁矿纳米薄片贡献了含砷黄铁矿总金含量的8.3%–21.7%。其二，白铁矿薄片与寄主黄铁矿共结晶，白铁矿因具有亚稳态特性，在后期重结晶过程中转变为黄铁矿，仅少量残余保存在晶格缺陷中。在该模式下，白铁矿纳米薄片是水银洞卡林型金矿成矿早期金的重要捕获单元（图4）。
图4 水银洞卡林型金矿床形成模式图。
Py：黄铁矿；Mrc：白铁矿；CDR：溶解-再沉淀耦合过程。
以上研究成果发表于国际地球化学顶级期刊《Geochimica et Cosmochimica Acta》，张贺助理研究员为论文第一作者，蔡元峰教授为通讯作者，合作者还包括陆现彩教授、陆建军教授、Allan Pring教授、Joël Brugger教授、丁阳研究员、高剑峰研究员和陈永金研究员等。该研究受到国家自然科学基金项目（42192504, 42202036, 42421002, 42372052）的资助。
文章信息：
Zhang, H., Wang, Z. C., Qian, G. J., Chen, Y. J., Gao, J. F., Yuan, Y. L., Xu, J. B., Fang, Z., Gan, R. P., Yan, S., Zhang, X. K., Lu, J. J., Ding, Y., Brugger, J., Pring, A., Lu, X. C., Cai, Y. F., 2026. Pyrite’s hidden treasure: Arsenic-induced structural transformation promotes gold enrichment. Geochimica et Cosmochimica Acta, 423, 165–175. doi.org/10.1016/j.gca.2026.04.045
图文：张贺
审核：曾罡
