闫顺风、李林：Experimental evidence on the bitumen role of the metal enrichment in the Erdaokan Ag-Pb-Zn deposit【Organic Geochemistry，2026】

发布时间：2026-03-02     作者：    阅读：0次

科普导读

在低温热液矿床中，有机质（如沥青）与金属矿物在空间上常紧密共生。关于有机质在成矿过程中的作用，长期存在“被动还原屏障”与“主动烃类成矿流体”的争议。前者认为有机质仅作为还原剂促使金属沉淀，而后者认为它能直接作为运移介质携带金属。中国地质大学（北京）李林教授研究团队，通过对二道坎银铅锌矿床的研究，利用原位高压实验捕捉到了沥青搬运金属并降温沉淀的关键微观证据。实验证实，沥青在高温热液中能转化为活性流体相，不仅是金属的“收集器”，更是高效的“搬运工”。

论文简介

二道坎银铅锌矿床（Ag-Pb-Zn）位于大兴安岭北部，其矿体产于构造角砾带中，平均品位含银249.9 g/t。该矿床的一个显著特征是沥青与银-铅-锌矿化紧密共生，显微观察发现沥青普遍具有球滴状构造和流动纹理，暗示其在固结前曾处于粘稠流体或熔融状态。LA-ICP-MS分析显示，天然沥青富集Ag（最高13.95 ppm）、Pb（最高553 ppm）和Zn（最高195 ppm）。

研究选取了二道坎矿床中富含金属（Ag, Pb, Zn）的天然沥青样品，利用金刚石压腔装置（DAC）构建了“沥青-纯水”反应体系。实验引入红宝石作为压力标定物，在微米尺度的样品腔内实时监测反应过程。

图1 样品腔内的初始装样状态。显微照片显示了沥青颗粒与红宝石在常温常压下的分布，背景为液态水。

温压路径与相态监测

为了模拟成矿流体的演化环境，实验设定了特定的温压路径：首先在常温下加压至~1.8 GPa，随后加热至623 K并恒温，最后进行降温降压。在此过程中，水分子在不同温压条件下的相变（如Ice VI/VII相的转换）被作为监测实验体系物理化学状态的重要指标。

图2 实验温压路径及水的相变过程示意。红色路径代表升温加压过程，蓝色路径代表降温降压过程。插图展示了高压下水结晶为Ice VI和Ice VII相的显微特征，这些相变证实了实验系统对温压控制的有效性。

沥青的溶解与金属沉淀特征

在623 K的高温及高压亚临界流体环境中，显微观察记录了沥青形态的显著变化。沥青并未发生完全的热裂解，而是呈现出溶解和扩散特征，质地变得松散。随后，在流体缓慢冷却至523 K的过程中，体系中开始析出新的球状微粒。

图3 加热-冷却循环中的显微结构演化。(a) 623 K/2.3 GPa：沥青在亚临界流体中发生部分溶解，边缘出现明显的扩散晕，表明其转化为可流动的流体相；(b) 523 K/2.3 GPa：随着温度降低，流体中开始成核并析出球状沉淀物；(e) 298 K/0.2 GPa：降至常温低压后，沉淀物形成不规则团簇。

沉淀物的成分鉴定

为确定冷却过程中析出的微粒成分，研究对实验产物进行了原位拉曼光谱分析。光谱数据显示，这些析出物并非有机质衍生物，而是金属卤化物。

图4. 实验析出物的原位拉曼光谱分析。谱图清晰显示了位于138 cm−1、241 cm−1和478 cm−1的特征峰，分别对应于固体氯化铅（PbCl2）的晶格振动、水溶液中[PbCl3]−的对称伸缩振动以及水合金属离子（M-O）的振动。这一结果证实，沥青携带的金属（Pb, Zn）在冷却过程中以卤化物的形式从流体中卸载。

地质启示

本项研究通过微观原位实验重现了“沥青搬运金属并降温沉淀”的全过程。实验观测到的金属析出温度区间（~473 K）与该矿床流体包裹体研究限定的主成矿温度上限（~464 K）高度吻合。

图5 实验P-T路径与二道坎矿床成矿条件的对比。绿色标识为天然矿床的成矿范围。对比显示，实验成功模拟了成矿流体从高温（>600 K）运输金属到中低温（~473 K）卸载金属的热力学过程。

相关研究成果以“Experimental evidence on the bitumen role of the metal enrichment in the Erdaokan Ag-Pb-Zn deposit”为题发表于《Organic Geochemistry》。论文第一作者为中国地质大学（北京）科学研究院博士研究生闫顺风，中国地质大学（北京）科学研究院李林教授担任通讯作者。本研究获得了“深地探测与矿产资源勘查”国家科技重大专项（2025ZD1009202、2025ZD1008700、2025ZD1004902）和国家自然科学基金（U2444208、91962101、41603063、41872038）等项目的资助。

论文链接：https://doi.org/10.1016/j.orggeochem.2026.105128