卡林型金矿是重要的金矿类型，主要分布在美国内华达州和我国滇黔桂地区。内华达卡林型金矿金资源量约为8000吨，是世界上第二大金矿集区（仅次于南非）。我国滇黔桂地区的卡林型金矿（简称贵州卡林型金矿）是世界上第二大卡林型金矿集区，金资源量约为900吨。由于卡林型金矿固有特征（如：成矿温度低，~200-250℃，与岩浆岩的关系不清楚；矿物颗粒细小，且呈浸染状分布；没有显著蚀变分带，等等），其成矿流体的起源以及矿床成因长期存在很大争议。相比于美国卡林型金矿，贵州卡林型金矿一个显著的特征就是含有大量成矿期白云石。镁(Mg)是白云石的主量元素。Mg在各地质储库中具有显著不同的同位素组成，并且其在主要地质过程中的分馏机理比较清楚，因而Mg同位素对于研究卡林型金矿成矿流体的来源及矿床成因具有重要指示意义。
本研究以贵州水银洞卡林型金矿床为对象，采集了典型剖面样品，分析了全岩样品的主-微量元素、碳酸盐矿物Mg-C-O同位素组成（图1）。岩相学观察表明围岩（生物碎屑灰岩）中很少见白云石，而矿石中含有大量白云石，且与载金黄铁矿密切共生（图2）。综合岩相学和地球化学分析表明两种机制形成了成矿期白云石：（1）灰岩中含有少量Fe-白云石，成矿流体与其反应，释放Fe形成载金黄铁矿，Fe-白云石转化为白云石；（2）成矿流体中的Mg在成矿过程中加入到矿石中，与方解石结合，形成白云石。岩相学分析很难区别成矿期白云石是由哪一种机制形成，以及其比例有多少。
全岩样品中碳酸盐矿物δ26Mg值为 -3.49‰~-0.07‰, 中值为-1.01‰。δ26Mg值与MgO, S, SiO2和卡林特征元素（Au, As, Hg, Sb, Tl, Cu）具有正相关趋势，但与CaO具有负相关趋势（图3）。相比于围岩样品，矿石样品显著富集重Mg同位素，并接近岩浆岩或变质岩端元（图3, 4）。两种机制可能导致了矿石样品富集重Mg同位素：（1）成矿流体中的重Mg直接加入；（2）碳酸盐地层与成矿流体中Mg发生交换。不管哪种机制，均说明成矿流体富集重Mg同位素。
结合区域地质背景及其他同位素证据(Hg, S, He-Ar等)，作者提出了贵州卡林型金矿岩浆热液成因模式，认为：右江盆地的巨厚沉积地层（6-12km）以及盆地在后期拉张作用不强烈，导致了深部岩浆很难直接上升地表，但深部隐伏岩浆可在深部释放成矿流体，这些低密度、低粘稠性的成矿流体能够沿着区域断层快速上升到浅部，并发生成矿。深部岩浆出溶的流体记录了深部岩浆信息，如Mg, Hg, S, He-Ar等均显示卡林型金矿成矿流体的岩浆热液起源。
本研究显示Mg同位素对于研究热液矿床的成因具有很好的指示意义。很多热液矿床在成矿作用过程中均形成富Mg矿物（如：造山型金矿形成碳酸盐矿物和绢云母；MVT型Pb-Zn矿含有大量成矿期白云石），然而这些矿床与深部地质事件（如：深部岩浆活动）的关系一直不清楚。Mg同位素研究将能为这些热液矿床成矿流体的起源和矿床成因提供重要的指示/制约作用。
上述研究成果发表在地球化学领域期刊Geochimica et Cosmochimica Acta上。
Xie Zhuojun*(谢卓君), Huang Kang-Jun(黄康俊), Xia Yong*(夏勇), Cline Jean, Tan Qinping(谭亲平), Liu Jianzhong(刘建中), Xiao Jingdan(肖景丹), Yan Bing(晏兵), Heavy δ26Mg values in carbonate indicate a magmatic-hydrothermal origin of Carlin-type Au deposit. Geochimica et Cosmochimica Acta, 2022, 333, 166-183.
全文链接：https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0016703722003386
图1. 样品位置及Mg同位素分析结果
图2. 围岩(A-B)与矿石(C-D)对比, 矿石中含有大量白云石
图3. δ26Mg与CaO, MgO, S, SiO2及卡林特征元素Au, As, Hg, Sb, Tl和 Cu的相关性图
图4. 水银洞金矿Mg同位素组成与主要地质储库中的Mg同位素组成对比