廣州地化所在密西西比型成礦金屬的TSR反應研究中取得新進展
密西西比河谷型(MVT)沉積礦床是后生的超大型碳酸鹽建造的Pb-Zn硫化物礦床。這些硫化物形成所需要的S2-被認為是由硫酸鹽的硫酸鹽還原反應（TSR）生成的，而硫酸鹽很可能來自鹵水流體所溶解的蒸發型硫酸鹽巖。目前，MVT沉積礦床成礦過程中發生TSR反應的啟動機制、反應過程和反應機理仍不太確定，尤其是主成礦金屬如Pb2+、Zn2+，以及Fe2+、Sr2+、Ba2+的TSR反應活性及其對TSR的啟動和反應的影響也缺乏研究。近期，中科院廣州地化所有機地球化學國家重點實驗室盧鴻研究員以及廖晶博士后，對金屬硫酸鹽PbSO4·H2O，FeSO4·7H2O，ZnSO4·H2O,SrSO4，BaSO4分別進行了加烴加水金管恒溫熱模擬實驗，對成礦金屬離子的TSR反應行為、反應機理進行了分析，并探討了這些含礦金屬離子在MVT沉積礦床形成過程中對TSR反應的啟動作用和反應的影響。
對比氣體產率和碳同位素，可推斷含礦金屬硫酸鹽的TSR反應活性順序為：FeSO4>ZnSO4>Sr/BaSO4>PbSO4。這說明硫酸亞鐵最易發生TSR，而Pb2+難以發生TSR反應。MVT沉積礦床中方鉛礦、閃鋅礦和黃鐵礦的形成，都應該與Fe2+等易發生TSR有關，是Fe2+等發生TSR提供了S2-造成了PbS、ZnS和FeS2的沉淀。
關于鐵為什么容易發生TSR的機理，主要是由于Fe2+和Fe3+的水解大大增加H+和HSO4–的濃度，持續加快TSR的反應速率。研究結果也表明，雖然Pb2+和Zn2+的TSR反應在低溫下（<350℃）很難發生，但是以Mg2+和變價元素Fe2+為主的含硫酸鹽的TSR反應容易發生，說明在大規模MVT沉積礦床的形成過程中，鎂和鐵離子的存在，應該對促進TSR、提供還原性硫發揮了重要作用。
本研究利用實驗系統研究揭示了MVT沉積礦床成礦過程中TSR反應的啟動機制、反應過程和反應機理，研究成果近期發表在國際期刊《Organic Geochemistry》上，得到了油氣專項（2017ZX05008-002-030）、中國科學院戰略先導科技專項（XDA14010102）、國家重點研發（2019YFC0605502）以及國家自然科學基金（41673066, 41673045，41903069和41973064）等項目的資助。
論文信息Liao, Jing; Wang, Taoli; Lu, Hong; Greenwood, Paul F.; Peng, Ping'an; Hsu, Chang Samuel. Effects of Mississippi valley-type minerogenetic metal sulfates on thermochemical sulfate reduction, studied by hydrous pyrolysis. ORGANIC GEOCHEMISTRY, 2020, 150: 104128. DOI: 10.1016/j.orggeochem.2020.104128
原文鏈接：https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0146638020301637
