根据金矿成因矿物学与找矿矿物学的研究成果，黄铁矿是具有典型形态标型的矿物，即通过其晶体形态特征来反映其成因信息及找矿标志。黄铁矿最常见的单形有立方体｛100｝、八面体｛111｝、五角十二面体｛210｝；这些单形通过不同程度地聚合可形成多种多样的聚形（图1）。前人在大量金矿找矿实践中发现，在黄铁矿五角十二面体单形或聚形出现频率高的矿段，矿体中金的富集程度往往比较高，即黄铁矿的五角十二面体及聚形晶体形态可用于指示矿体中金的富集程度。虽然载金黄铁矿的这种形态标型特征已被矿产资源勘察工作者广泛接受，并在找矿实践中得到了成功应用，但对于黄铁矿用于指示金矿富集的这一成因矿物学形态标型特征的认识仅停留在统计、定性描述阶段，对其形态标型特征的结构本质与物理化学原理尚不明晰。
　　近日，中国科学院广州地球化学研究所博士鲜海洋、研究员何宏平和朱建喜等人统计、分析了黄铁矿晶体形态与金矿富集之间的相关关系（图2）；在此基础上，以其最常见的立方体、八面体和五角十二面体晶面为研究对象，从原子水平揭示了｛100｝、｛210｝、｛111｝等晶面结构和物理化学性质的差异，并成功解译了黄铁矿形态标型特征的物理化学原理。
　　研究结果表明，黄铁矿不同晶体形态的晶面对金的还原-沉淀反应速率具有显著差异。相对于立方体｛100｝和八面体｛111｝晶面而言，五角十二面体｛210｝晶面对溶液中的离子态金具有最快的还原-沉淀速率（图3）；当黄铁矿的两种单形聚合形成聚形晶后，晶面反应协同效应导致离子态金在聚形晶面的还原-沉淀速率显著高于其单形晶面（图4）。这种晶面反应协同效应对矿物晶体生长、元素循环及相关的地球化学过程可能存在重要影响。
　　该研究以矿物表面反应性为切入点，揭示了黄铁矿晶面反应性在金富集成矿过程中所起的关键作用，从理论角度预测了晶体形态与其载金能力的关系（图5）。并从晶面原子结构和晶面协同效应视角，成功解译了黄铁矿形态标型特征的物理化学原理，对理解、认识矿物晶面反应差异性和矿物各向异性对地质地球化学过程的影响具有重要启示。
　　该研究得到国家重点研发计划“深地资源勘查开采”重点专项（2016YFC0600103）、国家自然科学基金项目（41573112、41702042）、中国博士后科学基金面上/特别资助项目（2018M643220、2019T120755）等的联合资助。相关论文近期发表在Geochimica et Cosmochimica Acta，该项研究的更多详细信息请参考原文。
　　论文链接
　　图1 黄铁矿常见晶体形态
　　图2 载金黄铁矿晶体形态与含金量的相关性
　　图3 黄铁矿{100}、{111}、{210}晶面还原-沉淀金的速率对比
　　图4 黄铁矿{100}和{hk0}单形晶面与对应聚形晶面还原-沉淀金的速率对比
　　图5 据黄铁矿表面反应性预测的黄铁矿晶体形态对金富集程度指示的演化序列