新聞動(dòng)態(tài)磷灰石礦物探針指示斑巖系統(tǒng)巖漿-熱液演化過(guò)程
斑巖型礦床是全球銅鉬的主要來(lái)源，提供了全球60%的銅和95%的鉬。通常認(rèn)為斑巖型礦床的形成與長(zhǎng)英質(zhì)斑巖體的高度巖漿-熱液演化和巖漿后期強(qiáng)烈的流體交代作用密切相關(guān)。但是，在斑巖成礦模型中，這些所謂的巖漿-熱液過(guò)渡演化和流體交代成礦過(guò)程一直缺乏有效的、令人信服的礦物學(xué)記錄。
磷灰石是一種常見(jiàn)的副礦物，可形成于各類(lèi)巖漿巖和變質(zhì)巖中。由于其特殊的晶體結(jié)構(gòu)，可接納復(fù)雜微量元素的替換，包括揮發(fā)性組分(F、Cl和H2O)和稀土元素等，是解析巖漿演化過(guò)程中揮發(fā)分地球化學(xué)行為的理想礦物。同時(shí)，磷灰石中含有較高的U和Th含量，常被用于U-Pb年代學(xué)研究。因此，磷灰石的礦物結(jié)構(gòu)和成分可以有效限定復(fù)雜巖漿熱液成礦體系中的物理化學(xué)信息，例如結(jié)晶時(shí)間、氧逸度、揮發(fā)分和水含量等，是研究成巖成礦過(guò)程的理想“礦物探針”。
東北地區(qū)是我國(guó)乃至全球最重要的鉬成礦帶之一，區(qū)內(nèi)發(fā)育有大量典型的斑巖型鉬礦床。中國(guó)科學(xué)院廣州地球化學(xué)研究所牛賀才研究員團(tuán)隊(duì)博士生屈潘，通過(guò)利用磷灰石礦物探針的方法，對(duì)我國(guó)東北大黑山超大型斑巖鉬礦中的磷灰石開(kāi)展了精細(xì)礦物學(xué)和地球化學(xué)研究。主要獲得以下認(rèn)識(shí)：
成礦斑巖體中發(fā)現(xiàn)了核部（Type-A1）和邊部（Type-A2）兩類(lèi)磷灰石（圖1a），其中磷灰石核部?jī)H發(fā)育熔體包裹體，而邊部大量發(fā)育熔體-流體包裹體和流體包裹體。核和邊部的界限呈不規(guī)則港灣狀，表明磷灰石經(jīng)歷過(guò)溶解-再沉淀（圖1a），是巖漿-熱液過(guò)渡演化的典型特征。磷灰石地球化學(xué)特征顯示，晚期巖漿-熱液成因磷灰石具有相對(duì)虧損的Na和S含量和富集的REE和Th含量。
圖1 成礦斑巖中磷灰石及其U-Pb年代學(xué)
圍巖中也發(fā)現(xiàn)兩類(lèi)磷灰石：被原生黑云母包裹的原生磷灰石（Type-B1；圖2a）和呈他形且顯著受流體交代和改造的磷灰石（Type-B2；圖2b）。交代磷灰石表面呈網(wǎng)脈狀穿插，沿其裂隙發(fā)育大量的次生流體包裹體。相比于原生磷灰石，交代磷灰石發(fā)生了LREE虧損，具有明顯稀土四分組效應(yīng)和高的147Sm/144Nd同位素比值，說(shuō)明該類(lèi)磷灰石經(jīng)歷過(guò)強(qiáng)烈的熱液改造作用，其元素和同位素組成已經(jīng)受到了顯著的重置。
圖2 圍巖中磷灰石及其U-Pb年代學(xué)
磷灰石U-Pb年代學(xué)結(jié)果顯示，圍巖中改造的磷灰石與斑巖中巖漿-熱液成因磷灰石具有相似的U-Pb年齡，分別為171.4±2.3 Ma和171.5±2.4 Ma（圖1b, 2c）。同時(shí)，圍巖中改造的磷灰石的Sr-Nd同位素組成與斑巖中磷灰石相似，卻與圍巖中原生的磷灰石顯著不同，這表明導(dǎo)致圍巖發(fā)生強(qiáng)烈蝕變的流體很可能直接來(lái)源于成礦斑巖出溶的流體。此外，圍巖中改造的磷灰石具有相對(duì)較低LREE且含有多相子晶流體包裹體，這指示成礦流體具高鹽度、富Cl的特征，是斑巖鉬成礦的關(guān)鍵。
上述研究表明，磷灰石是斑巖體系中巖漿-熱液演化的有效“礦物探針”，其結(jié)構(gòu)和地球化學(xué)特征可以有效約束斑巖成礦體系的復(fù)雜巖漿-熱液過(guò)程（圖3）。
圖3 東北大黑山斑巖成礦體系中磷灰石的形成和演化示意圖
相關(guān)成果受?chē)?guó)家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃(2016YFC0600403)和國(guó)家自然科學(xué)基金委(42122023)的資助，論文發(fā)表在國(guó)際地學(xué)主流學(xué)術(shù)期刊GSA Bulletin上。
論文中數(shù)據(jù)在中國(guó)科學(xué)院廣州地球化學(xué)研究所公共技術(shù)服務(wù)中心完成。
論文信息：Qu, P., Yang, W.B*., Niu, H.C, Li, N.B. and Wu, D., 2021, Apatite fingerprints on the magmatic-hydrothermal evolution of the Daheishan giant porphyry Mo deposit, NE China. Geological Society of America Bulletin.
