中国川口钨矿田茅湾石英脉型白钨矿的成矿过程新解：多世代白钨矿REE分异与Mo-W共生机制揭示

本研究针对华南川口钨矿田茅湾矿床的白钨矿-黑钨矿共生机制这一关键科学问题，通过系统的矿物学、地球化学和同位素分析，首次识别出5种花岗岩体中3个世代白钨矿（Sch-1、Sch-2a/b、Sch-3），揭示了MoO3含量从34.7%到0%的递变规律与δ18Oscheelite（6.62-8.30‰）的均一特征，建立了"早期交代充填-部分熔融-大气水循环"三阶段成矿模型，为华南板块第一期成矿事件的多层次矿化过程提供了新证据。

　　

钨作为战略性关键金属，在现代工业体系中扮演着不可替代的角色。中国作为全球最大的钨资源国，其75%的WO₃产量来自华南地区，特别是南岭成矿带的石英脉型钨矿床。然而，关于钨矿中白钨矿(CaWO₄)与黑钨矿((Fe,Mn)WO₄)共生机制这一关键科学问题，长期以来存在诸多争议。传统观点认为这两种矿物形成于不同物理化学条件，但近年来越来越多的矿床中发现了它们的密切共生现象，这给成矿理论带来了新的挑战。

中国核工业地质局306大队的研究人员通过对华南川口钨矿田茅湾矿床的深入研究，在《Journal of Geochemical Exploration》发表了突破性成果。该研究选取了5种代表性花岗岩（白云母花岗岩、二云母花岗岩等）及20余条矿脉样品，运用X射线荧光光谱（XRF）、激光剥蚀电感耦合等离子体质谱（LA-ICP-MS）和同位素质谱等技术，系统分析了主量元素、稀土配分和δ¹⁸O-δ³⁴S同位素组成，并结合流体包裹体显微测温数据，揭示了多世代白钨矿的形成机制。

区域地质背景显示，茅湾矿床位于南岭成矿带东北段，赋存于中元古代基底与泥盆系盖层的接触带。研究首次识别出三个世代白钨矿：Sch-1与黑钨矿共生于早期热液阶段；Sch-2a/b形成于中高温热液阶段，分别呈自形粗晶（2a）和丝状不规则晶体（2b）；Sch-3则产于低温硫化物-石英脉中。值得注意的是，MoO₃含量呈现规律性变化：Sch-1为34.7-14.3%，Sch-2a降至4.1-2.3%，Sch-2b为2.3-0.2%，至Sch-3仅为0.9-0%，这种变化反映了从氧化到还原再到氧化的环境转变。

岩石地球化学分析表明，研究区花岗岩具有高SiO₂（72.45-76.21%）、K₂O+Na₂O（7.85-8.36%）和强过铝质特征（ASI=1.40-1.81），属于分异S型花岗岩。稀土配分模式显示明显Eu负异常（δEu=0.03-0.38），暗示强烈的斜长石分离结晶。白钨矿的稀土替代机制分析揭示，Sch-1和Sch-2主要遵循Ca²⁺+W⁶⁺?Nb⁵⁺+REE³⁺替代机制，而Sch-3则以3Ca²⁺?2REE³⁺+[□Ca]空位机制为主。这种差异反映了成矿流体从早期富Nb环境向晚期富Na流体的演化。

同位素地球化学研究取得重要发现：白钨矿δ¹⁸O（6.62-8.30‰）与黑钨矿δ¹⁸O（7.55-9.56‰）相对均一，而黄铜矿δ³⁴S（-3.55-1.93‰）接近陨石硫范围。计算得出的δ¹⁸O_H2O（6.48-9.95‰）指示岩浆水主导的成矿流体体系。流体包裹体成分分析显示气相以H₂O-CO₂-CH₄为主，液相富含Na⁺-K⁺-Cl^--SO₄^2-，Cl^-/F^-比值（平均0.29）暗示流体来源于花岗岩残余熔体。

研究创新性地提出了茅湾钨矿的三阶段成矿模型：早期在氧化条件下发生大规模钾钠长石化，形成Mo-rich白钨矿（Sch-1）；中期流体转变为还原环境，Mo以Mo⁴⁺形式进入辉钼矿，同时沉淀Sch-2；晚期大气水的混入使体系再次氧化，形成Mo-free的Sch-3。这一过程伴随着稀土元素的分异：LREE/HREE比值从Sch-1的1.93增至Sch-3的4.07，反映了绿帘石等矿物对LREE的选择性消耗。

该研究的理论意义在于：首次系统阐明了华南川口矿田白钨矿多世代演化序列，建立了W-Mo共生与分离的物理化学判据；实践价值体现在：提出的Eu异常-Mo含量耦合指标可作为深部找矿的有效标志，为南岭成矿带同类矿床的勘探提供了新思路。特别是发现石英脉中白钨矿与围岩的相互作用强度直接影响矿体品位，这一认识对优选勘探靶区具有重要指导意义。研究还启示我们，华南板块三叠纪钨矿化事件可能比传统认识的更为复杂，需要重新评估该期次成矿作用的规模与潜力。