华南克拉通晚泥盆世什邡磷矿床中磷铝锶矾的稀土元素与钇来源解析

本研究针对华南克拉通什邡磷矿床中磷铝锶矾（svanbergite）的稀土元素与钇（REY）来源不明问题，通过主微量元素分析、全岩Sr-Nd同位素测试及碎屑锆石U-Pb定年技术，揭示REY富集主要受控于海相沉积与陆源花岗岩风化贡献，其中新元古代（750–875 Ma）与寒武纪（498–536 Ma）花岗岩为关键物源，为沉积型REY资源勘探提供了新的理论依据。

　　

稀土元素与钇（REY）作为高科技产业的核心原材料，其资源分布与成矿机制一直是地质学研究热点。华南克拉通什邡磷矿床中发现的磷铝锶矾（svanbergite）因其REY含量（平均2259 ppm）显著高于下伏磷矿层，成为特殊的研究对象。然而，这种异常富集的物质来源长期存在争议——究竟是海水沉积主导，还是陆源风化贡献？这一问题的解答对理解沉积型REY成矿规律至关重要。

针对这一科学问题，中国的研究团队通过多维度技术手段展开攻关。研究首先对什邡磷铝锶矾和寒武纪清平磷矿进行主微量元素分析，结合全岩Sr（⁸⁷Sr/⁸⁶Sr）和Nd（εNd(t)）同位素测试，并采集大水闸背斜花岗闪长岩样本进行Nd同位素比对。更创新性地对磷铝锶矾中碎屑锆石实施U-Pb定年与微量元素分析，以规避传统物源研究中风化作用的干扰。

关键技术方法包括：1）采用电感耦合等离子体质谱（ICP-MS）测定主微量元素；2）热电离质谱（TIMS）进行Sr-Nd同位素分析；3）激光剥蚀-电感耦合等离子体质谱（LA-ICP-MS）完成锆石U-Pb定年；4）以澳大利亚后太古代页岩（PAAS）标准化REY配分模式。样本来自什邡矿床两个剖面（兰家坪Z01、邓家火地H12）的20件磷铝锶矾及下伏清平磷矿。

主要研究结果

1. 主微量元素约束REY来源：磷铝锶矾的Y/Ho比值（44.6–56.2）与海水特征接近，但Eu负异常（δEu=0.36–0.65）和Ce负异常（δCe=0.29–0.51）指示陆源输入。Sr同位素（⁸⁷Sr/⁸⁶Sr=0.7085–0.7091）反映海水与陆源混合特征。

2. Nd同位素示踪：磷铝锶矾εNd(t)值（-9.6至-7.3）与华南新元古代（Tonian期，750–875 Ma）和寒武纪（498–536 Ma）花岗岩高度吻合，T_2DM模式年龄进一步确认这些古老岩体为重要物源。

3. 锆石年代学证据：碎屑锆石U-Pb年龄谱显示750–875 Ma与498–536 Ma两个峰值，与华南克拉通构造热事件期次匹配，从矿物学角度验证了花岗岩的风化贡献。

结论与意义
研究首次明确什邡磷铝锶矾的REY富集是"海相沉积-陆源风化"双阶段过程的产物：早期通过磷质上升流在海底形成初始富集，后期寒武纪清平磷矿风化释放的REY在酸性条件下与铝磷酸盐结合形成磷铝锶矾。更重要的是，新元古代Tonian期与寒武纪花岗岩的风化产物通过河流搬运进入沉积系统，成为REY的终极来源。该成果不仅揭示了沉积型REY矿床的复合成因机制，还为华南克拉通西缘战略性资源勘探提供了新的找矿方向——重点关注古花岗岩风化剥蚀区与古海岸线的耦合地带。论文发表于《Global and Planetary Change》，为全球沉积型稀土资源研究提供了经典案例。