巴西Lavra Velha金-(铜)矿床岩浆-热液演化解析：来自电气石化学的启示

《Geoscience Frontiers》：Decoding the magmatic–hydrothermal evolution of the Lavra Velha Au-(Cu) deposit, Bahia, Brazil: Insights from tourmaline chemistry

　　

巴西圣弗朗西斯科克拉通（S?o Francisco Craton）巴伊亚州（Bahia）的Lavra Velha矿床属于铁硫化物-铜-金（iron sulfide-copper–gold, ISCG）系统，是铜-金-铁（copper–gold-iron, CGI）谱系的还原端元，特征为发育大量热液电气石（tourmaline），并伴生黄铁矿（pyrite）、黄铜矿（chalcopyrite）和黝铜矿（tennantite）。研究人员综合运用岩相学观察、电子探针分析（electron microprobe analyses, EPMA）和激光剥蚀电感耦合等离子体质谱（LA-ICP-MS）微量元素测定，对来自脉体和围岩的电气石进行了研究，并采用多元统计分析判别成分分组并评估流体演化趋势。电气石赋存于四个不同的共生阶段：（1）与原生金-硫化物矿化相关的细粒电气石（TurI）；（2）含马铁矿（martite）角砾岩中的电气石（TurII）；（3）含石英-磁铁矿脉中的柱状电气石晶体（TurIII）；（4）与绿白色云母和Fe-Cr氧化物共生的叶片状电气石（TurIV）。此外，研究人员还研究了Ibitiara花岗岩体（granitoid）中浸染状电气石及电气石脉（TurP）。所有电气石类型均显示铁镁质成分特征，主要由镁电气石（dravite）组成，仅TurIV为富Cr的黑电气石（schorl）成分。MgFe_-1和(□Al)(NaR²⁺)_-1替代矢量控制化学成分变化，反映了氧化还原条件和盐度的演化。TurI至TurIII富集Li、Sn、Ga、In、V、Ti、Y和Sc，而TurP则富集Co、Ni、Zn和Sr。相反，TurIV显示Cr富集，并与含Ba-Cr白云母和Fe氧化物共生。共生组合、替代矢量和微量元素数据的结合揭示了Lavra Velha电气石的复杂演化历史。同成矿电气石（TurI至TurIII）形成于还原的、中等盐度的花岗质来源岩浆-热液流体。TurIV代表了向更氧化、低盐度和富H₂O环境的演化，可能与晚期构造事件中的深循环流体有关。TurP可能形成于不同的热液系统，或代表矿体的贫矿远端部分。因此，富Au矿化与Ibitiara花岗岩体无关，需要更深部、更分异的花岗质岩浆提供成矿流体。研究结果强化了电气石地球化学在揭示岩浆-热液系统流体演化方面的潜力，并为ISCG矿床的成矿过程提供了新见解。

**研究背景**

铁氧化物铜金（iron oxide copper-gold, IOCG）矿床及与之相关的铁硫化物铜金（iron sulfide copper–gold, ISCG）矿床是重要的金属矿产资源类型。铜-金-铁（copper–gold-iron, CGI）矿系包括金属组合介于富Cu和富Au端元之间的矿床，以低Ti铁氧化物和/或铁硫化物为特征，通常赋存于火山-沉积岩及其侵入体中，可形成于同碰撞至伸展等三种不同构造环境。大多数CGI成矿省发育碱性区域热液蚀变（Na和Na-Ca），随后叠加Fe-Ca-K蚀变，这些蚀变先于和/或伴随Cu-Au矿化，并与含挥发分的矿物如电气石（tourmaline）、磷灰石（apatite）和萤石（fluorite）有关。然而，IOCG系统中岩浆流体的影响自Hitzman等（1992）和Oreskes与Einaudi（1992）以来一直存在争议。部分学者认为盆地流体是主要成矿介质，另一些学者则认为岩浆-热液流体在CGI系统中起关键作用。此外，ISCG矿床的成因模型至今仍缺乏系统约束，其与IOCG系统的关系仍是活跃的争论主题。

Lavra Velha矿床位于巴西圣弗朗西斯科克拉通（S?o Francisco Craton）北部，被Campos等（2021）归类为富Au的IOCG矿床。然而，该矿床具有若干与经典IOCG矿床不同的特征：（i）极低的Cu/Au比值（4.7 Mt @ 1.56 g/t Au，含238 koz黄金）；（ii）黄铁矿（pyrite）（及毒砂（arsenopyrite）和黝铜矿（tennantite））相对于黄铜矿（chalcopyrite）占主导地位；（iii）高硅含量（>20 vol%）；（iv）电气石作为主要热液相，与同成矿和晚成矿期次有关。Lavra Velha展示了从早期富硫化物阶段到晚期贫硫化物阶段（含白云母（富Ba-Cr）和铁氧化物）的明显氧化还原转变。这些不寻常的特征导致Carlin（2016）和Medina等（2021）对Campos等（2021）的成因分类提出质疑，认为其可能代表斑岩型、造山型金矿甚至两个叠加系统。无论采用何种成因模型，Lavra Velha矿化与含电气石的Ibitiara花岗岩体之间的空间联系引发了关于该侵入体是否为矿床流体、热预算和金属来源的成因载体的争论。因此，研究人员开展了此项研究，旨在：（1）重新厘定共生序列；（2）约束成矿流体的特征和演化；（3）评估花岗岩体与矿化之间是否存在成因联系；（4）将Lavra Velha电气石置于更广泛的全球成矿背景中。

**研究方法**

研究人员采集了Ibitiara花岗岩体中的电气石矿物精矿、矿化区钻孔岩心以及原生矿化区附近的露头样品（包括含铁氧化物角砾岩和白云母-赤铁矿-电气石角砾岩）。分析手段包括：扫描电子显微镜（scanning electron microscopy, SEM）进行矿物学观察和背散射电子（backscattered electron, BSE）成像；电子探针分析（electron microprobe analyses, EPMA）测定电气石主量和微量元素组成，并采用WinTCac软件计算结构式；激光剥蚀电感耦合等离子体质谱（laser ablation-inductively coupled plasma-mass spectrometry, LA-ICP-MS）测定电气石微量元素，以NIST SRM 610玻璃标准作为校准参考物质，BHVO-2G玻璃和dravite 108,796作为未知样监控分析精度；以及主成分分析（principal component analysis, PCA）和判别投影分析（discriminant projection analysis, DPA）等多元统计方法判别成分分组。

**研究结果**

*5.1 岩石学与共生序列*

围岩由部分保留的花岗闪长岩、英云闪长岩、石英闪长岩和石英二长闪长岩组成。花岗闪长岩为中粗粒结构，由斜长石（~59%）、石英（~22%）、钾长石（~13%）和黑云母（~2%）组成，副矿物包括磷灰石、锆石、榍石、褐帘石和独居石。英云闪长岩和石英闪长岩由斜长石（~74%）、黑云母（~8.5%）和石英（6%-23%）组成。石英二长闪长岩为细粒岩石，由斜长石（~60%）、钾长石（~10%）和石英（~5%）组成。镁铁质岩脉为细粒闪长质和辉长质组成，穿切Ibitiara花岗岩体。含电气石花岗岩脉穿切花岗闪长岩和石英二长闪长岩。电气石以半自形浸染状颗粒（TurP-I）和厘米级脉体（TurP-II）形式广泛分布于花岗岩中。TurP-I与石英、白云母和独居石共生；TurP-II产于脉体中，充填裂隙并胶结石英碎屑、云母集合体和钛铁矿，以及>5 mm的晶体形成梳状结构。

热液流体与围岩的相互作用产生了多种岩石类型和热液组合。远端和外围蚀变带以绿泥石-绿帘石-磁铁矿±褐帘石±碳酸盐蚀变为特征，伴有初期钠长石蚀变。靠近矿化处，蚀变过渡为电气石-石英组合，具垂直和侧向分布，含少量黑云母。矿石显示垂直分带，深部为硫化物矿化，上部过渡为富氧化物域。浅部露头由白云母、赤铁矿、电气石和石英脉组成。

钠长石蚀变为最早蚀变，以穿切围岩的脉体形式产出，细至中粒钠长石具棋盘状结构，伴生磷灰石和榍石。绿泥石-绿帘石-磁铁矿±碳酸盐±褐帘石蚀变由绿泥石（~50 vol%）和绿帘石（10-20 vol%）组成，局部含碳酸盐（<15 vol%）、磁铁矿I（~10 vol%）、褐帘石（<5 vol%）及少量磷灰石、石英、黄铁矿I、黄铜矿I、赤铁矿I和榍石。

电气石-石英矿石阶段可识别出三代电气石：第一世代（TurI）由电气石-石英-硫化物脉组成，产于热液系统最深部矿石透镜体中，TurI通常穿切钠长石蚀变。脉体由细粒电气石（20-40 vol%）、石英（10-50 vol%）和硫化物（20-60 vol%）组成。TurI呈半自形至他形晶体，粒径10 μm至1 mm，具蓝至棕绿色多色性。TurI有三种形态类型：（a）针状或针状集合体（TurIa）；（b）无硫化物的叶片状晶体细脉（TurIb）；（c）电气石-石英-硫化物角砾岩中随机取向的块状集合体颗粒（TurIc）。TurI生长与石英同期。伴生硫化物显示垂直分带：最深部由黄铁矿II、黄铜矿II和马铁矿化磁铁矿II组成，含少量闪锌矿和方铅矿；中部为富黄铁矿II角砾岩，含少量黄铜矿II、黝铜矿和毒砂；浅部为毒砂-黄铁矿II脉。同时可见少量Bi矿物、锡石、辉铜矿和蓝辉铜矿（<1 vol%）。浸染状黑云母作为近端蚀变围绕硫化物晶体分布。

第二成矿相关电气石阶段（TurII）显示角砾岩结构，与硫化物无关，主导于Lavra Velha矿床中 intermediate 深度。电气石为角砾岩的主要组分，模态丰度超过50 vol%，其次为石英（~30 vol%）、马铁矿化磁铁矿III（~20 vol%）和金红石。镜下颗粒呈蓝绿至棕色，有三种结构排列：（1）浸染状叶片状晶体（TurIIa），粒径100-300 μm，与白云母和磁铁矿III共生；（2）TurIIb呈块状集合体（<10 μm），与石英和Fe氧化物共生于富孔洞角砾岩基质中；（3）TurIIc呈拉长晶体（20-200 μm），充填孔洞并部分交代石英碎屑。

第三电气石群体产于带状壳状/梳状脉（TurIII）中，脉宽可达2.5 cm。TurIII由他形至半自形集合体颗粒（隐晶质；TurIIIc）和柱状晶体（TurIIIb）组成，长度从数十至数百微米。TurIII垂直于脉壁生长，随后为连续的石英带。脉核部以粗粒赤铁矿III为标志，含游离金颗粒。赤铁矿III显示强烈的磁铁矿交代结构，其空洞被TurIII和石英充填。少量TurIIIb晶体浸染于围岩中，含大量包裹体，使其核部呈暗色。

白云母-赤铁矿IV-电气石蚀变组合在空间上与剪切带重合。白云母占蚀变体积的60%，其次为赤铁矿IV（~30 vol%）、Fe-Cr氧化物、电气石（TurIV；1-10 vol%）和少量石英。云母粒径<10-500 μm，按颜色和粒度分为两个群体：绿色云母以隐晶质颗粒为主，与Fe-Cr氧化物、赤铁矿IV和局部叶片状TurIV共生；浅黄色云母以片状产出，与赤铁矿IV和金红石共生。TurIV在单偏光下呈橙蓝色，粒径<10-300 μm，呈叶片状，核部富含包裹体而呈暗色。赤铁矿IV为 pervasive 蚀变矿物，交代早期磁铁矿IV。

金为Lavra Velha矿床的主要矿石元素。识别出四个金结晶期次，与上述电气石世代一致：（1）游离金颗粒作为黄铁矿包裹体，与黝铜矿和黄铜矿共生，和/或产于硫化物裂隙中，与TurI相关；（2）金颗粒赋存于铁氧化物阶段的马铁矿化磁铁矿III中（TurII）；（3）金与赤铁矿III共生于晚期石英-TurIII-赤铁矿III壳状脉中（TurIII）；（4）游离金产于白云母-赤铁矿IV-电气石±石英蚀变阶段（TurIV）。大多数金颗粒为他形，粒径2-10 μm。

矿后阶段， pervasive 绢云母和金红石叠加于先前热液组合之上，围绕电气石并交代先前黑云母和绿泥石晶体。表生蚀变产物包括高岭石、充填裂隙的葡萄状针铁矿、围绕赤铁矿的微晶Fe氧化物-氢氧化物集合体，以及黄铜矿和黝铜矿边缘的铜蓝-辉铜矿-蓝辉铜矿。

*5.2 电气石化学*

不同电气石群体在主量元素组成上显示显著差异，Fe²⁺（0.47-1.62 apfu）、Mg²⁺（0.79-2.16 apfu）和Al³⁺（4.64-7.30 apfu）存在变化。X位Na含量为0.41-0.95 apfu，Ca（≤0.09 apfu）和K（≤0.11 apfu）极低，X空位<0.53 apfu。Cl几乎不可检测（<0.02 apfu），而TurI具有最高的F含量（1.14 apfu）。根据Henry等（2011）的分类，五种电气石类型均为富碱型。在Al-Fe-Mg图解中，所有Lavra Velha电气石类型均落在foitite-"oxy"-dravite和schorl-dravite顶点定义的多边形内。在Ca-Fe-Mg图解中，电气石落在贫Ca变泥质岩、变砂质岩和石英-电气石岩区域。

TurP显示Fe_tot含量的演化，其中TurP-I含较低Fe值（0.85-1.07 apfu），而TurP-II含较高Fe值（>1.05 apfu）， particularly 在遭受脆性变形并胶结白云母和钛铁矿集合体的晶体中（>1.30 apfu）。TurP的Fe、Al和X空位变化与□Al(NaMg)_-1和Fe³⁺Al_-1交换矢量一致。TurP-II在脆性带具有较少的X空位（0.21-0.32 apfu）。TurP平行于Fe³⁺Al_-1交换矢量分布。Si和Al分别完全占据T位和Z位。Y位的亏损主要由Al（<0.50）和Ti（<0.07）补偿。

TurI主要为镁电气石，少量数据落在Mg-foitite区域，Fe/(Fe+Mg)比值为0.24-0.46，X-vac/(X-vac+Na+K)值可达0.56。#Fe相关变化由FeMg_-1交换矢量反映。然而，观察到□Al(NaMg)_-1和AlO(MgOH)_-1交换矢量的联合贡献，导致Al含量显著差异（4.60-7.30 apfu）和更分散的数据。Al的亏损表明Fe³⁺Al_-1矢量的贡献，在TurIc中最为明显。过剩电荷（0-2.40）提供了Fe³⁺量和去质子化程度的估计。TurI未显示负值，推测表明所有铁均以Fe²⁺形式存在，化学上主要受AlO(MgOH)_-1交换矢量控制，强调W位去质子化。值得注意的是，部分样品偏离foitite趋势（TurIb），由X位高空位（>0.41 apfu）和Y位Al量（0.67-1.30 apfu）解释。

TurII为镁电气石成分，部分TurIIc晶体为黑电气石成分，#Fe为0.24-0.58，X-vac/(X-vac+Na+K)=0.02-0.46。TurIIa的#Fe为0.28-0.38，平行于□Al(NaMg)_-1交换矢量分布，对应高X空位值（0.17-0.46）。TurIIb和TurIIc遵循MgFe_-1，结合□Al(NaMg)_-1交换矢量。TurIIc的Y位Ti可达1.10 apfu。

TurIII亦为镁电气石，少量数据落在黑电气石区域，#Fe为0.30-0.53，X-vac/(X-vac+Na+K)=0.02-0.46 apfu。#Fe含量的跨度变化由FeMg_-1交换矢量反映。TurIIIb显示更分散的数据，X空位（>0.18 apfu）多于TurIIIa（<0.14），遵循□Al(NaMg)_-1交换矢量。在TurIIIa中，Y位Al含量（<0.31）似乎由去质子化AlO(R²⁺OH)_-1矢量电荷平衡。

TurIV为黑电气石成分，接近镁电气石组成，Fe/(Fe+Mg)=0.45-0.55，X-vac/(X-vac+Na+K)=0.20-0.29 apfu。然而，Z位和Y位显示显著的Cr含量（0.75 apfu）。Cr³⁺的引入平衡了Al的亏损，类似于Fe³⁺Al_-1交换矢量。该阳离子不常见，但可通过替代三价阳离子（如Fe³⁺、Mn³⁺和Al³⁺）、二价阳离子（如Mg²⁺）和/或Z位Al³⁺的完全亏损进入Y位。可能的替代包括CrAl_-1、Cr(Fe, Al)_-1和CrO(AlOH)。在Al vs. Cr图解中，TurIV沿斜率为-1的对角线分布，与CrAl_-1交换矢量一致，但数据分散表明存在额外替代，可能为(Cr, Al)O[Mg(OH)]_-1和(Al, Cr)Fe_-1交换矢量。

Lavra Velha电气石显示极低至低浓度（<10 ppm）的Rb、Y、Zr、Nb、Mo、In、Sb、Cs、Ba、Hf、Ta、Cu和重稀土元素（heavy rare earth elements, HREE）；中等浓度（10-100 ppm）的Li、P、Sc、Cr、Co、Ni、Zn、Ga、Sn及部分晶体的轻稀土元素（light rare earth elements, LREE）、Zr、Cu和Ba；以及高至极高浓度（100 ppm至>1000 ppm）的Ca、Ti、V、Sr和Mn，部分情况下还有P、Sc、Cr、Co、Ni、Ga和Sn。TurP-I显示最高的Co（122.27 ppm）和Ni（497.64 ppm）中位值，但Y（0.22 ppm）、Sc（23.25 ppm）、V（45.03 ppm）和Sn（4.06 ppm）含量最低。少数颗粒因含锆石包裹体而显示较高的Y、Zr和REE浓度。TurP-II显示最高的Mn（434.73 ppm）和Zn（126.72 ppm）中位浓度，Ga中位浓度最低（57.34 ppm）。TurIa略富集Sr（534.86 ppm）、Mn（168.41 ppm）和Zn（51.46 ppm）。TurIc总体中位浓度最低，特别是Co（1.39 ppm）和Zn（17.17 ppm），而Sc（332.42 ppm）和V（2060.88 ppm）最高。TurIIb和TurIIc在大多数微量元素中显示更宽的范围和更高的中位值，Mn（90.36 ppm）和Sr（118.46 ppm）除外。TurIIc的Rb中位值较高（6.90 ppm）。TurIIIa的Rb（2.02 ppm）、Ta（0.07 ppm）和Cr（32.79 ppm）中位值较低。相反，TurIV具有最高的Sr（1401.98 ppm）、V（1103.59 ppm）和Sc（145.11 ppm）中位值，以及最低的Li（2.29 ppm）。

Lavra Velha电气石的平均总REE浓度变化较大，TurI中位值最低（TurIa: 5.88 ppm，TurIb: 6.66 ppm，TurIc: 7.90 ppm），其次为TurII（TurIIb: 13.56 ppm，TurIIc: 16.72 ppm），TurIII中位值较高（35.94 ppm）。最低REE浓度为TurIV（3.22 ppm）以及花岗闪长岩中的电气石TurP-I（1.44 ppm）和TurP-II（5.14 ppm）。球粒陨石标准化模式中，大多数样品呈平坦模式，具混合Eu异常。Lavra Velha电气石的分数程度(La/Yb)_N变化较大，均值从最低到最高分异为：TurIIc（1.07）、TurIIb（1.93）、TurI（2.51-6.16）、TurIV（4.45）和TurIII（212.62）。所有电气石类型显示变化的Eu异常。TurI至TurIV显示正Eu异常，均值Eu/Eu*分别为：TurI（4.58-11.27）、TurIIb（6.98）、TurIIc（8.98）、TurIII（5.52）和TurIV（6.31）。花岗岩体中电气石的分数程度较低，TurP-I为2.07，TurP-II为5.21，均值Eu/Eu*分别为3.71和3.46。

为理解和定量分类观察到的成分变化，研究人员应用了主成分分析（PCA）。数据以第一和第二主成分的二维投影呈现，描述所研究变量间的统计相关性（n=20）。PC1 vs. PC2平面上投影的元素解释了50.7%的元素含量变异性。PCA区分出两个或大致三个主要元素相关簇群：第一组由Zn、Mn、Sr、Ni和Co组成，表征TurP和少量TurIV；第二组（TurI、TurIII和部分TurIIc）由Mg、Ga、In、V、Sc和LREE组成；第三组（大致定义）包括Ti、Cu、Sb和Li，解释TurIIb的变异性。Cr、Rb和Ta单独投影，彼此无相关性。判别投影分析（DPA）将数据表示为两个判别投影（DP1 vs. DP2），最大化电气石类型间的分离。TurP主要投影于DP2轴，由Co、Ti、Rb、In、Mn、Ni和Sc的相关性定义。矿石阶段电气石投影于DP1矢量，反映Sn、Li、Ga、Sr、Cr、V和Zn的相关性，TurIII除外，其与DP2矢量中的Co和Ti有更多亲和性。TurIV投影于DP2轴，与Cr、V、Sr和Zn相关。

**讨论与结论**

研究人员识别出Lavra Velha矿床七个不同的热液阶段，电气石产于其中四个阶段。早期钠长石蚀变由细脉界定，部分交代围岩中的长石，由钠长石伴少量榍石和磷灰石组成。远端Ca-Fe相由绿泥石、绿帘石、碳酸盐、磷灰石和褐帘石组成，磁铁矿（~10%）与绿泥石强烈关联。主成矿阶段在时间和空间上与TurI和石英相关，黄铁矿为主要Fe硫化物（~40 vol%），黄铜矿和黝铜矿为主要Cu硫化物，伴少量马铁矿化磁铁矿（~5 vol%），金与黝铜矿和黄铜矿密切关联。初始成矿流体具有低氧逸度和相对中等的氧化还原特征。Lavra Velha上部和外带以Fe交代矿物为主，特征为角砾岩中的八面体马铁矿化磁铁矿（~20%）颗粒，以及榍石和金红石。角砾岩结构主导，由TurII和石英的热液碎屑组成基质，含少量白云母。游离金颗粒赋存于马铁矿化磁铁矿中，被赤铁矿和针铁矿普遍交代。晚期TurIII-石英-赤铁矿壳状脉代表相对浅部地壳层次B-Fe交代的最终阶段。矿后事件导致绢云母蚀变叠加于先前组合之上。浅部白云母-赤铁矿-电气石±石英蚀变可能代表后期K交代事件，涉及磁铁矿被赤铁矿假象交代，伴少量镜铁矿、富Ba和Cr的白云母以及富Cr的TurIV。

TurP-I为中粗粒、半自形至自形，归于晚岩浆成因，产于含电气石岩脉和结核中。结核指示花岗岩体结晶过程中浅部地壳层次熔体的早期富气体和挥发分阶段，与Mg富集一致。缺乏复杂环带模式表明快速冷却环境。相对稳定的Mg含量表明化学成分源于Fe³⁺替代Al而非仅替代Mg，指示更氧化的流体允许Fe³⁺占据Z位。缺乏明显的AlO(Mg, Fe)OH_-1趋势可能指示花岗质流体来源，通常富Na并有利于(□Al)(NaR²⁺)_-1交换矢量。碱亏损(□Al)(NaR²⁺)_-1矢量也指示较高的水可利用性和中低盐度。TurP exhibits 升高的Ni、Ti和Sr含量及低Li，常见于从较少演化的伟晶岩熔体形成的电气石中。TurP还显示相对高的Co、Rb和Cs，但较低的V和Sc，指示花岗岩相关来源。低Sn与还原过铝质岩浆一致。升高的Sr浓度是热液电气石的典型特征，可能反映与镁铁质绿岩或花岗岩体中斜长石的相互作用。Ibitiara花岗岩体略富LREE，但TurP不保留此类特征，表明LREE在结晶过程中被高分配系数的副矿物（特别是钛铁矿、金红石、锆石和独居石）先前隔离，或高流体/岩石比。因此，TurP代表外部热液系统，可能由与围岩平衡的较少演化熔体（富Na和Mg）形成。在MgO vs. FeO/(FeO+MgO)图解中，TurP落在中至远端花岗岩域，指示流体可能从其源区迁移了相当距离，或该电气石可能并非直接来源于花岗岩。

与矿化相关的电气石（TurI至TurIV）显示不同结构和矿物组合，无内部环带，不同电气石群体的主量和微量元素含量存在显著重叠。同成矿TurI显示显著的Fe/(Fe+Mg)比值变化（0.24-0.46 apfu），可由岩浆-热液流体与围岩之间不同程度的相互作用以及电气石结构（脉体和角砾岩）的差异解释。TurI的主要替代机制为MgFe_-1、AlO(Mg, Fe)OH_-1和(□Al)(NaR²⁺)_-1。这些交换矢量的组合，反映在显著的Al变化（4.64-7.30 apfu）、低X位空位（~0.15 apfu）和高Na浓度（~0.79 apfu）中，指示低温环境和两种盐度流体的参与。尽管MgFe_-1暗示还原条件，但Al<6 apfu表明AlO(Mg, Fe)OH_-1和Fe³⁺Al_-1的影响，指示较高的氧逸度，但AlO(Mg, Fe)OH_-1矢量的主导支持Fe²⁺的优势。TurIc良好投影于O-P趋势，暗示超盐环境和轻微氧化条件。TurII显示MgFe_-1和(□Al³⁺)(NaR²⁺)_-1交换矢量的组合，X位空位范围宽，与还原流体一致。TurIII最初以高盐度为特征（TurIIIa中AlO(R²⁺OH)_-1交换矢量），向中等盐度流体转变（TurIIIb中(□Al³⁺)₁(NaR²⁺)_-1替代矢量）。

Lavra Velha电气石的富Mg特征可由其与Fe硫化物矿化的关联解释，与黄铁矿、黄铜矿和毒砂的高模态丰度一致，反映硫化物-硅酸盐分配，其中铁因成矿流体中H₂S增加而优先分配进入硫化物。这也可扩展至TurII和TurIII中的低Fe浓度，也可归因于磁铁矿共沉淀。TurI至TurIII缺乏明显的Fe³⁺Al_-1同价替代贡献，暗示低Fe³⁺/Fe²⁺比值和主导的还原流体条件。TurIIc和TurIIIb中铁的相对增加可能反映温度降低（<400 °C）和浅部结晶。 (□Al)(NaR²⁺)_-1交换矢量的主导暗示成矿相关电气石中低盐度流体的优势。Na含量与Kiaka金矿床、马里Loulo地区和尼日利亚Bakoshi-Gadanya金矿田的热液电气石相当，代表还原和中等盐度流体。尽管Na含量不是蒸发岩影响的可靠指标，但高Na和Mg水平之间的关联通常暗示蒸发岩影响。

与矿化相关的电气石（TurI至TurIII）优先吸收Li、Sn、In和Ga等元素，相对于TurP略富集Cu、Sc、V和Y。升高的Li、V、Cr和Ti浓度是花岗岩相关Sn-W+(Cu)矿床的典型特征。Li和Sn富集见于花岗岩和伟晶岩中的电气石。热液电气石（不仅变质成因）具有高Sn、Zn、Pb、Co和Ba浓度。因此，TurI至TurIII中这些元素的存在暗示花岗质来源流体的参与。相反，Ni、Sr、V和Cr含量与外部来源有关，或可能源于热液流体对围岩的淋滤。Ga通常替代Al³⁺或Fe³⁺进入Y位或Z位；高Ga含量（平均>40 ppm）与岩浆成因流体有关，或在分异过程中增加，但也源于云母质变沉积岩。在Lavra Velha电气石中，Ga含量在TurI（高达519 ppm）、TurII（269 ppm）和TurIII（656 ppm）中异常高。富V电气石（TurI中高达2589.68 ppm，TurIV中1351.02 ppm）通常产于变燧石、钙质变沉积岩和石墨石英岩中，是金红石溶解的产物。高V和Sn含量与还原热液环境相容，而氧化岩浆会贡献更高的Cu进入电气石。在Lavra Velha，高Sn(-V)和低Cu电气石与典型还原硫化物相（如黄铁矿、毒砂和黝铜矿）以及少量黄铜矿关联。TurIa富集Zn和Pb，代表异常，因其与方铅矿和闪锌矿共生，支持Lavra Velha矿化的多金属特征。

Lavra Velha电气石REE模式表明REE分馏进入其他矿物相，与独居石、金红石、锆石和磷钇矿的沉淀一致。TurI显示明显的正Eu异常，但MREE和HREE之间的上凹不明显。这暗示还原条件，与推断的低Fe³⁺/Fe²⁺比值、高硫化物浓度和电气石中升高的V含量一致，从而支持低?O₂流体。TurII的HREE富集可能源于流体在其演化过程中的分馏。在此阶段，金红石形成，支持TurII中的REE富集。相反，TurIII高度富集LREE，如球粒陨石标准化模式所示。这一特征可能指示在更氧化条件下更演化的富氯流体，其中富REE相变得不稳定。

在浅部，系统富集铬，反映在TurIV的Cr含量中（高达5.45 wt%），与Ba-Cr白云母和Fe-Cr氧化物共生。Cr电气石通常指示轻微氧化流体的存在。TurIV形成于更氧化、富H₂O的环境，有利于黑电气石成分和(Al, Cr)Fe_-1替代矢量，以及由 pervasive 富Ba白云母沉淀标志的酸性条件。从镁电气石（TurI至TurIIIa）向黑电气石成分（TurIIIb和TurIV）的转变在实验中发生于NaCl含量降低时，伴随电气石沉淀流体的温度下降（<400 °C）。该温度与Medina等（2021）提出的Lavra Velha上部高结晶度白云母形成温度<350 °C吻合。含Cr镁电气石已有报道，但含Cr黑电气石尚未见报道。与超镁铁质-镁铁质围岩相互作用的流体通常负责其他地方电气石的高铬和钒含量，该假说可应用于TurIV的形成。Cr和Ba富集可能源于深循环流体与Gavi?o地块的古老镁铁质岩脉或绿岩带（太古宙至古元古代）相互作用，或来源于该地区描述的托尼期镁铁质岩床和岩脉。此外，新元古代至寒武纪（<650 Ma）的重晶石±赤铁矿脉穿切Ibitiara花岗岩体和Novo Horizonte组变火山-沉积岩，是 plausible 候选者，或为单独区域流体事件的产物，或为通过流体-岩石相互作用 mobilizing 的主要钡源。TurIV与Lavra Velha系统中其他电气石世代的关系仍不清楚。从TurI-III向TurIV的转变反映流体成分和氧化还原条件的变化。TurIV的近地表分布，结合其他矿物相中不一致的Cr和Ba含量，表明该阶段代表与主矿床形成系统无关的叠加事件。其在脆性剪切带中的结晶，伴随磁铁矿被赤铁矿交代和早期长石失稳，更符合晚期构造-热液事件，可能与巴西利亚造山运动（~500 Ma）期间Espinha?o裂谷反转有关，涉及含大气水组分的变质来源流体。然而，该假说需要进一步研究，包括白云母地球化学、稳定同位素分析和直接定年方法（如白云母Ar-Ar、金红石U-Pb）。

因此，研究揭示电气石成分可为流体演化提供有价值的线索，但区分其成因来源仍具挑战性。这是因为：（1）区分不同地质环境电气石的微量元素标准尚未明确定义；（2）某些元素（如Sn或Zn）可能反映局部围岩控制而非原生流体成分；（3）解释流体来源需要详细评估每个共生阶段内的成分变化。在Lavra Velha，微量元素数据在各世代间部分重叠，限制了岩浆、变质和热液特征之间的简单区分。因此，应用PCA和DPA图解强化了TurP和TurIV与TurI至TurIII的差异。二元图解如Li vs. Sn、Sr vs. V、Nb vs. Ga、Sr/Sn vs. V/Nb、Sr/Li vs. V/Sn和Sr/Sn vs. Ba区分出两个电气石群体，与PCA图解中观察到的相同。TurP的地球化学特征（亏损Sn、Ga、Li、Cu、In和V）及其矿物组合和空间分布，暗示该热液电气石在系统中可能为贫矿（富Co、Ni和Sr）。相反，TurI至TurIII投影于岩浆至岩浆-热液区域，暗示混合来源特征并排除造山型矿床。其高Li、Sn、Ti、Ga、Sc和In指示硫化物阶段的岩浆来源，可能为来自深部、碱性、富挥发分岩浆的花岗质来源流体。这与富Sr、V和Cr的外部流体结合。此外，负责电气石相关矿化（TurI至TurIII）的流体异常富Sn、Cu和In。Co和Ni含量从TurI至TurIII系统富集，推测代表与镁铁质围岩的相互作用。值得注意的是，TurIV与TurP一起投影于热液区域。然而，在PCA和DPA图解中，TurIV似乎对应不同的系统，与花岗闪长岩中的热液电气石（TurP）和成矿相关TurI至TurIII分离。TurIV富集Cr、V、Ni和Sc，指示主要为变火山岩来源流体，可能代表另一矿化事件。

与全球CGI矿床对比，大多数IOCG电气石属于碱性组，成分介于镁电气石-黑电气石连线之间。ISCG矿床的成因模型仍缺乏约束，其与IOCG系统的关系仍是活跃争论的主题。Carajás成矿省电气石主要为黑电气石，部分为镁电气石，硼同位素指示主导岩浆来源混合海相组分与镁铁质地壳相互作用。GBMZ电气石主要为黑电气石，DeVries Lake矿床中更富镁的电气石与磁铁矿强烈关联。智利海岸科迪勒拉识别出两个电气石阶段：一个先于矿石阶段，第二个与成矿相关。Bhukia金矿床中与矿化阶段相关的电气石富Mg，而矿后电气石含更多铁。Lavra Velha电气石（TurI至TurIII）属于碱性组，在AFM图解中投影于黑电气石-镁电气石连线之间，与上述其他CGI系统（或其他岩浆-热液系统）的电气石相似。然而，Lavra Velha中镁质相的主导可能源于高硫化物和氧化物含量，与电气石强烈关联。这种Fe分馏趋势主要不同于Carajás矿床相关电气石，但与GBMZ中DeVries Lake的镁电气石成分和Bhukia电气石一致。类似地，该成分与斑岩Cu-Mo-(Au)矿床、侵入相关金矿床和造山型金矿床中的电气石重叠。Lavra Velha微量元素含量中观察到的岩浆-热液特征可由Campos等（2021）描述的Ibitiara花岗岩体中同期镁铁质和长英质岩浆作用解释。混合特征与正δ³⁴S值（2.22‰-3.89‰）一致，指示岩浆储库与非岩浆流体之间的相互作用。在以绿泥石-绿帘石-磁铁矿±碳酸盐组合为特征的远端部分，δ¹³C同位素也暗示受非岩浆流体影响的岩浆储库，可能为氧化和较冷的地壳卤水（δ¹³C: -2.76‰至-1.77‰，δ¹⁸O: 9.95‰至12.84‰）。这种组合特征在CGI成矿省中常见。因此，仅基于电气石化学区分矿床类型并不简单，但可粗略估计流体来源。围岩和相关矿物显著影响电气石化学。例如，镁电气石广泛报道于热液系统的SEDEX、VMS、侵入相关和造山型金矿床中，但并非这些系统所独有。富Mg电气石也常见于Cu-Au-Mo斑岩矿床，并见于IOCG矿床。在造山型和侵入相关金系统中，热液电气石的振荡环带常见，反映有利于多阶段晶体生长的流体化学变化。然而，Lavra Velha未显示强烈的光学环带或边核化学差异，这是具有恒定流体脉冲的开放系统的典型特征。需要进一步研究以阐明Lavra Velha矿床的流体来源。

结论部分，基于化学和共生特征，Lavra Velha代表圣弗朗西斯科克拉通内一个还原的铜-金-铁系统，硫化物主导于Fe氧化物之上。Lavra Velha与CGI系统（如Olympic Dam和澳大利亚Cloncurry地区矿床，以及康滇成矿省和Nautanen North矿床）具有相似性。然而，Fe硫化物主导，伴少量方铅矿、闪锌矿和辉铋矿，有限的钠质蚀变，以及缺乏发育良好的K-Fe蚀变，共同强调其为IOCG-ISCG谱系的还原端元。岩相学分析揭示Lavra Velha金-(铜)矿床七个蚀变阶段，电气石产于其中四个阶段：（1）TurI产于与硫化物相关的脉体和角砾岩中；（2）TurII产于与马铁矿化磁铁矿相关的角砾岩中；（3）晚期TurIII产于壳状脉中；（4）热液TurIV与白云母和Fe-Cr氧化物共生于矿床浅部。Lavra Velha电气石的主量元素组成相对均一，为镁电气石，少量数据指示晚期黑电气石成分。这表明从富Na和Mg电气石（TurI-IIIa）向更富Fe变种（TurIIIb-IV）的成分演化。TurI-III中主导的MgFe_-1替代矢量指示高二价铁含量，支持从还原流体形成。(□Al)⁺¹(NaR²⁺)_-1和AlO(R²⁺OH)_-1交换矢量暗示早期阶段（TurI至TurIII）混合盐度流体，后期阶段（TurIIIb）渐进氧化，以Fe³⁺Al_-1和AlO(R²⁺OH)_-1交换矢量为主。混合微量元素含量（Li、Sn、In和Ti）以及Cu、Sc、Ga、LREE、Co、Ni和V的渐进富集，与从岩浆向岩浆-热液体制的转变一致，暗示与更深部、更演化的花岗质岩浆系统有亲和性，而非与出露的Ibitiara花岗岩体有直接成因联系。相反，蚀变Ibitiara花岗岩体中的镁电气石（TurP）代表从富Ni、Co、Sr和Zn及亏损Li、Sc、In、V和Sn的较少演化流体形成的晚岩浆至热液电气石。这些成分差异暗示与Lavra Velha电气石无明确成因关系，可能对应矿系统更远端、贫矿部分。该区分表明电气石地球化学有效区分成矿与非成矿流体。TurIV中Cr、V、Ni、Sr和Zn的富集，以及(Cr, Al)Fe_-1和AlO(R²⁺OH)_-1矢量的主导，指示独特的流体特征，可能涉及变质来源流体与大气水的混合。然而，鉴于相关Ba-Cr白云母组合的近地表分布和缺乏明确穿切关系，该阶段的来源仍不明确，其与主热液系统的关系未完全解决。总体而言，Lavra Velha展示了复杂的岩浆-热液演化，虽与其他ISCG矿床具有共同特征，但仍未完全约束。因此，需要额外的同位素和年代学分析以确定矿化的确切时间并阐明成矿流体的成因模型。