桂东加里东期花岗岩类中钼成矿差异的岩浆控制作用

《Minerals》：Magmatic Controls on Contrasting Molybdenum Fertility of Caledonian Granitoids in Eastern Guangxi, South China

　　

加里东期（Caledonian）热液脉型（hydrothermal vein-type, HVT）钼矿床主要局限于中国华南桂东地区，但岩浆作用对钼（Mo）成矿的控制仍不清楚。该地区相邻的桂岭（Mo矿化）和大宁（Mo贫化）岩体为解析这些问题提供了天然对比。锆石U–Pb定年、全岩地球化学和矿物学特征表明，大宁岩体（~440 Ma）为I型花岗岩，而较年轻的桂岭岩体（~425 Ma）为更演化的I型花岗岩，具有更高的SiO₂含量（平均71.17 wt.% vs. 65.88 wt.%）、更强的负Eu异常（平均0.53 vs. 0.63）、更低的Nb/Ta比值（平均6.5 vs. 9.9）和Zr/Hf比值（平均30.6 vs. 33.4），以及更高的Rb/Sr比值（平均3.6 vs. 1.1）。Sr–Nd–Hf同位素显示两个岩体均源自古元古代地壳，而桂岭岩体中共生的镁铁质微粒包体（mafic microgranular enclaves, MME）显示正ε_Nd(t)值（+3.43至+3.58），为地幔物质输入提供了证据。黑云母地球化学表明，桂岭岩体富集F和Cl，反映为更低的log(?H₂O/?HF)_fluid值和更高的log(?H₂O/?HCl)_fluid值。综合研究表明，大宁和桂岭岩体侵位于从挤压向伸展转换的陆内造山环境，但更强烈的伸展作用促进了更多幔源热和挥发分输入桂岭岩体，有利于Mo富集。然而，两个岩体相似的黑云母结晶温度和中等氧逸度表明这些因素并非决定性因素。综上，研究人员提出两个岩体间钼成矿潜力的差异反映了岩浆和构造因素的共同作用。在岩浆方面，壳幔源混合、高分异程度和挥发分富集促进了Mo富集，而韧性剪切带可能作为流体通道促进了成矿。因此，大宁和桂岭岩体之间的英阳关（Yingyangguan, YYG）韧性剪切带西南段可能成为桂东地区Mo找矿的有利靶区。

**论文解读：桂东加里东期花岗岩类钼成矿差异的岩浆控制作用**

**研究背景、问题与目的**
钼（Mo）是中国先进合金和清洁能源产业的关键金属。华南地区以大规模燕山期W–Sn–Mo成矿著称，但加里东期（Caledonian）成矿相对有限。值得注意的是，华南加里东期Mo矿床主要为沉积型（sedimentary-type, SMT），而热液脉型（hydrothermal vein-type, HVT）Mo矿床主要局限于桂东地区。HVT型Mo矿床与花岗岩存在成因联系，高分异花岗质岩浆作用驱动Mo在陆壳中迁移和富集。前人已从源区组成、岩浆分异、侵位条件（温度、压力、氧逸度、挥发分F和Cl）等方面研究Mo成矿，但缺乏合适的对比案例，导致这些因素在Mo成矿中的综合作用仍不明确。桂东出露的加里东期花岗岩类为研究这些过程提供了理想对象。其中，空间相邻的大宁和桂岭岩体表现出截然不同的Mo成矿特征：较小的桂岭岩体赋存有小型石英脉型Mo矿床（平均Mo品位0.12%，Mo资源量1080.53吨），而较大的大宁岩体未见显著Mo矿化。这种矿化与贫化岩体的共生组合为解析岩浆演化过程中物理化学条件如何控制Mo成矿提供了天然对比。研究人员通过地质年代学、全岩地球化学、同位素地球化学和黑云母矿物化学的系统对比，探讨了桂岭（Mo矿化）和大宁（Mo贫化）岩体的岩石成因、源区特征、分异程度及黑云母结晶条件（温度、压力、氧逸度、F–Cl含量），旨在揭示Mo成矿差异的岩浆控制因素。该研究对评估桂东类似加里东期花岗岩类的Mo成矿潜力具有重要意义，论文发表在《Minerals》。

**主要技术方法**
研究人员采用激光剥蚀电感耦合等离子体质谱（LA–ICP–MS）对桂岭和大宁岩体3个代表性样品（13120、13123、13118）进行锆石U–Pb定年，并在相同锆石域开展Lu–Hf同位素分析（Neptune多接收器电感耦合等离子体质谱，MC–ICP–MS）。全岩主量和微量元素数据汇编自前人发表文献（15篇，28–33号）。黑云母化学成分采用电子探针（EPMA，JEOL JXA–8230）分析，并根据Munoz（1992）和Uchida（2007）方法计算结晶温度、压力、氧逸度及流体/熔体中的log(?H₂O/?HF)、log(?H₂O/?HCl)和log(?HF/?HCl)比值。所有分析均在桂林理工大学广西隐伏金属矿产勘查重点实验室完成。

**研究结果**
**4.1 地质年代学**：大宁岩体样品13120和13123的锆石Th/U比值均>0.1，为典型岩浆成因，分别给出加权平均²⁰⁶Pb/²³⁸U年龄437.6±5.6 Ma和439.0±7.0 Ma；桂岭岩体样品13118给出424.8±6.9 Ma。结合前人数据，大宁岩体峰期年龄为440.3±2.1 Ma，桂岭岩体为425.2±1.7 Ma。

**4.2 全岩地球化学**：大宁岩体为低SiO₂（平均65.88 wt.%）的钙碱性-高钾钙碱性系列花岗闪长岩，铝饱和指数A/CNK平均0.98；桂岭岩体为高SiO₂（平均71.17 wt.%）的高钾钙碱性-钾玄岩系列花岗岩，A/CNK平均1.03。桂岭岩体具有更低的K/Rb、Nb/Ta、Zr/Hf比值和更高的Rb/Sr比值，以及更强烈的负Eu异常（δEu平均0.53 vs. 0.63），表明其分异程度更高。

**4.3 Hf–Nd同位素特征**：两个岩体的锆石ε_Hf(t)值分别为?4.4至?1.2（大宁，平均?3.1）和?4.6至?2.6（桂岭，平均?3.4），两阶段模式年龄T_2DM分别为1508–1695 Ma和1574–1702 Ma，指示古元古代地壳源区。全岩ε_Nd(t)值分别为?9.1至?6.5（大宁，平均?7.9）和?13.6至?5.0（桂岭，平均?7.7）。值得注意的是，桂岭岩体中的镁铁质微粒包体（MME）具有正ε_Nd(t)值（+3.43至+3.58）和年轻T_2DM（911–923 Ma），表明存在地幔物质输入；而大宁岩体的MME则与寄主岩同位素组成一致，为同源浆团。

**4.4 黑云母矿物化学**：桂岭岩体黑云母具有更高的TiO₂、FeO_T、F和Cl含量，但MgO略低，属于镁质黑云母。两个岩体黑云母结晶温度相似（大宁平均680°C，桂岭平均682°C），氧逸度均接近NNO（镍-镍氧化物）缓冲线（平均?17.58和?17.47），表明中等氧逸度。但桂岭岩体黑云母具有更低的log(?H₂O/?HF)_fluid和更高的log(?H₂O/?HCl)_fluid值，反映富F和Cl的流体特征。大宁岩体黑云母固结压力（149 MPa）高于桂岭岩体（114 MPa）。

**5.1 花岗岩岩石成因**：通过M、A、I、S型分类判别，两个岩体均不含碱性矿物，FeO_T/MgO（平均3.48）、10000×Ga/Al（平均2.41）和Zr+Nb+Ce+Y（平均273×10^?6）远低于A型花岗岩阈值；含角闪石，A/CNK大部分<1.0，P₂O₅与SiO₂负相关，锆石饱和温度（平均776°C）高于S型花岗岩典型值（<750°C），因此两个岩体均被归类为I型花岗岩。

**5.2 岩浆源区**：大宁和桂岭岩体具有富集同位素组成（ε_Hf(t)：?4.6至?1.2；ε_Nd(t)：?13.6至?5.0），两阶段模式年龄指示古元古代地壳源区，排除了直接地幔来源。但两个岩体均含有大量镁铁质微粒包体（MME），黑云母MgO含量（平均11.55 wt.%）介于地壳（<6 wt.%）和地幔（>15 wt.%）端元之间，且全岩Rb/Sr比值（平均2.50）和Zr/Hf比值（平均34.14）也反映壳幔混合特征。Sr–Nd混合模型表明，大宁岩体主要由~75%变火成岩和~20%变沉积岩组成，地幔贡献约5%；桂岭岩体则包含~70%变杂砂岩/变火成岩、~20%变沉积岩和~10%地幔组分，源区更复杂，地幔物质、热和挥发分输入更大。

**5.3 岩浆分异结晶与演化**：两个岩体均显示显著的分离结晶作用，如SiO₂与FeO_T、MgO、TiO₂、CaO、P₂O₅负相关，以及Rb、Th、U正异常和Ba、Sr、Nb、Ti、P负异常。但分异矿物组合不同：大宁岩体以磁铁矿+钛铁矿+黑云母分异为主，而桂岭岩体以斜长石+钛铁矿分异为主。桂岭岩体具有更高的SiO₂、更低的K/Rb、Nb/Ta、Zr/Hf比值和更高的Rb/Sr比值，落入分异花岗岩（FG）区，表明其分异程度更高。

**5.4 构造环境**：两个岩体均呈块状构造，缺乏同碰撞韧性变形结构，侵位年龄（440–425 Ma）处于挤压向伸展转换阶段。构造判别图解显示样品落入后碰撞区，并呈现从同碰撞向板内花岗岩演化的顺时针趋势，指示陆内造山环境。桂岭岩体形成于更强烈的伸展环境。

**5.5 岩浆对钼成矿的控制**
(1) 氧逸度控制：两个岩体黑云母氧逸度相近（均接近NNO），表明中等氧逸度下Mo以Mo⁶⁺形式存在，可富集于残余熔体，因此氧逸度不是控制Mo成矿差异的关键因素。
(2) 分异结晶控制：Mo在磁铁矿（分配系数K_D=0.21–0.52）、钛铁矿（K_D=0.22–0.42）和黑云母（K_D=0.29）中为中等至弱不相容，在斜长石中强烈不相容。大宁岩体中磁铁矿和黑云母的分异可能移除了Mo，且角闪石结晶消耗Cl，不利于Mo富集；桂岭岩体以斜长石分异为主，角闪石和黑云母较少，有利于Cl在残余熔体中保留，且高F、Cl含量降低熔体黏度、延长演化时间，促进Mo持续富集。
(3) 源区与构造控制：桂岭岩体具有更高的Mo含量（平均1.4×10^?6 vs. 0.6×10^?6）、更高的锆石饱和温度（平均791°C vs. 757°C）和更高的F、Cl含量，地幔贡献更大。地幔物质通过提供热和挥发分（F、Cl）促进地壳重熔和持续分异，而非直接提供金属。桂岭岩体位于Longwu（LW）和Yingyangguan（YYG）韧性剪切带之间，黑云母化学显示大宁岩体靠近YYG剪切带西南段的样品与桂岭岩体具有相似的Cl含量、log(Cl/OH)比值、结晶温度和氧逸度，指示该区域可能具备相似成矿条件。

**讨论与结论**
研究人员总结认为，桂东加里东期花岗岩类中Mo成矿差异受岩浆和构造因素共同控制：壳幔源混合、高分异程度和挥发分富集促进了Mo富集，而韧性剪切带作为流体通道促使成矿流体汇聚和沉淀。桂岭岩体（~425 Ma）较之大宁岩体（~440 Ma）更年轻、更演化，且形成于更强烈的伸展环境，从而获得更多幔源热和挥发分，有利于Mo矿化。因此，大宁与桂岭岩体之间的YYG韧性剪切带西南段可能成为Mo找矿的有利靶区。

**结论翻译**
(1) 桂东桂岭二长花岗岩（Mo矿化）和大宁花岗闪长岩（Mo贫化）均为I型花岗岩，但桂岭岩体更年轻（~425 Ma）且演化程度更高，大宁岩体约为~440 Ma。
(2) 大宁和桂岭岩体具有共同的壳幔混合源区，均侵位于挤压向伸展转换的陆内造山环境，但更强烈的伸展作用使更多幔源热和挥发分输入桂岭岩体，有利于Mo富集。
(3) 两个岩体间Mo成矿潜力的差异反映了岩浆和构造因素的共同作用：壳幔源混合、高分异程度和挥发分富集促进了Mo富集，而韧性剪切带作为流体通道促使成矿流体汇聚。
(4) 大宁与桂岭岩体之间的英阳关（YYG）韧性剪切带西南段可能成为Mo找矿的有利靶区。