在中国北方穆吉村（Mujicun）矿床中，Cu–Mo斑岩矿化过程受到Cl–F配位作用以及氧化还原反应和卤素元素的控制

《Journal of Geochemical Exploration》：Coupled Cl–F complexation and redox-halogen controls on Cu–Mo porphyry mineralization in the Mujicun deposit, North China

　　

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  岩浆黑云母记录了高温（783–880°C）和浅层侵入深度（4–8公里）。
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  高fO?和Cl–F分馏作用促进了Cu–Mo的有效传输和沉淀。
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  黑云母–锆石–磷灰石的耦合地球化学特征追踪了岩浆–热液的演化和矿化潜力

引言

岩浆–热液演化过程对于理解深部岩浆活动与浅层矿床（如斑岩型矿化系统）的形成关系至关重要（Audt?at等人，2000；Richards和Mumin，2013；Li等人，2017；Yang等人，2024；Ge等人，2025；Shu和Deng，2025）。这一过程包括三个主要阶段：金属和流体的来源、传输以及沉积。它涉及识别金属（例如Cu、Au、Mo）和流体（富含H?O、CO?、Cl）的来源（Pitcairn等人，2006；Heinrich，2007；Audétat，2019），阐明金属传输机制（例如氯化物和硫的络合作用）（Benedetti和Boulegue，1991；Seward等人，2014；Zhong等人，2015），确定控制金属在热液中溶解度的物理化学条件（例如温度、压力、氧逸度）（Mavrogenes和O'Neill，1999；Xu等人，2023；Mohammedyasin等人，2025），以及揭示金属沉淀机制，如流体沸腾、水岩相互作用和流体混合，最终形成经济价值矿体（Lynch等人，1990；Heinrich，2007）。解密这一演化过程将有助于开发遗传模型（例如斑岩矿床模型），这些模型概述了从深部岩浆房到外围矿化区的空间和时间转变（Sillitoe，2000）。这些模型增加了对岩浆房动力学、地壳–地幔相互作用和流体–岩石反应的理解，所有这些因素都影响地壳组成和矿床的形成（Pronost等人，2008；Korges等人，2020）。最终，研究岩浆–热液演化不仅有助于评估成矿潜力，还有助于通过指导目标识别来改进勘探（Halley，2020；Chi等人，2024）。

黑云母是斑岩系统中常见的含卤素矿物，通过其主要元素和微量元素组成在理解岩浆–热液过程中起着关键作用（Jacobs和Parry，1979；Sun等人，2019；Tang等人，2019；Redin等人，2023）。其FeO、MgO和Al?O?含量反映了围岩的组成，而Fe³⁺/Fe²⁺比和X_Mg值则是氧逸度和矿化潜力的可靠指标（Abdel-Rahman，1994；Zakeri等人，2011；Li等人，2017）。卤素含量（例如F、Cl）对于追踪金属传输和流体演化非常重要（Keppler和Willie，1991；Boomeri等人，2009）。锂（Li）、铷（Rb）和铯（Cs）等微量元素有助于限定岩浆–热液系统的来源和演化（Yu等人，2022；Baidya等人，2024；Wang等人，2025a）。磷灰石是火成岩中的另一种重要副矿物，富含卤素（例如F、Cl）和包括锶（Sr）、锰（Mn）、铀（U）和稀土元素（REEs）在内的微量元素（Pan和Fleet，2002；Cao等人，2012；Yang等人，2020；Wang等人，2022）。保存完好的磷灰石保留了原始的岩浆特征，有助于确定岩石成因、氧化还原条件和成矿过程（Sha和Chappell，1999；Miles等人，2014；Mao等人，2016；Liang等人，2025）。

同样，锆石是岩石中最常见的副矿物，它为岩浆演化和物理化学条件提供了关键见解（Grimes等人，2007；Shu等人，2019；Drabon等人，2024；Pizarro等人，2024）。其微量元素，特别是稀土元素（La–Lu），作为勘探向量，有助于区分长英质火成岩的遗传类型（Belousova等人，2002；Roberts等人，2024；Wang等人，2025b）。岩浆的氧化状态和斜长石结晶过程通常通过锆石中的Ce（Ce/Ce*）和Eu（Eu/Eu*）异常来限定（Ferry和Watson，2007；Zhong等人，2019；Tang等人，2020）。高度氧化的岩浆条件对于抑制早期硫化物饱和并在流体析出前保持Cu和Mo在熔体中是必要的，这通常通过升高的Ce/Ce*值反映出来（Richards，2015；Lee等人，2021）。岩浆中的水含量经常通过锆石中的Eu/Eu*和10000×(Eu/Eu*)/Y比值来指示，因为由角闪石和斜长石控制的分异作用导致的Eu异常通常出现在含水和氧化的岩浆中（Ferry和Watson，2007；Tang等人，2020）。岩浆分异和残余矿物组合可以通过锆石中的Dy/Yb比值有效地限定（Tang等人，2020）。此外，结晶温度可以通过锆石中的Ti温度计可靠地估计，而结合的Ce和Eu异常用于追踪流体析出的时间（Ferry和Watson，2007；Loader等人，2017；Zhong等人，2019；Tang等人，2020）。

Mujicun矿床是华北克拉通（NCC）中的一个关键陆内斑岩Cu-Mo矿床，其形成与古太平洋板块向西俯冲引起的地壳减薄有关（图1a–b；Gao，2011；Chen等人，2015；Yang等人，2024）。先前的研究确定其成矿年龄约为145–138百万年，并记录了从上部Cu到下部Mo的明显垂直金属分带，这受到温度梯度和流体物理化学条件的控制（Dong等人，2013；Yang等人，2024）。成矿流体的特征是中等到高温（115–515°C）和中等至高盐度，流体沸腾和混合都被提出作为关键的沉淀机制（Ma，1997；Gao，2011；Qu，2012；Chen等人，2013）。矿化岩浆的来源仍有争议，提出的模型涉及富集的地幔来源或地幔–地壳混合物（Ma，1997；Gao，2011；Qu，2012；Chen等人，2013；Gao等人，2013；Dong等人，2013；Qu等人，2014；Shen等人，2015；Duan等人，2016）。最近的地质热年代数据揭示了从晚白垩世到新近纪的四个矿化后的构造-热事件，这些事件控制了矿床的抬升和保存（Yang等人，2026）。然而，物理化学条件、岩浆–热液演化和岩浆矿化潜力仍然知之甚少，限制了对矿床起源和形成的全面理解。为了解决这些问题，本研究对Mujicun矿床中的黑云母、磷灰石和锆石进行了原位地球化学分析。我们的目标是澄清矿化闪长斑岩的物理化学条件，追踪斑岩-矽卡岩系统的岩浆–热液演化，并评估该矿床的岩浆矿化潜力。这项工作还强调了多矿物地球化学方法在解读岩浆–热液成矿系统过程中的价值。

章节片段

区域地质

华北克拉通（NCC）是东亚最大和最古老的大陆地壳碎片之一，其初始形成估计发生在太古宙（35-28亿年前；图1a；Zhai和Santosh，2011）。东部和西部克拉通在约18.5亿年前沿着跨北造山带合并，形成了连贯的NCC（Kusky，2011）。基底岩石包括前寒武纪的英云闪长岩–特通杰姆岩–花岗闪长岩（TTG）系列，上面覆盖着古元古代到奥陶纪的火山岩

取样和岩石学

本研究从Mujicun Cu-Mo矿床收集了十二个样品，包括两个地表样品和十个钻芯样品（图2；表1）。地表样品20MJC-1-1和20MJC-3-1是贫瘠的闪长斑岩，呈浅灰色，具有斑状结构（图3a-b）。斜长石斑晶通常大小约为1毫米，细粒基质中偶含黑云母和分散的黄铁矿，岩石显示出广泛的蚀变。相比之下，钻芯样品

黑云母主要元素

分析了样品20MJC-2-2和24MJC-3-1中的黑云母主要元素组成（补充表1）。闪长斑岩样品中的黑云母显示高SiO?（37–44 wt.%）、Al?O?（14–19 wt.%）和MgO（15–19 wt.%）含量，而CaO、Na?O、MnO、P?O?和Cr?O?含量始终较低。所有样品中的K?O（0.85–10.10 wt.%，平均3.14 wt.%）、FeO^T（5.15–11.74 wt.%）和TiO?（1.61–11.01 wt.%）存在显著变化（图5a–b）。氟和氯含量相对均匀

Cu-Mo矿化的岩浆–热液条件

样品24MJC-3-1中的黑云母以亚自形斑晶出现，TiO?含量较高（> 3%），表明其具有岩浆来源。相比之下，样品20MJC-2-2中的黑云母为无定形到亚自形，TiO?含量较低（< 3%），表明其具有热液来源（图4g–i；Fu，1981；Tang等人，2019）。从岩石学上看，热液黑云母以细粒、无定形聚集体形式存在，与石英和硫化物矿物共生，并在解理面上局部显示出部分绿泥石化（图4g–i）。

结论

在Mujicun Cu-Mo矿床中，岩浆黑云母的结晶温度（782.6–879.6 °C）高于锆石和金红石（平均约700 °C），表明这些矿物形成于岩浆演化的早期高温阶段，发生在成矿流体析出之前。热液黑云母记录的温度略低（457.2–478.3 °C），对应于早期成矿阶段，与已发表的流体包裹体数据一致（115–515 °C）。矿化闪长斑岩

CRediT作者贡献声明

Fan Yang：撰写 – 初稿。Jingwen Mao：撰写 – 审稿和编辑。Xiaoyu Ge：撰写 – 初稿。Fuquan Yang：撰写 – 审稿和编辑。Zhenyu Qin：调查。Likun Yang：调查。Zhimin Wang：调查。

利益冲突声明

作者声明他们没有已知的可能会影响本文工作的竞争性财务利益或个人关系。

致谢

我们感谢Gilby Jepson博士在磷灰石微量元素分析方面的帮助以及他对本文语言的精心润色。本研究得到了国家自然科学基金（42572071和42202077）、河北省自然科学基金（D2025336010）、河北省斑岩型矿床研究重点实验室启动基金（HBBY202403）和中央高校基本科研业务费（LZUJBKY-2025-16）的资助。

Fan Yang|Jingwen Mao|Xiaoyu Ge|Fuquan Yang|Zhenyu Qin|Likun Yang|Zhimin Wang