云开地区一个新发现的铜矽卡岩矿床：来自石榴子石和磷灰石原位U-Pb测年及矿物学的证据

《Journal of Geochemical Exploration》：A newly discovered Cu skarn deposit, Yunkai area: Evidence from in situ U–Pb dating and mineralogy of garnet and apatite

　　

•热磷灰石和石榴子石 U-Pb 定年约束了苗山早白垩世（~117–111 Ma）铜矿化。
•苗山矿床的高氧逸度流体条件有利于铜的运移。
•磷灰石锶同位素指示了成矿流体的岩浆 - 热液成因。
•云开地区早白垩世后俯冲斑岩 - 矽卡岩铜系统具有巨大的潜力。

引言
中国东部的斑岩铜矿主要分布在三条东北走向的成矿带上：钦杭带、长江中下游带和嫩江 - 北太行带。其中，位于扬子和华夏地块之间新元古代缝合带的钦杭带（QHB）拥有多个大型矿床，包括德兴、东乡、七宝山、宝山、大宝山和圆珠顶。这些矿床显示出集中在 170 至 155 Ma 之间的成矿年龄（Mao 等，2011；Zhou 等，2015；Hu 等，2023；Zheng 等，2026a）。此外，沿江苏东部、浙江、福建和广东省的东南沿海带（SECB）已识别出中晚侏罗世大陆岩浆弧及相关斑岩铜成矿带（图 1），这被解释为对古太平洋板块安第斯型俯冲的响应（Mao 等，2021a）。尽管在 QHB 和 SECB 中白垩纪铜多金属矿床相对稀少，但仍存在几个重要的例子，包括子金山和佛子冲矿田，以及天堂和石碌矿床（Zheng 等，2015a，Zheng 等，2018a；Pan 等，2019；Yu 等，2020；Tan 等，2024）。这些矿床形成于后俯冲构造背景下，当时中国东部经历了广泛的伸展构造作用（Mao 等，2021b）。

云开地区（图 2）位于 QHB 和 SECB 的交汇处，代表了一个前寒武纪古隆起，核心为混合岩化花岗岩和片麻岩。该地区以复杂的构造 - 岩浆演化和多样的成矿过程为特征。该区域拥有各种矿床类型和矿化元素，矿床通常沿盆地边缘集中，凸显了典型的盆地控制成矿模式。矿化与花岗岩类岩石密切相关（Mao 等，2011；Zheng 等，2015a，Zheng 等，2018a）。云开地区的矿床包括：1) 与侵入岩相关的中侏罗世（170–160 Ma）铁铜多金属矿床；2) 与中酸性至酸性侵入岩相关的早白垩世（110–98 Ma）铜钼铅锌多金属矿床；3) 与花岗岩侵入体相关的晚白垩世（85–76 Ma）钨锡多金属矿床（Zheng 等，2015a）。

苗山铜多金属矿床是在该地区近期勘探工作中新发现的一个铜多金属矿床。铜品位从 0.24% 到 11.59% 不等，平均品位为 2.95%。该矿床具有高品位矿石和巨大的勘探潜力。Xing 等（2016）使用 LA-ICP-MS 对黄铁矿和闪锌矿进行了对比原位分析，并提出苗山矿床属于矽卡岩矿床。然而，对该矿床的地质研究仍然有限，缺乏对其形成年龄的精确约束。该矿床是侏罗纪还是白垩世岩浆活动的产物尚不清楚，这限制了进一步的勘探工作。

矽卡岩矿床是全球重要的铜矿来源，岩浆 - 热液活动的时机在其形成中起着关键作用。原位 U-Pb 同位素定年技术（如 SIMS、SHRIMP 和 LA-ICP-MS）的进展，使得对与铜矿化密切相关的磷灰石等热液副矿物进行精确分析成为可能（Song 等，2019）。此外，磷灰石中的微量元素变化对成矿系统不同阶段的流体演化高度敏感（Harlov 等，2005；Xie 等，2025；Zheng 等，2026b）。石榴子石是矽卡岩系统中的一个关键蚀变矿物，直接代表接触变质作用的开始（Meinert 等，2005）。其较高的 U-Pb 同位素封闭温度（> 850 °C）使石榴子石成为 U-Pb 定年的稳健候选矿物（Deng 等，2017），这为了解矽卡岩矿床的成因提供了有价值的见解，并为矿产勘探提供了指导（Tang 等，2021；Wang 等，未出版；Xu 等，2024）。此外，石榴子石是热液流体演化的可靠替代物，揭示了温度、pH 值、氧化还原条件和水岩比等参数（Crowe 等，2001；Brugger 等，2008；Park 等，2019；Zhang 等，2024）。

因此，本研究结合最新勘探结果与苗山矿床中黄铜矿主成矿阶段密切相关的磷灰石和石榴子石的 LA-ICP-MS U-Pb 同位素定年以及主要和微量元素分析。通过将这些数据与矿床的地质特征和蚀变 - 矿化时序相结合，我们旨在：1) 精确确定苗山矿床的成矿年龄；2) 评估石榴子石和磷灰石 U-Pb 定年的可靠性和意义；3) 为矽卡岩矿床的成因提供见解，并为云开地区未来的勘探工作提供理论支持。本研究为理解云开地区矽卡岩成矿事件提供了更多证据，并为指导进一步的矿产勘探提供了坚实的框架。

章节片段
地质背景
QHB 是由新元古代扬子和华夏古陆块碰撞形成的缝合带。该带从广西钦州湾延伸到浙江杭州湾，长度约 2000 公里，整体呈现 S 形弧状分布（Yang 和 Mei，1997）。该带在中晚侏罗世被重新激活，拥有一系列铜多金属和钨锡多金属矿床，形成了一个罕见的板内多金属成矿带，包括几个
矿床地质
苗山铜多金属矿床的出露地层主要由泥盆纪茅子峰组、石炭纪猛拱凹组、测水组和第四系组成（图 3）。茅子峰组主要沿矿区中部一条东北 - 西南向线状分布，岩性主要包括页岩、砂岩、板岩、千枚岩与灰岩互层，并夹白云岩透镜体。猛拱凹组和测水组主要
采样与分析方法
从苗山矿床中选取了四个代表性样品，用于与黄铜矿矿化密切相关的石榴子石和磷灰石的矿物学、年代学和同位素地球化学分析。样品 MS-5、MS-33、MS-52 和 MS-54 分别采集自 ZK602 钻孔，深度分别为 210 米、499 米、925 米和 927 米。阴极发光（CL）和背散射电子（BSE）图像在中国地质科学院地质研究所获得
石榴子石成分
石榴子石的电子探针（EPMA）主要元素成分和 LA-ICP-MS 微量元素结果分别列于表 1 和表 2。发生在苗山铜矿矽卡岩中并伴有黄铜矿矿化的石榴子石，其 SiO2 含量在 35.60 到 36.32 wt%（平均 36.00 wt%）之间，CaO 在 33.62 到 34.69 wt%（平均 34.05 wt%）之间。其特征为高 Fe2O3（28.85–31.42 wt%，平均 30.39 wt%）和低 Al2O3（0.01–0.20 wt%，平均 0.08 wt%），以及 MnO
磷灰石成因
磷灰石晶体在苗山矿床中与黄铁矿、黄铜矿和石英共生（图 5I–J），并且没有振荡环带（图 5K）。此外，磷灰石不仅与黄铜矿紧密共生，还置换黄铜矿（图 5J），表明其为热液成因。这些磷灰石表现出中等稀土元素富集的球粒陨石标准化稀土元素配分模式，铕异常范围为弱负值到正值（Eu/Eu* = 0.69–1.14），与热液成因一致（图 7B；Zheng

结论
(1)结构和成分证据证实了磷灰石的热液成因。磷灰石和石榴子石的原位 LA-ICP-MS U-Pb 定年分别获得了 116.9 ± 6.1 Ma 和 111.3 ± 2.1 Ma 的 206Pb/238U 年龄，约束了苗山铜矿化事件，并将其与石碌和天堂矿床记录的区域早白垩世矿化相关联。
(2)石榴子石中钙铁榴石的主导地位，以及升高的锡和其他氧化还原敏感微量元素，表明形成

CRediT 作者贡献声明
Wei Zheng：写作 – 审阅与编辑，写作 – 初稿，方法论，调查，资金获取，正式分析。Xiaodong Wu：资源，方法论，调查，正式分析。Zhixia Ouyang：资源，方法论，调查，正式分析。Lanxuan Guo：资源，调查。Bo Xing：调查，正式分析。Shenghu Yang：资源，调查。

未引用参考文献
Kieffer 等，2024
Krneta 等，2017
Mao 等，2016
Piccoli 和 Candela，2002
Webster 和 Piccoli，2015
Zhu 等，2018

利益冲突声明
作者声明没有已知的竞争财务利益或个人关系可能影响本文所报告的工作。

致谢
本工作得到中国国家自然科学基金 [资助号 41702083，41820104010]、广东省基础与应用基础研究基金 [资助号 2025A1515530017]、中国公益性行业科研专项 [资助号 JKY202505，JYYWF20180601，KK2207，KK2013] 和国家留学基金委（CSC，201908110163）的资助。感谢主编和审稿人提供的建设性意见和宝贵建议，这些建议帮助
Wei Zheng|Xiaodong Wu|Zhixia Ouyang|Lanxuan Guo|Bo Xing|Shenghu Yang