埃及东南沙漠中生代El Mansouri过碱性环状构造的岩浆成因及稀土元素（REE）-铀（U）-钍（Th）矿物化作用

《Journal of African Earth Sciences》：Petrogenesis and REE-U-Th mineralization of the Mesozoic El Mansouri peralkaline ring complex, South Eastern Desert, Egypt

　　

摘要

埃及东部沙漠中碱性-碳酸盐岩环状构造的地理分布较为局限，这导致关于其地质构造背景和岩石成因的争论持续存在。本研究以El Mansouri环状构造为例，探讨其岩石成因演化过程及控制稀土元素（REE）-铀（U）-钍（Th）矿化的机制。研究采用了综合方法，结合详细的野外地质观察、岩石学分析、全岩地球化学（XRF/ICP-MS）和矿物化学（EPMA）技术，对形成岩石和矿物的成分进行了分析。该构造包含多种岩石类型，如粗面岩、碱性长石正长岩、石英正长岩以及碳酸盐岩。碱性岩石主要由钾长石、斜长石、钠辉石（aegirine-augite）和碱性角闪石（riebeckite和arfvedsonite）组成，还含有锆石、磷灰石、allanite、萤石和透明矿物。碱性岩石中的矿化带含有稀土元素和放射性矿物，如uranothorite、kasolite、columbite、ishikawaite、xenotime、锆石和monazite。El Mansouri侵入岩具有碱至过碱性的地球化学特征，表现为较低的CaO、MgO和Sr含量，以及较高的总碱量（Na₂O+K₂O）、Nb、Rb、Y和REE浓度。这些特征与由地幔岩浆在非造山环境中形成的A型花岗岩相似。碱性岩石显示REE富集现象，并伴有负的K-Sr-Ti-Ba-P异常和正的Zr-Rb异常。研究认为El Mansouri环状构造是由类似的OIB型镁铁质岩浆通过长期分结晶作用形成的，碳酸盐岩则是通过母岩碳酸盐正长岩的分结晶过程及后期液态不混溶作用形成的。

引言

全球范围内，根据构造环境、碱度和岩石类型，环状构造可分为三大类：1）大陆内部的过碱性环状构造，形成于大陆裂谷和非造山伸展环境中（Bowden, 1985）；2）碱性-碳酸盐岩环状构造，与深层地幔柱或大陆裂谷带相关（Woolley, 2001）；3）碰撞后形成的钙碱性环状构造，形成于碰撞造山作用的后期阶段（Liégeois et al., 1998）。

环状构造在非洲和阿拉伯地区广泛分布（Abdel-Karim et al., 2021; Akaad and El Ramly, 1960; El Ramly and Hussein, 1985a）。它们形成于前寒武纪的泛非造山运动期间，并延续至后续的显生宙非造山岩浆作用阶段（Lasheen et al., 2026; Saleh et al., 2025, 2026; Vail, 1989）。值得注意的是，这些碱性环状构造富含重稀土元素（REE）和钇（Y）资源（Cherfi et al., 2026; Dostal, 2017; Emad, 2025; Ladisic et al., 2025; Lin et al., 2025; Wang et al., 2003）。控制碱性岩石中稀土元素形成的主要因素包括岩浆来源、大陆地壳成分以及积累和沉淀大量REE矿物的流体活动（Abdel-Karim et al., 2021）。根据Dill（2010）的“棋盘”分类方案，过碱性环状构造中的放射性（U-Th）和稀有金属（REE、Nb、Ta）矿化过程分为两个阶段：1）岩浆预富集阶段，富含卤素（F、Cl）的熔体发生极端分结晶，使四价U⁴⁺和Th⁴⁺富集在锆石、钍矿和火成榴石类矿物中；2）岩浆后自变质作用阶段，富氟和碳酸根的流体将U-Th-REE重新分配到次生变质矿物和脉状矿物中（Dill, 2010）。阿拉伯-努比亚盾和近东地区的中新世环状构造（如El Mansouri）是典型的岩浆-热液成矿作用的例子。

在埃及东部沙漠，已发现超过13个碱性环状构造，其形成时间从埃迪卡拉纪延伸至晚白垩纪（Abdel-Karim et al., 2021; Mogahed, 2016; Omar et al., 1987; Serencsits et al., 1981）。尽管数量较多，但El Mansouri环状构造相比Abu Khruq和G. El Kahfa等埃及其他构造仍研究较少。以往对El Mansouri的研究大多局限于区域地质背景，缺乏高分辨率的矿物化学分析（EPMA）和综合地球化学建模，而这些对于明确其岩石成因和母岩来源至关重要。El Ramly和Hussein（1985a）报告称，在该环状构造西北部的沟谷中形成了几条碳酸盐岩脉，这些碳酸盐岩并未切割正长岩体，因此可推断它们形成于环状构造之前。Hashad和El Reedy（1979）利用Rb-Sr全岩同位素测年法确定El Mansouri环状构造的年龄为晚侏罗世-早白垩世（132±10 Ma），初始⁸⁷Sr/⁸⁶Sr比值为0.705。

本研究对埃及东南部的El Mansouri环状构造进行了全面分析，重点关注其地质背景、矿物学特征（XRF、ICP-MS）和矿物化学（EPMA）。研究结果首次提供了El Mansouri岩浆系统的完整详细信息，旨在：1）探讨不同岩石类型之间的成因关系；2）阐明碱性岩石及其相关碳酸盐岩的成因；3）展示该构造在区域构造-岩浆作用中的重要性；4）强调其在潜在矿产资源方面的价值。

部分摘录

区域背景

埃及东部沙漠是努比亚盾的一个基本组成部分，包含多种岩石类型，如变沉积岩、变质火山岩、混合岩、蛇绿岩、变辉长岩-闪长岩复岩、岛弧序列及同造山期至晚造山期的花岗岩（Awad et al., 2021; Hamimi et al., 2024; Lasheen et al., 2025a, b; Stern, 2018）。该地区经历了多次非造山岩浆活动，一直持续到白垩纪（Omar et al., 1987）。

野外采样与岩石学研究

在系统性的野外调查中采集了95个具有代表性的样品。使用Olympus BX41显微镜对35个抛光薄片进行了详细的岩石学分析。基于岩石学代表性和放射性水平，挑选出55个样品用于地球化学和矿物化学分析（10个碱性长石正长岩、10个石英正长岩、15个粗面岩和20个碳酸盐岩）。

矿物学

对矿化样品采用了重液分离技术

火山碎屑

火山碎屑主要由晶体碎片组成，包括石英、钾长石和斜长石，其中夹杂少量黑云母和白云母，基质由相同成分的隐晶质物质和玻璃质粉尘构成。石英以无定形斑晶和较小的碎裂晶体形式存在，部分矿物表现出波状消光现象，表明经历过糜棱作用。钾长石以透长石和正长石形式出现

过碱性和岩浆富集性

全球范围内，环状构造中的岩石无论是硅过饱和还是硅欠饱和类型，都表现出钠质辉石的富集现象（Bonin and Giret, 1985），其中El Mansouri环状构造属于过碱性岩石类型，其特征是在岩浆演化过程中钠质辉石的结晶作用。研究区域内，这些岩石的过碱性特征通过矿物学方法得到了证实

结论

Gabal El Mansouri岩浆构造是他东南部沙漠中的典型代表。根据野外观察、岩石学和地球化学研究结果表明，El Mansouri环状构造具有深成岩（如碱性长石正长岩（内核）和火山岩（如粗面岩（外核））的双重特征，说明其具有次火山起源。其中富含放射性元素（U和Th）

作者贡献声明

Omnia T. Amer： 方法学研究。Gehad M. Saleh： 方法学研究。Waleed S. Ibrahim： 实地调查。Bahaa M. Emad： 数据整理、软件使用及初稿撰写。EL Saeed R. Lasheen： 形式分析

Hans Wedepohl, 1995.

作者声明没有利益冲突。

作者声明没有可能影响本文研究的已知财务利益或个人关系。