赵连杰|张宇|郑涵|曾浩|沈宏杰|宋淑玲|王旭
山东工业大学资源与环境工程学院，淄博255049，中国
摘要
由变质沉积岩包裹的Au–W矿床是全球重要的金和钨资源，但其成因仍存在争议，主要原因是矿物化作用与区域岩浆活动之间的关联尚不明确。香中成矿省（XZMP）是一个世界级的Au–W成矿区，为解决这一问题提供了宝贵的窗口。我们对兴丰山矿床中的磷灰石进行了综合研究，结合了纹理分析、微量元素分析和锶同位素测量。研究发现了两种类型的磷灰石：Ap-1来自矽卡岩型钨矿，Ap-2来自含金片状石英脉。这两种磷灰石都具有均匀的纹理和中等程度的稀土元素（REE）富集特征。然而，它们的Eu异常值存在显著差异：Ap-1显示负Eu异常（Eu/Eu* = 0.5–0.9），而Ap-2显示正Eu异常（Eu/Eu* = 1.9–3.7）。结合现有的地质年代学和岩石学分析，REE特征及锶同位素比值表明，Ap-1形成于龙仓湾花岗岩中的岩浆-热液流体与新元古代莫宾组钙质夹层板岩的相互作用；相比之下，Ap-2可能形成于龙潭花岗岩中的岩浆-热液流体与新元古代高建组板岩的相互作用。同位素建模进一步显示，在钨矿化过程中（流体/岩石质量比 = 10.0–34.7），流体-岩石相互作用明显强于金矿化过程（流体/岩石质量比 = 0.6–0.8）。本研究不仅建立了Au–W矿化与特定岩浆活动之间的成因联系，支持了XZMP地区Au–W矿床的侵入岩相关成因，还强调了磷灰石在重建变质沉积岩包裹Au–W系统热液演化过程中的重要作用。
引言
由变质沉积岩包裹的Au–W矿床是全球重要的金和钨资源来源（Sillitoe, 2020）。然而，这类矿床的成因仍存在很大争议，主要围绕两种模型：造山作用成因（Goldfarb等人，2005；Groves等人，2020）与侵入岩相关成因（Choquette和Kontak，2023；Li等人，2023；Li等人，2024）。争论的焦点在于矿物化作用与区域岩浆活动之间的成因关系通常不够明确（Lang和Baker，2001；Hu等人，2017）。位于中国的香中成矿省（XZMP）拥有超过170个已知的Au–W矿床（Hu和Zhou，2012），是研究此类矿床成因的典范。早期研究倾向于造山作用成因模型（Zeng等人，2017a；Zeng等人，2017b；Wang等人，2024），但最近的地质年代学和地球化学证据表明矿物化作用与岩浆活动之间存在密切的时空关联，支持侵入岩相关成因（Xie等人，2019；Li等人，2023；Li等人，2024；Peng等人，2025）。幸运的是，兴丰山矿床就是一个典型例子，其矽卡岩型钨矿上方覆盖着含金片状石英脉（Peng，2019）。多项研究系统地探讨了兴丰山的地质背景、流体物理化学性质、矿化作用年代以及金属沉积机制（Peng，2019；Xiao等人，2020；Lei，2023；Li等人，2024；Zhao等人，2025）。值得注意的是，钨矿化事件暂时被归因于白马山复合岩体中的龙仓湾花岗岩，金矿化事件则归因于龙潭花岗岩。尽管如此，这一成因模型仍需通过更详细的地球化学验证来确认。
磷灰石是多种矿床中的常见矿物，包括造山型金矿（Glorie等人，2019）、火山成因块状硫化物矿（Genna等人，2014）、斑岩型铜金矿（Cao等人，2021）、花岗岩相关钨锡矿（Zhang等人，2021）、氧化铁铜金矿（Krneta等人，2016）以及氧化铁磷灰石矿（Harlov等人，2002）。磷灰石能够在其晶体结构中容纳微量元素（如稀土元素、锶和钇）和挥发性成分（氟、氯和羟基），使其成为记录矿床形成过程的有效指标（Pan和Fleet，2002；Palma等人，2019）。由于其铷含量极低且锶含量高，磷灰石的锶同位素可以直接反映流体来源（Zhao等人，2015；Song等人，2025）。因此，对磷灰石进行综合元素和锶同位素分析是揭示矿床成因的强大而可靠的地球化学工具。
在这项研究中，我们对兴丰山Au–W矿床中的磷灰石进行了综合研究，结合了纹理分析、微量元素分析和锶同位素数据。本研究旨在：（1）阐明热液流体的来源和演化过程；（2）明确XZMP地区Au–W矿化作用与区域岩浆活动之间的成因联系。这些结果不仅加深了对该地区矿床成因的理解，还进一步证明了磷灰石作为重建变质沉积岩包裹Au–W系统中热液演化的敏感地球化学示踪剂的实用性。
区域地质
XZMP地区的出露地层包括新元古代变质基底及其上覆的古生代-新生代沉积岩（图1）。该基底主要由灰岩、粉砂岩、泥岩和砾岩组成，是XZMP地区矿化作用的主要载体。其原岩主要为灰岩、粉砂岩和砾岩。上覆的古生代-中生代地层以砂岩和碳酸盐岩为主，而新生代地层则主要由泥岩和砾岩构成。
采样
从兴丰山矿床采集了矽卡岩和石英脉的代表性样品。样品被制备成标准薄片并固定在环氧树脂基板上，然后在中南大学使用光学显微镜（Zeiss Axioscope 5）和超深度三维显微镜（Olympus DSX1000）进行了观察。随后，选择了六个样品（矽卡岩型钨矿系统：X4-2、X4-3、X5-4；石英脉型金矿系统：X7-6、X9-2、X11-1a）进行磷灰石纹理观察。
磷灰石的内部结构
Ap-1在背散射电子显微镜（BSE）图像中呈灰色，在阴极发光（CL）图像中显示均匀的亮绿色荧光，具有均匀的内部结构，没有明显的矿物包裹体、振荡分带或生长现象（图4c–e）。在某些情况下，Ap-1颗粒被白钨矿包围，白钨矿在CL图像中显示蓝色荧光（图4e）。同样，Ap-2在BSE图像中呈灰色，在CL图像中发出亮绿色荧光（图4f–h）。虽然总体上具有均匀的纹理，但Ap-2局部含有无定形的矿物颗粒。
兴丰山磷灰石的成因
磷灰石的地球化学特征可以有效地指示其成因（Broom-Fendley等人，2016；Mercer等人，2020）。具体而言，微量元素（如稀土元素、锶和钇）有助于区分岩浆成因、变质成因和热液成因的磷灰石（O’Sullivan等人，2020；Li等人，2022）。通常，岩浆成因的磷灰石具有较高的轻稀土元素（LREE）富集度以及较高的Sr/Y和（La/Yb）N比值，而热液成因的磷灰石则具有较低的LREE含量。
结论
本研究结合了兴丰山Au–W矿床（XZMP）中热液磷灰石的岩石学特征以及原位微量元素和锶同位素分析。我们识别出两种不同的磷灰石类型：Ap-1（矽卡岩型钨矿系统）和Ap-2（含金石英脉）。它们不同的化学特征表明了不同的流体来源：Ap-1可能来源于龙仓湾花岗岩流体与莫宾组钙质夹层板岩的相互作用，而Ap-2则来源于龙潭花岗岩流体。
未引用参考文献
Goldfarb等人，2003；Thompson等人，1999。
CRediT作者贡献声明
赵连杰：撰写——初稿、可视化、数据分析。张宇：撰写——审稿与编辑、监督、数据分析。郑涵：撰写——审稿与编辑、方法研究、数据分析。曾浩：撰写——审稿与编辑、方法研究。沈宏杰：撰写——审稿与编辑、数据分析。宋淑玲：可视化、方法研究、数据分析。王旭：可视化、方法研究。
利益冲突声明
作者声明没有已知的财务利益或个人关系可能影响本文的研究结果。
致谢
本研究得到了山东工业大学的研究启动基金（编号：425060）和中南大学“有色金属成矿预测与地质环境监测重点实验室”的开放研究基金计划（编号：2024YSJS09）的支持。
