石榴石和白鎢礦成分對岡底斯努日矽卡巖型Cu-W-Mo礦床礦物成因和成礦流體的指示
熱液礦物成分能夠有效反映成礦流體的變化，尤其是矽卡巖型礦床中發(fā)育的不同期次或具有環(huán)帶結(jié)構(gòu)特征的礦物，其成分對于指示成礦流體成分、物理化學(xué)條件變化及流體演化過程具有重要意義。石榴石和白鎢礦作為矽卡巖型礦床中常見的熱液礦物，在成礦過程中具有多期次特征，尤其是石榴石常表現(xiàn)出環(huán)帶結(jié)構(gòu)，是研究成礦流體的良好對象。因此，中國地質(zhì)科學(xué)院礦產(chǎn)資源研究所陳雷副研究員和中國科學(xué)院地質(zhì)與地球物理研究所秦克章研究員、李光明副研究員等對西藏岡底斯成礦帶努日大型Cu-W-Mo礦床中石榴石和白鎢礦進(jìn)行了詳細(xì)的礦相學(xué)和原位成分分析，探討了石榴石和白鎢礦成分變化的控制因素，并反演了成礦流體和氧逸度變化特征，同時(shí)利用礦物成分特征指示下一步勘查方向。
努日Cu-W-Mo礦床（0.58 Mt Cu @0.73%, 0.21 Mt W@ 0.22% 和0.036 Mt Mo@0.06%）位于岡底斯東段南緣，銅和鎢均達(dá)到大型規(guī)模，礦區(qū)內(nèi)分布有大量鈣質(zhì)矽卡巖，發(fā)育有Cu、W、Mo礦化，而且礦化在水平方向和垂向上均具有明顯的分帶特征。在矽卡巖礦物分帶和礦化空間分布特征的研究基礎(chǔ)上，選取了礦區(qū)內(nèi)分布于不同空間位置的石榴石和白鎢礦進(jìn)行了礦物結(jié)構(gòu)和原位成分分析。礦相學(xué)研究顯示，努日礦區(qū)內(nèi)的石榴石部分表現(xiàn)出明顯的成分環(huán)帶（圖1a），部分不具有環(huán)帶結(jié)構(gòu)（圖1b）；CL圖像顯示該礦區(qū)白鎢礦可以分為兩期：Sch1和Sch2（圖1c），其中Sch2常分布在Sch1的邊緣處（圖1d）。
圖1 努日礦床中石榴石礦物結(jié)構(gòu)特征（a和b），CL圖像顯示兩期次特征
努日礦床的石榴石屬于鈣鋁榴石-鈣鐵榴石系列（Adr64Grs34 ~ Adr91Grs8），稀土元素表現(xiàn)出富集LREE，虧損HREE，總體具有正Eu異常（圖2a），并且Eu異常與石榴石中Fe含量總體呈正相關(guān)關(guān)系。結(jié)合石榴石端元組分、稀土元素及元素離子半徑與價(jià)態(tài)特征，認(rèn)為表面吸附機(jī)制和晶體化學(xué)替代機(jī)制共同控制了石榴石稀土元素特征（圖2b）。努日礦床的白鎢礦稀土元素與世界典型矽卡巖型W-Mo礦床中白鎢礦成分類似（圖2c），表現(xiàn)出富集LREE，虧損HREE，REE元素主要是替代白鎢礦中的Ca2+晶格位置（3Ca2+ = 2REE3+ + [ ]Ca）。雖然石榴石和白鎢礦的REE特征與根據(jù)成礦巖體估算的巖漿流體類似，但是石榴石總體表現(xiàn)出的正Eu異常、成分均一的核部和具有成分變化的外部環(huán)帶，顯示成礦流體是以巖漿流體為主，混合了少量外部酸性流體，而且REE元素主要以Cl的絡(luò)合物形式遷移。由于努日白鎢礦中REE主要是替代Ca2+晶格位置，因此Eu2+和Eu3+均可替代Ca2+，但由于離子半徑的原因，Eu3+將優(yōu)先進(jìn)入到Ca2+位置中。同時(shí)氧逸度的降低將使得白鎢礦中Mo6+逐漸被W6+代替，造成白鎢礦中Mo含量降低。因此，白鎢礦中Mo含量和δEu可以指示成礦氧逸度的變化。努日礦床中不同期次的白鎢礦中Mo含量和δEu表現(xiàn)出不同的相關(guān)性，早期白鎢礦（Sch1）中Mo含量和δEu呈正相關(guān)關(guān)系，而晚期白鎢礦（Sch2）則表現(xiàn)出負(fù)相關(guān)關(guān)系（圖2d），這表明成礦系統(tǒng)的氧逸度從礦化早期到晚期逐漸降低。此外，石榴石礦物成分中鈣鐵榴石的空間變化及其與Cu, Mo和W等成礦元素的正相關(guān)性，顯示石榴石成分對于礦產(chǎn)勘查具有重要指示意義。
圖2 努日礦床石榴石和白鎢礦的稀土元素特征
該研究由第二次青藏高原科學(xué)考察項(xiàng)目(2019QZKK0806)、國家自然科學(xué)基金項(xiàng)目(41202056、41872092)和中國冶金地質(zhì)總局合作項(xiàng)目共同資助。研究成果發(fā)表于國際礦床學(xué)期刊Ore Geology Reviews。文章信息：Chen L, Qin KZ, Li GM, Li JX, Xiao B, Zhao JX. 2020. In situ major and trace elements of garnet and scheelite in the Nuri Cu-W-Mo deposit, South Gangdese, Tibet: Implications for mineral genesis and ore-forming fluid records. 122, 10359. DOI: 10.1016/j.oregeorev.2020.103549