中国西南部马胡aping W-Be-F矿床的成矿时间、成因及热液演化

《Journal of Geochemical Exploration》：Timing, ore genesis, and hydrothermal evolution of the Mahuaping W-Be-F deposit, SW China

马虎坪W-Be-F矿床位于扬子块与三江洋结合部，具有独特的钨、碧玺、萤石共生组合。通过锆石铼锶定年（29.1±2.1Ma）和矿物化学分析，揭示矿化分两个阶段：石英-钨矿-碧玺阶段（Ia）和萤石-碧玺-萤石阶段（Ib），流体来源为岩浆热液，矿物特征指示流体pH变化及混合作用。

　　

刘家军|刘金玉|陈富川|于帆|张倩|舒启海

中国地质大学地球科学与资源学院、深时数字地球前沿科学中心、地质过程与矿产资源国家重点实验室，北京，100083，中国

摘要

马化坪是一个大型钨-铍-氟矿床，位于中国西南部的扬子地块和三江特提斯海的交界处。该矿床的独特之处在于其矿石矿物组合中包含钨、绿柱石和萤石。近年来，这一矿床引起了大量研究，但其成因仍存在争议。在这项研究中，我们报告了新的白云母铷⁸⁷Sr年龄数据，以及钨华、钨铁矿、绿柱石、萤石和白云母的化学成分，以确定矿床的形成时间以及矿化流体的性质和演化过程。白云母的铷⁸⁷Sr年龄为29.1±2.1 Ma，与之前在三江地区获得的钨铁矿和独居石铀⁸⁶Pb测年结果（30.6–29.4 Ma）非常吻合。这些年龄表明该矿床形成于晚古近纪。钨-铍-氟矿化过程可以分为三个阶段：第一阶段为石英-钨铁矿-绿柱石阶段（Stage Ia），第二阶段为钨华-绿柱石-萤石阶段（Stage Ib），第三阶段为萤石-方解石阶段（Stage II）。多项证据表明，矿化流体具有岩浆-热液起源，包括萤石中的Tb/Ca和Tb/La比值、绿柱石中的高Rb和Cs含量以及绿柱石的成分分带现象。钨华中的高Sr（461–4837 ppm）、低Mo（0.04–0.41 ppm）和明显的正Eu异常表明矿化流体的还原性质较强。此外，萤石中的低稀土元素（REE）含量以及变化的δEu（0.23–6.58）和δCe（0.38–2.63）值，以及钨铁矿中的高Nb（平均=94.4 ppm）、Sc（平均=24.6 ppm）和Ta（平均=1.65 ppm）表明矿化流体的pH值较低。从第一阶段到第二阶段，白云母中的Li和Cs含量减少，而Nb和K/Cs含量增加，表明流体与岩石的相互作用较为强烈。结合以往的研究，我们得出结论，流体混合和流体-岩石反应是促进矿床沉积的主要机制。总之，马化坪钨-铍-氟矿床是由渐新世的岩浆热液活动形成的，这与印度板块和欧亚板块碰撞后的构造-热事件有关。因此，这项研究揭示了三江地区在渐新世期间的一次重要的钨-铍-氟矿化事件。

引言

钨（W）、铍（Be）和氟（F）被公认为是全球重要的矿产资源，在高科技产业、新能源汽车等领域发挥着关键作用（Hu和Zhou，2012；Mao等人，2017；Gulley等人，2018）。近年来，对钨、铍和氟资源的需求激增，推动了矿产勘探的加强和对这类矿床成因的重新研究（Harlaux等人，2018；Deng等人，2024）。马化坪矿床位于中国西南部的扬子地块和三江特提斯海的交界处，是一个新发现的大型钨-铍-氟矿床，具有巨大的经济潜力（Ran等人，2015；Xiong等人，2015；Li等人，2017）。已探明的储量包括72,000吨钨（品位0.47%）、41,000吨铍（品位0.27%）和230万吨氟化钙（品位16.67%）（BGMRYP，2017；Ma等人，2020；Wang等人，2025）。西部的金沙江-哀牢山金属带分布着许多始新世-渐新世（45–20 Ma）的斑岩-矽卡岩型金-铜-钼矿床和造山型金矿床（例如，玉龙铜钼矿床、北牙金矿床；Hou等人，2007；Deng等人，2015；Deng等人，2021；Wang等人，2020a）。然而，同时期的马化坪矿床（35–30 Ma）在该地区以其钨-铍-氟矿化特征而独特（图1；Jia等人，2018；Ma等人，2020；Li等人，2025a）。这种不寻常的矿物组合与华南地区常见的钨锡矿床（Mao等人，2019）不同，显著扩展了该地区的钨、铍和氟资源勘探潜力（Li等人，2025a）。尽管马化坪矿床的重要性不言而喻，但其成因仍存在争议。提出的成因模型包括：（1）与下伏的中酸性岩浆岩相关的岩浆-热液作用（Li等人，2025a）；（2）来自围岩的变质流体的主导作用（Li等人，2025b）。此外，诸如矿化条件（如氧化还原状态、pH值）以及矿化流体的性质和演化等关键方面尚未得到充分研究，阻碍了对矿化系统的全面理解。

许多研究表明，矿物化学成分和结构可以作为矿化过程的可靠示踪剂，因为它们在岩浆、变质和热液环境中存在系统性的变化（Ghaderi等人，1999；Hazarika等人，2016；Xiong等人，2017；Shu等人，2019；Sciuba等人，2020；Tang等人，2021）。例如，钨华和萤石中的稀土元素（REE）成分有助于区分矿床类型并揭示矿液来源和矿化条件（Tomschi等人，1986；Brugger等人，2008；Yang等人，2022）。同样，绿柱石的主要元素化学成分和结构可以追踪热液系统的起源和多阶段演化（Pauly等人，2021；Suo等人，2022；Duan等人，2024），而白云母的成分和铷⁸⁷Sr同位素被广泛用于确定流体来源和矿化年龄（Runyon等人，2019；Deng等人，2024）。在这项研究中，我们对钨华、萤石、绿柱石、钨铁矿和白云母进行了综合矿物学和地球化学分析，并结合白云母的铷⁸⁷Sr地质年代学数据，以确定矿化时间、矿化流体的性质和演化过程，以及马化坪钨-铍-氟矿床的成矿机制。我们的发现为这种不寻常矿床类型的成因和区域勘探潜力提供了新的见解。

区域地质

马化坪矿床位于扬子地块的西北边缘，与三江特提斯海的西茂地块通过哀牢山缝合带分隔开（图1，Wang等人，2014）。扬子地块西部经历了多次造山事件，包括新元古代的俯冲作用和/或地幔柱活动（Li等人，2003；Zhou等人，2006）、晚古生代的金沙江-哀牢山古特提斯海俯冲作用，以及大约60 Ma前的印度板块和欧亚板块碰撞（

样品

从马化坪钨-铍-氟矿床采集了12个代表性样品（MHP-1至MHP-12）进行详细的矿物学分析（图3）。以钨铁矿为主的矿脉样品来自海拔3500米的碎屑岩（图3a，b）。以钨华为主的矿脉样品来自海拔4200米的大理岩（图3c–f）。所有样品的制备工作均在中国地质大学（北京）完成。第一阶段的主要矿石矿物包括

白云母的铷⁸⁷Sr年龄

用于铷⁸⁷Sr测年的白云母颗粒大于100微米，呈不连续的片状或间隙聚集体（图4h），表明其具有热液起源。铷⁸⁷Sr分析结果见图6，并在表S1中总结。白云母样品的⁸⁷Rb/⁸⁶Sr比值范围为396至855，⁸⁷Sr/⁸⁶Sr比值范围为0.87至1.05。35次分析得到的等时线年龄为29.1±2.1 Ma（MSWD=0.91）。

主要元素

钨铁矿、钨华、绿柱石和白云母中的主要元素

马化坪钨-铍-氟矿化的时间

采用了多种地质年代学方法来确定马化坪矿床的形成时间，结果介于14 Ma至35 Ma之间。钨铁矿和独居石铀⁸⁶Pb测年结果分别为29.4±0.3 Ma和30.6±0.5 Ma（Li等人，2025a），略小于白云母的⁴⁰Ar³⁹Ar年龄（34.9–32.1 Ma，Jia等人，2020；Ma等人，2020），但明显大于钨铁矿-石英和绿柱石-石英脉的电子自旋共振（ESR）年龄（13.7 Ma）

结论

马化坪矿床的主要矿化作用发生在29.1±2.1 Ma，与印度-欧亚板块碰撞后的构造和岩浆活动密切相关。矿化过程分为三个阶段：第一阶段为石英-钨铁矿-绿柱石，第二阶段为钨华-绿柱石-萤石，第三阶段为萤石-方解石。地球化学分析显示，钨华具有低Mo含量和正Eu异常；钨铁矿富集Nb、Sc和Ta；萤石含有低稀土元素

CRediT作者贡献声明

刘家军：撰写——初稿、方法学、研究。刘金玉：撰写——审稿与编辑、监督、方法学、研究、资金获取。陈富川：方法学、研究。于帆：方法学、研究。张倩：研究。舒启海：撰写——审稿与编辑、监督、资金获取。

未引用参考文献

Amer等人，2021

Dong等人，2022

Han等人，2012

Li等人，2022

Liu等人，2022b

Vermeesch，2018

Ye和Bai，2022

Zhao和Zhang，2022

Zou等人，2022

利益冲突声明

作者声明他们没有已知的可能会影响本文研究的财务利益或个人关系。

致谢

本研究得到了国家重点研发计划（2023YFC2908500）、北京科学技术院青年学者计划（25CE-YS-03）和国家自然科学基金（42302097）的财政支持。我们感谢两位匿名审稿人和编辑提供的宝贵意见和建议。