敖包吐矿床的萤石矿石样品取自敖包吐矿区井下的1150 m中段采场中，矿石具同心圆构造，其 早期成矿阶段的萤石矿石为细粒纹层状，晚期为伟晶状粗粒柱状萤石。早期的萤石具灰白色-浅紫色，而晚期萤石依次为靛青色、棕黄色，其外层棕黄色萤石颗粒表面可以呈现清楚的萤石晶体的结构，表 现出向外晶形不断加大的生长趋势。为了准确分析各期次萤石的稀土和微量元素的变化特征，本次研 究针对各期次萤石进行萤石单矿物挑选，确保样品的纯度。
一、主、微量元素
对代表性萤石矿石不同期次、不同颜色的萤石单矿物主量元素分析表明（表4-4），不同期次萤 石主量元素的差异比较小，只有SiO2，Al2O3，K2O，P2O5，Cl等成分略有差异，而其他主量元素基 本没有差异（图4-5）。靛青色萤石的SiO2，Al2O3，P2O5含量高于其他期次的萤石矿石，这些差异可 能是成矿期次的差异形成的，也可能是萤石单矿物中常量元素的含量低于仪器检出限的精度限制导致 的测试误差造成的。因此，这些差异不足以反映萤石成矿期次的差别。
表4-4 内蒙古敖包吐萤石矿床不同期次萤石的主量元素构成 （wB/％）
注：ABT04-3为细粒浅紫色纹层状萤石；ABT04-5B为靛青色细晶萤石；ABT04-6为棕黄色伟晶状萤石；ABT04-7为外层棕 黄色皮状伟晶状萤石。
图4-5 敖包吐萤石矿床萤石单矿物的主量元素和金属元素含量曲线图（a）主量元素；（b）微量元素
敖包吐不同期次单矿物的铀含量在（0.16～0.23）×10-6之间，钪含量在（0.85～6.2）×10-6 之间，钴含量在（0.76～1.75）×10-6之间，铬含量在（1.86～6.92）×10-6之间，镍含量在（1.84～3.84）×10-6之间，铅含量在（0.06～0.23）×10-6之间，钡含量在（1.38～4.1）×10-6 之间（表4-5）。纵观各个元素在不同期次萤石中的变化，早期萤石铬和镍相对变化较大，而其他元 素的变化不明显。与苏-查矿床相比，敖包吐萤石镍的含量仅为其1/10左右，与上地壳平均镍含量相 近。在微量元素中极低的钡含量指示该矿床也不可能是热水沉积的产物。
表4-5 内蒙古敖包吐萤石矿床的不同期次萤石的微量元素组成
在微量元素的球粒陨石标准化蛛网图（图4-6）上，所有样品都表现出近乎一致的微量元素配分 形式，亏损铌、铅、钛和铷，而富集钍、铀、轻稀土元素和钇元素。在微量元素的组成上明显分为两 组，浅紫色似层状泥沙质萤石和靛青色萤石表现为铌、镧、铈、钕、钐和锆含量高、锶含量低的特 点，与棕黄色伟晶状萤石和棕黄色外层壳状萤石相区别。这可能反映随着萤石从成矿流体中的不断析 出，这些元素的含量在逐步降低。而ABT04-6、ABT04-7两个样品锶的含量大大增加为（1358- 1775）×10-6，可能反映了成矿流体对赋矿围岩（可能主要是大理岩）中锶的萃取的结果，因为锶 与钙有着相近的离子半径。
图4-6 敖包吐萤石矿床萤石的微量元素球粒陨石标准化蛛网图（标准化数据据Sun et al.，1989）（a）萤石的微量元素蛛网图；（b）代表性萤石矿石标本及分析样品取样位置
二、稀土元素特征
标准化REE配分模式是一种有效的地球化学工具，因为其表现了 “归一” 后的稀土元素总量的 浓度水平、轻重稀土元素（LREE/HREE）分馏程度和铕、铈的异常，可以用来破译和解释热液矿物 和化学沉积与围岩的相互作用物的REE密码，揭示流体的组成和矿物形成的物理化学环境（Bau et al.，1992）。
图4-7 敖包吐萤石矿床不同期次萤石单矿物的稀土元素球粒陨石标准化配分曲线（标准化数据据Sun et al.，1989）（a）球粒陨石标准化配分曲线；（b）代表性萤石标本；
不同期次的敖包吐萤石矿石标本中，稀土元素总量（∑REE，不含钇）为（5.88～47.44）× 10-6，轻重稀土元素比值（LREE/HREE）为0.27～5.94，LaN/YbN为0.12～5.50，δEu为0.37～ 0.78，δCe为0.52～0.90。不同期次的单矿物萤石的球粒陨石标准化配分曲线明显分为两组（图4- 7），一组晶质萤石矿，从靛青色到棕黄色、再到皮壳状棕黄色萤石矿，稀土元素总量（∑REE，不 含钇）为（5.88～47.44）×10-6，轻重稀土比值LREE/HREE为0.27～2.20，LaN/YbN为0.12～ 2.20，δEu为0.37～0.78，δCe为0.52～0.87，反映出稀土元素总量从早到晚依次下降，其萤石的颜 色也逐渐变浅，均表现铈略亏损和铕明显亏损的重稀土显著富集的特征；而泥沙质浅紫色似层状萤石 矿石（ABT04-03）则具有完全不同的配分曲线形式，稀土元素总量（∑REE，不含钇）为33.89× 10-6，轻重稀土元素比值LREE/HREE为5.94，LaN/YbN为5.50，δEu为0.56，δCe为0.90，表现为 轻稀土略为富集、具弱铈负异常和铕负异常的平缓曲线，稀土元素表现为弱分异的特点（表4-6）。
表4-6 敖包吐萤石矿床的萤石稀土元素含量表
三、讨论
敖包吐萤石矿床的稀土元素的配分形式可以分为两类。早期的灰白色-浅紫色似层状萤石的稀土 元素表现为轻稀土略有富集的配分形式，具很弱的Eu负异常。晚期形成的伟晶状萤石表现为轻稀土 亏损、重稀土富集的特点，并具有显著的铕负异常。成矿流体中稀土元素的分馏是两种基本地质过程 的结果（Bau，1991；Bau et al.，1992），一种是吸附和解附的过程（sorption and desorption），稀土 元素在含稀土元素流体中的迁移过程中吸附和解附于流体中的微粒表面；另一种是共同沉积过程（coprecipitation），即稀土元素以配合物的形式在流体中运移、存在，其配位过程可以用下列配位反应 表示：REE3＋＋X-nREEX3-n。在含F-和 的流体中，因为F-和
内蒙古苏莫查干敖包超大型萤石矿集区产出环境、地质特征和成矿机理
具有较高的稀土元素 络合能力，稀土元素主要以配离子的形成存在。根据Coulomb定律，在吸附和配位的过程中，REE 离子电荷越高，其吸附力越大，配离子的稳定性也越大；稀土元素的离子半径越大，吸附能力越弱，其配离子的稳定性越低。对于稀土元素来讲，其离子半径随原子量的增加而加大，因此稀土元素配合 物的稳定性随原子序数从镧到镥增加而加大，次稳定的轻稀土共价键更易于从流体中析出，从而导致 流体中更加富集重稀土。因此，随着萤石从成矿流体中的不断析出沉淀，流体中轻稀土元素逐渐亏 损，重稀土元素开始更多的充填在矿物晶格中，轻重稀土比值LREE/HREE和LaN/YbN比值逐渐变 小，从而表现出重稀土富集的特征。据此可以认为，早期萤石的轻稀土略有富集的特征暗示了稀土元 素在成矿流体中的运移是以吸附作用形式进行的，稀土元素在流体中主要是附着在流体中的矿物颗粒 表面。而晚期伟晶状萤石的重稀土富集特征则表明成矿流体经历了较长时间的演化，稀土元素在流体 中主要是以配离子形式存在和运移的。铕和铈两个元素不同于其他稀土元素，除具有Eu3＋，Ce3＋特性外，还具有二价的特点，二者是 成矿流体温度和氧逸度fO2的有效指示元素（Constantopoulos，1998；Williams-jones et al.，2000）。在 流体中由于氧化还原反应导致稀土元素离子电价和离子半径的变化（Shannon，1976），从而导致铕和 铈相对其他稀土元素发生显著的分馏，形成铕和铈的异常。敖包吐晚期伟晶状萤石强烈的负铕异常，可能反映了其成矿温度较低（＜200℃～250℃）（Bau et al.，1992），这与萤石包裹体的测温结果极 为吻合。在这种物理化学条件下，Eu3＋不同于其他稀土元素，易于被还原为Eu2＋，从而不会与其他 的三价REE元素共同沉淀在含钙矿物的晶格中，导致铕负异常的形成。早期似层状萤石与晚期伟晶 状萤石共同具有铈的负异常，可能反映了成矿流体本身就是亏损铈的，或者指示成矿流体具有氧化的 特点。
敖包吐萤石的稀土元素配分模式与苏-查萤石矿床是一致的，指示区域萤石成矿作用具有共同的 成矿物质来源，并经历了相似的成矿作用的过程，是同一成矿流体活动的结果。
在Tb/La-Tb/Ca双变量图解中（图4-8），纹层状萤石和靛青色萤石投影在岩浆热液成矿区中，而棕黄色伟晶状和外壳萤石样品投影在沉积成因区域内。所有样品Tb/La在呈现水平方向的变化趋 势，反映了萤石轻、重稀土元素分异的趋势，指示了晚期萤石可能是早期萤石重新活化的产物。
图4-8 敖包吐萤石矿床的Tb/La-Tb/Ca图解（底图据 Moller et al.，1976）
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