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0 引言
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对花岗岩类的地球化学研究，是当前地学的研究热点之一。其研究范围包含：岩石地球化学特征 （郭锐等，2023；王冶等，2023；曾小华等，2023）、地球化学特征及找矿意义（王玉玺等，2017）、地球化学特征及找矿方向（陈小华，2004）。部分学者利用土壤地球化学特征，研究硒的富集来源（赵子宁等， 2018）、圈定找矿靶区（李新等，2022；肖瑞卿， 2016）。这些工作将地球化学的研究范围不断拓宽、研究内容不断引向深入，但对半风化—微风化花岗岩中 Sn-W-Nb-Ta-Rb-Cs-Li 成矿作用研究目前较少（陈元坤等，2015）。云南省澜沧县大同山— 大黑山风化壳离子吸附型稀土矿区（以下简称“大同山稀土矿区”）位于热带—亚热带低纬度山地季风气候区，植被茂密、风化壳发育、基岩出露极少，土壤地球化学综合异常查证较多地依靠半风化— 微风化岩石的样品分析结果。
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前人在研究区进行了1∶50000土壤地球化学调查，圈定了 16 个有色金属、稀有金属综合异常。本文在 13 个综合异常区的半风化—微风化岩石中采集 19 件样品，分析了与综合异常相关的 7 种元素 （Sn、W、Nb、Ta、Rb、Cs、Li），笔者利用分析成果进行了岩石类型分析数值比较、样品分析数值比较；提出了矿化系数、成矿系数分析的新方法，列举出分析实例，并进行了简要讨论。这些方法对研究临沧花岗岩的成矿作用、进行成矿预测有较为重要的指导作用，也可为在地质背景相似的地区寻找相似矿种提供借鉴。
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1 地质背景与异常查证
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1.1 地质背景
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临沧花岗岩位于滇西南部，挟持于澜沧江断裂 （云南省地质矿产局，1990）与双江—竹塘断裂（王泽传等，2017）之间，呈复式岩基状产出。早期花岗岩为晚二叠世—早三叠世花岗闪长岩-英云闪长岩。主成矿期花岗岩为结构不同三叠纪黑云母二长花岗岩，是临沧花岗岩的主体。
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大同山稀土矿区位于临沧花岗岩中南段，花岗岩分布面积占矿区总面积的 95.12%。矿区的经纬度坐标为：东经 99° 57'46″～100° 03'59″、北纬 22° 54'23″～23°09'59″。
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三叠纪黑云二长花岗岩划分为4个单元（图1），从早到晚依次为中细粒黑云母二长花岗岩（ηγaT）、似斑状中细粒黑云母二长花岗岩（ηγbT）、中粗粒黑云母二长花岗岩（ηγcT）及似斑状中粗粒黑云母二长花岗岩（ηγdT）。这 4种黑云母二长花岗岩属 S型花岗岩，具有同碰撞花岗岩特点，主要由上地壳经不同程度的部分熔融形成。
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从主量元素看，黑云母二长花岗岩为高钾钙碱性过铝—强过铝花岗岩（孔会磊等，2012）。具体表现为：① 略贫硅，SiO2 为 66.84%～73.99%，平均 69.72%；②Al2O3含量较高，12.94%～15.23%，平均 14.44%；③K2O+Na2O为1.31%～7.43%，平均5.35%； ④ K2O/Na2O 值高，为 1.42～30.19，平均为 8.66； ⑤铝饱和指数A/CNK平均为2.61，大部分＞1.1。
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从稀土元素看，黑云母二长花岗岩稀土元素含量与数值特征（孔会磊等，2012）为：①稀土总量为 198.2×10-6～359.2×10-6，平均 252.5×10-6；②LREE/ HREE=7. 01～12.5（平均 8.9），（La/Yb）N=7.87～17.62（平均11.2），轻稀土明显富集；③δEu=0.34～0.57，平均 0.48，具明显的负 Eu 异常；④δCe=0.84～1. 01，平均0.95。这些特征均与S型花岗岩一致。
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微量元素方面，黑云母二长花岗岩的 Th/U= 3.3～7. 05（平均 5.14），Sr/Ba=0. 04～0.28（平均 0.16），Sr/Ba＜0.5，与藏南 S 型花岗岩（刘振声和王洁民，1994）较为接近。
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通过黑云母二长花岗岩2件样品的单颗粒锆石 Hf同位素示踪，推断临沧花岗岩为古老地壳部分熔融的产物，主要物源区形成于 1950～2150 Ma（孔会磊等，2012）。据彭头平等（2006）研究，黑云母二长花岗岩中存在（1977±44）Ma 锆石年龄，可能存在着早元古代结晶基底的残余物质。
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黑云母二长花岗岩中获得 5 个同位素测年值。彭头平等（2006）报道了锆石SHRIMP U-Pb 年龄分别为（230.4±3.6）Ma 和（229.4±3. 0）Ma。Hennig et al.（2009）获得（239±1）Ma 的锆石 SHRIMP U-Pb 年龄值。据孔会磊（2012）资料，锆石SHRIMP U-Pb年龄分别为（219.19±0.99）Ma 和（219.69±0.67）Ma。这些同位素测年值反映出，黑云母二长花岗岩的岩浆活动时期为中三叠世—晚三叠世初。
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1.2 土壤地球化学异常特征与查证
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在 1∶50000 土壤地球化学调查中，共采集土壤样1114件，分析了21种元素。其中，稀土元素15种 （Y、La、Ce、Pr、Nd、Sm、Eu、Gd、Tb、Dy、Ho、Er、Tm、 Yb、Lu）、有色金属元素 2 种（Sn、W）、稀有金属元素 4种（Nb、Ta、Rb、Cs）。按地球化学普查规范（DZ／T 0011－2015）进行资料整理后（中华人民共和国国土资源部，2015），除稀土元素综合异常外，圈定出有色金属异常 8 个、稀有金属异常 8 个（表1、图2）。其中有色金属的YH1-乙2异常与稀有金属的XH1-乙2异常在平面上基本重叠。
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在16个综合异常中，已查证代表性较好的综合异常 13个（表1中已标注地质单元的综合异常），异常级别较低的 3 个综合异常未进行查证（表1 中未标注地质单元的综合异常）。
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2 分析数值比较
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本文在半风化—微风化岩石中采集了 19 件化学分析样，分析元素为Sn、W、Nb、Ta、Rb、Cs、Li。据工业指标的计量形式，除 Sn以外的 6种元素的质量分数换算为氧化物质量分数。
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2.1 岩石类型分析数值比较
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矿区主要出露4种岩石类型。进行主要岩石类型分析数值比较，有助于了解岩石类型与 Sn-W-Nb-Ta-Rb-Cs-Li成矿的密切程度（表2）。
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图1 滇西南大同山稀土矿区大地构造位置图（a，据王泽传等，2017修改）与地质矿产图（b）
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1—大勐龙岩群；2—古近纪细粒二长花岗岩；3—晚白垩世二长花岗岩；4—三叠纪似斑状中粗粒黑云母二长花岗岩；5—三叠纪中粗粒黑云母二长花岗岩；6—三叠纪似斑状中细粒黑云母二长花岗岩；7—三叠纪中细粒黑云母二长花岗岩；8—二叠纪中细粒（片麻状）英云闪长岩；9—二叠纪中细粒花岗闪长岩；10-采样位置；11—花岗岩与围岩侵入接触界线；12—花岗岩体内部脉动接触界线；13—花岗岩体内部涌动接触界线； 14—逆断层；15—左形平移断层；16—成矿靶区边界；Ⅰ-2-2-2—昌宁-孟连结合带（PZ2）；Ⅰ-2-3-1—临沧—勐海岩浆弧（P、T）；Ⅰ-2-4-1— 云县—景洪火山弧（T）；Ⅰ-2-5—兰坪—普洱陆块（S-T）；⑦—双江—竹塘断裂，⑨—澜沧江断裂，⑪—芒怀—酒房断裂
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图2 滇西南大同山稀土矿区稀有金属（a）与有色金属矿（b）综合异常分布图
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岩石类型分析数值比较从 2 个方面进行：①用某种岩石类型的某种元素或某种氧化物平均含量，除以19件样品该种元素或该种氧化物平均含量，得出含量对比系数（简称“对比系数”），定量地进行某种元素或某种氧化物平均含量的对比；②观察同一岩石类型中某种元素或某种氧化物含量的变化程度。
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注：对比系数单位为%；分析测试单位为云南省核工业二〇九地质大队实验室，测试时间为2022年10月。
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在元素或氧化物平均含量对比中，只有元素或氧化物平均含量较高、在同一岩石类型中元素或氧化物含量变化较小，才能判定该种岩石类型与某种元素或氧化物的关系较为密切。岩石类型分析数值比较的结果如下：
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（1）中细粒黑云母二长花岗岩（ηγaT）中，WO3的对比系数较大（1.25），但单件样品中WO3的含量变化较大。由此判定，该岩石类型与 WO3矿化无密切关系。
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（2）似斑状中细粒黑云母二长花岗岩（ηγbT）中， Nb2O5、Li2O的对比系数较高（分别为1.44、1.33），但单件样品的 Nb2O5、Li2O 含量变化较大。由此判定，该岩石类型与Nb2O5、Li2O矿化无密切关系。
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（3）中粗粒黑云母二长花岗岩（ηγcT）中，Cs2O 的对比系数较高（1.23）。在 7 件样品中，仅 1 件样品的Cs2O含量明显低于19件样品平均值，其他6件样品的 Cs2O 含量大于或接近 19件样品平均值。由此判定，该岩石类型与Cs2O矿化有较密切关系。
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（4）似斑状中粗粒黑云母二长花岗岩（ηγdT）中， 7个元素的对比系数均接近于1，反映了该岩石类型与矿化无明显关系。
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2.2 样品分析数值比较
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样品分析数值比较的方法为：①将 19 件样品 7 个元素或氧化物的质量分数列表，计算其平均值； ②进行每件样品分析值与19件样品平均值的比较； ③根据样品的数值特征，将样品划分为 4 种类型（表3）。
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有色金属、稀有金属含量较高的4件样品中，大部分样品中Sn、WO3、Rb2O、Cs2O的质量分数超过19 件样品的平均值，部分样品中 Nb2O5、Ta2O5、Li2O 的质量分数超过19件样品平均值。
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有色金属含量较高的 6 件样品中，大部分样品的WO3的质量分数超过19件样品的平均值，部分样品中Sn、Nb2O5的质量分数超过19件样品的平均值，少部分样品的 Rb2O、Cs2O、Li2O 质量分数超过 19 件样品的平均值，Ta2O5样品的含量低于 19 件样品的平均值。
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稀有金属含量较高的 5 件样品中，大部分样品的 Rb2O、Cs2O、Li2O 的质量分数超过或接近 19 件样品的平均值，1件样品的Ta2O5质量分数超过19件样品的平均值，Sn、WO3、Nb2O5的质量分数低于 19 件样品的平均值。
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有色金属、稀有金属含量较低的4件样品中，仅少部分样品中 Rb2O、Cs2O、Li2O 的质量分数略高于 19 件样品的平均值，所有样品中 Sn、WO3、Nb2O5、 Ta2O5的质量分数不同程度地低于 19 件样品的平均值。
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3 矿化系数分析
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3.1 样品的矿化系数
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矿化系数较为常用的释义是：每克干重的有机质，在微生物作用下经过单位时间分解为简单无机化合物（干重）的克数。在矿产预测中，徐文喜等 （2007）将每个网格单元矿产地的特征数值定义为矿化系数。
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本文将样品矿化系数（Yk）定义为：样品矿化系数用于衡量所采样品中某种元素或氧化物的矿化程度，数值上等于样品的分析值除以同类岩石的地球化学背景值。即：样品矿化系数（Yk）＝样品的分析值÷同类岩石的地球化学背景值。
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样品矿化系数的地质意义为：①样品矿化系数小于1，样品未发生矿化；②样品矿化系数大于1，样品发生矿化；③样品矿化系数越大，矿化越强烈。
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本文讨论的矿区为花岗岩区，同类岩石为花岗岩。花岗岩的地球化学背景值根据 3 组数据（武汉地质学院地球化学教研室，1979）平均得出（表4）。
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为利于对比，本文根据工业指标的计量形式，将除 Sn 以外的其他 6 种元素的平均质量分数换算为氧化物平均质量分数。最终结果为：Sn 2.5×10-6、 WO3 2.14×10-6、Nb2O5 29. 04×10-6、Ta2O5 4.64×10-6、 Rb2O 174.98×10-6、Cs2O 3.92×10-6、Li2O 74.70×10-6。
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3.2 分析实例与讨论
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据表3的样品分析值进行计算，可得出 19件样品的矿化系数（表5）。由表5可知：不同矿种的样品成矿系数表现出明显的差异性，同一矿种的样品矿化系数表现出明显的不均匀性。
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总体上看：①Sn、WO3、Cs2O矿化较强，平均矿化系数分别为 4. 04、5.82、3.19；②Rb2O 有弱矿化，平均矿化系数为 1.58；③Nb2O5、Ta2O5、Li2O 无明显矿化，平均矿化系数分别为0.75、0.65、0.66。
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在有色金属和稀有金属含量较高、有色金属含量较高、稀有金属含量较高、有色金属和稀有金属含量较低的 4 类样品中：Sn 的矿化系数平均值为 6.40、3.82、3.60、2.54，WO3的矿化系数平均值为 9.35、7. 07、3.44、3.38，Cs2O 的矿化系数平均值为 4.21、2.46、3.66、2.69，Rb2O 的矿化系数平均值为 2. 05、1.29、1.59、1.55。有色金属和稀有金属含量较高的样品中，Sn、WO3、Cs2O、Rb2O 的样品矿化系数平均值较高，可作为这4个矿种的重要找矿标志。
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样品中 Sn、WO3、Rb2O、Cs2O 的样品矿化系数的规律性变化，反映了矿区极有可能存在Sn-W矿化、 Rb-Cs 矿化。这 2 种矿化可以在同一样品中重叠。在 2 种矿化重叠的样品中，矿化强度明显增大。据此，应高度重视矿区Sn-W、Rb-Cs的找矿工作。
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在与矿区地质背景相近、地理位置相邻的地区，也要重视 Sn-W、Rb-Cs 的找矿工作。因为中粗粒黑云二长花岗岩（ηγcT）与 Cs2O 矿化有较密切关系，在该类岩石分布区，更应高度重视 Cs 的找矿工作。中粗粒黑云母二长花岗岩（ηγcT）为临沧花岗岩的主要岩石类型之一。临沧花岗岩呈岩基状产出，出露面积约7400 km2 Cs2O矿的找矿潜力巨大，具有明显的区域找矿意义。
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4 成矿系数分析
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4.1 样品成矿系数
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本文将样品成矿系数（Ck）定义为：样品成矿系数是用于衡量所采样品中，某种元素或氧化物含量接近边界品位的程度，数值上等于样品的分析值除以相应矿种边界品位的下限值。即：样品成矿系数 （Ck）＝样品的分析值÷相应矿种边界品位的下限值。
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样品成矿系数的地质意义为：①样品成矿系数小于1，样品属于岩石；②样品成矿系数大于1，样品属于不同品级的矿石；③样品成矿系数越大，矿石的有用组分含量越高。
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相应矿种边界品位（表6）的下限值据相关规范和矿产资源工业要求参考手册（矿产资源工业要求手册编委会，2021）。Cs2O的边界品位，推断为最低工业品位下限（0. 05%）的1/2，为0. 025%。
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注：相应矿种边界品位的下限值为：Sn 1000×10-6、WO3 640×10-6、Nb2O5 150×10-6、Ta2O5 80×10-6、Rb2O 400×10-6、Cs2O 250×10-6、Li2O 5 000×10-6。
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4.2 分析实例与讨论
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据表3的样品分析值进行计算，可得出 19件样品的成矿系数（表7）。由表7 可知：①Rb2O 的平均成矿系数较大（0.6929），最高的4号样品达1.3294； ②其余 6 个元素或氧化物中，平均成矿系数由大至小为 Nb2O5 （0.1445） →Cs2O （0. 0626） →Ta2O5 （0. 0378）→WO3 （0. 0195）→Sn（0. 0101）→Li2O （0. 0098）。今后工作中，应重点研究Rb2O能否形成独立矿床。
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考虑到Rb2O的平均成矿系数较大（0.6929），在临沧花岗岩分布区均应重视 Rb2O 的找矿工作。中粗粒黑云母二长花岗岩（ηγcT）中，Rb2O平均对比系数为 1.18（表2），在该类岩石分布区更应高度重视 Rb2O的找矿工作。
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5 结论
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（1）经岩石类型分析数值比较，除中粗粒黑云二长花岗岩（ηγcT）与 Cs2O矿化有较密切关系外，其他岩石类型与矿化无明显关系。
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（2）通过样品分析数值比较，将样品划分为有色金属和稀有金属含量较高、有色金属含量较高、稀有金属含量较高、有色金属和稀有金属含量较低 4种类型。
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（3）通过矿化系数分析：①Sn、WO3、Cs2O矿化较强，Rb2O 有弱矿化，Nb2O5、Ta2O5、Li2O 无明显矿化； ②矿区可能存在 Sn-W 矿化、Rb-Cs矿化，应高度重视矿区Sn-W、Rb-Cs的找矿工作。
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（4）经成矿系数分析：①Rb2O 的平均成矿系数较大（0.6929），最高的 4号样品达 1.3294；②其余 6 个元素或氧化物中，平均成矿系数由大至小为 Nb2O5（0.1445）→Cs2O（0. 0626）→Ta2O5（0. 0378）→ WO3 （0. 0195）→Sn（0. 0101）→Li2O（0. 0098）；③今后工作中，应重点研究Rb2O能否形成独立矿床。
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摘要
滇西南大同山稀土矿区位于临沧花岗岩中南段，基岩主要为三叠纪黑云母二长花岗岩，属“S”型花岗岩，形成于同碰撞环境。临沧花岗岩分布区为Sn、W、Bi、B、Li、Rb、Cs、Pb、As、Sb高丰度区，在矿区内La-Y-Nb 组合异常，但未进行检查。在矿区1∶50000土壤地球化学调查中，圈定了16个综合异常。异常查证中，在 13个综合异常区的半风化—微风化花岗岩中共采集19件化学分析样，分析了与综合异常相关的7种元素 （Sn、W、Nb、Ta、Rb、Cs、Li）。本研究中总结了4种方法：（1）经岩石类型分析数值比较，除中粗粒黑云母二长花岗岩（ηγc T）与Cs2O矿化有较密切关系外，其他岩石类型与矿化无明显关系；（2）通过样品分析数值比较，将样品划分为矿化元素、矿化程度不同的4种类型；（3）通过矿化系数分析，矿区可能存在Sn-W矿化、 Rb-Cs 矿化；（4）通过成矿系数分析，矿种的平均成矿系数由大至小为 Rb2O（0. 6929）→Nb2O5（0. 1445）→ Cs2O（0. 0626）→Ta2O5（0. 0378）→WO3 （0. 0195）→Sn（0. 0101）→Li2O（0. 0098）。这4种研究方法对研究临沧花岗岩的成矿作用、进行成矿预测有较为重要的指导作用。在地质背景相似的地区寻找相似矿种，也可借鉴本文提出的研究方法。
Abstract
The Datongshan REE deposit area in southwest Yunnan is located in the middle and south section of Lincang granite. The bedrock is mainly Triassic Biotite monzonite granite， which belongs to "S" type granite and was formed in syncollision environment. The distribution area of Lincang granite is Sn， W， Bi， B， Li， Rb， Cs， Pb， As， Sb high abundance area. La-Y-Nb combination is abnormal in the mining area， but no inspection has been carried out. In the 1∶50000 soil geochemical survey of the mine area，16 comprehensive anomalies were delineated. In the process of anomaly verification， a total of 19 chemical analysis samples were collected from the semi-weathered and breezy granites in 13 comprehensive anomaly areas， and 7 elements （Sn， W， Nb， Ta， Rb， Cs， Li） related to the comprehensive anomaly were analyzed. In this study， four methods are summarized：（1） According to the numerical comparison of rock types， there is no obvious relationship between Cs2O mineralization and other rock types， except for the medium coarse-grained biotite monzonitic granite （ηγcT）. （2） The samples were divided into 4 types of mineralized elements and mineralization degrees through numerical comparison of sample analysis；（3） According to the mineralization coefficient analysis， Sn-W mineralization and Rb-Cs mineralization may exist in the mining area；（4） According to the analysis of metallogenic coefficient， the average metallogenic coefficient of the ores is Rb2O （0. 6929）→Nb2O5（0. 1445）→Cs2O （0. 0626）→Ta2O5（0. 0378）→ WO3（0. 0195）→Sn （0. 0101）→Li2O （0. 0098） from large to small. These four research methods have an important guiding role in the study of mineralization and metallogenic prediction of Lincang granite， and can also provide reference for the search for similar mineral species in areas with similar geological background.
