三道庄超大型矽卡岩型钼钨矿床位于华北克拉通南缘,处于著名的东秦岭钼矿带内,是我国典型的矽卡岩型钼钨矿床之一。前人对三道庄钼钨矿床的研究主要集中于矿床地质特征、成矿时代、成矿流体及成矿岩体地球化学特征等方面,而对于三道庄矿床成矿机制,尤其是成矿作用过程中挥发份(F、Cl、S)和氧逸度变化对巨量钼钨沉淀的控制作用研究较为薄弱。因此,本次研究以三道庄矿床成矿岩体中的造岩矿物(岩浆黑云母和岩浆磷灰石)、不同热液蚀变阶段的蚀变矿物(热液黑云母、热液磷灰石、石榴石、透辉石、阳起石)及不同产状、成矿阶段的金属矿物(磁铁矿、白钨矿)为主要研究对象,利用电子探针和LA-ICP-MS原位微区分析技术对不同矿物进行主、微量和稀土元素含量测定,通过矿物温度计、氧逸度计等方法探讨从岩浆到热液阶段,成矿系统中温度、氧逸度、挥发份等物理化学条件的变化,揭示不同矿物的形成环境、成矿物质的迁移和沉淀机制,从而全面理解矽卡岩型钼钨矿床金属沉淀的控制因素,为今后类似矿床的成矿机制研究及找矿预测等提供参考。根据野外地质调查和室内研究结果显示,三道庄矽卡岩型钼钨矿床的成岩成矿阶段可划分为6个阶段,分别为:(1)成岩阶段,即与成矿有关的花岗斑岩形成阶段;(2)早期矽卡岩阶段;(3)石英-钾长石-黑云母阶-磁铁矿阶段;(4)晚期矽卡岩阶段;(5)石英-硫化物阶段;(6)石英-碳酸盐阶段。其中,石英-硫化物阶段为主要成矿阶段,辉钼矿主要成细脉状、浸染状矿化。对岩体中呈斑晶和基质状态分布的黑云母和石英-钾长石-黑云母-磁铁矿脉中黑云母的电子探针成分计算,结果显示斑晶黑云母和基质黑云母结晶温度分别为623°C-662°C和546°C-579°C,热液黑云母蚀变温度为355°C-435°C,表明从岩浆到钾硅酸盐化蚀变阶段,整个成矿体系温度是逐渐降低的。花岗斑岩中岩浆黑云母和磷灰石电子探针成分显示岩浆系统中挥发份F、S含量均较高,Cl含量较低,而早期较高F、S含量增大了成矿金属物质W、Mo在各体系中的溶解度,W、Mo金属可能主要以Mo O₃F^-和H₃WO₄F的形式在流体中迁移。热液黑云母和磷灰石电子探针成分显示流体中F含量逐渐较小,Cl含量在矽卡岩阶段有上升趋势,表明Mo O₂Cl₂^2-n、WO₂Cl₂^2-n络合物可能参与了Mo、W的迁移。而初始岩浆流体较高S含量,为辉钼矿富集,提供了物质基础。岩浆黑云母Fe³⁺/Fe²⁺(0.11-0.13)和X_Mg值(0.56-0.60)整体均低于石英-钾长石脉中黑云母Fe³⁺/Fe²⁺(0.12-0.17)及X_Mg值(0.60-0.64),暗示从岩浆阶段到钾硅酸盐化阶段流体氧逸度的增大。同时,不同产状的磁铁矿、磷灰石LA-ICP-MS成分分析结果显示,花岗斑岩、石英-钾长石-黑云母-磁铁矿脉和晚期矽卡岩阶段中磁铁矿的V含量分别为:787×10^-6-1274×10^-6(平均值921×10^-6)、17.34×10^-6-215.51×10^-6(平均值105.76×10^-6)和2563×10^-6-3620×10^-6(平均值2911×10^-6),总体表现为从成矿花岗斑岩到钾长石-黑云母-磁铁矿脉,磁铁矿中V含量呈微弱的下降趋势,而从石英-钾长石-黑云母-磁铁矿脉到晚期矽卡岩阶段,磁铁矿中的V含量呈明显的升高趋势;花岗斑岩、矽卡岩和石英-方解石脉中磷灰石δEu值分别为:0.21-0.32、0.54-0.67、0.34-0.65,表现为先增大后减小特征。这些特征说明从岩浆阶段到钾硅酸盐化阶段再到晚期矽卡岩阶段,流体氧逸度先增大后降低。矽卡岩阶段早期主要以钙铁榴石和透辉石的组合,而晚期为钙铝榴石和钙铁辉石的组合,也暗示氧逸度存在降低现象,且早期石榴石环带中Fe和Al含量的“锯齿状”变化,表明幕式流体作用的存在,导致局部成矿阶段会有升高-降低的变化。电子探针成分结果显示5种类型白钨矿中Mo的含量分别为:10.75%-24.11%(Sch1a)、2.81%-11.75%(Sch1b)、0.23%-0.56%(Sch2a)、0.16%-0.47%(Sch2b)、0.11%-0.36%(Sch3),总体表现为从Sch1a到Sch3,白钨矿中的Mo含量一直呈下降趋势,且Mo和δEu有着很好的正相关性,这些特征暗示晚期矽卡岩阶段流体氧逸度的进一步减小,而氧逸度的降低对W以白钨矿形式沉淀具有重要意义。综上所述,三道庄钼钨矿早期岩浆流体具有高温度、氧逸度和富挥发份F、S特征,岩浆黑云母、磷灰石和磁铁矿成分显示早期流体Mo、W含量较高;随着岩浆热液的演化,在矽卡岩阶段和钾化阶段氧逸度小幅度上升,黑云母、磷灰石和磁铁矿Mo、W含量一致显示,流体中Mo和W含量呈增大趋势。随着成矿流体与围岩之间反应增强,形成大量矽卡岩矿物,并伴随有流体沸腾及大气水的混合作用导致流体性质的快速转变,引起磁铁矿、白钨矿和辉钼矿等开始大规模沉淀。因此,三道庄矿床W、Mo的沉淀是受到多种机制的协同作用。