造山型金礦床是指形成于匯聚板塊邊界、在時(shí)間和空間上與增生造山或碰撞造山密切相關(guān)的、常受韌-脆性斷裂控制，主要呈脈狀和彌散狀礦化的金礦床系列，為全球提供了30%以上的金資源量。盡管造山型金礦床是全球十分重要的金礦床勘查類(lèi)型，但是由于造山型金礦床可以產(chǎn)出于各個(gè)深度、不同的巖性中，使得傳統的勘查方法很難給出穩定的勘查標識，勘查難度較大。磷灰石作為熱液礦床中一種重要的副礦物，其微量元素對于揭示成礦流體物理化學(xué)條件和成礦過(guò)程有著(zhù)顯著(zhù)作用。近些年來(lái)，越來(lái)越多的研究發(fā)現造山型金礦床中磷灰石與金礦化有著(zhù)密切聯(lián)系，然而有關(guān)磷灰石是如何形成以及磷灰石的微量元素含量受控于何種因素，目前還缺乏深入的研究，磷灰石能否發(fā)展為勘查指示礦物還需要進(jìn)一步的研究。

針對上述科學(xué)問(wèn)題，中國科學(xué)院廣州地球化學(xué)研究所曹根深博士生在陳華勇研究員的指導下，從已發(fā)表的文獻中匯編了566組造山型金礦床磷灰石的微量元素數據，通過(guò)傳統統計分析以及分層聚類(lèi)法（HCA）、隨機森林（RF）和深層神經(jīng)網(wǎng)絡(luò )（DNN）等機器學(xué)習方法，分析了磷灰石微量元素對于造山型金礦化的識別能力，并通過(guò)Shapley分析揭示了磷灰石中各種微量元素對于機器學(xué)習模型的貢獻度。研究取得的具體認知如下：1）造山型金礦床磷灰石在石英脈和蝕變帶中均有產(chǎn)出，且兩種類(lèi)型磷灰石的稀土配分模式存在明顯差異，石英脈型以虧損輕稀土元素為主要特征，而蝕變帶型則表現出明顯的負Eu異常（圖1）；2）利用分層聚類(lèi)（HCA）對中心對數比（CLR）轉化后的磷灰石微量元素進(jìn)行分析，將造山型金礦床磷灰石以4種元素組合分為成5類(lèi)（圖2），分類(lèi)結果與實(shí)際情況基本吻合；3）隨機森林（RF）和深度學(xué)習網(wǎng)絡(luò )（DNN）能夠有效地識別出石英脈和蝕變帶中與金礦化相關(guān)的磷灰石，表明磷灰石具有發(fā)展為勘查指示礦物的潛力，特征值分析結果顯示微量元素Pb對于模型的貢獻度最高，其次為As、U、Eu、Fe、Mn等變價(jià)元素；4）Pb的高貢獻度可能為Au是以Pb-(Bi)-Au熔體的形式運移，Pb在磷灰石中的含量同時(shí)受到熔體中Pb的含量、流體氧逸度以及硫逸度共同控制，從而表現出對模型較高的貢獻度；5）通過(guò)線(xiàn)性判別分析（LDA）給出新的磷灰石微量元素判別圖解，用于判別造山型金礦床石英脈和蝕變帶的含礦性（圖3）。

相關(guān)成果近期發(fā)表于國際地學(xué)刊物《Geochemistry,Geophysics,Geosystems》，該項研究成果獲得了國家自然科學(xué)基金和科技部重點(diǎn)研發(fā)項目等項目的聯(lián)合資助。

論文信息：Cao,G.S. (曹根深),Chen,H.Y*. (陳華勇),Zhang,Y. (張宇),Sun,W.P. (孫唯品),Zhao,J.F. (趙駿峰),Zhao,H.T. (趙紅濤),Wang,H. (汪浩). 2024. Primary controlling factors of apatite trace element composition and implications for exploration in orogenic gold deposits. Geochemistry,Geophysics,Geosystems,25,e2024GC011574.

論文鏈接：https://doi.org/10.1029/2024GC011574

圖1 造山型金礦床磷灰石稀土配分模式圖

圖2 磷灰石微量元素分層聚類(lèi)分析結果

圖3 線(xiàn)性判別分析（LDA）給出的磷灰石微量元素判別圖解