喜马拉雅东部库曲锂铍花岗质伟晶岩的稀有金属矿物学研究

在喜马拉雅造山带已发现普士拉、热曲、吉隆、洛扎等多个岩体中花岗岩-伟晶岩与锂铍等稀有金属成矿作用相关,并有大规模的锂辉石伟晶岩(含细晶岩)产出。喜马拉雅东部的库曲岩体也发现了锂辉石伟晶岩出露,主要侵入到主体白云母花岗岩中。本次研究对库曲岩体中不同类型的花岗质伟晶岩进行了详细的岩相学、矿物学和年代学的研究。根据不同矿物组合和产出位置,将库曲伟晶岩分为四类:广泛分布的伟晶岩I,主要包含长石-石英-白云母;岩体西部桑玉村出露伟晶岩II(包含钠长石-石英-白云母带和细粒钠长石带)和伟晶岩III(锂辉石-钠长石-石英带);岩体东部出露细晶岩脉。库曲伟晶岩都含不同体积百分比的石榴石和电气石,以及典型的稀有金属矿物如绿柱石、铌铁矿族矿物和少量锡石。独居石和铌铁矿族矿物的U(-Th)-Pb同位素年代学结果显示库曲伟晶岩主要形成于~25Ma,还存在稍晚一期的岩浆活动,细晶岩形成于~14Ma。同时代的伟晶岩I、II和III全岩成分呈现出明显的变化趋势,K_(2)O/Na_(2)O、Zr/Hf和Nb/Ta比值、REE总量和Eu/Eu^(*)呈降低趋势,而稀有金属(Li、Be、Nb、Ta、Rb和Cs)含量逐渐增加。矿物的成分变化趋势更明显,从伟晶岩I到III中白云母的K/Rb比值和MgO含量明显降低,电气石向更富集Li、石榴子石和铌铁矿族矿物向更富集Mn(在伟晶岩III中分别接近锰铝榴石和铌/钽锰矿端元组分)、绿柱石向更富集Li-Cs的方向变化。伟晶岩III中锡石含量相对增加,常与锂辉石共生。细晶岩脉的矿物学特征介于伟晶岩I和II之间。综合上述研究显示库曲伟晶岩是花岗质岩浆分异演化的最终产物,矿物是伟晶岩形成过程和分异程度的有效指示剂,库曲的稀有金属成矿作用显示出Be、Be-Nb-Ta(-Sn)、Li-Be-Nb-Ta-Sn(岩体最边缘)矿化的变化趋势。锂辉石是库曲伟晶岩中主要的原生锂矿物,次生的锂辉石和石英后成合晶可能是在富锂流体中形成的,而不是透锂长石降温过程中形成的,这与库曲伟晶岩侵入到白云母花岗岩的产状相符。

花岗伟晶岩分异演化与含矿性评价——从造岩矿物组构视角

高演化稀有金属伟晶岩的成矿过程是复杂和苛刻的,涉及到岩浆-热液过程热历史、岩浆迁移路径与成矿空间、侵位环境的过冷程度以及岩浆组分中稀有金属元素的初始富集等条件。而伟晶岩的分带特征是其形成过程的一种综合体现,不论是伟晶岩区域分带还是伟晶岩内部结构分带,都反映了伟晶岩岩浆结晶分异过程中岩浆的性质与形成环境,而这同时也赋予了造岩矿物在组构上的特殊性,形成遗传代码,对其进行解密,从而能够用于示踪与评估花岗伟晶岩的演化程度与成矿潜力。对于区域伟晶岩群的成矿潜力评估,由于含矿熔体在组分上的跨度较大,随着远离母体花岗岩体距离的增大,伟晶岩群演化程度增加,熔体中铁镁质组分以及Ca、Ba、Sr等碱土金属含量迅速降低,而挥发分、助熔剂组分、碱金属含量在残余熔体中逐渐增加,长石、云母与石英在类别和组构上产生显著变化;其中长石向钾-钠端元演化,且钠长石相对钾长石占据主导地位,云母由黑云母向白云母以及锂白云母转变,石英阴极发光特征与晶体结构及微量元素成分也表现出规律性的变化。受矿物晶格的限制,长石的K/Rb、K/Cs以及云母的K/Rb、K/Cs、Nb/Ta等比值特征能有效区分不同矿化潜力的伟晶岩群。石英的阴极发光特征能够揭示其生长环境与历史,石英的Li、Al、Ti、Ge等微量元素组成可以用来区分不同类型的伟晶岩矿床,并提供关于岩浆演化和成矿过程的重要线索。伟晶岩内部分带的形成主要受成矿熔体规模、过冷度以及成矿空间的封闭性等因素的控制,但在初始熔体成分上可以具有较大的变化。其中强分带型稀有金属伟晶岩记录了完整的岩浆-热液演化过程,不同阶段石英、长石和云母在晶体形态、微观结构以及微量元素组成上都具有显著变化。弱分带型稀有金属伟晶岩(钠长石-锂辉石伟晶岩)的造岩矿物组分在伟晶岩内部变化不大,其受构造控制明显,在空间上与贫矿伟晶岩之间可具有较大的矿物组成差异,表明二者之间存在流动分异过程。而长距离(以更厚的地壳或大型拆离断层为标志)的熔体迁移正是形成超大型伟晶岩稀有金属矿床的有利要素。

喜马拉雅稀有金属伟晶岩的铪超常富集

锆-铪(Zr-Hf)是重要的关键金属,锆石是最主要的Zr-Hf载体,因Zr-Hf相似的晶体化学特征形成了锆石-铪石完全固溶体系列,以晶体化学式中Hf/(Zr+Hf)原子比(Hf^(#))<0.1、0.1~0.5、0.5~0.9和>0.9为区间进行划分,包括锆石、铪质锆石、锆质铪石和铪石。而自然界形成锆铪分异从而达到铪超常富集的条件非常严苛,已报道的富铪锆石主要出现在高分异花岗岩和伟晶岩中,而铪质锆石和铪石尤其稀少,我国境内仅在阿尔泰可可托海1号脉LCT(Li-Cs-Ta)伟晶岩中发现了锆质铪石。本次研究在位于喜马拉雅造山带中部、吉隆岩体北部扎龙沟的锂电气石锂云母伟晶岩中发现了锆质铪石(Hf#最高达0.67)。依据矿物产状和成分,该伟晶岩中锆石-铪石被分为四类:核部多孔的斑状Zrn-1,为锆石和铪质锆石;成分均匀且具有暗色CL图像的Zrn-2最为常见,生长在Zrn-1外围或颗粒的核部,主要是铪质锆石;而Zrn-3和Zrn-4是具有铪质锆石-锆质铪石连续成分的边部,分别对应于富Y(最高4.9%Y_(2)O_(3))和低Y(<1.6%Y_(2)O_(3))两类。根据它们的稀土元素特征,它们都落在典型岩浆锆石和重结晶锆石的区域。这些锆石至少经历了三个阶段的结晶过程:原生富U锆石结晶;岩浆晚期亚固相条件下流体作用之后锆石发生溶解再沉淀作用;以及助熔剂元素(Li-B-F等)富集和Li-F矿物(锂电气石、锂云母)大量结晶导致锆铪强烈分异,形成铪质锆石-锆质铪石边部,与岩浆-热液过渡阶段紧密相关。同时,扎龙沟绿柱石伟晶岩和锂辉石伟晶岩中发现了铪质锆石(Hf^(#)达0.27),扎龙沟电气石白云母花岗岩和吉隆沟的花岗岩-伟晶岩只含有锆石(Hf^(#)<0.04),这些显示了岩浆分异作用也是导致锆石中Hf含量的增加和Zr/Hf比值降低的重要因素。结合全球不同岩体中铪质锆石和锆质铪石形成过程,以及喜马拉雅不同岩体花岗岩-伟晶岩中的锆石成分,本次研究对喜马拉雅锆石-铪石系列的指示作用和超常富铪体系的研究进行了展望。

喜马拉雅琼嘉岗伟晶岩型锂矿成矿地质特征和形成机制

西藏喜马拉雅琼嘉岗伟晶岩型锂矿是喜马拉雅稀有金属成矿带标志性的伟晶岩型矿床。其成矿地质特征、成矿机理-机制和含矿性评价的研究对喜马拉雅稀有金属成矿带的形成机制和找矿勘查工作研究具有重要意义。中国科学院地质与地球物理研究所在2021~2023年期间对喜马拉雅琼嘉岗伟晶岩型锂矿形成机制研究中,获得如下认识:(1)琼嘉岗锂辉石伟晶岩的主矿体主要顺矽卡岩化大理岩和钙质千枚岩面理侵入,中部整体上呈板状近水平(10°~20°),主矿体两侧倾角相对较大(30°~50°);(2)琼嘉岗矿床的富锂矿物主要为锂辉石(包括3个期次),次为透锂长石、锂绿泥石、锂云母等,其他稀有金属矿物包括绿柱石、日光榴石、羟硅铍石、铌锰矿-铌铁矿、锡石等,围岩蚀变主要为矽卡岩化并含有少量锡矿化;(3)琼嘉岗锂矿中花岗岩-伟晶岩的演化和成矿受岩浆结晶分异过程控制,锂辉石伟晶岩矿体的形成与系统大量流体出溶有关,花岗质熔体演化的早期阶段稀有金属可能达到饱和;(4)钾长石Ti温度计和流体包裹体等容线相交法揭示出从电气石白云母花岗岩到锂辉石伟晶岩呈现降温趋势,锂辉石伟晶岩石英形成时流体的捕获温度为410~475℃,捕获压力为180~240MPa,结合含锂矿物相关系揭示出降压是锂辉石伟晶岩形成的重要机制;(5)建立了琼嘉岗锂矿的成矿模式,指出高度结晶分异、流体出溶和降压过程控制了琼嘉岗锂辉石伟晶岩的形成,流体交代作用形成了稀有金属矿化;(6)长石结构和化学成分(Rb、Cs、Sr、Ba、K/Rb和形成温度)、石榴子石组成(高水含量、高Mn/(Mn+Fe)的锰铝榴石)、副矿物组成及其包裹矿物类型是琼嘉岗及周边伟晶岩含矿性评价的有效指标。

四川扎乌龙伟晶岩型稀有金属矿床的成矿机制及找矿标志

扎乌龙稀有金属矿床位于松潘-甘孜造山带,属于伟晶岩型锂辉石矿床,同时伴生铍和铌钽矿化。本文总结了扎乌龙矿床地球化学和矿物学特征,初步梳理了矿床成矿模式,并指出含矿性评价与找矿标志。扎乌龙伟晶岩脉在空间上围绕白云母花岗岩分布,具有类似的稀土元素和微量元素配分模式,但其稀土元素含量明显低于白云母花岗岩,表明伟晶岩脉为白云母花岗熔体分异演化的产物。扎乌龙白云母花岗岩岩石地球化学组分呈现高Rb/Sr和Rb/Ba、低CaO/Na_(2)O壳源特征,具有接近地壳的Sr-Nd-Hf同位素组成,表明其来源于松潘-甘孜大规模造山运动导致的西康群变泥质岩的深部重熔。矿物学和流体包裹体特征显示,扎乌龙伟晶岩脉的形成可划分为岩浆阶段和热液阶段。岩浆阶段主要结晶稀有金属矿物,如锂辉石、绿柱石和铌钽铁矿族矿物;热液阶段主要为原生矿物与流体发生再平衡,如原生锂辉石发生蚀变形成云母等矿物,原生绿柱石边部和内部缝隙产出相对富Cs_(2)O或Na_(2)O的次生绿柱石。锂矿物主要沉淀于相对封闭、高压(350MPa)的伟晶岩岩浆阶段。氢、氧同位素组成表明成矿流体主要来源于岩浆水,晚期流体来源于伟晶岩熔体的自身分异演化。扎乌龙锂辉石伟晶岩熔体分异程度属于中等,远低于高分异的新疆可可托海三号伟晶岩脉,而高于低分异的南爱尔兰Leinster伟晶岩脉。地质背景条件、围岩标志、断裂构造条件、矿物标型、物化探异常标志、遥感图像可作为扎乌龙重要找矿标志。

阿尔金锂铍花岗岩-伟晶岩成矿规律与资源潜力

阿尔金是原特提斯构造带,曾是锂铍金属成矿研究与找矿的空白区。通过科学分析,研究团队认为阿尔金锂铍研究空白区有找锂铍金属矿床的潜力,并于2018年率先进入阿尔金山无人区开展锂铍成矿作用的调查与研究、并发现多个花岗伟晶岩型锂铍矿床。本文对阿尔金中段地区花岗伟晶岩型锂铍矿床的成矿规律进行了梳理与总结,结果显示:(1)锂铍等稀有金属花岗伟晶岩类型多样,不同类型伟晶岩脉空间上分带,部分伟晶岩脉内部发育丰富的分带结构;(2)锂铍等稀有金属伟晶岩为花岗岩演化的产物,区域上发育有从黑云母花岗岩到二云母花岗岩、白云母花岗岩、钠长花岗岩及电气石伟晶岩、绿柱石伟晶岩、锡石伟晶岩、锂辉石伟晶岩、锂云母伟晶岩与铯沸石伟晶岩的分带结构;(3)花岗岩-伟晶岩成因于变泥砂岩在麻粒岩相变质过程中的黑云母脱水熔融形成的花岗岩浆的结晶分异,是区域构造演化的产物。吐格曼地区的锂铍矿床形成于阿南陆块与阿中陆块的拼贴-碰撞,而位于塔特布拉克花岗岩基两侧的瓦石峡南与塔木切锂铍矿集区的锂铍花岗伟晶岩则形成于三个微陆块的最终碰撞阶段。阿尔金中段地区早古生代花岗岩-伟晶岩发育,成矿条件优越,成矿潜力大,有望成为我国大型锂资源基地。

新疆可可托海式伟晶岩型稀有金属矿床成矿机制

可可托海3号脉形成于晚三叠世(~220Ma),侵入于3号脉的白云母钠长石花岗岩形成于早侏罗世,而同时代的阿拉尔花岗岩不是稀有金属花岗岩。因此,3号脉不可能是花岗岩分异的产物,而是变质深熔成因。可可托海3号脉具有低的锆石ε_(Hf)(t)(+1.25~+2.39)、δ^(18)O (7.57‰~8.85‰)等特征,指示物源为新生地壳与古老地壳的混合物。可可托海3号脉经历了岩浆(Ⅰ-Ⅳ带)、岩浆-热液过渡(Ⅴ-Ⅷ带)和热液(Ⅸ带)阶段,伟晶岩经历了70%的分离结晶后进入晶体、熔体、流体共存的岩浆-热液过渡阶段。高分异伟晶岩以显著内部结构分带为特征,而结构单元也是伟晶岩的组成部分,与岩浆过冷条件下不平衡结晶或热液蚀变有关。Be矿化主要在3号脉岩钟体部分中的Ⅰ、Ⅱ、Ⅳ带,Li矿化主要产于Ⅴ、Ⅵ、Ⅷ带,指示3号脉铍、锂矿体分别形成于岩浆阶段和岩浆-热液过渡阶段。3号脉Ⅱ带中板状绿柱石与骸晶磷灰石、石榴子石和少量白云母共生,磷灰石结晶前后熔体体系的ASI显著变化,是导致3号脉Ⅱ带中大量绿柱石饱和结晶的成矿机制;从早期到晚期结构带,碱性长石和云母类矿物中K/Rb比值随Li、Rb、Cs含量增大而减小以及锆石中Zr/Hf比值随Hf含量增大而降低的分异趋势,指示岩浆分离结晶作用是伟晶岩型锂矿床中Li超常富集的主要机制。

喜马拉雅吉隆花岗伟晶岩中锂矿物的研究

喜马拉雅造山带中部的吉隆岩体出露有大量淡色花岗岩和花岗质伟晶岩,已有文献报道该岩体英雄沟和扎龙沟淡色花岗岩和伟晶岩中有铁锂云母、锂云母、锂辉石等锂矿物产出。本次研究对吉隆岩体北部扎龙沟的伟晶岩进行了岩相学和矿物学研究,厘定了锂辉石伟晶岩和锂云母-锂电气石伟晶岩(含细晶岩)两种类型的富锂伟晶岩。研究结果显示,在锂辉石伟晶岩中主要的富锂矿物除了已知的锂辉石和锂云母,还发现了透锂长石,同时锂云母的边部出现的铯锂云母((Cs,K)Li_(2)Al[Si_(4)O_(10)]F_(2),Cs/(Cs+K)原子比>0.5)中Cs_(2)O含量达16.9%,该矿物首次在喜马拉雅发现,推测是由锂云母与后期富Cs流体作用后形成。在锂云母-锂电气石细晶岩中主要的富锂矿物包括锂云母和锂电气石,锂云母中的Li_(2)O含量为0.9%~6.7%;锂电气石中Li_(2)O含量最高可达2.4%,且FeO、MgO和CaO含量较低(分别<1.1%、<0.01%和<2.6%),接近锂电气石端元成分。结合吉隆扎龙沟含锂伟晶岩中大量产出铯沸石和细晶石,确认这些伟晶岩是典型的LCT(Li-Cs-Ta)型伟晶岩,矿物组成和成分显示它们具有极高的分异演化程度。

希夏邦马峰地区岗布锂辉石伟晶岩的发现及其指示意义

近年来,喜马拉雅稀有金属成矿的研究与找矿工作不断取得突破,使得喜马拉雅地区成为我国重要的稀有金属成矿带。本文报道了希夏邦马峰地区新发现的锂辉石伟晶岩,发现地位于吉隆岩体东北侧的岗布地区,与吉隆扎龙沟隔山相望。这是在吉隆岩体附近首次发现锂辉石伟晶岩露头,是继琼嘉岗(普士拉)锂辉石伟晶岩、嘎波锂辉石伟晶岩、热曲锂辉石伟晶岩和库曲锂辉石伟晶岩之后,又一锂成矿发现点。结合已有研究显示吉隆扎龙沟地区具有极高的岩浆分异演化程度,表明吉隆岩体北侧具有很好的稀有金属成矿前景。该成矿伟晶岩产出于海拔5300m的变质地层(黑云母片岩和符山石矽卡岩)之中,根据野外产状可以将其分为两类,一类为强变形锂辉石伟晶岩,其发生明显糜棱岩化作用,呈透镜体形式产出;另一类为弱变形锂辉石伟晶岩,其规模相对较大,变形较弱,但其走向也受区域构造控制。结合地层的变质变形特征,我们认为此处为藏南拆离系的发育位置。成矿伟晶岩下部海拔5200m处出露绿柱石伟晶岩以及切层电气石花岗伟晶岩,5100m处出露电气石白云母花岗岩。通过对电气石白云母花岗岩和两类锂辉石伟晶岩及切层电气石花岗伟晶岩进行独居石和铌铁矿族矿物定年分析,显示电气石白云母花岗岩和锂辉石伟晶岩的形成时代均为25Ma,而切层电气石花岗伟晶岩的形成时代为17.5Ma。岗布锂辉石伟晶岩中铌铁矿族矿物的Mn#[Mn/(Mn+Fe)]值明显高于切层电气石花岗伟晶岩中的铌铁矿族矿物,同时也高于喜马拉雅带内其他已知伟晶岩的铌铁矿族矿物,反映其岩浆相对富氟的特征。时间上,岗布锂辉石伟晶岩与琼嘉岗(普士拉)和库曲锂辉石伟晶岩基本一致,表明喜马拉雅带内~25Ma是重要的锂成矿期,与藏南拆离系的活动密切相关。空间上,岗布锂辉石伟晶岩的剖面特征与琼嘉岗(普士拉)锂辉石伟晶岩和嘎波锂辉石伟晶岩等类似,均表现为下部为电气石白云母淡色花岗岩,之上为绿柱石伟晶岩,再向上则为锂辉石伟晶岩,成矿伟晶岩的产出明显受藏南拆离系的控制,反映了喜马拉雅带的锂成矿作用具有较好的空间一致性,这对于理解喜马拉雅稀有金属成矿作用与找矿具有重要意义。

滇西高黎贡山地区培里伟晶岩型锂矿化的发现及其意义

稀有金属锂矿是我国紧需的战略性矿产资源。滇西地区是我国重要的稀有金属成矿远景区,但目前区内已知的稀有金属资源主要为Be-Nb-Ta-Sn矿,鲜有锂矿的报道。本研究首次在滇西高黎贡山培里地区发现了锂辉石伟晶岩型锂矿,为云南省新增一处有潜力的锂辉石型伟晶岩锂矿床,对区域稀有金属锂矿床的找矿工作具有重要意义。6个样品的全岩主微量元素分析显示培里地区伟晶岩主要发育有Li、Be、Rb、Cs、Nb、Ta矿化。LA-ICP-MS铌钽矿U-Pb年代学结果显示培里地区锂矿伟晶岩形成于18.4±0.3Ma,这一结果与共生的锡石U-Pb年代学(17.5±1.2Ma)结果一致,表明其为新生代成岩成矿作用产物。这一成矿年代与高黎贡山地区变质年代以及淡色花岗岩成岩年代一致,暗示培里伟晶岩可能为变质重熔产物,也可能是淡色花岗岩进一步结晶分异的产物。在大区域尺度上,该成矿事件与藏南稀有金属成矿时代一致,结合区域显著的地球化学背景异常,我们认为滇西地区可能是喜马拉雅稀有金属成矿带的南延部分,具有良好的稀有金属锂矿找矿前景。

新疆西昆仑大红柳滩花岗伟晶岩型锂矿叠加改造成矿特征:来自矿石构造、3D成像技术与年代学的约束

花岗伟晶岩型矿床是大陆演化的直接产物,这类矿床易受后期岩浆、构造、变质等地质作用影响,使得矿床自身发生改造变形导致叠加改造成矿。叠加改造成矿不仅可以活化原有矿体,还有可能带来新的成矿物质。聚焦花岗伟晶岩型矿床的叠加改造成矿过程解析有助于建立潜力矿集区勘查指标和部署找矿靶区。新疆西昆仑大红柳滩花岗伟晶岩型锂矿带是我国近年新发现的重要的稀有金属伟晶岩成矿带之一。我们通过细致的野外调查,发现了西昆仑大红柳滩花岗伟晶岩型锂矿带较好地保存了晚期韧性变形细粒锂辉石伟晶岩-细晶岩和岩脉截切早期粗粒锂辉石伟晶岩岩脉的现象。通过岩芯CT三维扫描技术,本文揭示了强变形带相对于粗粒锂辉石伟晶岩中锂辉石整体体积含量较大的现象,并且发现韧性变形的锂辉石伟晶岩主体由“书斜”结构的锂辉石、“云母鱼”结构的锂云母和重结晶的石英流动带组成。韧性变形的锂辉石伟晶岩中铌钽铁矿的U-Pb定年结果为~193±0.89Ma,具“云母鱼”结构的锂云母的原位Rb-Sr定年结果为~187Ma,指示区域上除了广泛存在的212~206Ma(铌钽铁矿U-Pb定年结果)的成矿事件,还存在193~187Ma左右的叠加改造成矿作用。结合区域上的大地构造背景,我们推测晚期岩浆穹窿造成的拆离断层是早期岩浆活动形成的伟晶岩和围岩发生二次韧性变形活化的可能成因,这对区域上的找矿勘查部署提供了一定的科学指导。

希夏邦马峰地区含绿柱石花岗伟晶岩的地球化学及年代学研究

喜马拉雅淡色花岗岩是印度和欧亚板块碰撞造山过程中的重要产物,在造山带演化和高原隆升的相关研究中受到高度关注。近年来的研究发现其经历过高度结晶分异且与超大型锂-铍-铷-铯等稀有金属矿床紧密相关。本文报道了与希夏邦马峰淡色花岗岩相关的含绿柱石伟晶岩的矿物学、地球化学和年代学资料。这些伟晶岩中的绿柱石普遍呈自形,多数被包裹在长石和石英等主要造岩矿物中,显示出岩浆结晶的特点。矿物化学显示绿柱石的元素变化以通道-八面体替代和通道-四面体替代为主。希夏邦马伟晶岩中绿柱石地球化学组成与铍成矿伟晶岩中绿柱石相当,相对喜马拉雅锂成矿伟晶岩中的绿柱石具有更低的Li_(2)O、Cs_(2)O和Na/Li比,显示出寄主岩石以铍矿化为主。这与全岩地球化学显示的伟晶岩高铍低锂的特点相一致。除此之外,伟晶岩中铷、铯、锡等稀有金属元素也发生了明显的富集。伟晶岩中稀有金属元素与Rb/Sr比之间的强正相关性表明它们的富集主要受控于分离结晶作用。独居石U-Th-Pb年代学分析表明这些伟晶岩主要形成于ca.18~17Ma,与希夏邦马淡色花岗岩岩体的年龄相一致。同时,伟晶岩中的独居石还记录了ca.25~23Ma和ca.21Ma两期年龄,代表了区域上其他两期淡色花岗岩岩浆事件。在喜马拉雅中部地区,普遍发育这三个阶段的淡色花岗岩岩浆事件以及稀有金属成矿作用,进一步表明了淡色花岗岩的形成与分异演化对伟晶岩成矿的贡献。

四川阿坝可尔因锂矿田成矿规律与成矿预测

青藏高原东北缘的松潘-甘孜造山带是我国最重要的锂矿成矿带,其中部地区的可尔因锂铍稀有金属矿田是最重要的伟晶岩型锂矿资源基地之一。本文在已开展的地质矿产调查及勘查工作的基础上,系统总结了矿田内典型矿床地质特征、矿床地球化学特征、成岩成矿时代,完善了可尔因锂矿田成矿模型,并进一步指出了区域找矿方向,对提升区域伟晶岩型锂矿成矿规律及指导深部找矿意义重大。矿田内矿床类型均为花岗伟晶岩型稀有金属矿床,矿石矿物主要为锂辉石。花岗岩-伟晶岩与西康群变沉积岩具有近一致的Sr-Nd-Hf同位素组成,指示成岩成矿物质来源于西康群。自花岗岩至伟晶岩,原生矿物和全岩δ^(7)Li值均升高,指示伟晶岩形成于花岗岩浆分异;自钠长石伟晶岩至钠长石锂辉石伟晶岩,原生矿物δ^(7)Li值升高,而全岩δ^(7)Li值降低,指示伟晶岩浆演化过程中的分离结晶和出熔流体富集。可尔因复式岩体与伟晶岩具有相重叠的同位素年龄,为同期造山作用的产物,形成于印支造山晚期构造体制由挤压转为伸展的造山阶段。基于以上特征,对前人提出的可尔因矿田成岩成矿模式进行了完善,认为富锂的源区、适宜的构造背景、充分且强烈的岩浆结晶分异协同富水流体的富集共同促进了可尔因锂矿田的形成。此外,总结了可尔因锂矿田的找矿标志,并预测了找矿方向。

东秦岭稀有金属伟晶岩成矿规律

东秦岭(即北秦岭造山带东段)是我国重要的稀有金属成矿区,产出约7000条伟晶岩脉体,集中分布于峦庄、官坡、龙泉坪和商南四个伟晶岩密集区。本文对东秦岭伟晶岩的空间分布特征、金属赋存状态、成矿时代、成矿条件及构造控矿要素进行了梳理,在前人研究基础上进一步总结了东秦岭稀有金属伟晶岩成矿规律。空间分布上,具有Li-Be等稀有金属矿化的伟晶岩在区域上多沿灰池子复式岩体以北的栾川-朱夏断裂和蔡川断裂分布,少量产出于在商丹缝合带北侧的商南地区(如大苇园、凤凰寨等),而并非以灰池子岩体为中心呈同心状分布。稀有金属伟晶岩形成时代为445~370Ma,尽管与东秦岭花岗岩形成时代存在交集(440~400Ma),但年代学数据和锆石Hf同位素组成表明东秦岭出露的花岗岩体并非众多稀有金属伟晶岩的母源花岗岩。锆石Hf同位素研究结果同时指示出,秦岭岩群可能通过深熔形成官坡、商南一带稀有金属伟晶岩。但商南富锂伟晶岩比官坡富锂伟晶岩具有较高锆石εHf(t)值及较为年轻的二阶段模式年龄,揭示出东秦岭稀有金属伟晶岩的源区多样性。伟晶岩的空间分布与俯冲-碰撞密切联系,并且形成时代与区域构造演化之间具有耦合性,体现出构造-深熔-成矿特征,稀有金属伟晶岩可以产出于北秦岭造山带碰撞及伸展的多个阶段。

东秦岭官坡地区稀有金属伟晶岩成矿机制

东秦岭伟晶岩区是我国著名稀有金属产地,是秦岭造山带规模最大、稀有金属矿化最丰富的伟晶岩区。官坡地区以伟晶岩脉数量多、含矿伟晶岩脉占比高、稀有金属矿化类型全(锂、铍、铌、钽、铯)、产出具有一定规模的锂矿化伟晶岩和多种稀有金属矿物为特色,是东秦岭伟晶岩区最具代表性和典型性的伟晶岩密集区。官坡地区由北西至南东依次产出火炎沟锡铌钽矿、南阳山、七里沟-前台和蔡家沟锂矿。稀有金属伟晶岩内部结构分带型式多样,呈弱分带(均一结构和分层结构)和复杂分带(主要为对称分带);伟晶岩类型主要是复杂型锂辉石亚型,少量为复杂型锂云母亚型和钠长石-锂辉石型;总体具有高硅、富碱、过铝质特征,富集大离子亲石元素(Rb、K)和高场强元素(Nb、Ta、Hf),亏损Ba和Ti,具有低的Nb/Ta值,稀土元素四分组效应明显,显示伟晶岩岩浆高度分异演化特征。矿物学研究结果表明,与火炎沟含锡伟晶岩相比,南阳山、七里沟和蔡家沟稀有金属伟晶岩(主要是锂矿化伟晶岩)岩浆具有更高的分异演化程度。官坡地区存在晚奥陶世-早志留世伟晶岩岩浆活动,稀有金属伟晶岩主要成岩成矿峰期为晚志留世-早泥盆世(424~408Ma)和早-中泥盆世(399~384Ma)。官坡稀有金属伟晶岩形成于北秦岭碰撞阶段、汇聚减弱-地壳抬升背景和造山后伸展阶段,集中于造山作用晚期。电气石B同位素和锆石Hf同位素组成显示官坡稀有金属伟晶岩来自元古宙陆壳变质沉积岩。官坡稀有金属伟晶岩与区域上出露的花岗岩不具有明显的成因联系,可能为北秦岭单元熔融产物。弱分带火炎沟锡铌钽矿化伟晶岩岩浆就位后未经历明显的分异作用;弱分带锂矿化伟晶岩岩浆是富锂岩浆在其就位后未经历明显的结晶分异即达到锂饱和的沉淀锂矿物,在该体系进入流体阶段后继续沉淀锂矿物完成稀有金属矿化;复杂分带锂矿化或锂铍铌钽铯矿化伟晶岩在岩浆就位后通过结晶分异形成稀有金属饱和熔体,开始沉淀稀有金属矿物,随着熔体和挥发分不断演化,形成富挥发分和稀有金属的熔体,沉淀不同稀有金属矿物组合,并通过碱质流体(部分天水加入)交代进一步完成稀有金属沉淀和再分配。官坡地区稀有金属伟晶岩岩浆的形成过程和岩浆就位后的岩浆-热液演化过程共同完成稀有金属富集成矿。矿物学、岩石地球化学、围岩蚀变和区域构造等方面研究为官坡地区稀有金属伟晶岩找矿提供了潜在的矿化指示标志。

中国首例太古宙LCT型矿化伟晶岩——鲁中雁翎关锂辉石伟晶岩的发现及意义

新太古代是地球演化历史上的重要时期,众多克拉通完成聚合并趋于成熟稳定,在此过程中广泛的陆块拼合及碰撞造山事件,形成了世界范围的稀有金属成矿作用高峰。我国的稀有金属成矿事件主要集中于显生宙,未见太古宙LCT型矿化伟晶岩的报道。本文第一作者所在的研究团队通过建立中国稀有金属伟晶岩的成矿谱系,厘定了大地构造演化与稀有金属成矿的关系,提出华北克拉通在我国具有产出太古宙伟晶岩的最佳条件。通过详细的野外地质勘查,我们在鲁中雁翎关地区首次发现了我国太古宙LCT型(Li-Cs-Ta)矿化伟晶岩。铌钽铁矿原位U-Pb定年结果显示,雁翎关伟晶岩经历了2609.0±13.0Ma和2501.6±8.6Ma两阶段成矿事件。其中,2609Ma成矿事件与华北克拉通东部块体雁翎关绿岩带的形成时代对应,2502Ma成矿事件则对应了与华北陆块克拉通化有关的大规模壳熔花岗岩事件。矿物学研究表明,雁翎关矿床伟晶岩中锂辉石Li_(2)O为7.66%~7.93%,接近锂辉石中Li_(2)O的理论上限,为高品质锂资源。同时伟晶岩还含有锂电气石、富Cs长石、钽锰矿和磷灰石,是典型的LCT型伟晶岩。相比于国内外同类型矿床,雁翎关伟晶岩结晶温压条件较高,故无透锂长石产出。~2.50Ga华北克拉通频繁的陆-陆碰撞作用,伴随了多期次的岩浆活动,为太古宙基底的渐进式部分熔融创造了持续的热供给,为稀有金属元素的超常富集及LCT型伟晶岩的形成提供了理想的条件。“富陆源组分基底+微陆块构造带”可作为华北克拉通伟晶岩型稀有金属资源的重要找矿标志。

滇西晚白垩世-始新世花岗伟晶岩型稀有金属成矿事件:来自铌钽铁矿、独居石、锆石U-Pb年代学的约束

滇西地区位于东特提斯构造域东段,经历了特提斯构造域复杂的地质演化过程,导致该地区发育大量与稀有金属成矿相关的花岗伟晶岩脉,具有极好的花岗伟晶岩型稀有金属成矿地质条件。区域地质调查评价和地球化学填图显示滇西地区具备形成锂、铍、铌、钽等稀有金属矿产资源的良好潜力。本文以滇西地区黄连沟、黄草坝、那俄、杞木寨、麻栗脑、禾波、黑妈等含稀有金属矿化的花岗伟晶岩为研究对象,通过铌钽铁矿、独居石、锆石等LA-ICP-MS U-Pb定年手段,对这些花岗伟晶岩型稀有金属矿床/点开展成矿/成岩年代学研究。结果显示滇西花岗伟晶岩型稀有金属矿床主要形成于晚白垩世-始新世(ca.70~40Ma),与中国其他地区花岗伟晶岩型稀有金属矿床主要形成于早古生代和中生代时期有显著的差异。本文年龄结果表明滇西地区存在多阶段花岗伟晶岩型稀有金属成矿事件,可能与区域新特提斯构造-岩浆活动关系密切。这些年龄为探讨滇西花岗伟晶岩型稀有金属成矿规律,有效指导区域找矿勘探部署和建立该地区伟晶岩型稀有金属矿床成矿模型奠定了理论基础。

新疆阿尔泰造山带海西期花岗伟晶岩地球化学特征、年代学及地质意义

阿尔泰是我国也是世界上最重要的伟晶岩分布区,伟晶岩作为一种独立的矿床类型,在矿床学研究中具有重要意义。本次研究选择阿尔泰造山带西段布尔津冬格列伟晶岩和青河北伟晶岩为研究对象,获得LA-ICP-MS锆石U-Pb年龄为(343.7±1.7)Ma,为早石炭世海西期运动产物。地球化学特征显示,伟晶岩具富硅、过铝质、中碱、中钙等特征,具低钾系列向高钾钙碱性系列过渡的特征。微量元素具有Ba,Ta,Nb,Sr,Zr,Ti相对负异常,Rb,K,Nb,P,Hf,Y相对正异常特征,接近原始地幔。分布曲线为“海鸥型”分布型式,具“四重效应”特征。稀土含量较低,轻重稀土分馏中等,轻稀土分馏明显,重稀土分馏不明显,分布曲线为右倾型,呈“V”型谷状。成因类型为分异变质成因伟晶岩,为NYF型。形成于俯冲增生阶段,处于挤压环境,构造活动强烈,不利于流动性很强的熔体-流体稳定,不易形成稀有金属伟晶岩矿床。

喜马拉雅东段库曲锂辉石伟晶岩锡石研究及指示意义

锡石是花岗伟晶岩中重要的含锡矿物。喜马拉雅淡色花岗岩带中多个花岗岩-伟晶岩系统均产出锡石。富锂伟晶岩中锡石的显微结构与化学组成及其对岩浆分异演化的指示意义尚不清楚,亟待开展相关研究。本文调查了喜马拉雅东段库曲岩体西侧产出的多条含锂辉石伟晶岩脉,其规模不等,岩相分带简单,主要岩相带为锂辉石-石英-钠长石带或锂辉石-块体长石-石英-(白云母)带,也见钠质细晶岩。选取3处含锂辉石伟晶岩脉中的锡石开展阴极发光(CL)和原位微区分析测试(EPMA和LA-ICP-MS)研究。锡石的元素替代机制以2(Nb,Ta)^(5+)+Fe^(2+)→3Sn^(4+)和同价置换(Ti^(4+),Zr^(4+),Hf^(4+),U^(4+))→Sn^(4+)为主,部分锂辉石伟晶岩中的锡石出现Fe对Sn和Nb的置换。锡石呈现4种阴极发光特征(黑色、灰色、振荡环带以及白色):黑色区域具有明显高的Nb、Ta、Fe、Zr、U和Ga含量,相对高的Hf含量,以及较大的Ti含量变化范围;灰色区域和振荡环带区域的化学组成相近,振荡环带具有略高的Nb、Ta和Fe含量,相对低的U含量;白色区域具有相对低的Nb、Ta、Fe、Zr、U和Ga含量,以及略低的Hf含量。锡石阴极发光特征与化学组成密切相关,Zr、U、Ga、Hf含量与锡石阴极发光特征具有一定联系。锡石的阴极发光结构(CL结构)主要为均一结构和不均一结构(核-边正环带、补丁以及核-边反环带),包括黑色晶体、灰色晶体、振荡环带晶体,黑色核+振荡环带/灰色边及补丁、灰色核+振荡环带/灰色边及补丁、振荡环带/黑色区域+白色丝带状边/棉絮状补丁、以及振荡环带/灰色/黑色核+黑色边。锡石CL结构的演化序列自内向外表现为黑色核部/晶体→灰色或振荡环带区域/晶体→(白色/黑色区域),向亏损Nb、Ta、Fe、U、Ga,弱亏损Zr、Hf、Y、Ti元素,以及高Ta/(Nb+Ta)值和低Zr/Hf值的方向演化,晚期可出现Fe的富集。锡石的CL结构和化学组成对比发现:同一伟晶岩脉中的含锂辉石伟晶岩的分异演化程度低于锂辉石伟晶岩,共存矿物的结晶分异可能产生富Nb和富Ta两组锡石,不同含锂辉石伟晶岩脉在岩浆化学特征和演化过程具有明显差异。锡石CL结构与化学组成能够揭示锂辉石伟晶岩的化学特征与形成过程。

石榴子石中的“水”揭示喜马拉雅错热锂辉石伟晶岩快速形成

东西向延伸近2500km的高喜马拉雅淡色花岗岩带不仅是新生代印度-欧亚板块碰撞的产物,同时也与多种稀有金属矿床密切相关。近期,在高喜马拉雅中部的错热地区发现了多条锂辉石伟晶岩脉,为研究该地区岩浆分异演化过程、探索错热地区锂辉石伟晶岩成岩成矿时限提供了新材料。本文对该地区各类型淡色花岗岩及锂辉石伟晶岩中的石榴子石进行电子探针和傅里叶变换红外光谱分析,研究表明:错热地区花岗岩-伟晶岩体系中石榴子石属于岩浆成因的铁铝榴石-锰铝榴石系列,且可能存在多种OH取代机制;石榴子石主量元素及水含量记录了岩浆演化历程,水含量受Si、Fe、Ca、Mn影响;伴随岩性从石榴子石白云母花岗岩向锂辉石伟晶岩分异演化,石榴子石逐渐富锰、富水;在伟晶岩侵位后,还可能与围岩发生了混染并发生了流体丢失,导致石榴子石边部贫锰、贫水。此外,石榴子石氢扩散模拟可用于限定伟晶岩形成时限,热模拟结果显示2.5m宽的错热锂辉石伟晶岩脉自720℃侵位温度冷却至岩体中心温度低于450℃仅需24天,表明错热锂辉石伟晶岩冷却迅速,具有快速的形成速率。另外,石榴子石水含量与MnO/(MnO+FeO)值呈正相关关系,高水含量(>0.04%)的锰铝榴石可能是喜马拉雅伟晶岩Li-Be矿化的潜在指示标志。