川西甲基卡锂矿床伟晶岩结构分带及多期岩浆成矿作用

LCT(lithium-cesium-tantalum)伟晶岩的分带有两种形式,一种是单个伟晶岩脉的内部结构分带,这种伟晶岩脉通常体积巨大,内部结构显示出成分分带的特征,单一脉体中不同结构带中可能发育不同的稀有金属矿化带,例如新疆可可托海3号伟晶岩脉;另一种分带性表现为伟晶岩和成矿系统的区域分带,通常以高分异的过铝质花岗岩为中心,围绕花岗岩数以百计的伟晶岩脉显示出不同的伟晶岩类型和矿化类型,越向外围,伟晶岩的演化程度越高。区域分带内的伟晶岩单个脉体的规模不大、内部分带性差、含矿性各不相同,甲基卡锂矿就是这一类伟晶岩矿床的典型代表。对甲基卡矿区伟晶岩的野外观察发现,含Be的9号脉、含Li的133号脉和含Nb、Ta的528号脉具有相对较好的内部结构分带性,而含Li的104号脉和308号脉的内部分带性则相对较差,推测与脉体内部多期岩浆-热液活动有关。甲基卡矿区伟晶岩脉的相互穿插现象说明,矿区存在多期次的岩浆与成矿作用。科学钻探在JSD-2和JSD-3两个钻孔中均发现含锂辉石的伟晶岩脉和细晶岩脉侵入在不含矿的马颈子花岗岩中,佐证了多期岩浆与成矿事件的存在。伟晶岩中不同矿物U-Pb定年结果表明,全区伟晶岩的形成至少有两期,分别发生在213~206 Ma和199~191 Ma。依据钻孔JSD-1的研究表明,岩浆由深至浅逐步向高分异方向演化。从下向上,花岗岩与伟晶岩同步演化,花岗岩依次出现黑云母花岗岩、含白云母的黑云母花岗岩、二云母花岗岩、白云母花岗岩和钠长石花岗岩,伟晶岩依次出现微斜长石型伟晶岩、微斜长石-钠长石型伟晶岩、钠长石型伟晶岩和钠长石-锂辉石型伟晶岩。根据不同深度伟晶岩的矿化特点,矿床的垂向分带大致划分如下:0~105 m的Li-Be-Nb-Ta矿化带;0~860 m的Be-Nb-Ta矿化带;0~1730 m的第一期Nb-Ta矿化带;1730~3170 m的无矿伟晶岩带;3170~3211 m的第二期Nb-Ta矿化带。

伟晶岩结晶动力学和热力学及稀有金属超常富集成矿机制

本文综述了伟晶岩结晶动力学、热力学和伟晶岩熔体稀有金属元素实现超常富集成矿的机制。结晶动力学涉及成核动力学和晶体生长动力学两个方面。低成核速率和高晶体生长速率是伟晶岩结晶动力学的重要特征,在结晶过程受到水、助溶剂以及过冷条件三个因素共同制约。伟晶岩熔体的相态(超临界态)可能在伟晶岩形成和稀有金属元素超常富集中扮演重要角色。花岗伟晶岩稀有金属超常富集程度受到岩浆源区成分、岩浆结晶分异过程与熔体化学成分等因素的控制。花岗质岩浆高度分异结晶或者变质沉积岩部分熔融直接形成的成矿伟晶岩熔体均需要源岩中稀有金属元素预富集。深熔作用产生的低程度、小体积的伟晶岩熔体具有更高的稀有金属元素成矿潜力。在岩浆分异演化过程中,稀有金属元素的超常富集主要通过超临界熔体/流体、岩浆熔体作用、过冷作用实现。超临界熔体/流体发生熔体-流体不混溶作用使稀有金属元素在熔体相和流体相间再分配和富集;岩浆熔离作用使稀有金属元素选择性分配到富挥发分的熔体中,导致稀有金属元素再次富集;过冷作用降低稀有金属矿物结晶的饱和浓度,促进稀有金属矿物结晶。熔体的化学成分(如挥发分)直接影响熔体的物理、化学性质。例如,挥发分的富集能够降低熔体黏度,促进岩浆分异结晶过程。挥发分和稀有金属元素的亲和性也控制稀有金属元素在不同相熔体中的分配和富集,显著增加稀有金属元素的溶解度和迁移富集能力,有助于伟晶岩中稀有金属超常富集和成矿。

塔里木克拉通北缘库鲁克塔格地块太古宙基底组成与地壳演化

塔里木克拉通太古宙岩石主要出露在库鲁克塔格、北阿尔金、铁克里克和敦煌等四个边缘基底隆起带。库鲁克塔格地块位于塔里木克拉通东北缘,其中有可靠年代学报道的太古宙岩石主要出露在库尔勒、辛格尔、兴地和帕尔岗塔格四个地区。库鲁克塔格地块的太古宙岩石主要由长英质正片麻岩(含TTG片麻岩)和少量以包体产出的斜长角闪岩组成,真正的太古宙表壳岩较少见。本次研究在库尔勒地区对长英质正片麻岩和石英岩开展锆石SHRIMP U-Pb测年分析,2个长英质正片麻岩样品的年龄分别为2695±9 Ma和2705±8 Ma;石英岩样品中的碎屑锆石核最小年龄峰为2513 Ma,石英岩有可能是太古宙沉积岩;上述岩石样品都经历了古元古代早期(1.9~1.8 Ga)高级变质作用。地球化学分析发现,库鲁克塔格地块新太古代长英质片麻岩的原岩有多种岩石类型,这些长英质岩石都形成于与俯冲作用有关的岛弧构造背景。基性的斜长角闪岩和变质辉长岩可能产出于不同的背景,一部分来源于岛弧地幔楔的部分熔融,另一部分则可能来自于大洋板内,以洋脊玄武岩为主。库鲁克塔格地块太古宙岩石具有2.7 Ga和2.5 Ga两个年龄峰值,2.7 Ga岩浆事件主要发生在库鲁克塔格西部地区,锆石的ε(t)值既有正值也有负值,表明这一时期地壳生长和改造同时并存;~2.5 Ga的岩浆活动分布范围较为广泛,全岩ε(t)和锆石ε(t)值以正值为主,暗示这一时期可能存在显著的大陆地壳生长。