鄂西北杀熊洞铌-稀土矿床烧绿石矿物学及地球化学特征及其形成机理

位于南秦岭武当地区的杀熊洞铌-稀土矿床是我国典型的碳酸岩-碱性岩型铌-稀土矿床,虽已有不少研究,但对于该矿床中铌的富集、结晶及后期流体改造矿物学方面的研究仍较为薄弱,制约了铌富集机理的精细刻画。采用偏光显微镜、光学阴极发光和背散射电子进行了详细的岩相学观察,查明了矿物的结构、组分和共生关系,并用电子探针分析了2类烧绿石的成分,探讨了铌富集机理。研究表明:杀熊洞碳酸岩-碱性岩杂岩体发育有一套完整的蚀变辉石岩-正长岩-碳酸岩岩性组合,三者在空间上紧密共生。杀熊洞杂岩体中铌矿物主要为烧绿石,主要在岩浆演化最晚期的碳酸岩相中结晶,为碱性岩浆演化晚期富集的产物。烧绿石包括原生(Pcl1)和蚀变(Pcl2)两种类型,前者呈自形、粒度大、发育震荡环带,被认为是直接从碳酸岩熔体中结晶的岩浆烧绿石;而后者则为原生烧绿石被热液交代后形成,其形状不规则,在背散射电子(BSE)图像中表现为不均匀的亮白色。利用电子探针对两类烧绿石进行了原位成分分析,两类烧绿石的B、Y位置分别以Nb、F元素为主导,而A位置以Ca为主导,Na次之,因此将大部分烧绿石定名为氟钙烧绿石,少数定名为氟钠烧绿石。两类烧绿石的Nb与F均存在较好的线性正相关关系,说明氟作为挥发分,可能对Nb在碱性岩浆-热液体系中的富集起到了关键的作用,与前人实验模拟结果一致。另一方面,两者也存在一定成分差别,与原生烧绿石相比,蚀变烧绿石具有明显较低的Nb 2O 5、CaO、Na 2O、F等以及较高的UO 2、Ta 2O 5、SrO、SiO 2等含量,这些差异说明交代烧绿石的流体具有更富Sr、Si和U但贫Na和Ca的特征。此外,在交代过程中,局部存在明显的铌活化与丢失。

鄂西北碱性火山岩型铌矿床榍石矿物学及对铌富集机理的指示

位于南秦岭武当地区的天宝铌矿床是我国典型的碱性火山岩型铌矿床,但其岩浆成因、演化及成矿机理等方面的研究十分薄弱.天宝碱性火山岩主要分为粗面质岩石和碱性玄武岩两大类,两者在空间上紧密共生.在详细的岩(矿)相学及榍石显微结构研究的基础上,利用LA-ICP-MS分析技术对天宝粗面质火山岩中的榍石进行原位U-Pb定年,并利用EPMA对不同岩性中不同产状的榍石进行原位地球化学成分分析,从而反演岩浆演化过程及铌富集过程.粗面质岩石中榍石原位U-Pb定年的结果为432.4±4.4 Ma(n=30,MSWD=2.4),这与区域上其他粗面岩、基性岩、碳酸岩-碱性岩杂岩体形成年龄基本一致,说明研究区在早志留世发生过大规模的碱性岩浆活动.碱性玄武岩和粗面岩中榍石均可以分为岩浆榍石及捕获榍石.不同类型的榍石具有明显的产状和地球化学特征上的差异,其中岩浆榍石以自形、粒度大、振荡环带发育为主要特征,也有部分以微小粒状的形式产于基质或斑晶榍石周围,其通常具有贫Al和低Al/Fe的特点;而捕获榍石以破碎程度高、多产在岩屑内部及周围为典型特征,部分以晶屑的形式弥散状分布,且具有富Al及高Al/Fe的特点.早期形成的碱性玄武岩中的岩浆榍石具有相对较低Nb_(2)O_(5)(<0.47%)、Na_(2)O(<0.05%)和REE_(2)O_(3)(<0.87%)的特征,但Al_(2)O_(3)+Fe_(2)O_(3)的含量变化较大(0.80%~2.91%),说明早期玄武质岩浆的Nb含量相对较低.而粗面岩中的岩浆榍石明显富集Nb_(2)O_(5)(0.19%~1.50%)及REE_(2)O_(3)(0.02%~4.06%),结合镜下观察到微细铌铁矿、易解石等铌矿物发育在粗面质岩石中,指示了碱性岩浆从玄武质到粗面质演化的过程中,Nb的含量发生了明显的提高并最终在粗面岩中富集成矿.