中国花岗岩型锂矿床:重要特征、成矿条件及形成机制

随着新能源汽车产业的快速发展和可控核聚变技术的不断革新,锂产业已成为各国竞相发展的新兴朝阳产业,全球锂资源争夺态势愈发激烈。中国是全球拥有花岗岩型锂矿床数量最多的国家,目前该类型锂矿占全国锂总供应量的1/4,进一步加强对该类型锂矿的研究和勘查对提升我国锂资源的自给能力至关重要。通过对全国40个主要花岗岩型锂矿床的时空分布、岩石序列、矿物演变、地球化学和锂独立矿物等特征的梳理,发现该类矿床主要形成于中生代晚侏罗世-早白垩世期间,主要集中在华南地区尤以华南腹地的南岭地区最为密集;近1/3的成矿岩体隐伏于地下,出露的岩体面积普遍较小,为0.07~5.7km^(2);花岗岩体垂直方向从下至上逐渐从黑云母二长花岗岩演变为锂云母钠长石花岗岩,其上通常发育云英岩和伟晶岩;锂及其他稀有元素(铷铯铍铌钽钨锡)一般在强钠长石花岗岩和云英岩中高度富集;黑云母二长花岗岩→含锂云母钠长花岗岩→云英岩,岩浆分异程度逐步增加且逐渐从熔体过渡到熔体-流体共存体系,全岩SiO_(2)含量、Nb/Ta和Zr/Hf比值、A/CNK和δEu值发生规律性变化;多数情况下岩体伴生煌斑岩脉、辉长岩脉、辉绿岩脉、花岗斑岩脉、细晶岩脉、霏细岩脉等各类脉体。总结规律提出:(1)伟晶岩壳是较早进入岩浆房内的岩浆与上覆围岩接触而冷却固结的产物,其构成岩浆房与外界的隔绝屏障,使Li、F、P、H_(2)O等易挥发组分无法逃逸;(2)较晚进入岩浆房的岩浆经历了长时间晶粥体与残留熔体的分凝过程,锂等稀有金属元素愈来愈富集于残余熔体中,最终形成富锂花岗岩和云英岩;(3)各类岩脉是岩浆房底部有持续热补给从而使残留含矿熔体能够逐步抽离上升的证据:基性岩脉来源于下伏高温地幔岩浆,不含矿中酸性斑岩脉是岩浆房底部堆晶体重熔的产物,含矿酸性斑岩脉和细粒岩脉来自岩浆房顶部富矿熔体-流体,三者沿地壳裂隙快速上升至地壳浅部就位。正是由于上覆伟晶岩壳形成的封闭体系和下伏幔源岩浆提供的充足热量,才使得岩浆房在热驱动机制下长期保持原地分异状态,最终形成花岗岩型锂矿床。

东昆仑昆仑河泥盆纪过铝质花岗岩成因和找矿意义

昆仑河地区是东昆仑造山带过铝质花岗岩分布相对集中的地区,昆仑河过铝质花岗岩分布区形成了Li、Be、Sn等元素高背景区,部分地区具明显的异常,可为东昆仑造山带古生代碰撞造山过程的研究和相关稀有金属矿产成矿预测提供重要的依据。本文通过对昆仑河地区花岗岩岩相学、地球化学、同位素年代学及Hf、Sr同位素研究发现:昆仑河地区新发现的花岗岩形成时代为早泥盆世(418~416Ma),其岩性为黑云母花岗闪长岩、二云母花岗闪长岩和二云母花岗岩,暗色矿物均为黑云母(≤5vol%);为富钠弱过铝高钾钙碱性系列,Na_(2)O/K_(2)O平均值是1.13,A/CNK为1.03~1.10,富集LREE,(La/Yb)_(N)为9.7~28.1,重稀土弱亏损,Y为8.69×10^(-6)~23.4×10^(-6),Yb为0.67×10^(-6)~2.43×10^(-6);Eu具较明显的负异常(Eu/Eu^(*)=0.48~0.86),Rb/Sr比值(0.34~1.12)和Rb/Ba比值(0.18~0.32)较低;(^(87)Sr/^(86)Sr)_(i)为0.7045~0.7083,ε_(Nd)(t)为-4.94~-1.64,t_(DM2)为1.56~1.29Ga;锆石ε_(Hf)(t)值分布在-3.3~2.7之间,t_(DM2)为1.61~1.28Ga;岩浆源于古老元古代地壳的部分熔融,源区有地幔物质或源于地幔的新生地壳物质的参与。结合以往研究成果,昆仑河地区存在晚志留世(425~422Ma)和早泥盆世(418~416Ma)两期过铝质花岗岩,两者与东昆仑加里东期碰撞造山带俯冲岩石圈板片断离、幔源岩浆底侵引发的地壳熔融相关。根据1/25万化探数据做概要分析,该花岗岩分布区显示了较好的Li、Be、Sn等矿的找矿前景。

东昆仑金水口泥盆纪层状花岗岩成因和找矿意义

东昆仑造山带是青藏高原与冈底斯带相媲美的巨型岩浆岩带,但该带是否具有形成硬岩型稀有金属矿床的潜力还不清楚。最近在东昆仑金水口地区发现了锂铍矿化伟晶岩,暗示其有可能成为以锂铍为主的稀有金属成矿潜力区。本文以矿化伟晶岩空间上紧密共生的金水口层状花岗岩体为研究对像,揭示其地球化学特征和形成时代,探讨其成因和找矿意义。金水口层状花岗岩下部为弱过铝高钾钙碱性黑云母二长花岗岩,上部为高分异强过铝二云母正长花岗岩、石榴子石碱长花岗岩和钠长花岗岩。花岗岩LA-ICP-MS锆石U-Pb年龄为396~395Ma,LA-ICP-MS独居石U-Pb年龄为396~391Ma。黑云母二长花岗岩、二云母正长花岗岩、石榴子石碱长花岗岩和钠长花岗岩具有相似的Nd同位素组成,εNd(t)为-6.52~-4.48,黑云母二长花岗岩与二云母正长花岗岩具有相似的全岩Pb同位素组成和锆石Hf同位素组成,^(208)Pb/^(204)Pb(t)为38.187~38.219,^(207)Pb/^(204)Pb(t)为15.627~15.652,^(206)Pb/^(204)Pb(t)为18.299~18.527,ε_(Hf)(t)为-6.25~+0.58。下部花岗岩和上部高分异花岗岩均源于元古代岩石和少量新生年轻地壳物质组成的下地壳,为I型花岗岩,形成于碰撞后伸展构造环境。金水口花岗岩岩浆演化过程中Li、Be、Nb、Ta和Sn富集,与其东侧跃进山花岗岩共同构成了潜在的稀有金属矿化伟晶岩的母体花岗岩,推断跃进山花岗岩南部和东部具有伟晶岩型Li-Be矿的找矿潜力。东昆仑造山带出现泥盆纪Li-Be矿成矿作用,暗示青藏高原北部除了中生代外,古生代也存在Li-Be矿重要成矿潜力。

喜马拉雅造山带聂拉木地区渐新世深熔作用的厘定

喜马拉雅新生代淡色花岗岩记录了地壳深熔作用和花岗岩侵位的地球化学和构造物理效应。与形成于增厚地壳条件下和伸展背景下的始新世和中新世花岗岩相比,渐新世花岗岩分布比较局限,且源区和形成机制还存在着较大的争议。位于喜马拉雅造山带中部的聂拉木地区,可见32.1Ma的含电气石黑云母的花岗岩、29.8Ma的含黑云母的花岗岩、26.6Ma的含电气石黑云母的伟晶花岗岩侵入到高喜马拉雅岩系上部。这三组渐新世花岗岩具有以下特征:(1)较高的SiO_(2)、Al_(2)O_(3)、K_(2)O和Na_(2)O,A/CNK>1.0;(2)Ba、Nb、Ta、Sr和Ti的负异常;(3)略微富集轻稀土,亏损中稀土和重稀土,高度变化的Eu异常和微弱的负Nd异常;(4)均一的初始Sr-Nd同位素比值,^(87)Sr/^(86)Sr(t)=0.7463~0.7471,ε_(Nd)(t)=-15.0~-14.6。此外,含电气石黑云母的花岗岩和含电气石黑云母的伟晶花岗岩具有较高的Sr和Ba,较低的Rb/Sr比值,其Rb/Sr比值与Ba和Sr含量都无相关性,表明其为富B流体参与高喜马拉雅变沉积岩含水部分熔融作用的产物。而含黑云母的花岗岩具有较低的Sr和Ba,较高的Rb/Sr比值,且其Rb/Sr比值与Ba和Sr含量显示明显的负相关关系,表明其为变沉积岩发生脱水熔融作用的产物。综合喜马拉雅造山带已有的研究成果,得出以下认识:渐新世花岗岩的源区从下地壳基性物质转变为中地壳变泥质岩,展示了源区向上迁移的过程,并经历了一期重要的岩浆热液交代作用;渐新世深熔作用记录了造山带从缩短增厚向伸展垮塌转换阶段深部地壳的响应,从而促使了高喜马拉雅岩系的折返。

希夏邦马峰淡色花岗岩岩石成因初步研究

淡色花岗岩是研究碰撞造山带地球动力学过程的重要对象。本文对喜马拉雅造山带希夏邦马峰海拔5800m大本营附近的淡色花岗岩样品进行了独居石U-Th-Pb年代学和全岩地球化学初步分析。研究样品根据矿物组合可分为黑云母花岗岩和二云母花岗岩,二者地球化学特征以及变形程度都有所差异,全岩地球化学中弱变形的黑花岗岩表现出低Si和富Al、Mg、Fe、K、Ti的特征,铝饱和指数A/CNK为1.06;强变形和弱变形的二云母花岗岩均表现出高Si和贫Mg、Fe、K、Ti的特征,A/CNK为1.11~1.17。同黑云母花岗岩相比,二云母花岗岩稀土元素中Eu元素负异常明显,微量元素中富集Sn、U,亏损Ba、Sr、Zr、Hf、LREE等元素,暗示岩浆经历了斜长石、黑云母、锆石、独居石和磷灰石的分离结晶作用。黑云母花岗岩和二云母花岗岩中的独居石给出U-Th-Pb年龄为22.9±0.2Ma、22.7±0.5Ma和22.7±0.7Ma的一致结果,这一年龄略早于前人报道的结果,指示藏南拆离系活动时间在该区域与喜马拉雅中段具有一致性。本文认为希夏邦马淡色花岗岩岩浆作用与碰撞后伸展阶段发育的藏南拆离系活动具有同时性。

胶辽吉造山带碰撞后岩浆作用:来自辽东-吉南地区巨斑状和球粒状花岗岩的约束

胶辽吉造山带辽东-吉南地区卧龙泉、双岔、八河川等巨斑状花岗岩体形成于造山峰期之后,记录了造山带演化的重要信息,对于探讨整个胶辽吉造山带构造演化具有重要意义。通过对巨斑状花岗岩研究,识别出局部侵入其中的球粒状花岗岩,并对采集自造山带东部和西部典型岩体的3件巨斑状花岗岩和1件球粒状花岗岩开展了岩相学、锆石U-Pb年代学、Lu-Hf同位素及主微量元素研究。结果显示巨斑状花岗岩具有硅含量相对较低、全碱较高、A/CNK值变化较大(0.86~1.19)等特征。虽然双岔巨斑状花岗岩中见有石榴子石,但全岩地球化学特征表现出准铝质、锆饱和温度较高等A型花岗岩特征;宝甸地区花岗岩中也有石榴子石,显示了S型花岗岩地球化学特征。卧龙泉和双岔巨斑状花岗岩体侵位时代为1880~1895Ma,球粒状花岗岩形成于1870±13Ma,宝甸地区巨斑状含石榴花岗岩侵位于1845±13Ma左右;来自这些锆石的原位εHf(t)值介于-3.6~+4.2之间,相应的二阶段模式年龄为2474~2730Ma。本研究认为,辽吉造山带碰撞后花岗质岩石成因较为复杂:球粒状花岗岩反映了岩浆过冷度较大、快速侵位至浅表过程;宝甸地区巨斑状花岗岩具有S型花岗岩特征;具有A型花岗岩特征的巨斑状花岗岩则反映了深部物质和加厚地壳均有贡献。结合前期报道的同时代碰撞后I型和A型花岗岩以及变质岩的研究等,本文认为辽东半岛巨斑状和球粒状花岗岩的产出与胶辽吉造山带碰撞后强烈的下地壳作用有关,反映了造山带去根垮塌、岩石圈伸展过程,代表了碰撞后花岗质岩浆作用。

柴达木盆地东北部拉合根地区中生代火山岩的发现及其地质意义:来自地球化学与锆石年代学证据

柴达木盆地北缘东部地区哇洪山—温泉断裂与宗务隆山南缘断裂之间地带出露系列火山岩,由于其中一部分缺乏精确的地质年代学制约,导致其地层归属难以确定,因此该地区大地构造单元划分尚存争议。本文基于详细的野外调查,在柴达木盆地北缘东部拉合根地区新识别出一套中生代火山岩,岩石类型为流纹岩、中酸性角砾熔岩及英安岩。对代表性流纹岩样品进行LA-ICP-MS锆石U-Pb定年,获得^(206)Pb/^(238)U加权平均年龄为(248.3±1.2)Ma(MSWD=0.30,n=20),表明岩石形成于早三叠世。全岩元素组成分析结果显示,该火山岩为准铝质高钾钙碱性岩石,轻重稀土元素分馏明显,轻稀土元素富集、重稀土元素亏损,δEu平均值为0.63,显示为弱负异常;微量元素呈现Rb、Ba等大离子亲石元素和Th、U、Hf和Zr等高场强元素相对富集,Sr强烈亏损,Ta、Nb相对亏损的特征,具有典型岛弧火山岩地球化学特征。锆石εHf(t)值分布范围为-19.62~-3.07,对应的t_(DM2)为2421~1639 Ma,表明岩石来自古元古代地壳物质的部分熔融。综合岩石年代学和地球化学特征,认为该火山岩为早三叠世阿尼玛卿洋向北俯冲于东昆仑地块,导致地壳基底(如达肯大坂岩群)发生深熔作用的产物。通过区域对比,提出该火山岩与鄂拉山岩浆弧洪水川组火山岩的地球化学性质较为相似,因此将其厘定为下三叠统洪水川组火山岩。该火山岩的发现指示拉合根地区大地构造单元属于东昆仑造山带鄂拉山岩浆弧。研究成果为柴达木盆地北缘东部地区大地构造划分提供了新的数据资料支撑。

巴尔哲锆-铌-铍-稀土矿床成矿精细过程研究

巴尔哲碱性花岗岩型关键金属矿床拥有世界级Zr、Nb、Be、REE资源量,其成矿具有多期次、多阶段特征。Zr矿化(Ⅰ阶段)发生在岩浆期,表现为多锆相(agpaitic)界熔花岗岩熔体结晶出原生钠锆硅酸盐(斜钠锆石),在该阶段,多锆相界熔花岗岩经历钠质交代,斜钠锆石原位分解为锆石-石英假象,假象中锆石U-Pb年代学表明锆成矿发生在123.9±0.6Ma。随后,Nb-Be-REE矿化以多种矿物形式、分三个连续的阶段(Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ阶段)、呈浸染状分布于遭受赤铁矿化的界熔花岗岩中,重稀土为主的矿物普遍形成于以轻稀土为主的矿物之前。Ⅱ阶段是巴尔哲矿床中Nb、Be和重稀土矿化的主要阶段,大部分界熔花岗岩均遭受了不同程度的赤铁矿化,并伴随钇兴安石、铈兴安石、钇易解石、铌铁矿等稀有稀土金属矿物的形成,主要形成以石英为主的假象(Nb-Be-REE假象),Nb-Be-REE假象的前体矿物并非某种Nb-Be-REE矿物。Ⅲ阶段主要形成黑稀金矿、独居石及氟碳铈矿,热液独居石U-Pb年代学指示该阶段热液成矿活动发生在122.8±0.6Ma。氟铈矿和氟碳钙铈矿部分交代氟碳铈矿构成了Ⅳ阶段的矿物组合。Nb、Be和REE在热液过程中的多阶段分配和富集,是造成巴尔哲矿床中复杂矿石矿物组合以及高品位Nb-Be-REE矿化的重要原因。Nb-Be-REE矿石矿物组合中不存在锆石,且其分布与雪球石英、钠质交代和锆石-石英假象的分布没有时空关联。此外,巴尔哲角闪石中Nb、Be、REE的含量低,表明原生锆硅酸盐矿物和角闪石不是Nb、Be和REE等关键金属的物质来源。结合各岩相中角闪石元素含量的变化与熔体包裹体成分特征,笔者提出Nb和REE的富集可能是氟化物-硅酸盐熔体不混溶耦合岩浆期后热液富集的结果。因此,巴尔哲矿床中需要开展精细的熔体/流体包裹体成分研究,针对关键金属尤其是Be的来源、熔-流体演化历程以及矿化精细过程开展更深入的研究。

湖北蕲春烈马咀花岗岩成因及与钼成矿的关系

湖北蕲春烈马咀钼矿位于大别山南坡,已探明的大型钼矿鲜有报道,对该矿区的深入研究甚少,缺少对成岩成矿时代、成因和构造背景的准确厘定。对烈马咀钼矿及与成矿有关的花岗岩进行了岩相学、岩石地球化学研究和Re−Os同位素测年。结果表明:与成矿有关的岩石为斑状二长花岗岩或二长花岗斑岩,矿区成矿规模小,矿石为浸染状或细脉浸染状展布;辉钼矿等时线年龄为119±8 Ma,年龄加权平均值为118.9±0.98 Ma,指示烈马咀钼矿为早白垩世热液产物;岩石地球化学数据表明其为高硅、高钾钙碱性系列A型花岗岩;稀土元素的总含量高,轻稀土元素含量相对富集,重稀土元素含量相对亏损。烈马咀钼矿区与成矿有关的岩石形成于大别造山带伸展环境,与燕山晚期岩石圈减薄有关。

琼东南盆地二叠纪-三叠纪长英质岩浆作用:对南海北部陆缘构造属性与演化过程的启示

琼东南盆地发育二叠纪-三叠纪岩浆岩类,为研究南海北部陆缘古构造属性与大地构造演化过程提供了岩石探针。本文以基底长英质岩浆岩为研究对象,开展岩石学、锆石U-Pb年代学、岩石地球化学和锆石Lu-Hf同位素研究,探讨琼东南盆地二叠纪-三叠纪岩浆岩的时空分布、岩石成因及动力学背景。LA-ICP-MS锆石U-Pb年代学表明,琼东南盆地发育二叠纪-早三叠世、中三叠世和晚三叠世三期长英质岩浆作用(271~217Ma),且岩浆活动具有自南向北迁移的趋势。岩石地球化学分析揭示,二叠纪-早三叠世长英质岩具有较低的FeO/MgO和10000×Ga/Al比值,且强烈亏损Zr、Hf、Nb、Ta等元素,属于典型的陆缘弧I型花岗岩类;中三叠世和晚三叠世岩浆岩均具有较高的SiO_(2)、Mg^(#)、10000×Ga/Al和FeO/MgO比值,大多属于A型花岗岩类。同时,二叠纪-早三叠世长英质岩具有较低的Hf同位素组成(ε_(Hf)(t)=-7.61~-0.65),而中-晚三叠世长英质岩则大多具有较高的Hf同位素组成。岩石成因分析揭示,二叠纪-早三叠世I型花岗岩类起源于古老陆壳的部分熔融,而中三叠世和晚三叠世A型花岗岩类则部分起源于古老长英质地壳熔融,部分则起源于新生地壳熔融,并伴随有壳幔相互作用。综合分析表明,二叠纪-三叠纪期间南海北部陆缘主要受控于古特提斯造山作用控制,且先后经历了二叠纪至早三叠世的古特提斯洋壳俯冲、中三叠世印支板块与华南板块碰撞以及晚三叠世碰撞后伸展等动力学过程。

花岗质岩石中黑云母成分区域性变化对深部物质示踪及成矿的约束:以秦岭地区为例

秦岭造山带早中生代花岗质岩浆及成矿作用非常发育,是探讨地壳深部物质组成及成矿关系的重要地区之一,学者已从岩石学、矿床学和地球化学等角度开展了众多研究,但对成矿作用与花岗岩和地壳深部物质组成的认识仍不太清楚。黑云母是中酸性岩中常见的暗色矿物,也是指示成矿可能性的重要矿物之一。因此,本文对秦岭该期花岗质岩石中黑云母成分开展研究,为解决该问题探索新途径。对秦岭早中生代花岗质岩石中黑云母成分的研究结果显示,北秦岭和南秦岭两个构造单元中黑云母成分和形成物理条件存在系统差异,揭示其岩浆物源有别,进而制约了其成矿种类特征。北秦岭早中生代花岗质岩石中黑云母的成分和形成条件变化范围小,以MgO(8%~13%)、TiO_(2)(3%~5%)和Cl(0.02%~0.6%)含量较高,F(0.2%~0.4%)含量较低,以及较高的氧逸度(log f O_(2)值为-16.96~-14.62)和温度(682~771℃)为特征;而南秦岭的成分和形成条件总体变化范围较大,具有MgO(3%~15%)、TiO_(2)(2%~4.5%)、Cl(0.01%~0.18%)含量较低,F(0.1%~1.6%)含量较高,以及较低的氧逸度(log f O_(2)值为-20.88~-15.08)和温度(536~754℃)。此外,研究还显示,黑云母的形成压力与岩浆演化程度和矿物组合相关,当岩石中出现黑云母+白云母±石榴子石组合时,压力较高。秦岭两个构造单元中黑云母成分和形成条件的差异,特别是氧逸度和Cl含量的明显不同,揭示各自的成矿种类和成矿潜力不同,如北秦岭较高的氧逸度和Cl含量,形成铜矿的潜力比南秦岭大。同时,两个构造单元中黑云母的成分差异,还揭示了岩浆物源及深部物质组成的不同,即北秦岭比南秦岭具有更为年轻的地壳,这与区域同位素填图示踪的深部物质组成差异基本一致。由此可见,对区域上同时代花岗质岩石中黑云母成分的研究,不仅可以揭示岩浆演化、岩浆结晶过程物理化学条件等,还可示踪深部物质组成的空间变化与差异及成矿种类和潜力,有望成为探测深部物质组成的新方法和了解区域成矿背景和潜力的新途径。

藏南拆离系活动与淡色花岗岩就位——以希夏邦马峰地区为例

藏南拆离系是世界上最大的拆离断层系统,也是喜马拉雅造山带的重要构造边界,对喜马拉雅造山过程起着重要的控制作用。在拆离断层内部和断层下盘的高喜马拉雅单元,出露了大量的同构造淡色花岗岩;近期研究工作发现,这些淡色花岗岩具有良好的稀有金属成矿潜力,因此,研究藏南拆离系的活动历史和淡色花岗岩的就位过程,对理解拆离断层变形和演化过程、熔体-断层相互作用和成矿有着重要的启示意义。针对该问题,本文选择喜马拉雅造山带中段希夏邦马峰附近的两条经典剖面——吉隆和聂拉木,开展系统的构造地质学研究,就藏南拆离系的演化过程和淡色花岗岩的同构造迁移-就位机制进行初步探讨。研究表明,吉隆地区的拆离断层厚度数十米到上百米,影响范围小,下盘吉隆岩体和高喜马拉雅的向北拆离变形较弱;聂拉木拆离断层为藏南拆离系深部构造层次,拆离断层厚度达数千米,强烈的构造变形导致肉切村群和高喜马拉雅顶部发生强烈的糜棱岩化,韧性剪切后的淡色花岗岩以平行拆离断层的岩席或岩脉产出;由此,我们认为吉隆和聂拉木的拆离断层分别代表了藏南拆离系的不同构造层次,受控于后期不均一的构造隆升剥露过程,进而可以解释两个地区不同的构造特征。综合前人的研究工作,我们提出藏南拆离系内部拆离断层活动存在逐渐向上迁移现象,而淡色花岗岩的侵位对该过程有着重要的促进作用。早期藏南拆离系的主拆离断层层次较深,控制了淡色花岗岩的顺层迁移和就位;而晚期熔体向更浅层次的运移,也促使藏南拆离系的主拆离断层也向上部迁移。

辽东兰花岭地区古元古代Ⅰ型花岗岩类与辽吉A型花岗岩对比研究

辽东半岛是华北克拉通胶-辽-吉古元古代活动带的重要组成部分,古元古代经历了复杂的构造演化过程,并记录了多期岩浆-变质作用,约2.2 Ga的辽吉A型花岗岩和1.89~1.85 Ga的巨斑状花岗岩、正长岩分别标志着辽东古元古代造山作用的开端和结束。最新研究显示,2.20~2.15 Ga的岩浆作用形成了2种不同类型的花岗岩,它们可能具有不同的岩石成因和构造意义。在青城子铅锌矿集区北部采集的兰花岭、白砬子花岗闪长岩和黄泊辉绿岩,锆石U-Pb年龄分别为2177±19 Ma、2129±36 Ma、1876±29 Ma。花岗闪长岩的岩石成因类型、地球化学特征与典型的约2.2 Ga的辽吉A型花岗岩明显不同,属于弱过铝质、低钾钙碱性—碱性岩石,Zr、Hf、Nb、Rb含量较低,K_(2)O/Na_(2)O值、稀土元素总量极低,为典型的Ⅰ型花岗岩类。根据锆石Lu-Hf同位素分析,ε_(Hf)(t)值为-5.1~9.0,二阶段Hf模式年龄t_(DM2)为2089~2817 Ma,岩浆源区为约2.5 Ga的太古宙地壳物质和少量软流圈地幔物质。兰花岭地区花岗闪长岩具备岛弧或活动大陆边缘的地球化学亲缘属性,可能形成于弧岩浆俯冲挤压环境;结合形成于伸展环境的A型条痕状花岗岩特征,认为约2.2 Ga辽东地区古元古代活动带呈现总体伸展、局部挤压的构造环境,为洋壳板块向龙岗地块俯冲碰撞过程中或碰撞后的弧后盆地。

皖南伏岭A型花岗岩的成因——地球化学、锆石U-Pb年龄及Lu—Hf同位素特征

伏岭花岗岩体,位于江南造山带东段的皖浙相邻区,岩浆岩沿着近北东向的宁国—绩溪深大断裂断分布。笔者等对伏岭岩体鱼龙川(γ_(5)^(3-2))单元花岗岩开展了系统的全岩岩石地球化学、LA-ICPMS锆石U-Pb同位素年龄和锆石原位Lu—Hf同位素地球化学研究,结果表明,花岗岩的侵位年龄为131.8±0.9 Ma,富硅、富碱、贫钙、贫铁,具有较高的Rb、Th、U、Ga、Zr和Y含量,较低的Sr、Ba和Nb含量,稀土配分曲线呈现典型的“海鸥式”分布特征,显示强烈的负Eu异常;微量元素原始地幔标准化蛛网图显示明显的Ba、Sr、Nb的负异常。其高SiO_(2)含量和Rb/Sr值、低Ba、Sr含量具备江南造山带东段皖南地区A型花岗岩的典型特征。岩体具有同源岩浆演化特征,源区可能存在磷灰石、钛铁矿的分离结晶作用,而辉石类的分离较少。伏岭岩体主要来源于地壳中镁铁质岩石的部分熔融,其地球化学特征继承于源岩。锆石ε_(Hf)(t)变化范围较小,均在-7.0~-4.6之间,二阶段模式年龄(TDM2)为1478~1630 Ma,伏岭花岗岩可能由中元古代古老下地壳部分熔融形成。伏岭岩体的形成可能受到碰撞作用的影响,岩体形成于后碰撞期,中元古代的基底岩石被大范围的熔融,从而产生了伏岭A型花岗岩。

琼东南盆地潜山晚三叠世辉绿岩的年代学、地球化学及其构造背景

琼东南盆地中生代火成岩潜山是海域油气勘探的热点领域,但由于缺少系统的年代学和地球化学分析,有关潜山基岩的岩石成因与动力学背景仍不清楚,制约了潜山油气藏的进一步勘探。本项研究以钻井揭露的辉绿岩为研究对象,开展岩石学、年代学、地球化学和Lu-Hf同位素研究,探讨其岩石成因与动力学背景。LA-ICP-MS锆石U-Pb年代学揭示辉绿岩结晶年龄为(236±3)Ma,形成于晚三叠世。辉绿岩中SiO 2(47.96%~49.97%)和Al 2O 3(13.16%~13.68%)的质量分数较低,MgO的质量分数(6.02%~7.49%)和Mg^(#)值(58~61)较高。岩石具有右倾的稀土配分模式及正Eu异常特征,且样品富集大离子亲石元素,亏损高场强元素。岩石具有富集的锆石Hf同位素组成(εHf(t)=-9.08~-4.70)。岩石成因分析表明,辉绿岩起源于富集地幔熔融,且源区经历了早期俯冲沉积物来源的含水熔体的交代改造。本项研究揭示,琼东南盆地晚三叠世辉绿岩形成于碰撞后伸展环境,属于古特提斯造山旋回的产物。

全球淡色花岗岩的地球化学特征及其与稀有金属的成矿联系

【研究目的】近年来,淡色花岗岩成为岩石学和稀有金属成矿学研究的热点,但全球淡色花岗岩的时空分布特征尚不明确。本文旨在探讨全球淡色花岗岩的时空分布特征及其成矿专属性,进而指导勘查实践。【研究方法】文章系统梳理了全球115个淡色花岗岩体1155组地球化学数据,并结合项目组在南岭、川西、藏南、阿尔泰等地的工作,对数据开展综合分析研究。【研究结果】在成分上,淡色花岗岩的SiO_(2)含量较全球花岗岩平均值高1%以上,发生稀有金属矿化的岩体稀土含量极低。在空间上,中西欧海西造山带淡色花岗岩的SiO_(2)和ALK(Na_(2)O+K_(2)O)含量低于喜马拉雅淡色花岗岩,也低于中国西部淡色花岗岩,而中国西部淡色花岗岩的SiO_(2)和ALK含量又低于中国东部的淡色花岗岩,中西欧和北美地区的淡色花岗岩富集P_(2)O_(5);样品中Li、Be、Nb、Ta、Ga、Rb和Sn含量的最高平均值均出现在中西欧地区,W含量最高平均值出现在中国东部。在时间上,新生代淡色花岗岩的SiO_(2)和ALK含量高于古生代,低于中生代;古生代淡色花岗岩富集P_(2)O_(5);电气石是新元古代淡色花岗岩的一个重要矿物特征。【结论】成矿的淡色花岗岩一般不含岩浆型石榴子石,A/CNK>1.2,与Sn–W–Nb–Ta成矿有关的淡色花岗岩的Rb/Sr>1,ΣREE>10×10^(−6),与Li–Sn–Nb–Ta–Be成矿有关的淡色花岗岩的Rb/Sr>1,ΣREE<10×10^(−6)。相比之下,中国东部中生代淡色花岗岩演化程度最高,成矿潜力最好。

原特提斯洋在滇西南地区的俯冲记录:来自保山地块奥陶纪花岗岩的年代学、地球化学以及Hf-Nd同位素的支持

中国西南地区在早古生代期间位于冈瓦纳大陆北缘,该地区保存有早古生代岩浆岩记录,它们的形成与原特提斯洋的演化密切相关。本文报道了滇西南地区保山地块平达乡附近的早古生代花岗岩的岩石学、全岩主-微量地球化学、LA-ICP-MS锆石U-Pb年龄、锆石Hf同位素和磷灰石Nd同位素组成,以探讨保山地块早古生代花岗岩的岩石成因、岩浆源区性质以及岩体形成的地球动力学机制。通过对保山地块平达花岗岩中岩浆锆石开展LA-ICP-MS U-Pb同位素测试,结果显示花岗岩形成于465.9~454.9Ma,是中-晚奥陶世岩浆作用的产物。平达岩体主体岩性为二长花岗岩,主要矿物组成为斜长石、石英和碱性长石(条纹长石和正长石),次要矿物为黑云母和白云母。本文报道的花岗岩样品显示出高的SiO_(2)(72.16%~76.87%)和Al_(2)O_(3)(12.50%~14.36%)含量,低的MgO(0.12%~0.64%)、Mg#(20.9~35.9)、Cr和Ni含量以及较高的Rb/Sr和Rb/Ba比值;结合花岗岩较高的A/CNK值(1.06~1.45),显示弱过铝质至强过铝质的特征,表明其属于S型花岗岩。此外,平达岩体二长花岗岩样品具有低的Al_(2)O_(3)/TiO_(2)比值和变化的CaO/Na_(2)O、Rb/Sr、Rb/Ba比值,表明其岩浆源区包含泥质岩石和砂质岩石,显示混合源区的特征。结合滇西南早古生代二长花岗岩变化较大的锆石εHf(t)值(-11.10~-4.05)、磷灰石εNd(t)值(-8.76~-6.96)和Hf同位素二阶段模式年龄(2140~1704Ma),表明它们的岩浆源区为古元古代地壳中泥质岩石和砂质岩石混合源区。综合滇西南地区广泛发育的早古生代岩浆岩以及同时期的蛇绿混杂岩记录,本文认为保山地块早古生代S型花岗岩是地壳沉积组分部分熔融的产物,形成于原特提斯洋西向俯冲相关的活动大陆边缘背景。

东昆仑印支晚期埃达克质花岗岩的成因和地质意义

东昆仑造山带印支期的碰撞造山过程目前尚存在争议,在东昆仑小南川地区新发现的三叠纪埃达克质花岗岩为约束碰撞造山演化提供了新的地质证据。研究通过对小南川地区出露的磨石沟和本头山2个花岗岩体开展岩石学、地球化学、锆石U-Pb和Lu-Hf同位素分析,探讨其岩石成因和构造环境,并结合以往东昆仑印支晚期岩浆作用和沉积作用的研究成果,初步讨论了东昆仑印支造山带的碰撞造山过程。磨石沟岩体岩性为花岗闪长岩和二长花岗岩,形成时代为209~208 Ma;本头山岩体岩性为花岗闪长岩,形成时代为201~200 Ma。2个岩体的花岗岩含较高的SiO_(2)和Al_(2)O_(3),富碱且相对富钠,同时含较高的Sr(398×10^(-6)~613×10^(-6))和Sr/Y比值(50~97),亏损重稀土,无Eu异常,表现出埃达克质花岗岩的地球化学特征。磨石沟花岗岩具有负的全岩ε_(Nd)(t)值(-3.60^(-)3.34)和变化的锆石ε_(Hf)(t)值(-1.3~5.9),表明其来源于加厚下地壳的部分熔融。本头山花岗岩具有负的全岩ε_(Nd)(t)值(-1.65^(-)1.55)和正的锆石ε_(Hf)(t)值(+3.4^(+)7.3),表明其来源于变质基性岩组成的加厚下地壳,残留相为榴辉岩。磨石沟岩体和本头山岩体花岗岩形成于东昆仑印支造山带碰撞后伸展的构造环境。综合分析表明,东昆仑造山带在晚三叠世处于碰撞和碰撞后阶段,而碰撞后阶段的岩浆活动可以进一步划分为晚三叠世早期和晚三叠世晚期—早侏罗世初期2个阶段。

云英岩在开放与封闭岩浆体系中成因差异性的对比研究——以南岭成矿带四个代表性含钨和含锂矿床为例

云英岩是花岗质岩浆成岩和成矿过程中常见的岩石类型,也是有色和稀有金属元素的主要赋矿体。目前对其成因主要有三种认识:由花岗质熔体与外界流体交代而成、花岗质熔体与岩浆出溶热液相互作用的产物、以及高度富Li-F的特殊中酸性岩浆岩。为了进一步阐明云英岩的形成机制,本研究聚焦南岭成矿带晚侏罗世(166~145Ma)包括淘锡坑石英脉型W矿床、柿竹园矽卡岩-云英岩型W-Sn-Mo-Bi-F矿床、茅坪石英脉-云英岩型W-Sn-Li矿床、香花铺花岗岩型W-Ta-Nb-Li矿床在内的四个花岗质岩浆-液热矿床,通过对侵入岩体的花岗岩、云英岩化花岗岩和云英岩中不同类型云母的EMPA和LA-ICP-MS分析,发现:(1)淘锡坑和柿竹园W矿床中云英岩的云母为多硅白云母,而茅坪和香花铺含W-Li矿床中云英岩的云母为铁锂云母;(2)淘锡坑和柿竹园从低分异花岗岩→高分异花岗岩→云英岩,其SiO 2、Al 2O 3含量并未呈现一直增加或降低的趋势,而是出现一个转折;而茅坪和香花铺云母中的上述主量元素变化趋势一致,未出现转折,说明它们在岩浆演化上具有一定的差异性;(3)淘锡坑和柿竹园中云母的Ba含量突然增加表明有外界流体加入,而茅坪和香花铺云母中的Ba含量保持不变,说明体系基本维持在封闭状态。本研究认为,导致上述差异性的原因是由于淘锡坑和柿竹园的钨矿体是在开放体系下,花岗质熔体与外来流体发生相互作用而形成的;茅坪云英岩钨锂矿是在半封闭体系下熔体-流体共存阶段形成的,主要为岩浆自身出溶热液且有少量大气降水加入;而香花铺锂矿是在几乎全封闭体系下由岩浆与自身出溶热液相互作用的产物。本研究提出钨和锂元素的富集均需要岩浆经历高度分异作用,岩浆体系是否开放是形成何种矿产的重要条件。

甘肃青山堡中牌细粒花岗岩成因与构造环境:锆石U-Pb年龄和全岩元素组成制约

龙首山铀成矿带位于北祁连造山带与阿拉善地块的结合部位,中志留世—早泥盆世受控于祁连造山带的构造演化而处于后碰撞伸展环境,然而关于龙首山铀成矿带在后碰撞伸展环境的结束时限尚缺乏精确的年代学约束。为此本文以该成矿带青山堡中牌细粒花岗岩为研究对象,开展了岩相学、锆石U-Pb年代学和全岩主微量元素组成分析,据此探讨了岩石类型及成因、源区特征及构造环境。结果显示,中牌细粒花岗岩成岩年龄为(413.7±3.0)Ma,为早泥盆世岩浆活动的产物,形成于碰撞后伸展环境。岩石具有高Si、富碱及低CaO、MgO和P_(2)O_(5)的特征,A/CNK=1.01~1.04;富集轻稀土元素,重稀土元素相对亏损,具有明显的负Eu异常;相对富集Th、U、Nd、K,亏损Ba、Sr、P、Ti等元素。岩石的地球化学特征指示,中牌细粒花岗岩应属于弱过铝质高分异I型花岗岩。中牌细粒花岗岩形成于碰撞后的伸展环境,岩浆来源于下地壳,岩浆源区主要残留相为角闪石,在岩浆演化过程中经历了显著的结晶分异作用。结合前人研究成果,提出龙首山地区早古生代形成的岩浆活动按照时间可划分为晚奥陶世—早志留世(452~438 Ma)和中志留世—早泥盆世(430~412 Ma)两个阶段,其分别对应于构造演化的俯冲阶段和后碰撞阶段。