北疆卡鲁安Li-Be-Nb-Ta伟晶岩岩浆-热液过渡过程与晶体-熔体-流体相互作用:锆石矿物学记录

新疆卡鲁安伟晶岩型Li-Be-Nb-Ta矿床是阿尔泰造山带内重要的锂矿床之一。本文研究发现,卡鲁安富锂伟晶岩的各内部结构带,即钠长石-石英-白云母带(Ⅰ)、锂辉石-钠长石-石英带(Ⅱ)和锂云母-锂辉石-钠长石-石英带(Ⅲ)中的锆石结构和成分变化复杂,均发育三类、不同世代的锆石:Zr-P、Zr-A和Zr-O。Zr-P为原生岩浆锆石,它们具有均匀或振荡CL结构,相似的低HfO_(2)和Li、Be、Al、P、Ca、Fe、Nb、Cs、Ta含量。Zr-P_(Ⅰ)和Zr-P_(Ⅱ)的稀土元素配分模式呈左倾型,而Zr-P_(Ⅲ)的稀土配分模式呈平坦型,这与磷灰石和锰铝榴石分离结晶或熔-流体相互作用有关。Zr-A的CL结构不均匀,发育孔洞、微小富U/Th矿物包裹体,并含较高的Be、Al、P、Ca、Fe、Nb、Cs和Ta含量。Zr-A_(Ⅰ)和Zr-A_(Ⅱ)锆石显示相似的富集轻稀土、平坦式重稀土的M型稀土元素配分模式,而Zr-A_(Ⅲ)显示与Zr-P_(Ⅲ)相同的平坦型稀土配分模式。显微结构和成分差异表明,Zr-A是由原生岩浆锆石溶解-再沉淀而来,其中Zr-A_(Ⅰ)、Zr-A_(Ⅱ)锆石形成于岩浆热液过渡阶段的晶体-熔体-流体相互作用,而Zr-A_(Ⅲ)为流体交代的产物。Zr-O形成最晚,它们的CL结构均匀且强度最高,含最低UO_(2),而HfO_(2)、Li、Be、Al、P、Ca、Fe、Nb、Cs和Ta含量与原生岩浆锆石Zr-P相似,为热液成因。因此,卡鲁安富锂伟晶岩经历了岩浆、岩浆-热液过渡和热液多阶段演化,流体出溶后的晶体-熔体-流体相互作用活化早期锂辉石中的Li为伟晶岩晚期锂云母矿化(锂再富集)提供了重要物质条件。

新疆卡鲁安硬岩型锂矿床花岗岩与伟晶岩成因关系:锆石U-Pb定年、Hf-O同位素和全岩地球化学证据

卡鲁安锂矿床位于新疆阿尔泰造山带,是中国主要的稀有金属矿床产地之一,但前人工作程度较低、研究工作较少,其岩石成因和成矿机制有待于深入系统研究。文章系统研究了新疆卡鲁安含矿伟晶岩、无矿伟晶岩、外围花岗岩、外围伟晶岩、角岩、片岩、板岩等全岩样品的主量元素、稀土微量元素、Pb-Sr-Nd同位素以及锆石U-Pb定年和Hf-O同位素,旨在揭示卡鲁安矿区花岗岩与伟晶岩形成时代、岩浆起源及其演化过程,进而探讨两者之间的成因联系。年代学数据显示,卡鲁安矿区外围黑云母花岗岩、含矿伟晶岩和外围伟晶岩锆石SIMS U-Pb年龄分别为407.9±2.3Ma(n=25,MSWD=1.4)、205.0±12.0Ma(n=6,MSWD=2.2)和205.0 Ma。外围黑云母花岗岩以高SiO2(71.16%~75.39%)、高CaO(1.15%~1.85%)、低Fe2O3/FeO(<0.4)、过铝质(A/CNK=1.04~1.09)和富碱性暗色矿物(>8%)等为特征。在稀土微量元素组成方面,具有弱分异的Zr/Hf(25~55)和Nb/Ta(5.4~8.8)比值,相对富集Rb、Th、U、Pb、Hf和LREEs,亏损Ba、Nb、Sr、P、Ti等元素,为典型的弱分异S型花岗岩,其源岩可能为一套变质沉积岩。在Hf-O同位素组成方面,含矿伟晶岩(ε(Hf)(t)=-0.2~2.0,δ^18O=7.88‰~10.87‰)和外围伟晶岩(ε(Hf)(t)=-0.7~8.1,δ^18O=6.87‰~9.48‰)与外围黑云母花岗岩(ε(Hf)(t)=1.3~7.4,δ^18O=8.62‰~10.08‰)具有一致性,指示含矿伟晶岩和外围伟晶岩与外围黑云母花岗岩可能具有相同的物质源区。黑云母花岗岩与片岩、板岩具有类似的稀土微量元素配分模式、类似的Pb-Sr-Nd同位素组成和Nd同位素模式年龄,指示由片岩、板岩部分熔融产生的;同时,含矿伟晶岩和无矿伟晶岩也展现出类似的稀土元素和微量元素配分模式,但其∑REE含量明显低于外围黑云母花岗岩,表明这些伟晶岩可能与外围黑云母花岗岩具有成因关系。但黑云母花岗岩比伟晶岩成岩时代早近200 Ma,所以伟晶岩不是外围黑云母花岗岩结晶分异的产物。值得关注的是2件含矿伟晶岩与片岩、板岩具有类似的稀土微量元素配分模式、类似的Pb-Sr-Nd同位素组成和Nd同位素模式年龄,表明伟晶岩也与片岩、板岩部分熔融有关。外围伟晶岩、含矿伟晶岩和无矿伟晶岩的CaO/Na2O比值(0.01~0.19)指示其物源是以泥质岩为主;而黑云母花岗岩CaO/Na2O比值(0.36~0.51)指示源区以砂屑岩为主。综上所述,本文认为黑云母花岗岩与伟晶岩是由相同源岩的不同岩性(贫黏土的碎屑岩与富黏土的泥质岩)经不同时代构造演化的产物,其源岩均来自库鲁木提群(S(2-3)KL)的片岩和板岩,具有密切的亲缘关系。

卡鲁安伟晶岩锂矿的地气场特征及找矿意义

在伟晶岩锂矿勘查中,为了解决常规物探方法由于矿体与围岩差异不显著、应用效果不佳、化探法对隐伏锂矿效果不明显的问题,以新疆卡鲁安伟晶岩锂矿为研究区,布设了两条总长6 605 m的地气研究剖面,完成了191个测点的国内外首例地气测量勘查伟晶岩锂矿研究工作,每个测点获得Li、Rb、Be、Cs、Nb、Y等39种元素的含量,据此研究了卡鲁安研究区伟晶岩锂矿的地气异常特征。结果表明,在伟晶岩锂矿脉的倾斜方向一侧,均能捕获包含Li、Rb、Be、Cs、Nb、Y等多种元素的显著地气异常;在无矿(化)伟晶岩上方,Rb元素的地气异常幅度会增大,其它元素异常幅度则明显变小,Be不出现地气异常;其它岩性上方,没有地气异常出现。研究证实了地气法对寻找伟晶岩锂矿是准确、有效的,对在伟晶岩锂矿勘查中应用地气法找矿提供了理论参考和技术支持。

新疆卡鲁安硬岩型锂矿床成矿流体性质:来自He—Ar同位素证据

卡鲁安锂矿床位于新疆北部的阿尔泰造山带,是以锂辉石为主要矿石矿物的硬岩型锂矿床。前人对该矿床的岩石成因、成矿机制及构造背景已经有了初步的认识,但对该矿区内成矿流体的研究仍是空白,这将在一定程度上影响对矿床成因的认识。本文通过分析卡鲁安伟晶岩中锂辉石和石英流体包裹体He、Ar同位素组成,对成矿流体进行示踪研究。研究表明,含矿伟晶岩的n(^(3)He)/n(^(4)He)为0.25~3.19 Ra(平均0.97 Ra),无矿伟晶岩与外围伟晶岩n(^(3)He)/n(^(4)He)为0.13~5.32 Ra(平均1.13 Ra),均介于壳源与幔源He之间。根据成矿流体的壳幔二元混合模式进行计算:含矿伟晶岩中的地幔流体比例为3.55%~48.92%,平均值为14.67%,无矿伟晶岩与外围伟晶岩地幔流体占比为1.70%~81.79%,平均值为17.13%。含矿伟晶岩成矿流体的n(^(40)Ar)/n(,Ar)为552.50~13353.00,n(^(36)Ar,)相对含量为46.52%~97.79%,平均值为87.25%,大气的Ar贡献平均为12.75%。分析结果显示,成矿流体主要以壳源流体为主,部分幔源流体和改造型饱和大气水的混合流体,随着成矿作用的进行,地幔He与大气饱和水改造Ar皆有所减少。值得注意的是卡鲁安锂矿床成矿流体中幔源物质并非真的来自于地幔物质上侵,更有可能是来源于元古代的不成熟陆壳熔融。新疆卡鲁安锂矿床形成于陆—陆碰撞造山作用晚期的后碰撞造山阶段,造山后期的伸展导致含幔源物质的古老地壳与年轻地壳减压熔融,熔融所形成的岩浆流体随后经大气降水改造为成矿流体。

白云母成分对富锂铍伟晶岩成因的指示:以卡鲁安稀有金属矿田为例

新疆阿尔泰造山带是我国重要的稀有金属矿床矿产资源基地,尤以富Li和富Be伟晶岩型矿床广泛发育为特色。本研究选择阿尔泰造山带卡鲁安-阿祖拜矿田富Li和富Be伟晶岩型矿床开展典型解剖,以贯穿岩浆阶段-伟晶岩阶段的白云母矿物为研究主线,探讨不同矿化类型伟晶岩中云母的成分演化规律、花岗岩与伟晶岩的成因联系。矿物学特征显示富Be伟晶岩中发育大量磷酸盐矿物,而富Li伟晶岩含较多橙色锰铝榴石、锂云母而缺乏典型的Fe-Mn磷酸盐。白云母成分分析显示,从白云母花岗岩→富Be伟晶岩→富Li伟晶岩,白云母总体呈Nb含量和Nb/Ta值降低,指示白云母花岗岩、富Be伟晶岩经历了不同程度的分离结晶作用,也代表了富Li伟晶岩的岩浆分异演化程度更高。尽管利用云母成分变化(尤其是K、Rb、Cs等大离子亲石元素)模拟岩浆结晶演化过程,显示可由初始花岗质岩浆经瑞利分离结晶作用依次形成白云母花岗岩→富Be伟晶岩→富Li伟晶岩的假设。但研究区年代学、矿物学、同位素证据指示富Li伟晶岩和富Be伟晶岩具有不同的熔体性质和形成时代。因此,应用云母成分探讨伟晶岩的成因联系应当建立在花岗岩-伟晶岩系统具有合理的时空分布和其它支持源自同一岩浆源的前提之上。

地物化综合找矿方法在新疆阿尔泰卡鲁安锂辉石矿床中的应用

卡鲁安锂辉石矿床位于新疆阿尔泰哈龙-青河稀有金属矿带、柯鲁木特-吉得克伟晶岩矿集区,赋存于中-上志留统库鲁木提群(红柱石、矽线石、堇青石、十字石)黑云母石英片岩中,以650号、807号、806号矿体规模最大,矿体主要有用组分为锂,锂资源量已达大型规模。在矿区内测制的5条土壤(植物)地球化学剖面表明,Li-Nb-Ta-Bi-Cs-Hf异常与伟晶岩脉的套合性好,植物化探显示的局部异常优于土壤化探。矿区岩矿石之间存在较明显的电阻率差异,矿体表现的异常特征是中高电阻率、高极化率,是本次音频大地电磁测深(AMT)工作的物性前提。施工的4条AMT剖面表明,AMT测量对卡鲁安矿区构造、伟晶岩脉的延伸、深部盲脉或覆盖区伟晶岩脉的预测有一定的指示作用,尤其是对已有矿体深部成矿预测效果较好。采用地球化学测量和遥感蚀变信息圈定异常区,通过地质填图、路线调查寻找矿体(脉),物化探剖面测量定位或寻找矿脉、电阻率法预测延深、槽探揭露圈定矿(脉)体和深部工程验证估算资源量等伟晶岩型锂、稀有金属矿综合勘查技术方法体系是新疆稀有金属找矿勘查工作的有效手段,在卡鲁安地区锂找矿工作中应用效果显著,不仅为进一步找矿突破提供技术支持,也对类似矿床的找矿工作具有一定的借鉴意义。

新疆福海县卡鲁安锂辉石矿地质特征及控矿因素

本文通过对福海县卡鲁安锂辉石矿床所处区域地质背景及矿床地质特征等的总结分析,结合前人研究成果,认为伟晶岩脉分布主要受哈龙复背斜及哈龙岩体控制,其成因应为受海西中晚期岩浆活动形成的花岗伟晶岩岩浆上侵形成的伟晶岩型矿床,并总结了找矿标志。