阿尔金西段库木塔什萤石矿床成因:磷灰石U-Pb年龄、原位Sr-Nd同位素、地球化学约束

近年来,阿尔金西段取得萤石找矿重大突破,相继发现卡尔恰尔和库木塔什等矿床,但成矿时代和成矿机制研究薄弱。笔者选取库木塔什矿床与萤石密切共生磷灰石为研究对象,开展原位U-Pb定年、Sr-Nd同位素及地球化学分析,以探讨萤石矿成矿时代及矿床成因。磷灰石常呈自形-半自形结构,表面均匀,单偏光下近乎透明,主要与萤石、方解石、带云母、氟碳铈矿等矿物共生。结果显示,磷灰石U-Pb同位素年龄为(448±27)Ma,成矿作用与碱长花岗岩侵入活动密切相关,均为晚奥陶世构造-岩浆活动产物。磷灰石中F含量为4.20%~5.12%,Cl含量小于0.02%,极低的Cl含量表明出溶的流体Cl含量较低。磷灰石稀土元素含量较高(908×10^(-6)~2164×10^(-6)),稀土配分曲线显示强烈Eu负异常和Ce正异常,且与萤石、方解石、碱长花岗岩有明显的一致性,推测与岩浆-热液阶段大量流体出溶密切相关。磷灰石的^(87)Sr/^(86)Sr值为0.70913~0.71047,^(143)Nd/^(144)Nd值为0.51138~0.51153,εNd(t)值为-13.3~-10.3,表明成矿物质具有壳幔混合特征。综合研究表明,阿尔金西段萤石成矿时代为奥陶纪,与同期碱长花岗岩密切相关,形成于后碰撞伸展阶段,成矿流体来源于碱长花岗岩的熔体-流体演化,为岩浆热液充填型矿床。

阿尔金西段库木塔什萤石矿床成矿流体特征及成矿机制探讨

库木塔什萤石矿床位于阿尔金西段卡尔恰尔超大型萤石矿带内,是近年来新发现的一处大型萤石矿床,矿体以萤石-方解石脉型为主,伴生含锂带云母,产于古元古界阿尔金岩群的NE向与近EW向断裂中。目前,关于矿床成矿流体特征与成矿机制的研究较为薄弱。本研究以不同成矿阶段萤石和方解石的流体包裹体为研究对象,开展流体包裹体岩相学、显微测温、激光拉曼光谱和H、O同位素研究。成矿过程可划分早阶段(Ⅰ)、晚阶段(Ⅱ)两个阶段。早阶段形成块状矿石,主要发育富气两相水溶液包裹体和CO_(2)三相包裹体,均一温度为225.1~410.8℃,盐度为5.20~9.63 wt%NaCl_(eqv),密度为0.25~0.76 g/cm^(3);晚阶段形成角砾状、网脉状矿石,主要发育富液两相和富气两相水溶液包裹体,均一温度为117.2~347.8℃,盐度为0.53~12.73 wt%NaCl_(eqv),密度为0.40~0.91 g/cm^(3)。包裹体的液相成分以H_(2)O为主,含有少量CO_(2),气相成分以CO_(2)为主,含少量的CH4、N2、H_(2)及H_(2)S等。成矿早期流体为中高温、中低盐度、低密度的NaCl-H_(2)O-CO_(2)热液体系,成矿晚期流体为中低温、低盐度、低密度的NaCl-H_(2)O-CO_(2)热液体系。H、O同位素研究结果表明,成矿流体来源于岩浆热液和大气降水的混合。成矿早期萤石的沉淀机制主要为岩浆热液和大气降水混合以及水-岩反应,晚期进一步发生流体混合作用,致使温度降低,形成角砾状及网脉状矿石。库木塔什萤石矿床属岩浆热液充填型脉状萤石矿床。

阿尔金西段卡尔恰尔—库木塔什超大型萤石矿带矿床地质、控矿花岗岩特征及找矿远景

【研究目的】阿尔金西段近年来萤石找矿取得重大突破,新发现卡尔恰尔、库木塔什、小白河沟、布拉克北等矿床(点),已达超大型规模,初步形成西部重要的萤石大型资源基地。有关萤石成矿机制的研究非常薄弱,本文选择区内的典型矿床开展研究,以期揭示阿尔金西段超大型萤石成矿带矿床地质、控矿因素与找矿远景,深化矿床成因研究并指导区域找矿。【研究方法】本文在详尽野外调查的基础上,利用LA-ICP-MS锆石定年、岩石地球化学和Hf同位素分析,探讨成岩成矿时代、控矿碱长花岗岩成因及萤石成矿机制,总结区内控矿要素和找矿标志,通过地质、地球化学和遥感等数据进行成矿预测,分析区域找矿远景。【研究结果】研究发现,区内萤石成矿与碱长花岗岩密切相关,矿体明显受控于北东向及次级北东东、东西向断裂构造,赋矿地层主要为阿尔金岩群斜长片麻岩和大理岩,矿石类型主要有块状、脉状、角砾状矿石,矿物组成主要为萤石、方解石、少量石英及磷灰石,早期萤石呈白色,晚期萤石呈紫色,伴生含锂的带云母,属于岩浆热液充填型脉状萤石矿床。库木塔什萤石矿区控矿碱长花岗岩锆石U-Pb年龄为(450.0±2.7)Ma,εHf(t)为-5.33~+6.45,二阶段模式年龄(TDM2)为1020~1767 Ma,具有钾玄质、准铝质、高分异特点,具有富F、高ΣREE特征,明显富集大离子亲石元素Rb、Th、U、La、Ce、Nd、Zr、Hf等,强烈亏损Ta、Nb、Sr、P、Ti等,属于A型花岗岩,与奥陶纪造山后伸展背景下壳幔岩浆混合作用密切相关。【结论】区域广泛分布的高氟碱长花岗岩对于萤石-锡-稀有-稀土成矿十分有利。矿带萤石控矿要素主要为碱长花岗岩+北东向断裂及次级构造系+阿尔金岩群富钙地层,叠加“F化探异常+碳酸根离子异常”等重要找矿标志,成矿预测显示具有巨大的萤石找矿潜力,北东向与东西向构造系、碳酸根离子异常、F化探异常等套合区域具有较大找矿远景。