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。