青藏高原东部碳酸岩-正长岩杂岩体型REE矿床成矿模式--以大陆槽REE矿床为例

冕宁-德昌稀土(REE)矿带位于青藏高原东部,受川西一系列走滑断裂控制,大陆槽矿床是矿带中唯一位于南部的大型REE矿床。在前人研究基础上,结合近年来对整个稀土矿带地质填图和室内研究,重点对大陆槽矿床的成矿特征、赋矿围岩及其蚀变、矿石类型、成矿流体来源和流体包裹体演化等方面与同一矿带内的其它矿床进行了详细对比,进一步总结了碳酸岩型(含碳酸岩-正长岩杂岩体)REE矿床的成矿过程。大陆槽矿床的No.1号和No.3号矿体均位于碳酸岩-正长岩杂岩体内,分别由不同隐爆角砾岩筒所控制。以往研究认为两个矿体的碳酸岩-正长岩杂岩体侵位的年龄都在12Ma左右,本次研究发现在26.49±0.63Ma已经存在碳酸岩-正长岩杂岩体岩浆活动。大陆槽REE矿床受隐爆角砾岩构造活动和风化作用的影响,矿石类型以角砾岩型和风化型为主,脉石矿物和矿石矿物在手标本尺度和镜下很难辨认。通过野外观察、镜下矿物共生组合、包裹体显微测温等研究发现,大陆槽矿化过程和牦牛坪矿床相似,只是矿化规模较小,矿化阶段分为岩浆岩阶段-伟晶岩阶段(>600℃)-高温热液阶段(450~350℃)-低温热液阶段(<350℃),氟碳铈矿形成于热液阶段的晚期。根据伟晶岩阶段至热液阶段氟碳铈矿中流体包裹体的特征,发现多期次隐爆角砾活动导致大气降水和碳酸岩中脱出的CO_2的加入,使得成矿流体的密度(0.732~0.631g/cm^3)、压力(2436~101bar)逐渐降低,直至成矿。此外,岩相学观察和拉曼测试分析也表明包裹体从熔融包裹体过渡到含重晶石、萤石、天青石子晶的富CO_2包裹体、气液两相包裹体,显示了成矿流体由岩浆至热液的转化过程。大陆槽矿床中的包裹体阴离子以SO_4^(2-)为主,气体以CO_2为主,成矿流体中阳离子主要为K^+、Na^+、Ca^(2+)、Sr^(2+)、Ba^(2+)和稀土元素阳离子,表明流体属于SO_4^(2-)-CO_2-H_2O体系,与矿带中其它矿床的成矿流体体系一致。成矿流体的主要成分是岩浆水、大气水和碳酸岩脱碳作用形成的CO_2,后者导致热液方解石和氟碳铈矿的O同位素(氟碳铈矿和方解石:δ^(18)O=5.8‰~12.5‰)值升高。已有研究显示矿带中不同矿床的脉石矿物如重晶石、天青石的Sr-Nd-Pb同位素与碳酸岩-正长岩杂岩体的相关数值基本一致,表明这些脉石矿物来源于碳酸岩-正长岩杂岩体。多期次隐爆角砾岩化作用及大陆槽断裂相关的构造活动促进了成矿流体的循环,直接或间接导致了大陆槽隐爆角砾岩型和风化型矿石的形成。尽管在大陆槽和牦牛坪矿床可以识别出表生氧化阶段,但这一过程并不伴随稀土矿化,热液阶段才是稀土沉淀的主要阶段。研究还强调了碳酸岩发育的大陆槽No.3矿体和里庄矿床主要出现的霓长岩化与矿化无关,而牦牛坪矿床地表并无霓长岩化蚀变。在以往和本次研究的基础上,建立了川西碳酸岩-正长岩型稀土矿床的成矿模式。

河北矾山超镁铁岩-正长岩杂岩体中黑云母的特征及其成岩指示意义

河北矾山超镁铁岩一正长岩杂岩体侵位于华北克拉通北缘,为硅不饱和过钾质碱性岩,起源于受古亚洲洋俯冲物质改造过的富集岩石圈地幔。矾山杂岩体侵位于晚三叠世,是华北克拉通北缘三叠纪碱性岩带的代表性岩体之一。本文利用电子探针(EMPA)和激光等离子质谱仪(LA-ICPMS)获得了该特殊岩浆体系下黑云母的主量和微量元素组成,并讨论了其成岩指示意义。矾山杂岩体各类型岩石中的云母均为黑云母,Fe/(Fe+Mg)为0.32~0.57,∑Al为1.179~1.375。黑云母成分记录石榴石辉石正长岩结晶时体系氧逸度LogfO_2=-12.5^-15,温度为680~780℃。矾山杂岩体的黑云母具有极低的稀土元素含量(小于0.100×10^(-6)~1.077×10^(-6)),对全岩稀土元素配分型式基本上没有影响。在微量元素组成上,黑云母是元素Rb、Ba、Nb、Ta、V、Cr、co和Ni的主要载体,其Sr、Zr、Hf、Y、Sc、Th和U的含量明显低于全岩。黑云母成分反映矾山杂岩体岩浆体系以富Fe、高氧逸度为特征,这可能是该杂岩体发育具有经济价值铁矿床的原因之一。

河北武安洪山正长岩杂岩体中单斜辉石矿物成分特征与岩浆演化过程

洪山正长岩杂岩体发育较多的具有核-边(核-幔-边)结构的单斜辉石,通过研究单斜辉石成分的变化,可以获得岩石成因及演化信息。本文在详细野外地质调查的基础上,采用锆石U-Pb年代学、矿物学研究,获得洪山正长岩杂岩体内黑云辉石正长岩锆石U-Pb年龄为(126.9±1.2)Ma,是华北克拉通岩石圈减薄峰期的产物;洪山正长岩杂岩体内辉石正长岩与黑云辉石正长岩中单斜辉石Mg#值分别在39.4~72.5、55.4~81.7,具有较高FeO、Na2O、CaO含量,较低Al2O3、MgO、TiO2含量的特征;单斜辉石总体具有透辉石→霓石的演化趋势,并与熔体达到平衡状态,单斜辉石在初始演化时具有Fe2+对Mg2+的取代关系,随着演化的进行,岩浆更加富钠、富铁,反映了岩浆体系具有高温、中等氧逸度和富碱的特点。结合单斜辉石核-边(核-幔-边)具有截然的接触关系和不连续的化学组成,表明洪山正长岩杂岩体在形成后还经历了富钠、富铁流体的改造,致使单斜辉石形成了具有富钠、富铁的边部,流体可能是由西向东(或者由洪山正长岩杂岩体中部向外部)对杂岩体进行改造的。

碱性岩中富钛钙铁榴石的成因及成岩成矿意义:以河北矾山超镁铁岩-正长岩杂岩体中的石榴石为例

富钛钙铁榴石是硅不饱和碱性火成岩中的特征矿物,其Ti含量和Ti进入石榴石的方式可直接反映岩浆体系的硅饱和度和氧逸度。河北矾山超镁铁岩-正长岩杂岩体是华北克拉通北缘东西向展布三叠纪碱性岩带的重要岩体之一,其岩石中发育三种类型的富钛钙铁榴石:类型Ⅰ发育于岩体外带的石榴石辉石正长岩中,与辉石、黑云母呈岩浆共生关系,端元组成为Adr_(25-65)Mmt_(15-37)Slo_(8-28)Grs_(10-14),以高TiO_(2)含量(6.08%~18.61%)、较低的SiO_(2)含量(25.46%~33.26%)为特征,为原生岩浆成因;类型Ⅱ见于各类岩石,呈细粒他形充填于其他矿物颗粒之间,端元组成为Adr_(57-69)Mmt_(5-19)Slo_(0-6)Grs_(19-27),以高Al_(2)O_(3)含量(3.95%~5.56%)为特征,为岩浆演化后期熔体富Al_(2)O_(3)时结晶而成;类型Ⅲ亦见于各类岩石,主要呈细粒他形或细碎状发育于其他矿物内,端元组成为Adr_(68-79)Mmt_(8-14)Slo_(0-5)Grs_(6-14),以低的Al_(2)O_(3)含量(1.18%~2.89%)和较高的FeO含量(21.65%~24.62%)为特征,为岩浆期后热液成因。在矾山杂岩体的富钛钙铁榴石中,Ti主要以Si→Ti^(4+)和2Fe^(3+)→Ti^(4+)+Fe^(2+)/Mg替代方式进入到晶体结构中,反映了矾山杂岩体的母岩浆体系为二氧化硅不饱和的碱性岩浆,并具有较高的氧逸度。受石榴石的主量元素组成和相应的晶体结构控制,在微量元素组成上,矾山杂岩体中的富钛钙铁榴石富集轻稀土或中稀土、亏损重稀土,大离子亲石元素(Rb、Ba、Pb和Sr)含量较低或极低,而高场强元素(如Th、U、Nb、Ta、Zr和Hf等)含量普遍较高。本文对石榴石的成因研究结果支持矾山杂岩体不同类型的岩石形成于封闭体系下同一母岩浆系统充分的结晶-分异和堆晶作用;此演化模式可以较好地解释矾山杂岩体的同心环状特征和韵律层状结构,以及磁铁矿和磷矿的成因。

河北武安洪山正长岩杂岩体成因与地表快速隆升-剥蚀特征

为了解洪山正长岩杂岩体的源区和成因,以及其形成过程中伴随的地表快速隆升-剥蚀现象,在详细野外地质调查的基础上,采用岩石学、地球化学、U-Pb年代学和锆石Lu-Hf同位素研究.获得洪山正长岩杂岩体内粗粒辉石正长岩和粗面岩锆石U-Pb定年结果分别为125.6±1.2 Ma和121.9±2.3 Ma,粗粒正长岩年龄介于二者之间;岩体属于高硅、富碱、富铝、贫镁、Mg#较低的准铝质-过铝质碱性岩,经历了大量地壳流体的改造;粗粒辉石正长岩锆石普遍发育年龄相近的核-边结构,核部εHf(t)为-5.0^-8.4,具有较高的U、Th、Pb含量,边部与同时期的粗面岩锆石特征一致εHf(t)为-11.3^-14.4,U、Th、Pb含量较低,表明锆石结晶初期岩浆具有地壳来源的特征;喷出相的粗面岩直接覆盖在中心相的粗粒正长岩上,这一现象说明洪山正长岩杂岩体形成过程中伴随了地表的快速隆升-剥蚀.洪山正长岩杂岩体的形成过程与拆沉作用关系密切,是华北克拉通减薄作用在地表浅部的响应.

川西冕宁-德昌稀土矿带正长岩-碳酸岩杂岩体中锆石矿物学特征与矿化过程

川西冕宁-德昌稀土成矿带不同矿床中各种产状的正长岩是主要的赋矿围岩,运用各类显微图像、拉曼光谱、电子探针等测试方法分别选取其中新鲜(Ⅰ类)、重结晶(Ⅱ类)、受热液蚀变(Ⅲ类)和受成矿流体蚀变(Ⅳ类)的锆石进行矿物学研究。Ⅰ类和Ⅱ类锆石特征相似,透射图清晰,含岩浆子晶矿物包裹体,结晶程度好,拉曼光谱半高宽较小;Ⅲ类锆石透射图呈云雾状,晶体结构由于受到破坏而呈筛状,拉曼光谱半高宽较大,含少量钍石包裹体,低Zr,高U、Th、Hf、Ce含量;Ⅳ类锆石由于受到更强烈的蚀变,结构破坏最强烈,拉曼光谱半高宽最大,包裹体大量出现,锆石成分含有更多的U、Th、Hf以及La、Ce、Nd、Sm。各矿床正长岩-碳酸岩杂岩体中的锆石,Ⅰ类—Ⅲ类—Ⅳ类经历的蚀变程度逐渐加深、结构破坏增强、钍石包裹体和U、Th、Hf、Ce含量不断增加,反映了岩浆-伟晶岩-成矿过程中,锆石经历了不同的蚀变过程,同时也反映了稀土从岩浆到成矿不同阶段的蚀变矿化和富集。