川西碱性岩-碳酸岩型稀土矿床成矿模型

为构建碱性岩-碳酸岩型稀土矿床成矿模型,从源区及岩浆演化角度研究了川西牦牛坪和里庄两个典型稀土矿床。牦牛坪碱性正长岩元素和Sr、Nd、Pb、B同位素以及里庄基性脉岩元素和同位素地球化学研究显示,来自俯冲板片熔/流体的共同交代使地幔源区发生稀土初始富集,切壳拉张性深大断裂引发的脉动式软流圈上涌,诱发富集地幔低程度部分熔融形成富稀土和挥发分的碱性母岩浆。牦牛坪云母原位主、微量元素分析结果显示,在地壳岩浆房中,幔源碱性母岩浆经适度演化后不混溶形成了碱性硅酸盐熔体与富SO_(3)和F的碳酸盐熔体。牦牛坪氟碳铈矿原位Th-Pb定年和单斜辉石、磷灰石成分和方解石C-O、Sr、Pb同位素及组成研究显示,不混溶的硅酸盐熔体与碳酸盐熔体经充分演化,分别形成碱性岩型、霓辉重晶伟晶岩型和碳酸岩型稀土矿体。里庄矿床霓长岩化研究显示,富稀土流体出溶和强烈的水-岩反应有利于稀土元素超常富集成矿。此外,牦牛坪矿床杂岩体中的碱性花岗斑岩锆石U-Pb年代学、元素地球化学及Sr、Nd、Hf同位素研究显示,软流圈上涌导致的区域持续性地热异常对超大型稀土矿床的形成具有重要作用。结合前人研究结果,本文认为源区稀土富集、熔体不混溶、充分的岩浆-热液演化及区域高热状态可能是形成超大型碱性岩-碳酸岩型稀土矿床的重要控制因素,并据此构建了川西碱性岩-碳酸岩型稀土矿床成矿模型。

川西冕宁木落寨碳酸岩型稀土矿床流体演化对成矿的制约:来自包裹体和稳定同位素的证据

木落寨稀土矿床位于青藏高原东部,扬子克拉通西南缘,属于典型的碳酸岩型稀土矿床。与其他成矿过程复杂的碳酸岩型稀土矿床相比,该矿床具有完整而连续的流体演化过程,且几乎不受热液蚀变和后期构造-岩浆事件的影响,因此是研究碳酸岩型稀土矿床成矿过程的理想对象。本次研究结合详细的1∶5000矿区岩性-构造-蚀变-矿化野外地质调查和流体包裹体研究,将矿床形成过程划分为三期,即岩浆期、热液期和表生期。热液期作为主要的成矿期,又可细分为热液早阶段、热液中阶段和热液晚阶段三个阶段。对热液不同阶段的重晶石、萤石、石英和氟碳铈矿的流体包裹体研究表明,主要分为以下6类:(1)熔体(M类)包裹体;(2)熔流包裹体;(3)富CO_2包裹体(WC类);(4)含子矿物富CO_2包裹体(SC类);(5)含子矿物水溶液三相包裹体(S类);(6)气液两相包裹体(W类)。热液早阶段为岩浆-热液过渡阶段,以粗粒萤石和重晶石为特征,发育熔融和熔流包裹体,指示成矿流体来自岩浆出溶。WC、SC和S类包裹体主要在热液中阶段石英和萤石中而W类包裹体大部分存在于热液晚阶段氟碳铈矿中。WC类包裹体具有不同的CO_2充填度,表明热液中阶段成矿流体发生不混溶作用。结合WC类包裹体端元组成的显微测温结果和等容线法,模拟计算出不混溶作用发生的温度为280～320℃之间,压力为120～180MPa,盐度范围较大,为2. 4%～42. 4%Na Cleqv。热液成矿期晚阶段氟碳铈矿中的W类包裹体具有稳定的气液比,说明成矿环境较均匀,其测温结果显示大规模稀土矿化主要发生在200～260℃之间,压力<200bars,盐度为6. 5%～11. 2%Na Cleqv。激光拉曼结果显示SC和S类包裹体中的子晶主要为重晶石、天青石和无水芒硝等硫酸盐,指示成矿流体富集Na^+、Ca^(2+)、K^+、Sr^(2+)、Ba^(2+)、SO_4^(2-)、F^-和Cl^-离子。成矿流体δD和δ^(18)O同位素组成分别为-96. 5‰～-50. 1‰和0. 9‰～6. 4‰,与区域上其他碳酸岩型稀土矿流体同位素组成相似,指示流成矿流体出溶过程中经历自岩浆脱气做作用,且晚阶段有大气降水加入。热液成矿期中阶段硫化物和硫酸盐的δ34SV-CDT分别为集中在-6. 10‰～-4. 77‰和4. 33‰～4. 90‰,与区域其他稀土矿床硫同位素值吻合,反应幔源岩浆硫特征。硫酸盐和硫化物的硫平衡分馏计算结果为16. 7‰～25. 1‰,远大于二者差值(9. 1‰～11. 0‰),显示成矿晚阶段为开放系统。以上研究结果和实验岩石学共同指示木落寨矿床稀土元素在热液中主要以[REE(SO4)2]-和[REECl]2+形式迁移,不混溶作用是流体演化的重要过程,提供成矿所需CO_2,而成矿流体冷却和大气降水混入致使络合物分解被认为是热液晚阶段稀土矿物大规模沉淀的主要机制。

川西冕宁-德昌稀土成矿带壳源混染促进稀土成矿作用

川西冕宁-德昌稀土成矿带是我国重要的稀土成矿带之一,然而壳源混染与稀土成矿之间的关系尚缺乏有效制约。辉钼矿Re-Os同位素体系已发展成为示踪壳源混染作用的灵敏指示剂。为了揭示壳源混染在川西碳酸岩型稀土成矿中的作用,对牦牛坪和木落寨稀土矿床开展了辉钼矿Re-Os同位素研究。岩相学特征表明,辉钼矿在岩浆期产出于方解石间隙中,在伟晶岩期产出于石英间隙中,在热液期与热液矿物、硫化物共生。牦牛坪稀土矿床2件辉钼矿样品Re-Os模式年龄分别为25.93和26.05 Ma,Re含量(质量分数,下同)分别为44.933×10^(-6)和28.678×10^(-6);木落寨稀土矿床的辉钼矿样品Re-Os模式年龄为28.90 Ma,Re含量为38.765×10^(-6)。辉钼矿形成年龄与稀土矿床成岩成矿年龄一致,说明辉钼矿沉淀与稀土成矿同期,3件辉钼矿样品Re含量均为10-5数量级,表示其成矿物质具有壳幔混合特征。壳源混染中和了稀土成矿流体pH值,使稀土-氯化物和稀土-硫酸盐失稳,富CO 2含钼流体的混合促进了成矿流体中CO^(2-)_(3)与稀土元素结合,导致氟碳铈矿的沉淀。

白云鄂博铁、铌、稀土矿床：研究进展、存在问题和新认识

白云鄂博是世界第一大稀土元素矿床,其稀土元素资源量占世界目前已知稀土元素资源总量的三分之二以上,具有重要的经济和战略地位。白云鄂博自1927年发现至今已有92年,对其的开发和研究历史悠久,在赋矿碳酸岩的成因、成矿年代、稀土矿物学等方面取得了一系列重要进展,为碳酸岩型稀土元素成矿理论发展做出了突出贡献。由于矿床经历了成矿后复杂的构造变形和热液蚀变,致使其地质、地球化学特征复杂,学界对其成因和成矿过程一直存在不同认识,对成矿碳酸岩的岩浆演化、稀土元素迁移与富集机理等方面的研究也相对薄弱。笔者最新研究表明,矿区过去被认为是下白云鄂博群的H1、H2、H9岩石单元并非沉积变质岩或变质火山岩,而应为岩浆侵入成因,矿区其他岩石单元(H3~H7)的成因也值得商榷。H9岩石单元中的黑云母岩(前人称为黑云母板岩)和富含黑云母的碳酸岩(前人称为暗色板岩)为成矿碳酸岩的一部分,是碳酸岩不同岩相带的表现。黑云母岩和富黑云母碳酸岩相对于含矿碳酸岩具有相对低的稀土元素含量和轻、重稀土元素比值,表明岩浆演化可能对稀土元素的富集和分异具有重要贡献。矿区主要岩石单元成因的新认识不仅为矿床成因、成矿背景研究提供了新的依据,同时也为研究区域构造演化、正确厘定矿区构造式样和指导矿区深部和外围找矿提供了新的思路。