喜马拉雅东部库曲锂铍花岗质伟晶岩的稀有金属矿物学研究

在喜马拉雅造山带已发现普士拉、热曲、吉隆、洛扎等多个岩体中花岗岩-伟晶岩与锂铍等稀有金属成矿作用相关,并有大规模的锂辉石伟晶岩(含细晶岩)产出。喜马拉雅东部的库曲岩体也发现了锂辉石伟晶岩出露,主要侵入到主体白云母花岗岩中。本次研究对库曲岩体中不同类型的花岗质伟晶岩进行了详细的岩相学、矿物学和年代学的研究。根据不同矿物组合和产出位置,将库曲伟晶岩分为四类:广泛分布的伟晶岩I,主要包含长石-石英-白云母;岩体西部桑玉村出露伟晶岩II(包含钠长石-石英-白云母带和细粒钠长石带)和伟晶岩III(锂辉石-钠长石-石英带);岩体东部出露细晶岩脉。库曲伟晶岩都含不同体积百分比的石榴石和电气石,以及典型的稀有金属矿物如绿柱石、铌铁矿族矿物和少量锡石。独居石和铌铁矿族矿物的U(-Th)-Pb同位素年代学结果显示库曲伟晶岩主要形成于~25Ma,还存在稍晚一期的岩浆活动,细晶岩形成于~14Ma。同时代的伟晶岩I、II和III全岩成分呈现出明显的变化趋势,K_(2)O/Na_(2)O、Zr/Hf和Nb/Ta比值、REE总量和Eu/Eu^(*)呈降低趋势,而稀有金属(Li、Be、Nb、Ta、Rb和Cs)含量逐渐增加。矿物的成分变化趋势更明显,从伟晶岩I到III中白云母的K/Rb比值和MgO含量明显降低,电气石向更富集Li、石榴子石和铌铁矿族矿物向更富集Mn(在伟晶岩III中分别接近锰铝榴石和铌/钽锰矿端元组分)、绿柱石向更富集Li-Cs的方向变化。伟晶岩III中锡石含量相对增加,常与锂辉石共生。细晶岩脉的矿物学特征介于伟晶岩I和II之间。综合上述研究显示库曲伟晶岩是花岗质岩浆分异演化的最终产物,矿物是伟晶岩形成过程和分异程度的有效指示剂,库曲的稀有金属成矿作用显示出Be、Be-Nb-Ta(-Sn)、Li-Be-Nb-Ta-Sn(岩体最边缘)矿化的变化趋势。锂辉石是库曲伟晶岩中主要的原生锂矿物,次生的锂辉石和石英后成合晶可能是在富锂流体中形成的,而不是透锂长石降温过程中形成的,这与库曲伟晶岩侵入到白云母花岗岩的产状相符。

东秦岭卢氏稀有金属伟晶岩的绿柱石矿物学特征及其指示意义

绿柱石是重要的铍矿石矿物,记录了花岗伟晶岩型稀有金属矿床的成岩成矿过程。东秦岭伟晶岩区是我国重要的稀有金属产地之一。本文调查了东秦岭卢氏伟晶岩区中的南阳山矿区(703号脉锂矿化伟晶岩和302号脉铍矿化伟晶岩)、七里沟-前台矿区(前台锂矿化伟晶岩)、蔡家沟矿区(大西沟和韭菜沟锂矿化伟晶岩)和瓦窑沟矿区(西山沟和瓦窑沟铍矿化伟晶岩)的伟晶岩内部结构分带,认为东秦岭稀有金属伟晶岩主要为过铝质LCT型伟晶岩,属于稀有金属(REL)类REL-Li亚类。其中,703号脉、韭菜沟和大西沟伟晶岩属复杂型锂辉石亚型,前台伟晶岩属钠长石-锂辉石型,302号脉、瓦窑沟和西山沟伟晶岩属绿柱石型绿柱石-铌铁矿亚型。电子探针结果表明绿柱石富碱金属,贫铁和镁。绿柱石元素替代机制包括通道-八面体替代、通道-四面体替代以及通道中碱金属阳离子间的置换。西山沟和瓦窑沟绿柱石的替代机制分别是Na(Fe2+,Mg)-1Al-1和NaLi-1Be-1。302号脉、前台、大西沟和韭菜沟绿柱石的替代机制为(Na,Cs) Li-1Be-1。703号脉绿柱石的替代机制包括NaFe2+-1Al-1、NaCs-1和(Na,Cs)Li-1Be-1。绿柱石的Cs2O含量和Na/Cs值揭示伟晶岩分异演化程度序列(由低至高)为瓦窑沟矿区→302号脉铍矿化伟晶岩→蔡家沟矿区→前台→703号脉锂矿化伟晶岩。铍矿化伟晶岩岩浆分异演化程度低于锂矿化伟晶岩岩浆。背散射图像显示绿柱石内部分带多样,包括均一结构、条带状、正/反蚀变边、补丁分带和复杂不规则分带。与铍矿化伟晶岩相比,锂矿化伟晶岩产出的绿柱石内部分带复杂多样,反映更为强烈的液相不混溶和交代作用。随伟晶岩岩浆分异演化程度升高,绿柱石FeO含量降低,内部分带更为复杂,发育蚀变边结构、补丁分带和不规则分带等。绿柱石FeO含量和内部分带特征可作为花岗伟晶岩分异演化程度的潜在指示标志。锂矿化伟晶岩中绿柱石的化学组成和内部分带特征表明岩浆就位时是高度分异演化的稀有金属伟晶岩岩浆。大西沟、韭菜沟和前台锂矿化伟晶岩岩浆就位后未经历明显分异演化过程,而南阳山703号脉伟晶岩岩浆就位后经历了较充分的分异演化,导致稀有金属的进一步富集。锂矿化伟晶岩的稀有金属成矿机制是结晶分异和液相不混溶。