湖北庙垭杂岩体富硅碳酸岩成因及其对稀土成矿的指示意义

湖北庙垭正长岩-碳酸岩杂岩体赋存我国重要的碳酸岩型稀土矿床,查明不同于主体碳酸岩(w(SiO_(2))<10%),富硅碳酸岩(w(SiO_(2))>30%)的岩石学、矿物学特征和成因机制对认识碳酸岩型稀土成矿作用具有重要意义。选取庙垭富硅碳酸岩样品为研究对象,利用电子探针(EPMA)、X射线荧光光谱仪(XRF)、激光剥蚀-电感耦合等离子体质谱(LA-ICP-MS)等分析方法,获得其岩石学和矿物学信息,并与前人研究进行对比,以期查明庙垭杂岩体富硅碳酸岩的成因和稀土成矿差异性。结果表明:①富硅碳酸岩中主要硅酸盐矿物为钾长石、钠长石和石英,与围岩梅子垭群绢云母片岩中硅酸盐矿物不同,而与共生正长岩中矿物组成相似,指示这些硅酸盐矿物可能为正长岩捕掳晶;②钾长石不规则环带特征(成分差异)和全岩高^(87 )Sr/^(86 )Sr值的特征,可能指示了成岩后的流体作用;③热液独居石年龄((235.1±1.5)Ma)与华北古板块和扬子古地块沿勉略断裂碰撞引起的勉略洋闭合(246~221 Ma)相关的区域变质事件同步,进一步限定了热液作用年龄和地质事件。与勉略洋壳的俯冲闭合相关的富Sr,Ba构造-热液流体交代富硅碳酸岩,促使Si和REE分别从钾长石等硅酸盐捕掳晶和磷灰石等原生矿物中活化-迁移进入流体,Si的加入可能进一步加强了流体对REE的搬运能力,使得富硅碳酸岩全岩稀土含量低于主体碳酸岩。

湖北庙垭稀土矿床地质特征研究

庙垭稀土矿床位于北大巴山东北缘和武当隆起西部边缘接触处的过渡带中,是一个与正长岩-碳酸岩杂岩体有关的特大型铌稀土矿床。以酸性火山岩为主体的武当隆起,其时代属性和构造属性也是该区的重要基础问题,与庙垭稀土矿床的形成有着密切的关系。庙垭杂岩体沿着耀岭河群与下志留统梅子垭组之间的断裂构造脆弱带分布,矿区北西向和北西西向断裂和褶皱均较发育,为碳酸岩岩浆从地幔向地壳浅部侵入提供了便利的通道和定位空间,并对铌、稀土矿的分布起一定的控制作用。杂岩体由北向南由边缘相、过渡相及中心相3个相带组成,表现有碳酸岩化、绢云母化、黑云母化、钠长石化、萤石化等围岩蚀变。结合区域地质背景和矿床地质特征,认为在正长岩之后形成的碳酸岩,与正长质岩浆有着密切关系。认为矿化物质来源应为正长岩浆侵入带来,后经岩浆期后气水热液交代作用,即各种碳酸岩化促使铌、稀土元素富集沉淀。杂岩体形成前后受构造作用控制明显,先期形成的岩石冷缩裂缝和构造破碎为后期气热交代创造了良好条件,矿化多侵位于耀岭河群的糜棱岩中。庙垭稀土矿床就是在火山岩喷发时所产生的正长岩-碳酸岩与震旦系—古生界岩石地层逆冲-推覆过程中相互耦合形成的。

湖北庙垭碳酸岩杂岩体中铌赋存状态及富集机制:矿物化学制约

庙垭碳酸岩杂岩体位于南秦岭武当地块西南缘,主要由富铌、稀土的碳酸岩和正长岩组成,是我国第二大碳酸岩型铌矿床.前人对碳酸岩中稀土元素的矿化机理进行了详细的研究,但铌元素的富集机制还尚未清楚.因此对其开展了详细的岩石学、矿物学及矿物化学研究.庙垭杂岩体主要由碳酸岩和正长岩组成,碳酸岩多呈岩脉或岩株状侵入正长岩中.庙垭铌-稀土矿床含铌矿物主要有铌金红石、含Nb-Ti-Zr矿物、铌铁矿、富铀烧绿石和铌钛铀矿等.铌金红石和Nb-Ti-Zr氧化物呈自形-半自形,Nb_(2)O_(5)含量较高(分别为1.10%~3.35%和8.58%~18.64%).Nb-Ti-Zr硅酸盐赋存于Nb-Ti-Zr氧化物裂隙内或沿其边缘分布,常与钠长石细脉伴生,Nb_(2)O_(5)含量为1.75%~6.00%.铌铁矿呈它形细粒状结构,空间上与含Nb-Ti-Zr氧化物共生,显示较高的Nb_(2)O_(5)及FeO含量(72.30%~75.75%和18.52%~18.81%).富铀烧绿石呈不规则粒状或者交生结构,具有较高含量的Nb_(2)O_(5)(35.42%~36.45%)和UO_(2)(25.68%~26.76%),高的A位空缺值(0.55~0.74 apfu)和低的Na_(2)O、F含量(低于检测线和0.32%~0.79%).铌钛铀矿呈残骸状或椭圆状假晶,空间上依次伴生赤铁矿和黄铁矿,显著富集Nb_(2)O_(5)、UO_(2)和TiO_(2).(结论).综上,初步认为庙垭碳酸岩杂岩体中铌富集受控于岩浆和热液过程.贫铌矿物和富F矿物在富Nb母岩浆中早先结晶导致残余熔体中Nb含量逐渐升高,最终结晶出铌金红石、Nb-Ti-Zr氧化物、富铀烧绿石、铌钛铀矿.后期富Na、Si、Fe热液沿裂隙交代原生含铌矿物,经活化、迁移、沉淀形成了次生含铌矿物(Nb-Ti-Zr硅酸盐、铌铁矿等).