碳酸岩型稀土矿床中的霓长岩化作用概述

稀土是我国最重要的战略性关键金属之一,碳酸岩型稀土矿床是中国乃至全球稀土资源最主要的来源,这类碳酸岩体周围通常发育霓长岩化围岩蚀变.霓长岩化作用是碳酸岩岩浆出溶的流体与围岩相互作用、并最终形成霓长岩的一类地质作用,它是碳酸岩及相关稀土矿化的重要野外标志.本文从概念模型、分类命名、岩相学特征和组分迁移规律等对霓长岩化作用(及其产物)进行综述,并结合实验岩石学资料以及典型稀土矿床的最新研究成果探讨霓长岩化作用对碳酸岩型稀土矿床成因机制的指示意义.霓长岩化作用通常与角砾岩化作用相伴生,后者是碳酸岩岩浆侵位过程的产物.角砾岩化作用使岩体破裂并产生构造裂隙,为碳酸岩流体的运移和后期稀土矿化提供空间.霓长岩的分类命名较为繁杂且混乱,一般按照碱质含量的不同分为钾质和钠质(以及过渡型)霓长岩.霓长岩中的主要矿物有碱性镁铁质矿物(碱性辉石、碱性角闪石)、碱性长石(钾长石-钠长石系列)和云母族(金云母-黑云母系列)矿物."加碱去硅"是原岩发生霓长岩化作用时最重要的组分迁移特征,但并不是所有类型的原岩均遵循这一规律.此外,最新的实验模拟也表明,碱质是霓长岩化过程中稀土元素得以远距离迁移的关键因素.由于具有较高的温度,霓长岩化作用的发生通常早于(少数情况下同时)稀土矿物的沉淀,因此大规模稀土矿化是叠加于霓长岩化蚀变之上的.     

川西冕宁-德昌稀土矿带霓长岩的地球化学特征及地质意义

霓长岩化作用是指碳酸岩(或碱性岩)流体对围岩的交代蚀变,它是碳酸岩型稀土(REE)矿床常见的蚀变类型,其所形成的岩石即为霓长岩。对霓长岩的深入研究可以鉴别碳酸岩体的存在,厘定碳酸岩岩浆(或流体)的地球化学性质及源区特征,这对于找寻碳酸岩相关的矿产资源(尤其是REE)以及剖析矿床成因机制有着重要的地质意义。川西冕宁-德昌稀土矿带是中国最重要的轻稀土矿带之一,包括牦牛坪超大型、大陆槽大型、木落寨和里庄中小型REE矿床以及一系列矿点。REE矿化与碳酸岩-碱性岩杂岩体密切相关,受一系列新生代走滑断裂的控制。该矿带广泛发育霓长岩化蚀变带,尤以大陆槽及里庄矿床为显著。岩相学分析表明,大陆槽和里庄霓长岩中的矿物多呈他形粒状结构,主要由长石、黑云母、霓辉石以及少量副矿物组成;主微量元素分析表明,霓长岩的碱质(K_2O+Na_2O)、MgO、Fe_2O_3T含量较高,且富集REE、Sr、Ba等微量元素;电子探针分析表明,霓长岩中的霓辉石Fe OT含量较高,长石Na_2O及K_2O含量较高,Ca O含量极低。An-Ab-Or三角图解显示长石主要为透长石和钠长石,属碱性长石系列;黑云母的地球化学成分图解表明云母的成因类型为交代型且具有相对富镁、贫铁等特征,属镁质黑云母。霓长岩化作用的交代流体含有较高的CO_2组分,且富含碱质、Mg、Fe及REE、Sr、Ba等元素。对比霓长岩与原岩的主微量元素发现:相比于正长岩原岩,在主量元素中,霓长岩的Fe、Mg、Ca等元素含量增加,Si、Al等元素含量降低;微量元素中,霓长岩的REE及Sr、Ba等元素显著增加。这意味着交代流体含有的Fe_2O_3T、MgO、CaO等组分在霓长岩化过程中被带进了围岩,而SiO_2和Al_2O_3等从围岩中被逐出。大陆槽及里庄矿区发育的角砾岩指示了矿区曾经历过频繁的角砾岩化事件,这提高了霓长岩作用的强度,并且为矿脉的穿插及REE矿物的沉淀提供了空间。在霓长岩化过程中,流体-围岩的组分交换反复发生,这削弱了REE络合物的稳定性,伴随多期次的热液活动及构造事件,最终完成REE活化→迁移→沉淀的过程。     

霓长岩岩石学特征及其地质意义评述

本文以几个典型实例,综合评述了与碱性岩和碳酸岩有关的碱质交代蚀变岩－霓长岩的岩石学特征。按照在霓长岩化作用过程中形成的新生矿物组合、结构构造、化学成分、空间分布及物质来源等特征,霓长岩可以分为低级、中级、高级、接触和脉状等５种类型。控制霓长岩化作用５的主要因素包括：（１）碳酸岩或者碱性岩的岩石学特征和侵位条件;（２）流体的来源、性质和成分;（３）围岩的矿物组合、结构构造和化学成分;（４）霓长岩化作     

与碳酸岩-碱性岩有关的铌-稀土矿床成矿作用及成因机制

铌和稀土资源主要来自与碳酸岩-碱性岩相关的矿床,加强碳酸岩-碱性岩系统铌和稀土成矿作用研究,对指导我国铌和稀土资源的找矿都具有重要意义。本文对与碳酸岩-碱性岩有关的铌-稀土矿床成矿作用及成因机制进行了梳理和总结。碳酸岩-碱性岩系统中铌和稀土的初始富集一般与富集地幔的部分熔融有关,地幔源区稀土和稀有金属、碱金属和挥发分的富集是成矿的关键。橄榄石、单斜辉石等早期岩浆矿物的高度分离结晶导致残余碱性岩浆中铌和稀土的进一步富集,结晶铌和稀土矿物;碳酸岩中铌矿物结晶有堆晶岩成因和交代成因两种机制。大多数与碳酸岩-碱性岩相关的铌-稀土矿床均经历了热液蚀变,岩浆铌矿物被原地蚀变成热液铌矿物;而碳酸岩-碱性岩中矿石矿物和脉石矿物中的轻重稀土在热液过程中均可被溶解迁移再沉淀为稀土矿物。包括物理富集、化学富集和/或生物富集过程在内的地表风化过程可进一步提升碳酸岩型铌-稀土矿床的品位;在碱性硅酸岩体系中,少数矿床通过物理富集提升铌和稀土品位,而大多数矿床的风化会导致稀土矿物的分解形成一些不易被经济利用的次生稀土矿物。     

应用电感耦合等离子体质谱技术研究牦牛坪矿床霓长岩化蚀变矿物微量元素特征

近年来全岩电感耦合等离子体质谱（ICP-MS）和原位激光剥蚀电感耦合等离子体质谱（LA-ICP-MS）微量元素地球化学测试在地球科学领域的应用越来越广泛。霓长岩化是碳酸岩型稀土矿常见的蚀变类型,但其中的蚀变矿物微量元素特征与稀土矿化关系并不清楚。本文对川西牦牛坪矿床两期霓长岩化脉（无矿脉和含矿脉）中的霓辉石、钠铁闪石同时开展ICP-MS和LA-ICP-MS微量元素测试。结果表明：同期次的霓长岩化脉中,霓辉石、钠铁闪石全岩ΣREE含量远高于单矿物原位ΣREE含量,背散射图像显示霓辉石、钠铁闪石矿物中叠加了一些氟碳铈矿、重晶石微矿物。不同期次霓长岩化脉中霓辉石原位微量对比,含矿脉中的霓辉石具有更高的La/Nd值（0.19~0.23）、LREE/HREE值（6.58~7.79）、Ce/Nd值（0.95~1.11）、La_N/Yb_N值（2.07~2.33）。对比全岩微量组成,含矿脉中高含量的La、Ce、LREE、ΣREE,强烈的轻重稀土分异,可能代表了高稀土通量的霓长岩化流体。霓长岩化脉的出现以及脉体中霓辉石、钠铁闪石这些全岩微量、原位微量地球化学指标,可为碳酸岩型稀土矿床找矿勘查提供参考。     

白云鄂博碳酸岩脉的显微共聚焦激光拉曼光谱分析

白云鄂博矿区发育的脉状稀土碳酸岩,由于其结晶迅速,矿物颗粒细微,其中的微小矿物的鉴定一直是一个难题.应用显微共聚焦激光拉曼光谱仪则能较好地解决这一问题.研究表明,白云鄂博地区存在富稀土白云质岩浆碳酸岩脉,早期阶段形成碱性长石和铁白云石,无稀土矿化;铁白云石常常出溶铁质而自身则形成方解石.霓石和方解石形成略晚,常常与氟碳铈矿等稀土矿物共生,出现强烈的稀土矿化;而无解理的方解石则形成于更晚的岩浆期后热液阶段,发育大量的流体包裹体,并出现强烈的铌、稀土矿化.铌铁矿分布在氟碳铈矿中和赤铁矿边缘,为热液交代作用的产物.早期结晶的矿物如碱性长石、铁白云石稀土矿化弱,岩浆晚期分异出大量的流体相,稀土元素和Sr等进入岩浆热液中,并在热液结晶矿物中富集,甚至在非平衡结晶的石英中产生强烈的稀土矿化.结合岩相学显微观察,显微拉曼探针很好的揭示了这一地质过程.同时为白云鄂博矿床铌、稀土矿化的热液交代成因提供了依据.     

与碳酸岩共生的霓长岩

本文归纳总结了从20世纪60年代以来国外与碳酸岩有关的霓长岩的相关研究成果,主要涉及了岩石学、矿物学和地球化学等方面。与碳酸岩有关的霓长岩是碳酸岩侵位时对围岩交代作用产生的岩石,其主要组成矿物为碱性铁镁矿物和碱性长石等。根据霓长岩与碳酸岩的空间关系、其显微结构及矿物共生组合,可将霓长岩划分为低级、中级和高级不同类型。霓长岩的矿物学研究侧重于对其矿物组成及矿物化学成分的研究,据此可了解交代流体的性质、交代作用时的物理条件并追索流体的来源。在霓长岩化过程中,初生碳酸岩浆逸出的大量碱金属和挥发分进入了围岩中形成霓长岩,因此,通过对霓长岩元素和同位素地球化学的研究,有助于理解初生碳酸岩浆的性质和其地幔来源区特征。     

内蒙古白云鄂博铁-铌-稀土矿床矿化蚀变矿物组合及流体组成

针对内蒙古白云鄂博铁-铌-稀土矿床是否多期成矿及底板白云岩的成因争论,本文通过光薄片岩矿鉴定和扫描电子显微镜研究,获得如下信息：(1)碳酸岩脉、磁铁矿石、蚀变岩及矿化白云岩中矿化蚀变的矿物组成类似,均以磁铁矿(碳酸岩脉中除外)、独居石、氟碳酸稀土矿物(氟碳铈矿等)、方解石、萤石、磷灰石、富钡矿物(重晶石或毒重石)、黑云母、富钠矿物(钠闪石、霓石)等为主,常见硫化物,显示为同一种富含Fe、REE、Ca、Ba、K、Na、Si及挥发分CO₂、P₂O₅、F、S的流体,岩(矿)石的结构构造也显示出明显的一期成矿特点,支持白云鄂博矿床主体是一期成矿事件的产物。(2)稀土矿化与底板白云岩不是同一流体的产物,稀土矿化与方解石为主的碳酸岩脉有关,有可能为火成碳酸岩或浆液过渡态流体;底板白云岩是稀土矿化的围岩,有更多的沉积成因信息,可能为热水沉积岩,或者为热液改造的沉积碳酸盐岩。(3)磁铁矿化与稀土矿化是同一成矿事件的产物,但碳酸岩中缺乏磁铁矿表明,铁质来源与稀土来源是否相同仍需要进一步研究。     

白云鄂博碳酸岩脉的显微共聚焦激光拉曼光谱分析

白云鄂博矿区发育的脉状稀土碳酸岩，由于其结晶迅速，矿物颗粒细微，其中的微小矿物的鉴定一直是一个难题。应用显微共聚焦激光拉曼光谱仪则能较好地解决这一问题。研究表明，白云鄂博地区存在富稀土白云质岩浆碳酸岩脉，早期阶段形成碱性长石和铁白云石，无稀土矿化；铁白云石常常出溶铁质而自身则形成方解石。霓石和方解石形成略晚，常常与氟碳铈矿等稀土矿物共生，出现强烈的稀土矿化；而无解理的方解石则形成于更晚的岩浆期后热液阶段，发育大量的流体包裹体，并出现强烈的铌、稀土矿化。铌铁矿分布在氟碳铈矿中和赤铁矿边缘，为热液交代作用的产物。早期结晶的矿物如碱性长石、铁白云石稀土矿化弱，岩浆晚期分异出大量的流体相，稀土元素和Sr等进入岩浆热液中，并在热液结晶矿物中富集，甚至在非平衡结晶的石英中产生强烈的稀土矿化。结合岩相学显微观察，显微拉曼探针很好的揭示了这一地质过程。同时为白云鄂博矿床铌、稀土矿化的热液交代成因提供了依据。     

四川冕宁牦牛坪稀土矿床地质特征

四川牦牛平矿床是世界上最大的稀土矿床之一,该矿床位于攀西裂谷西缘,同位素年龄表明稀土化发育于裂谷期后阶段。矿区内碳酸岩、碱性基性伟晶岩、花岗斑岩、煌斑岩以及辉绿岩岩墙（脉）构成了与矿化有关的碳酸岩杂岩。围绕碳酸岩杂岩广泛发育着霓长岩化,蚀变作用形成的霓长岩具有显显的分带特征,由内向外可分为：钠铁闪石黑云母带、霓石霓辉石带、碎裂带。该矿床具有三种矿石类型：碱性基性伟晶岩型、岩酸岩型和细网脉裂。氟碳铈