四川冕宁牦牛坪稀土矿床熔体一流体演化

四川冕宁-德昌稀土矿带是中国一条重要的喜山期稀土矿带。大地构造位置处于印度-亚洲大陆主碰撞带西侧，扬子地台西缘。带内已发现稀土矿床5个：牦牛坪稀土矿床，大陆槽稀土矿床，里庄稀土矿床，麦地稀土矿床和木洛稀土矿床。其中，牦牛坪矿床规模最大，仅次于美国的Mountain Pass和中国的白云鄂博，是世界上第三大稀土矿床，亦是中国最大的独立稀土矿床。因其具有独特的成矿构造背景和矿床地质特征，而吸引了不少学者的注意。     

碳酸岩岩浆演化过程中REE富集与分异的研究进展及碳酸岩中的矿物学分带

稀土元素(REE)作为"三稀资源"之一,是中国重要的战略性矿产资源,碳酸岩型稀土矿床是世界稀土的主要来源.成矿碳酸岩的岩浆演化以及稀土元素的富集和分异机理一直是碳酸岩型稀土矿床研究的热点和难点,国内外学者对碳酸岩的岩浆起源、岩浆演化过程中稀土元素富集与分异的机理进行了大量的研究与探讨,但仍存在较多的争议,限制了碳酸岩型稀土元素成矿理论的发展及国内外碳酸岩型稀土矿床的找矿勘查工作.文章重点对稀土成矿碳酸岩的起源、岩浆演化过程及在此过程中REE的富集与分异行为进行了详细的文献调研和评述,同时,基于笔者在冕宁牦牛坪稀土矿床前期的研究工作和最新发现,认为碳酸岩中普遍存在矿物学分带,它是岩浆演化过程的最佳记录,是不同成分矿物结晶分异作用的体现.对牦牛坪稀土矿床碳酸岩的矿物学分带特征及其中的熔体、熔流体和流体包裹体进行了初步描述与探讨,以期为研究碳酸岩的岩浆演化、岩浆-流体转化过程及稀土元素的富集与分异机理提供新的思路,促使对稀土碳酸岩矿物学分带及其对REE富集与分异的研究引起更多的关注和重视.     

牦牛坪稀土矿床地质特征及其成因初探

牦牛坪稀土矿床具有规模大、埋藏浅、有用矿物晶体粗大、易采易选、有益伴生组份多、多阶段成矿、成矿地质条件及成因类型独特等特点,是以岩浆—热液充填为主形成的碱性花岗岩、伟晶岩—碳酸岩型稀土矿床.     

造山带碳酸岩起源与深部碳循环

碳酸岩是揭示地幔地球化学动力学的"探针岩石",迄今有关碳酸岩的研究集中在裂谷环境,而鲜见造山带地区碳酸岩研究的报道。在四川攀西喜马拉雅期造山带、秦岭造山带和华北中央造山带内均有碳酸岩产出,且蕴藏了大型稀土和钼矿床,是研究深俯冲、壳-幔作用和深部碳循环的理想实验室。传统观念认为碳酸岩形成于裂谷环境与地幔柱活动相关,而造山带碳酸岩很可能是陆源富碳沉积物俯冲至地幔低程度熔融的产物。中国造山带内碳酸岩地球化学研究均显示了地壳物质对碳酸岩地幔源区的贡献,这暗示地表碳俯冲至深部地幔,交代地幔发生熔融,这不仅为较还原的地幔源区提供富氧成分,还可以使碳酸岩的母体岩浆更富集稀土,形成稀土矿床。     

四川德昌大陆槽稀土矿床地质特征

为查明德昌大陆槽稀土矿床的成矿地质特征和稀土元素的赋存状态,通过对大量岩石、矿石光(薄)片的观察鉴定以及对矿体形态、矿石的物质组分、结构构造的研究,表明该矿床受喜马拉雅期富稀土碱性杂岩的构造控制,成矿地质特征与牦牛坪矿床极为相似。大陆槽稀土矿床为攀西稀土成矿带上最年轻的稀土矿床,矿床类型新,稀土品位高,主要稀土矿物氟碳铈矿粒度较粗,可选冶。     

四川冕宁木落稀土矿床稀土元素迁移与沉淀机制:来自稀土矿物中流体包裹体的证据

木落稀土矿床位于印度-亚洲陆陆碰撞带之东部转换带,是四川冕宁-德昌稀土矿带的重要组成部分,其成矿与喜山期岩浆碳酸岩关系密切.本文在详细的矿床地质研究基础上,通过矿床中主要稀土矿物氟碳铈矿中流体包裹体岩相学、显微测温分析、包裹体成分的LRM分析和包裹体中子矿物相的SEM/EDS分析等,对与稀土矿化有关的成矿流体的特征、演化及稀土迁移与沉淀的机制进行了讨论.结果表明,与稀土成矿有关的流体为富CO2、H2、K 、Na 和SO2-4的中高温、高压超临界流体.超临界流体对稀土的迁移起到重要作用,温度、压力降低造成的超临界流体中CO2相与水溶液相的分离是造成稀土矿物沉淀的主要机制.     

四川冕宁木落稀土矿床稀土矿物中富CO2和H2流体包裹体研究

木落稀土矿床位于四川省冕宁县境内，其成矿与喜山期岩浆碳酸岩有关。通过对矿床中主要稀土矿物氟碳铈矿中流体包裹体的岩相学、包裹体显微测温分析和包裹体成分的LRM分析等，对成矿流体的特征、演化及稀土矿化过程进行了讨论，结果表明与稀土成矿有关的流体为富CO₂和SO₂ 的中高温、高压超临界流体。温度、压力降低和流体不混溶是造成稀土矿物沉淀的主要机制。     

四川冕宁——德昌地区发现离子吸附型稀土矿点

<正>1研究目的（Objective)与喜马拉雅期碱性杂岩有关的轻稀土是四川省优势矿产,资源潜力大,其中冕宁牦牛坪超大型稀土矿床为世界第三大稀土矿,德昌大陆槽稀土矿床是四川除牦牛坪稀土矿床之外的又一个大型稀土矿。冕宁—德昌稀土成矿带中酸性岩浆发育,气候湿热多雨,风化作用强烈,沿着安宁河谷断裂两侧花岗岩风化壳广泛发育,具有寻找离子吸附型稀土矿的良好前景。本文依托中国地质调查局“攀西冕宁—德昌地区稀土及多金属矿产地质调查”项目,在德昌地区取得稀土矿找矿新进展,发现一处离子吸附型稀土矿点,该矿点位于德昌马岩山黑云母二长花岗岩风化壳中,风化壳平均厚度约10 m,同时位于镧、钇元素浓集中心,成矿条件有利,表现出较好的找矿前景。     

四川牦牛坪轻稀土矿床S、C、O、H同位素和惰性气体研究:地幔与成矿作用的关系

牦牛坪稀土矿床位于四川省冕宁县西南22km,是仅次于内蒙白云鄂博铁-铌-稀土矿床的中国第二大轻稀土矿床。构造上,它处于攀西裂谷与龙门山—锦屏山造山带之间的过渡带。它是一种赋存于碱性杂岩体中的碳酸岩脉状矿床,矿石类型主要有三种:氟碳铈矿-重晶石型、氟碳铈矿-方解石型和氟碳铈矿-微斜长石型。其中,第一种矿石类型分布最广泛,成矿作用最强。矿石中重晶石的硫同位素值变化小,氟碳铈矿-方解石型矿脉中为5.0‰～5.1‰,而氟碳铈矿-重晶石型矿脉中为3.3‰～5.9‰,显示岩浆来源硫同位素特征。氟碳铈矿-方解石型矿脉中方解石的碳和氧同位素值…     

四川攀西地区稀土资源成矿规律及找矿靶区

以牦牛坪稀土矿为代表的攀西地区是我国重要的稀土资源成矿带,攀西稀土矿包括岩浆热液型、伟晶岩型、第四系砂矿型、火山岩型和离子吸附型等类型。重点针对牦牛坪矿床的成矿地质背景、矿化特征及成矿条件等成矿机制进行分析,研究控矿与成矿要素、成矿规律; 完善了岩浆热液型轻稀土矿床成矿模型; 厘清了区域上不同类型矿床的产出特点及各类型矿床的内在成因联系,并科学分析区域稀土资源,圈定稀土找矿靶区,进一步缩小找矿范围。     

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。     

四川大陆槽稀土矿床碳酸岩-英碱正长岩锆石U-Pb年代学和Hf同位素性质及其地质意义

川西冕宁-德昌稀土成矿带是中国最重要的稀土成矿带之一,所有稀土矿床均与碳酸岩-正长岩杂岩体有关.前人研究表明,牦牛坪、木落寨和里庄碳酸岩-碱性杂岩体成岩年龄与其相应矿床的成矿年龄基本一致,而大陆槽正长岩年龄与REE矿床的成矿年龄相差甚远.本文对大陆槽碳酸岩、英碱正长岩进行了SHRIMP U-Pb锆石年代学和LA-MC-ICPMS锆石Hf同位素原位测量,它们的形成年龄分别为12.99±0.94Ma、14.53±0.31Ma,表明两者是同时形成的,且与其成矿年龄基本一致.碳酸岩和正长岩的εHf(t)值、Hf模式年龄与它们的εNd(t)值、Nd模式年龄所展现出来的特征一致,说明在其形成过程中有地壳物质的加入.     

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。     

四川牦牛坪碳酸岩的同位素地球化学及其成矿动力学

世界上绝大多数与碱性岩浆岩（包括碳酸岩）有关的稀土矿床产于裂谷化环境中，但四川牦牛坪稀土矿床却形成于新生代造山过程中。牦牛坪是一个与碱性杂岩体密切有关的稀土矿床，矿化与岩浆碳酸岩直接有关。碳酸岩的同位素地球化学组成变化很小，^206Pb/^204Pb=18.162-18.194,^207Pb/^204Pb=15.536-15.567,^208Pb/^204Pb=38.283-38.390,^87Sr/^86Sr=0.70605-0.70691,^143Nd/^144Nd=0.512327=0.512436,与EMI型地幔源区的同位素组成基本一致，表明牦牛坪稀土元素的成矿作用与深部动力学过程有关。在强烈的挤压造山过程中能够有EMI型地幔物质上侵，表明进入新生代以来，龙门山造山带乃至整个青藏高原及周边地区的地球动力学背景不仅限于板块的水平挤压与俯冲，还应考虑到地幔物质及其活动过程的显著贡献。     

牦牛坪喜马拉雅期稀土矿床的厘定及其意义

自1986年川少地矿局109队在攀西地区发现,冕宁牦牛坪稀土矿床后,经数年的地质勘查和研究,已证实该矿床为一大型稀土矿床,从而填补了四川省乃至西南地区稀土资源的空白。特别有意义的是:我们根据含矿霓石碱性花岗岩及其派生的碱性脉岩、碳酸岩脉和稀土矿脉组成的碱性杂岩体,与区内广泛出露的燕山期(110—132Ma)冕西钾长花岗岩在产出特征、     

白云鄂博矿床研究若干问题的探讨

白云鄂博巨型稀土-铌-铁矿床是与火成碳酸岩(即H8)有关的矿床。在碳酸岩岩浆阶段,在其蚀变围岩(霓长岩)中以及晚期的热液阶段都有稀土、铌和铁等的富集。因此,白云鄂博矿床不是单一矿床类型,其涵盖了稀土-铌-铁碳酸岩岩浆型矿床、稀土-铌-铁交代蚀变岩型和热液型矿床,这种复合类型的矿床是十分罕见的,可称之为白云鄂博式矿床。根据已发表的年代数据,白云鄂博大规模碳酸岩的形成时代和伴随的稀土矿化的高峰期在1.3～1.4Ga。加里东构造热事件对本区的影响广泛和强烈,不仅有广泛发育的大型褶皱、冲断层和韧性剪切作用,并伴有广泛的流体交代作用和局部的热液活动,某些稀土矿物的同位素体系受到重置,表现为其Sm-Nd年龄和Th-Pb年龄的不一致。本区的碱性岩在基底杂岩中即有出露,随后在白云鄂博群中和1.3～1.4Ga白云鄂博碳酸岩形成时皆有产出。目前所获资料表明,至少1.3～1.4Ga的碱性杂岩在成因上与碳酸岩有密切的联系。本区基底杂岩显示了白云鄂博地区在2.0Ga左右曾经有一个弧地质体,该区在2.0～1.9Ga间经历了从被动大陆边缘到活动大陆边缘增生碰撞的一个完整的造山过程。     

四川牦牛坪稀土矿床碳酸岩Sm—Nd等时线年龄及其地质意义

川西冕宁-德昌REE成矿带是中国最重要的REE成矿带之一,包括牦牛坪超大型REE矿床、大陆槽大型REE矿床：木落寨中型REE矿床和里庄小型REE矿床等。REE成矿作用与碳酸岩-碱性杂岩体有关,受印度-亚洲大陆碰撞带的一系列新生代走滑断裂系统控制。碳酸岩-碱性岩杂岩体主要侵位于元古代结晶基底岩石和古生代-中生代沉积盖层。碳酸岩主要为方解石碳酸岩,碱性正长岩以英碱正长岩为主,两者微量元素分布模式及Sr-Nd同位素组成特征相一致,表明两者为岩浆不混溶产物,因此两者的成岩时代应该基本相近。然而,前人研究成果表明,牦牛坪碳酸岩中钠铁闪石K-Ar年龄为31．7Ma,正长岩全岩K—Ar年龄为40．8Ma,两者相差10Ma。此外,研究表明,大陆槽、木落寨和里庄REE矿床碳酸岩-正长岩杂岩体成岩年龄与其相应的成矿年龄基本一致,而牦牛坪REE矿床两者相差甚远。本文利用碳酸岩中方解石进行了Sm—Nd等时线年龄测定,结合前人资料,重新厘定了牦牛坪REE矿床碳酸岩的成岩年龄和矿床的成矿年龄,分别为29．9Ma和26～27Ma,两者在误差范围内相一致。     

四川牦牛坪稀土矿床萤石Sr、Nd同位素对地幔成矿流体的指示意义

萤石是四川牦牛坪稀土矿床主要的脉石矿物之一，其形成贯穿了整个稀土成矿过程，因此同位素的研究对探讨萤石和稀土成矿流体的来源具有重要的价值。矿区6件萤石样品的Sr、Nd同位素组成没有明显差异，结合围岩（碳酸岩－正长岩，花岗岩）同位素组成特征研究表明，不同颜色、来自不同矿石类型、具有不同REE类型的萤石为同源产物，稀土成矿流体来源于富集地幔，与区内碳酸岩－正长岩岩浆活动密切相关。     

川西冕宁-德昌REE成矿带成矿年代学研究:热液系统维系时限和构造控矿模型约束

川西冕宁-德昌REE成矿带是中国最重要的REE成矿带之一,包括牦牛坪超大型REE矿床、大陆槽大型REE矿床、木落寨中型REE矿床和里庄小型REE矿床以及一系列矿点和矿化点.REE成矿作用与碳酸岩-碱性杂岩体有关,受印度-亚洲大陆碰撞带的一系列新生代走滑断裂系统控制,岩体主要侵位于元古代结晶基底岩石和古生代一中生代沉积盖层中.40Ar/39Ar快中子活化分析表明,大陆槽白云母、里庄黑云母和木落寨金云母的40Ar/99Ar坪年龄分别为13.2 Ma、30.6 Ma和35.5 Ma,结合前人成岩成矿年龄资料,牦牛坪矿床岩浆-热液活动时限约12 Ma.大陆槽矿床约5Ma,而里庄矿床则为2Ma,热液活动持续时间与矿床的REE储量存在正相关关系.研究发现,冕宁-德昌REE矿带从北到南,成岩成矿年龄逐渐变新,时间跨度长达27 Ma;碳酸岩-正长岩岩浆初始活动时间与雅砻江左旋走滑断裂开始活动时间相一致,成岩成矿年龄的系统变化,有可能是由于雅砻江左旋走滑断裂右侧板片在相对固定的幔源岩浆"热点"上从南至北滑移造成的(相对于左侧板片).     

碳酸岩型稀土矿床成矿流体演化机制研究现状及展望

与碱性岩有关的碳酸岩型内生稀土矿床在中国乃至世界上轻稀土资源储量中占有极为重要的地位,诸如我国内蒙古的白云鄂博稀土矿床、川西冕宁—德昌稀土成矿带中的牦牛坪、大陆槽等稀土矿床、山东微山县郗山稀土矿床以及美国的Mountain Pass稀土矿床等都属于这种类型的稀土矿床。当前,对于这类稀土矿床的成矿流体演化机制,学界主要存在结晶分异作用、不混溶作用(熔体-熔体不混溶、熔体-流体不混溶以及流体-流体不混溶)以及热液交代蚀变作用之间的分歧。结晶分异作用可以使具有不相容性的稀土元素在残余熔体相中逐渐富集,直至形成稀土矿物。不混溶作用能够使稀土元素在不混溶后形成的两相或多相中的某一相中发生选择性富集,形成稀土矿化。成矿流体演化晚阶段的热液流体对早期生成的矿物或围岩进行交代蚀变,使其释放出能与稀土元素在热液中形成络合物的F-、(CO_3)~(2-)以及(SO_4)~(2-)等阴离子(团),并最终在合适的构造控矿部位和外界环境条件下,重结晶或沉淀出稀土矿物。上述3种观点各有其理论依据,但是在解释一些碳酸岩型稀土矿床地质现象或实验地球化学模拟结果的时候都或多或少存在一定程度上的不足。前人的研究结果表明,碳酸岩型稀土矿床中发育了大量的熔体包裹体、熔体-流体包裹体以及富CO_2的流体包裹体,以往在利用Linkam TS1400XY以及Linkam THMS600等这类常规高温热台,在101325 Pa条件下对其进行热力学测温时,这些包裹体大多在尚未达到完全均一状态前就已发生爆裂或泄露,极大制约了人们对这类稀土矿床在高温岩浆阶段和中高温岩浆-热液阶段成矿流体演化过程的认知。另外,对于稀土元素在成矿流体演化过程中的含量变化特征及其地球化学行为的研究,目前主要是通过包裹体成分组成的拉曼光谱分析,以及对矿体和围岩进行的全岩地球化学分析,尚缺乏单个包裹体中元素含量的原位微区分析方面的数据。未来,对碳酸岩型稀土矿床中发育的熔体包裹体、熔体-流体包裹体和富CO_2的流体包裹体,利用热液金刚石压腔开展高温高压原位均一实验模拟研究,以及对单个包裹体中微量元素的含量利用LA-ICP-MS进行原位微区分析,将是揭示该类稀土矿床成矿流体演化机制的关键。