新疆阿尔泰可可托海3号伟晶岩脉岩浆—热液演化和成因

新疆阿尔泰可可托海3号伟晶岩脉,由一陡倾斜的巨大岩钟和缓倾斜的板状体联合组成,总 体形态似一实心草帽。其空间分带十分明显,自外向内可依次划分出如下九个共生－结 构带 ：Ⅰ 文象、变文象伟晶岩带;Ⅱ 糖粒状钠长石带;Ⅲ 块状微斜长石带;Ⅳ 白云母-石英 带;Ⅴ 叶钠长石-锂辉石带;Ⅵ 石英-锂辉石（-叶钠长石）带;Ⅶ 白云母-薄片状钠长石 带;Ⅷ 锂云母-薄片状钠长石带;Ⅸ 石英和微斜长石核。根据伟晶岩各共生－结构带的时 空关系、矿物的多世代性和矿物中的包裹体等特征,从岩浆－热液演化的角度,探讨了伟 晶岩的成因问题,认为：Ⅰ、Ⅲ带和部分Ⅱ、Ⅳ带主要是富水但水不饱和的伟晶岩浆 直接结晶的产物;Ⅴ、Ⅵ、Ⅶ带是在晶体相、熔体相和流体相三相并存的条件下,即岩浆— 热液过渡阶段结晶形成的;Ⅸ带是在热液早阶段从高温富硅酸盐溶质的超临界流体中结晶出 来 的;Ⅷ带和部分Ⅱ、Ⅳ带则是热液交代的产物。但交代流体不是从深部外来,而是从伟 晶岩浆体系本身在分异演化过程中发生液相分离的结果。     

可可托海3号伟晶岩脉石英中微量元素组成特征与岩浆-热液演化

本文利用LA-ICP-MS测量技术对可可托海3号脉不同结构带的石英中微量元素组成进行研究。结果表明,不同结构带石英以含有较高的Li、Al、P和Ca含量,低的Be、B、Na、K、Fe、Mn、Ti和Ge含量为特征,其中Al、Li和P含量变化于49×10~(-6)~438×10~(-6)、12×10~(-6)~92×10~(-6)和11×10~(-6)~97×10~(-6)的较大范围,各个结构带石英中Al、Li和P含量存在较大的重叠。Ge/Ti、Ge/Be和Al/Ti比值变化于1~159、5~824和43~2230之间,并在不同结构带石英中存在较大的重叠。Al~(3+)+Li~+→Si~(4+)+是主要置换方式,石英生长速度的变化很可能对石英晶体中Al、Li和P的含量变化起到了决定性作用。利用TiO_2的溶解度计算的3号脉中岩浆成因石英形成温度在588~698℃之间,而Titani Q温度计给出岩浆成因石英形成温度在327~500℃之间。前者给出了与花岗岩低共熔相近的温度,后者给出了显著低的伟晶岩中石英结晶温度,从而制约其在伟晶岩体系中实际应用。     

新疆阿尔泰可可托海3号伟晶岩脉研究

新疆阿尔泰可可托海3号伟晶岩脉具有非常完美的结构分带,从边部到核心可以划分出9个共生结构带.本文主要利用前人资料,从该伟晶岩脉的主元素、造岩矿物以及包裹体等角度对各结构带进行了研究,探讨了稀土元素在各带中的分布模式以及演化特征,并对3号岩脉的岩浆~岩浆热液演化阶段和地球化学阶段的划分作了修改.     

新疆阿尔泰3号伟晶岩脉中的铯沸石：内部成分不均一性与岩浆-热液作用

通过运用X射线粉晶衍射技术和电子探针定量分析、面分析技术，对阿尔泰3号伟晶岩脉各结构带中共生矿物及其化学成分进行了研究。在不同结构带中，铯沸石有着不同的共生矿物和化学成分。在叶钠长石-锂辉石带形成早期。铯沸石常和电气石、富铯的锂云母共生，为成分均一的原生铯沸石，其CRK和Si／Al平均值分别为74．5和2．34。到叶钠长石-锂辉石带形成晚期及石英-锂辉石带形成阶段，原生铯沸石发生再平衡作用，在相对封闭体系中经历出溶作用后，形成团块状的富Na铯沸石和富CS的铯沸石脉，并与富铯的锂云母共生。到白云母-薄片钠长石带阶段。在热液作用下，原生铯沸石被次生铯沸石所交代。该次生端员铯沸石的CRK和Si／Al平均值分别为93．4和2．05。它的出现表明岩浆演化从岩浆-热液阶段进入热液阶段。总之，铯沸石作为原始伟晶岩熔体最晚期的产物．记录了3号伟晶岩脉原始岩浆中碱金属经过了极度分异作用。     

新疆柯鲁木特伟晶岩脉中石榴子石组成对岩浆-热液过程及Li矿化的制约

利用EMPA研究新疆阿尔泰柯鲁木特112号伟晶岩脉中5个结构带内的石榴子石化学组成。结果表明,112号脉中石榴子石属于铁铝榴石-锰铝榴石系列,主要为锰铝榴石。相同结构内不同石榴子石具有相近的化学组成,不同结构带中的石榴子石的化学组成显著差异:相比早期结构带中的石榴子石,晚期结构中的石榴子石Fe含量增加,Mn含量降低。结合铌钽族矿物中相似的Mn-Fe演化趋势,我们提出岩浆-热液过程中富F流体相出溶可能是晚期结构带中石榴子石显示高Fe、低Mn组成的机理。112号脉中锰铝榴石比例较高,变化于64%~90%范围,集中在稀有金属花岗伟晶岩中的锰铝榴石组成范围,由此我们认为伟晶岩中高Mn O含量的锰铝榴石是伟晶岩内部Li矿化的矿物学标志。     

新疆阿尔泰柯鲁木特112号钠长石-锂辉石伟晶岩脉的岩浆-热液演化与Nb-Ta成矿过程:来自云母成分变化的启示SCIEI北大核心CSCD

伟晶岩岩浆-热液演化中流体出溶时间和铌钽矿化过程还存在争议。针对上述科学问题,本文选择了中国新疆阿尔泰造山带柯鲁木特112号钠长石-锂辉石型伟晶岩脉作为研究对象,在野外观察和室内岩相学研究的基础上,以云母的结构和主量成分为切入点,为该伟晶岩脉的结晶演化和铌钽矿化过程提供了一些新约束。112号脉主要发育以下5个结构单元:钠化微斜长石-石英带(I)、白云母-石英-钠长石集合体(II)、钠化块体微斜长石带(III)、石英-钠长石-锂辉石带(IV)和糖晶状钠长石集合体(V)。它具有弱的分带:I和II多出现在脉体边缘或外侧,是贫矿的伟晶岩的“壳”;III是贫矿的富巨晶微斜长石的中间上部带;IV是富巨晶锂辉石的中间下部带;V是富铌铁族矿物(CGM)的晚期岩浆残余相。在不同的分带/集合体中共识别出3类白云母:Type A,原生成分均一白云母;Type B,原生被改造的成分变化白云母(BSE下具有亮暗分带);Type C,次生成分均一白云母。研究结果表明,112号脉历经了3个演化阶段:(1)早期流体出溶和流体-围岩(二云母花岗岩)相互作用;围岩发生云英岩化,围岩中黑云母分解产生的部分Fe进入伟晶岩岩浆(围岩混染)。(2)熔体内部分离结晶与钠长石化;外侧I带中部分Type A白云母和所有Type B白云母的亮部具有全脉最高的FeO^(T)含量(5.20%~5.73%),反映了一阶段的云英岩化过程中围岩Fe的贡献;而从I带至V集合体,Type A白云母和Type B白云母的亮部的FeO^(T)和MgO含量整体递减,指示分异演化程度增强。(3)二次流体出溶;晶体-流体相互作用导致Type B白云母中的Fe、Mg和F释放进入流体,形成了亮暗成分分带;同时,致使FeO^(T)、MgO和F含量较低的Type C白云母以交代的形式生长在原生矿物内部。最后,本文认为:一阶段中围岩混染Fe的加入为CGM的沉淀提供了Fe源;二阶段中磷灰石的分离结晶对熔体中F的消耗促进了CGM的沉淀;三阶段中晶体-流体反应会引起已结晶矿物释放Fe或Mn,含Fe或Mn流体与富Nb或Ta熔体结合促使CGM晶出。     

新疆可可托海3号伟晶岩脉成岩时代的限定:来自辉钼矿Re-Os定年的证据

可可托海3号伟晶岩脉因其完美的岩浆结晶分异特征而闻名世界,但针对其年代学方面的认识仍存在较大分歧。本次工作采集到产于3号脉边部带中的6件辉钼矿样品。其产出地质特征显示属于3号伟晶岩脉边部带形成时与围岩的热液交代成因,形成时间应与边部带近于同时或稍晚。文章利用辉钼矿Re-Os测年技术进行的年代学研究结果表明,6件辉钼矿Re-Os等时线年龄为(208.8±2.4)Ma(MSWD=0.89)以及模式年龄为(209.9±1.3)Ma(MSWD=0.69),在误差范围内一致,可忽略辉钼矿Re-Os体系可能产生的失偶现象,代表了辉钼矿在流体中沉淀的时间。在研究前人年代学成果基础上,笔者认为3号伟晶岩脉的形成起始于209 Ma左右,即中三叠世晚期。     

新疆阿尔泰可可托海3号伟晶岩脉绿柱石流体包裹体SRXRF研究

尝试利用北京同步辐射装置(BSRF)实验条件所产生的4W1B束线同步辐射X射线荧光微探针,对新疆可可托海3号伟晶岩绿柱石中的单个流体包裹体进行原位无损成分分析,改进了实验中显微镜照明装置而获得较好的视觉观察效果,使探测目标选取更加快速、准确,测试结果更加可靠。测试及研究结果表明,新疆可可托海3号伟晶岩脉绿柱石中多数流体具有较高的Zn、Sn、As以及REE元素含量,反映了其内生岩浆作用特征及流体的壳源特点;蛛网图显示微量元素含量特征与中国中东部地壳相似,进一步提示流体可能源自地壳。但由于测试中束斑面积较大(50μm×50μm),影响了测试精度,今后可通过缩小光斑、提高射线能量及能量分辨率来进一步提高测试精度及可靠性。     

川西甲基卡308号脉的矿物学特征及其岩浆- 热液演化示踪

甲基卡稀有金属矿床是亚洲规模最大的伟晶岩型锂矿床，308号脉为其中出露面积最大的伟晶岩脉。308号脉具有完善的分带性:细粒白云母- 钠长石- 石英带（Ⅰ）、中粗粒钠长石- 石英- 微斜长石带（Ⅱ）、中粒电气石- 钠长石- 石英带（Ⅲ）、中粗粒锂辉石- 钠长石- 石英带（Ⅳ）和中细粒锂辉石- 钠长石- 石英带（Ⅴ），并且富含稀有金属矿物（如锂辉石、绿柱石、锡石和铌钽氧化物），因此是系统研究伟晶岩演化历史和成岩成矿机制的理想实验对象。308号脉的矿物学研究较为薄弱，其岩浆- 热液演化过程及该过程中熔- 流体性质的变化规律，以及稀有金属的富集过程和影响因素尚不清楚。本文选取该脉各结构带中的贯通性矿物云母、磷灰石，以及稀有金属矿物锂辉石和特征性矿物电气石，通过详细的电子探针工作，分析它们的产状、结构特征、化学组成及其变化，结果表明:① 308号脉边部Ⅰ带（高温结晶）中电气石的出现（~5%）反映伟晶岩初始熔体具有富B的特征（>2%）；锂辉石在Ⅳ和Ⅴ带内的大量结晶说明初始熔体可能具有富Li的性质；主要含氟矿物电气石、磷灰石和云母类在岩石中的含量均较低，并且原生磷灰石具有相对偏低的F浓度（<3%），仅能形成于富F环境中的锂云母矿物也十分稀少，这些特征均表明308号脉初始熔体很可能具有较低的F含量；② 伟晶岩体系演化至Ⅴ带时发生流体出溶现象，自此进入岩浆- 热液过渡阶段，出溶流体可能具有富Cs和贫F的性质；③ 原生白云母和电气石化学成分的规律性变化说明308号脉的演化过程很可能不存在外来流体的加入；④ 308号伟晶岩的成岩和锂成矿过程主要受分异结晶作用支配，有限的出溶流体规模和伟晶岩分异演化程度（仅演化至岩浆- 热液过渡阶段，未充分进入热液阶段）对锂辉石的结晶和保存都起到了重要作用。     

新疆可可托海矿区小虎斯特91号脉中云母类矿物学特征与地质意义

以小虎斯特91号伟晶岩脉中的不同结构带及蚀变围岩、交代岩、锂云母细脉中云母矿物为研究对象,通过电子探针(EMPA)和激光剥蚀等离子体质谱(LA-ICP-MS)对各结构带不同产状的云母进行主微量成分分析.研究表明,91号脉从围岩蚀变带、伟晶岩边缘带、外侧带、中间带到核部带,依次发育黑云母、白云母、富锂白云母和锂云母,伟晶岩中云母类矿物显示由白云母向锂云母演化趋势.Li在白云母和富锂云母(锂白云母和锂云母)中的置换机制不同,分别可能为2SiⅣ+ LiⅥ(←→)3A1Tot和Si+Li(←→)AlTot+Fe (Zn,Mn,Mg)(白云母)和3LiⅥ(←→)AlⅥ+ 2□Ⅵ(富锂云母,□代表空位).小虎斯特91号伟晶岩脉经历了岩浆-热液的演化过程,随着演化进行,云母中K/Rb、Mg/Li比值显著降低,Li、Rb、Cs、F含量显著增大,指示分离结晶作用是晚期熔体相Li、Rb、Cs、F富集的主要机制.但云母类矿物的主、微量元素特征显示小虎斯特91号脉岩浆-热液过渡阶段特征不明显,伟晶岩演化很快由正岩浆阶段转化为热液阶段.     

阿尔泰可可托海3号伟晶岩脉中铌铁矿族矿物环带构造及其岩石学意义

本文利用电子探针和背散射电子成像技术系统地研究了新疆阿尔泰可可托海3号伟晶岩脉各结构带中的铝铁矿族矿物。研究表明,本区伟晶岩脉中铌铁矿族矿物主要为铌锰矿-钽锰矿。成分特征显示从岩脉边部带到核部,Ta/(Nb Ta)比值呈近垂向演化,但Mn/(Fe Mn)比值没有明显变化。另一方面,铌铁矿族矿物在早期正岩浆阶段(Ⅰ-Ⅳ带)的成分变化非常局限,而在晚期的岩浆-热液过渡阶段(Ⅴ-Ⅶ带)的成分变化非常大。背散射电子成像技术观察还表明本区铌铁矿族矿物在正岩浆阶段没有环带构造特征,而在岩浆-热液过渡阶段有明显的环带构造特征,而且随着伟晶岩固结过程的进行,环带构造主要沿着渐变环带构造→韵律环带构造→交代构造的趋势变化。研究认为,本区铌铁矿族矿物在不同结构带的成分变化和在单颗粒中的环带构造是热液流体参与铌铁矿族矿物结晶的反应,环带构造的类型主要是由热液流体参与结晶的程度所控制。     

Formation Age and Evolution Time Span of the Koktokay No. 3 Pegmatite,Altai, NW China: Evidence from U–Pb Zircon and 40Ar–39Ar Muscovite Ages

The Koktokay No. 3 pegmatite is the largest Li–Be–Nb–Ta–Cs pegmatitic rare‐metal deposit of the Chinese Altai orogenic belt, and is famous for its concentric ring zonation pattern (nine internal zones). However, the formation age and evolution time span have been controversial. Here, we present the results of LA‐ICP–MS zircon U–Pb dating and muscovite ⁴⁰Ar–³⁹Ar dating. Four groups of zircon U–Pb ages (～210 Ma, ～193–198 Ma, ～186–187 Ma and ～172 Ma) for Zones II, V, VI, VII, and VIII, and a weighed mean ²⁰⁶Pb/²³⁸U age of 965 ± 11 Ma for Zone IV are identified. Also, Zones II, IV, and VI have muscovite ⁴⁰Ar–³⁹Ar plateau ages of 179.7 ± 1.1 Ma, 182.1 ± 1.0 Ma, and 181.8 ± 1.1 Ma, respectively. Considering previous U–Pb age studies (Zones I, V, and VII), the ages of emplacement, Li mineralization peak, hydrothermal stage of the No. 3 pegmatite are in ranges of 193–198 Ma, 184–187 Ma and 172–175 Ma, with weighted mean ²⁰⁶Pb–²³⁸U ages of 194.8 ± 2.3 Ma, 186.6 ± 1.3 Ma and 173.1 ± 3.9 Ma, respectively. The No. 3 pegmatite formed in the early Jurassic. The results of xenocrysts suggest that there is another pegmatite forming event of around 210 Ma in the mining district and the old zircon U–Pb ages imply that Neoproterozoic crustal rocks pertain to sources of the No. 3 pegmatite. Including the previous muscovite ⁴⁰Ar–³⁹Ar age studies (Zones I and V), a cooling age range of 177–182 Ma is considered as the time of hydrothermal stage and end of formation. The evolution process of the No. 3 pegmatite lasted 16 Ma. Therein, the magmatic stage continued for 9–11 Myr and the magmatic–hydrothermal transition and hydrothermal stages were sustained at 5–7 Ma. These time spans are long because of huge scale, cupola shape, large formation depth, and complex internal zoning patterns and formation processes. Considering some pegmatite dikes in the Chinese Altai, there is an early Jurassic pegmatite forming event.     

可可托海3号伟晶岩脉中蜕晶质化锆石微区研究

通过电子探针和激光拉曼光谱分析技术系统研究了阿尔泰可可托海3号伟晶岩中蜕晶质化锆石各部位的成分特征、结构变化和蜕晶质化程度间的关系,定量评测了放射性衰变对锆石不同部位结构的影响程度。成分分析结果表明此锆石为铪质锆石,具有明显的环带,其中核部U、Th含量高,边部U、Th含量低,而且锆石破碎区富含非化学式元素Ca、Al、P等,表明此处为锆石的薄弱区,已发生热液蚀变。拉曼光谱特征和锆石的辐射剂量值都表明,锆石核部发生了中度-高度的蜕晶质化,且由于热事件发生退火,辐照损伤程度得到一定的愈合;而边部晶体结构保持较好,只局部出现点缺陷和零星非晶质区。     

新疆阿尔泰可可托海3号伟晶岩脉重钽铁矿研究

重钽铁矿是主要见于高度分馏花岗伟晶岩中的一种罕见的钽矿物。新疆阿尔泰可可托海3号伟晶岩脉中存在的重钽铁矿呈他形,与钽猛矿(因Ta含量的明显差异可分为钽锰矿I和钽锰矿Ⅱ)和铀细晶石共生形成铌钽矿物集合体。钽锰矿I构成集合体的主体,而重钽铁矿与相对富Mn和Ta的钽锰矿Ⅱ紧密共生并分布在集合体的边部。重组铁矿的RTa[RTa＝Ta／(Nb Ta)]在0．96—0．99间变化,RMn[RMn＝Mn／(Fe Mn)]在0．10—0．2l间变化。铌钽铁矿的共生组合和化学成分特征表明,重钽铁矿是钽锰矿I在非平衡条件下快速结晶后残余亚稳定相出溶的产物。     

The tetrad effect and geochemistry of apatite from the Altay Koktokay No. 3 pegmatite, Xinjiang, China: implications for pegmatite petrogenesis

In order to better constrain the evolution and petrogenesis of pegmatite, geochemical analysis was conducted on a suite of apatite crystals from the Altay Koktokay No. 3 pegmatite, Xinjiang, China and from the granitic and amphibolitic wall rocks. Apatite samples derived from pegmatite zones show convex tetrad effects in their REE patterns, extremely negative Eu anomalies and non-chondritic Y/Ho ratios. In contrast, chondritic Y/Ho ratios and convex tetrad effects are observed in the muscovite granite suggesting that different processes caused non-chondritic Y/Ho ratios and lanthanide tetrad effects. Based on the occurrence of convex tetrad effects in the host rocks and their associated minerals, we propose that the tetrad effects are likely produced from immiscible fluoride and silicate melts. This is in contrast to previous explanations of the tetrad effect; i.e. surface weathering, fractional crystallization and/or fluid-rock interaction. Additionally, we put forward that extreme negative Eu and non-chondritic Y/Ho in apatite are likely caused by the large amount of hydrothermal fluid exsolved from the pegmatite melts. Evolution of melt composition was found to be the primary cause of inter and intra-crystal major and trace element variations in apatite. Mn entering into apatite via substitution of Ca is supported by the positive correlation between CaO and MnO. Different evolution trends in apatite composition imply different crystallization environments between wall rocks and pegmatite zones. Based on the geochemistry of apatite samples, it is likely that there is a genetic relationship between the source of muscovite granite and the source of the pegmatite.