伟晶岩中不同副矿物U-Pb同位素定年和示踪的问题与应用

定年和示踪一直是伟晶岩成岩成矿过程和稀有金属富集机制研究的关键问题。副矿物不仅是伟晶岩中稀有稀土元素的重要载体,还蕴含丰富的微量元素并常常具有较高的U- Th含量,是研究伟晶岩年代学、成岩成矿过程和物质源区的“理想探针”。伟晶岩中常用的适合于U- Pb同位素定年的副矿物有锆石、铌钽铁矿、独居石、锡石、榍石、褐帘石、磷钇矿和磷灰石等。由于封闭温度、矿物学特性和不同性质流体中元素行为的差异,伟晶岩中不同副矿物的U- Pb系统常表现出复杂的年龄谱系,可能记录了伟晶岩中潜在的后期地质过程,如：自交代、后期变质与流体改造等。因此,基于前期光学显微镜、扫描电镜、冷阴极发光、激光拉曼光谱分析等矿物微观结构研究,对不同期次或世代的副矿物进行原位微区U- Pb定年及主微量元素和同位素地球化学分析,对于全面认知多期地质事件和伟晶岩成岩成矿过程演化历史,进而更准确地构建其构造- 岩浆- 热液- 成矿作用时空框架具有重要的科学意义。     

伟晶岩结晶动力学和热力学及稀有金属超常富集成矿机制

本文综述了伟晶岩结晶动力学、热力学和伟晶岩熔体稀有金属元素实现超常富集成矿的机制。结晶动力学涉及成核动力学和晶体生长动力学两个方面。低成核速率和高晶体生长速率是伟晶岩结晶动力学的重要特征,在结晶过程受到水、助溶剂以及过冷条件三个因素共同制约。伟晶岩熔体的相态（超临界态）可能在伟晶岩形成和稀有金属元素超常富集中扮演重要角色。花岗伟晶岩稀有金属超常富集程度受到岩浆源区成分、岩浆结晶分异过程与熔体化学成分等因素的控制。花岗质岩浆高度分异结晶或者变质沉积岩部分熔融直接形成的成矿伟晶岩熔体均需要源岩中稀有金属元素预富集。深熔作用产生的低程度、小体积的伟晶岩熔体具有更高的稀有金属元素成矿潜力。在岩浆分异演化过程中,稀有金属元素的超常富集主要通过超临界熔体/流体、岩浆熔体作用、过冷作用实现。超临界熔体/流体发生熔体- 流体不混溶作用使稀有金属元素在熔体相和流体相间再分配和富集;岩浆熔离作用使稀有金属元素选择性分配到富挥发分的熔体中,导致稀有金属元素再次富集;过冷作用降低稀有金属矿物结晶的饱和浓度,促进稀有金属矿物结晶。熔体的化学成分（如挥发分）直接影响熔体的物理、化学性质。例如,挥发分的富集能够降低熔体黏度,促进岩浆分异结晶过程。挥发分和稀有金属元素的亲和性也控制稀有金属元素在不同相熔体中的分配和富集,显著增加稀有金属元素的溶解度和迁移富集能力,有助于伟晶岩中稀有金属超常富集和成矿。     

花岗伟晶岩分异演化与含矿性评价——从造岩矿物组构视角

高演化稀有金属伟晶岩的成矿过程是复杂和苛刻的,涉及到岩浆- 热液过程热历史、岩浆迁移路径与成矿空间、侵位环境的过冷程度以及岩浆组分中稀有金属元素的初始富集等条件。而伟晶岩的分带特征是其形成过程的一种综合体现,不论是伟晶岩区域分带还是伟晶岩内部结构分带,都反映了伟晶岩岩浆结晶分异过程中岩浆的性质与形成环境,而这同时也赋予了造岩矿物在组构上的特殊性,形成遗传代码,对其进行解密,从而能够用于示踪与评估花岗伟晶岩的演化程度与成矿潜力。对于区域伟晶岩群的成矿潜力评估,由于含矿熔体在组分上的跨度较大,随着远离母体花岗岩体距离的增大,伟晶岩群演化程度增加,熔体中铁镁质组分以及Ca、Ba、Sr等碱土金属含量迅速降低,而挥发分、助熔剂组分、碱金属含量在残余熔体中逐渐增加,长石、云母与石英在类别和组构上产生显著变化;其中长石向钾- 钠端元演化,且钠长石相对钾长石占据主导地位,云母由黑云母向白云母以及锂白云母转变,石英阴极发光特征与晶体结构及微量元素成分也表现出规律性的变化。受矿物晶格的限制,长石的K/Rb、K/Cs以及云母的K/Rb、K/Cs、Nb/Ta等比值特征能有效区分不同矿化潜力的伟晶岩群。石英的阴极发光特征能够揭示其生长环境与历史,石英的Li、Al、Ti、Ge等微量元素组成可以用来区分不同类型的伟晶岩矿床,并提供关于岩浆演化和成矿过程的重要线索。伟晶岩内部分带的形成主要受成矿熔体规模、过冷度以及成矿空间的封闭性等因素的控制,但在初始熔体成分上可以具有较大的变化。其中强分带型稀有金属伟晶岩记录了完整的岩浆- 热液演化过程,不同阶段石英、长石和云母在晶体形态、微观结构以及微量元素组成上都具有显著变化。弱分带型稀有金属伟晶岩(钠长石- 锂辉石伟晶岩)的造岩矿物组分在伟晶岩内部变化不大,其受构造控制明显,在空间上与贫矿伟晶岩之间可具有较大的矿物组成差异,表明二者之间存在流动分异过程。而长距离(以更厚的地壳或大型拆离断层为标志)的熔体迁移正是形成超大型伟晶岩稀有金属矿床的有利要素。     

新疆白龙山伟晶岩型锂矿床研究进展

大红柳滩-白龙山一带是西昆仑-喀喇昆仑山花岗伟晶岩分布最为集中、稀有金属矿化最好的地区。项目组2017年通过多次野外勘查、系统取样与室内化验分析,确认在新疆和田县喀喇昆仑腹地白龙山新发现了一处超大型锂铷多金属矿床,该矿床为花岗伟晶岩型。同时在大红柳滩-白龙山发现了雪凤岭、雪盆、双牙、冰舟、白龙山南、大红柳滩东(496北沟)等多处花岗伟晶岩型锂多金属矿床。通过对白龙山锂多金属矿床研究,目前已确定含矿伟晶岩脉群带长度>8250 m,宽度46～165 m,在白龙山锂多金属矿区划分出5个含矿伟晶岩脉群带,共发现含矿伟晶岩脉166条,对其中52条主要矿体进行了研究,含矿伟晶岩脉长度50～1230 m,宽1.5～157 m不等,Li₂O平均品位0.93%～3.44%, BeO平均品位0.54%～0.63%,Rb₂O平均品位0.11%～0.18%, Nb₂O₅平均品位0.011%～0.018%, Ta₂O₅平均品位0.003%～0.009%。新疆昆仑蓝钻矿业开发有...     

川西马尔康片麻岩穹隆与伟晶岩型锂矿的构造成因

片麻岩穹隆是造山折返过程形成的重要构造样式。马尔康锂矿床位于松潘-甘孜造山带腹地的马尔康片麻岩穹隆中,其核部为太阳河花岗闪长岩和可尔因花岗岩、幔部由经过变质作用的晚三叠世深海—半深海复理石和浊积岩组成,大量含锂伟晶岩脉侵位于红柱石-十字石变质带中。通过野外地质调查和构造分析,在马尔康片麻岩穹隆中识别出三期构造变形叠加于造山早期大规模收缩变形之上:第一期变形(D1)为南向的大型高温拆离剪切带(马尔康拆离断层,MRKD);第二期变形(D2)为马尔康"穹隆构造";第三期变形(D3)为后期叠加的新生代近东西向逆冲断层。新的锆石U-Pb年代学数据表明太阳河和可尔因岩体的结晶年龄分别为226～212 Ma与224～218 Ma,马尔康拆离断层中平行剪切面理的同构造变形伟晶岩脉形成于约212～207 Ma,而未变形含锂伟晶岩脉则形成于200～190 Ma之间。研究表明,马尔康片麻岩穹隆在造山早期伴随220～212 Ma的花岗岩侵位,形成中低压巴罗式变质作用;在挤压向伸展转换过程(212～207 Ma)中,形成向南剪切的拆离断层以及变质核杂岩构造,致使花岗岩浆底辟上涌和片麻岩穹隆的形成;200～190...     

沙特阿拉伯Jabal Twalah地区铀/钍矿化特征与成矿机制

目前,沙特阿拉伯西北部Jabal Twalah地区铀钍资源勘查程度较低,对该地区的铀成矿机制研究相对薄弱。本文主要对该地区新发现的伟晶岩型和花岗岩热液型铀矿化带的矿化特征和成矿机制开展研究。区内与铀钍矿化相关的伟晶岩和围岩花岗岩中锆石LA-ICP-MS U-Pb年龄分别为638.6±3.2 Ma和632.5±1.5 Ma,两者时代基本一致。综合岩相学、地球化学以及扫描电镜能谱分析等研究结果,发现矿化伟晶岩强烈富集U、Th、稀土及稀有金属元素,复杂的高温蚀变矿物组合特征暗示可能经历了岩浆期后热液的改造,改造前后矿化伟晶岩中的铀和钍未发生分离,以副矿物形式存在而无独立铀矿物,具岩浆矿物组合的特征,如金红石、锆石、氟碳铈矿、磷钇矿、钍石等。花岗岩热液型单铀矿化带的地表样品中铀矿物主要为硅铅铀矿和硅钙铀矿,脉石矿物主要为赤铁矿、萤石、石英以及少量方解石,铀矿化受控于高铀含量的碱性花岗岩、强烈硅化构造破碎带以及晚期酸性—基性脉岩活动等因素。强烈硅化的构造破碎带及其转折部位或者与脉岩交汇部位是今后重要的找矿方向。     

西峡县陈阳坪铍铷矿地质特征

在东秦岭西官庄-镇平断裂带陈阳坪地区进一步发现稀有金属矿产后,为了解铍铷矿床特征,对陈阳坪花岗伟晶岩型铍铷矿石矿物电子探针特征及矿区地质等进行了综合分析研究。本区发现伟晶岩脉11条,铍铷矿体4条,矿体长105～1100 m,厚4.26～7.00 m, BeO品位:0.035%～0.0445%,Rb₂O品位:0.046%～0.123%。矿石有用矿物为钾长石、白云母、绿柱石、石榴子石等,钾长石晶体裂隙中可见绿柱石,为含铍的重要矿物;白云母集中于花岗伟晶岩中带,铯榴石不均匀出现于伟晶岩边部、构造裂隙、钾长石颗粒间隙,为含铯铷矿物。据矿石矿物电子探针分析,矿石中的铷主要赋存于钾长石、白云母矿物。产于晋宁期花岗伟晶岩中的铍铷稀有金属矿,矿体受伟晶岩脉控制,晋宁期的岩浆活动为本区铷矿、稀有元素形成提供了丰富的物质来源,经后期构造及岩浆热液活动使岩体中的铍、铷元素活化富集形成稀有金属矿床。在矿区东部及南部也存在类似地质构造特征,陈阳坪地区花岗伟晶岩的研究成果对豫西南铍铷等稀有金属矿产取得进一步找矿突破具有一定意义。     

综合勘查方法在硬岩型锂矿找矿中的应用——以马尔康稀有金属矿田加达锂矿为例

松潘-甘孜造山带马尔康矿田是我国目前面积最大的伟晶岩型稀有金属矿田,分布有业隆、李家沟、党坝等多处大—中型锂辉石矿床。由于地表基岩露头有限,水系切割强烈,在深部寻找隐伏矿脉的难度逐渐增加。本文以马尔康矿田东北部新发现的加达大型锂辉石矿床为例,论述了地质填图、高密度电法等在寻找隐伏矿脉中的应用。本次勘查通过地质填图圈定的残-坡积锂辉石伟晶岩转石带或伟晶岩露头确定了脉体走向,通过高密度电法测量圈定的陡倾高阻异常确定了脉体倾向,通过钻探工程控制了隐伏矿脉。综合分析显示,陡倾高阻异常带延伸至地表位置与地表锂辉石伟晶岩转石带或伟晶岩脉露头位置吻合,隐伏高阻异常空间分布与隐伏锂辉石伟晶岩脉具有相关性,表明传统勘查方法在寻找伟晶岩型锂矿为代表的硬岩型锂矿床的有效性,并指出区域成矿潜力和找矿方向。     

花岗伟晶岩研究概况

本文据国内外研究成果，对花岗伟晶岩的分类，伟晶岩与变质相关系，伟晶岩内部分带，伟晶岩脉群的区域分带性等作了概括性的介绍，指出花岗伟晶岩是富含挥发成分的花岗质熔浆在相当深的封闭环境中形成的。初始伟晶岩浆或许并不富集（只是增高）稀有，稀土和放射元素。由于成批入围岩形成脉群时的突然减压而引发气运分异（或流体搬运作用），导致Ｌｉ，Ｂｅ，Ｎｂ，Ｔａ，Ｗ，Ｓｎ等稀有金属向上迁移（局部的Ｌｉ，Ｎａ（Ｆ）伟晶岩有     

雅江残余盆地南北缘伟晶岩稀有金属矿地质特征

雅江残余盆地伟晶岩稀有金属矿床的形成,与其地质构造环境、伟晶岩脉形成机制、伟晶岩脉类型有密切关系。北缘甲基卡地区主要受印支末期—燕山早期构造岩浆热隆事件影响,伟晶岩脉成群成带发育,形成大型、超大型锂稀有金属矿,南缘打枪沟地区缺乏岩浆热穹窿构造,仅表现为岩浆期后花岗伟晶岩残余熔浆分异演化,沿岩体内外接触带发育低类型伟晶岩脉,以铍矿化为主,兼有锂矿化。