新疆大红柳滩伟晶岩型锂矿床中磷铁锂矿地球化学特征及其对伟晶岩演化的指示意义

新疆大红柳滩伟晶岩型锂矿床近年来找矿取得了新进展。我们在该地区典型锂矿脉(90-1号)首次鉴定出磷铁锂矿,其在伟晶岩中呈树枝状、团簇状集合体分布岩脉的边缘带和中部。边缘带尤为富集磷铁锂矿,含量可达10%～15%。本文系统地开展了磷铁锂矿的岩相学和矿物学研究。利用电子探针和激光剥蚀等离子质谱测定了脉体边缘带和中间粗粒锂辉石-白云母-石英带磷铁锂矿的主微量元素含量。结果表明,磷铁锂矿除含有主要元素P、Fe、Mn及Li外,还含有较高的Mg、Ca和Zn,几乎不含高场强元素、稀土元素。综合电子探针和LA-ICP-MS分析结果,认为伟晶岩脉中部分磷铁锂矿已被氧化,成分向铁磷锂锰矿过渡。从脉体的边缘带往中间带,磷铁锂矿中Mg和Zn平均含量下降,而Mn/(Mn+Fe)比值由0.388升至0.409,显示逐渐富Mn特点,与前人关于花岗伟晶岩熔体演化过程中Fe-Mn的分离趋势一致,也与该伟晶岩脉中铌钽铁矿早期演化阶段Mn/(Mn+Fe)比值变化趋势相同;磷铁锂矿被晚期氟磷灰石部分交代,反映伟晶岩演化至热液阶段F、Ca活度增加。表明该矿物可以很好的记录伟晶岩岩浆及热液阶段的演化。     

湘东北仁里-传梓源5号伟晶岩脉云母和长石成分的 演化与成矿作用的关系

5号稀有金属伟晶岩脉是仁里-传梓源矿区规模最大的伟晶岩脉,地表分带性良好。文章选取仁里5号脉深部钻孔开展矿物学研究,研究其深部的分带规律。根据对深部钻孔(ZK708)岩芯的矿物学特征研究认为,5号伟晶岩脉深部可划分为4个带:Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ带。Ⅰ带主要为微斜长石和石英,典型特征为文象结构;Ⅱ带主要为微斜长石和钠长石;Ⅲ带主要为钠长石和白云母;Ⅳ带主要为钠长石和石榴子石。云母和长石的成分特征显示,从外带(Ⅰ、Ⅱ带)至内带(Ⅲ、Ⅳ带)云母由白云母系列逐渐向锂云母系列转变;由Ⅰ带→Ⅱ带→Ⅳ带→Ⅲ带,云母中的Li、F、Cs、Ta、Sn、Nb含量升高,Sr、Ba含量下降;钾长石的中Li、Rb、Cs呈现类似的上升趋势,指示伟晶岩分异演化程度升高。碱性长石中P的含量呈现出由Ⅰ～Ⅱ带略微降低,Ⅲ带升高而Ⅳ带呈略微降低的趋势,Ⅲ带内发育铌钽铁矿,表明P元素的升高可能与铌钽的富集密切相关。     

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。     

Crystallization of melts, pegmatite intrusion and the Inverian retrogression of the Scourian complex, north-west Scotland

Abstract Partial melting of tonalitic gneisses in the 2.7 Ga Badcallian granulite facies metamorphic episode in the Scourian complex of north-west Scotland produced a suite of granitic to trondhjemitic liquids. On cooling and excavation of the complex, these melts underwent fractional crystallization and the residual liquids eventually became water saturated. Comparison with experimental data suggests that water saturation would have occurred in these melts at around 620–700°C. From the retrograde P–T -time path followed by the complex it is estimated that H₂O-dominated fluids were exsolved from these melts at c. 2.5 Ga. It is proposed that these fluids were the cause of the 2.5 Ga Inverian retrogression of the Scourian complex and that water-saturated melts formed during the crystallization of the leucogneisses were intruded as a suite of pegmatites. The timing of pegmatite intrusion is consistent with this proposition as are the temperature estimates, timing, distribution and nature of the Inverian phase of metamorphism. It is likely that the crystallization of melts is an important process in bringing about hydrous retrogressive metamorphic episodes in a number of other basement terrains, such as West Greenland and Australia.     

福建南平花岗伟晶岩中锡石的矿物学研究

锡石是南平花岗伟晶岩中分布广泛的重要副矿物,和铌钽矿物密切伴生,且锡石中的钽、铌含量也颇高,Ta2O5最高达4.8%,Nb2O5最高达1.66%,因此,锡石不仅是伟晶岩中铌钽矿体中的标志性矿物,而且完全可综合回收,具有较大的经济价值。对南平伟晶岩中的锡石从产状、分布规律、物理、化学特性及其红外光谱等做了较详细论述,对于探讨铌钽矿化伟晶岩的形成及寻找铌钽矿体有着重要意义。     

福建南平花岗伟晶岩型稀有金属矿田Nb-Ta-Sn地球化学研究

福建南平是我国重要的花岗伟晶岩型矿田之一,伟晶岩主要产出在中-新元古代变质岩系中.伟晶岩脉的形成和加里东期西芹花岗岩具有密切的成因联系.根据伟晶岩主要矿物成分和所含Nb、Ta、Sn等元素可分为白云母-钾长石-早期钠长石型（Ⅰ）、白云母-钠长石-钾长石型（Ⅱ）、白云母-钾长石-钠长石型（Ⅲ）和白云母-钠长石-锂辉石型（Ⅳ）.对矿田中的中-新元古代变质岩系、西芹花岗岩,花岗伟晶岩中的Nb、Ta、Sn地球化学做了详细研究.认为南平伟晶岩是在区域地层和相关花岗岩中Nb、Ta、Sn含量具有高背景值的环境中产生的.伟晶岩在形成过程中,Nb、Ta、Sn元素伴随伟晶熔体的分异、演化及交代作用,其含量向晚期趋于增高,在白云母-钠长石-锂辉石伟晶岩中,Nb、Ta、Sn构成了工业矿体,而且主要以独立矿物形式存在.     

新疆阿尔泰可可托海3号伟晶岩脉磷灰石矿物中稀土元素“四分组效应”及其意义

新疆阿尔泰可可托海3号伟晶岩脉磷灰石矿物中稀土元素（REE）和其他微量元素的ICP－MS分析结果表明，Y／Ho,Zr/Hf和Nb/Ta明显偏离球粒陨石中对应的比值，并存在显著的REE“四分组效应”，REE“四分组效应”量化特征参数TE3，4主要与Y／Ho,Nb/Ta分异程度有关，与δEu负异常演化程度相一致，锰铝榴石也呈现REE“四分组效应”和Y／Ho,Nb/Ta显著分异，指示REE“四分组效应”是形成伟晶岩熔体的一个基本特征，并不是由富LREE矿物（如独居石）和富HREE矿物（如四榴子石）结晶引起的残余熔体REE含量的异常变化，其机制可能是富F，B和P的过铝质窝本与含水流体间相互作用，REE在流体相／熔体相的分配受温度，压力和流体相组成复合控制的综合结果。     

红十字湖地区锂云母-透锂长石伟晶岩脉中锡锰钽矿的发现

锡锰钽矿(wodginite)理想式为MnSnTa2O8,Z=4,其结构为锡铁钽矿(ixiolite)结构的有序化形式。它是钽的主要工业矿物,是高度分异演化伟晶岩的标志矿物之一。在加拿大红十字湖地区锂云母-透锂长石伟晶岩脉中发现了这一钽矿物。矿物为黑褐色,呈半自形,颗粒达0.2mm,分布于由锂云母钠长石构成的条带中,与之共生的是一套典型的、高演化的花岗伟晶岩矿物组合。锡锰钽矿具有Mn/Fe、Sn/Ti、Ta/Nb比值高,杂质少的特点。矿物平均分子式为:Mn1.00(Sn0.64Ta0.24Ti0.04Mn0.04Zn0.02Fe0.01)0.99(Ta1.69Nb0.31)2.00O8;晶胞参数a=0.9534nm,b=1.1482nm,c=0.5123nm,β=91°07',V=0.5607nm3。依据矿物β>91°、V>0.560nm3、对偶面网221与221具强分裂衍射双峰、I021/I220为0.19和Mn/(Fe+Mn)≈1等特征,在锡锰钽矿与锡铁钽矿所构成的同质多像、有序-部分有序-无序这样一个连续系列中,本区所产锡锰钽矿属有序端员矿物,其阳离子在八面体中分布的有序度约为95%。在钽资源的寻找和开发利用中,应重视含锡锰钽矿的锂云母-透锂长石伟晶岩脉。