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        冀東麻地堿長花崗巖稀有金屬成礦機制研究

        2019-05-11 03:00:18苗群峰齊云飛
        世界有色金屬 2019年4期
        關(guān)鍵詞:稀有金屬巖漿礦化

        苗群峰,齊云飛

        (河北省地礦局第八地質(zhì)大隊,河北 秦皇島 066001)

        近年來,河北省地礦局十分重視對“三稀”礦產(chǎn)的找礦工作,花市銣等稀有金屬礦為河北省地礦局第八地質(zhì)大隊近年來探獲的特大型銣等稀有金屬礦床[1],初步估算Rb2O資源量為180萬噸,Rb2O平均品位0.18%,為一堿性長石花崗巖型礦床(鈉長石、鋰云母花崗巖型鉭、鈮、鋰、銣、銫礦床)。

        1 巖體地質(zhì)特征

        麻地巖體形態(tài)近似瓢狀,長軸呈NW40°方向,出露面積5.35km2。圍巖巖性主要為角閃斜長片麻巖(圖1)。

        麻地巖體為兩次侵入活動形成的復(fù)式巖體。早期侵入形成肉紅色堿長花崗巖(γ52a),主要分布于巖體四周及東南部;晚期侵入形成灰白色堿長花崗巖(γ52b),構(gòu)成巖體主體,兩期巖體為涌動型侵入接觸關(guān)系。

        2 礦床成因類型

        研究工作成果表明,稀有金屬元素礦化受巖性控制,巖體即礦體。麻地巖體為殼源花崗巖漿高度分異演化的產(chǎn)物。造巖礦物鈉長石、天河石、(鋰)云母是本類礦床的直接標(biāo)志,巖體頂部的含天河石堿長花崗巖是富礦發(fā)育部位?;ㄊ秀湹认∮薪饘俚V的礦床類型為堿長花崗巖型。其特點為:

        (1)巖體為至少兩次侵入活動形成的復(fù)式巖體,麻地巖體沿常州溝組和變質(zhì)結(jié)晶基底間的不整合面侵位形成。

        圖1 麻地巖體地質(zhì)簡圖[1]

        圖2 麻地稀有金屬礦化花崗巖成巖成礦模式示意圖

        (2)巖體巖性特征在垂向上呈現(xiàn)規(guī)律性的變化,空間上由下往上,時間上由早到晚,巖性的特征變化是:巖石顏色由紅色→灰白色→白色;巖石結(jié)構(gòu)由細(xì)粒等粒→細(xì)粒不等?!?xì)粒似斑;鈉長石含量逐漸增加,粒度逐漸減小,在白色含天河石堿長花崗巖中鈉長石呈極細(xì)粒團狀分布,微斜長石含量相應(yīng)逐漸減少。云母種屬由鋰鐵云母→鐵鋰云母→鋰云母轉(zhuǎn)變。

        (3)巖體上部含天河石堿長花崗巖和團塊狀、細(xì)脈狀偉晶巖內(nèi)稀有金屬礦化相對富集。

        3 成礦作用機制

        巖漿活動是地球釋放物質(zhì)與能量的一種重要途徑。由熱力學(xué)定律可知,巖漿體系釋放能量具有不可逆性,但透巖漿流體可以“戲劇性”地加快或減慢這一過程,并產(chǎn)出副產(chǎn)品—礦產(chǎn)。流體的成礦作用發(fā)生在地殼淺部,一是因為流體的相分離發(fā)生在地殼淺部,二則地殼淺部的溫壓條件與源區(qū)反差明顯從而利于成礦金屬的卸載。

        由于地殼淺部構(gòu)造裂隙發(fā)育和流體的高度活動性,內(nèi)生金屬成礦作用必然依賴于巖漿。巖漿體可以作為含礦流體的通道和保護者。麻地巖體內(nèi)鈉長石的含量越高,稀有金屬元素含量就越高,這些稀有金屬元素均屬于巖漿系統(tǒng)內(nèi)的微量元素,若僅靠巖漿自身的分配將導(dǎo)致全巖體均勻化分布,而不可能在巖體頂部富集。也就是說,如果只是巖漿運載微量元素成礦,則由于礦物重力不同而重者下,輕者上,但在麻地巖體中,反而是在巖體頂部鈮鉭鐵礦、細(xì)晶石、鋯石等密度大的重礦物更為富集,這顯然是透巖漿流體所為。

        稀有金屬的離子半徑不是特別大(Rb+、Cs+)就是特別?。↙i+),這就決定了稀有金屬元素很難固定在其他礦物晶格中類質(zhì)同象取代,尤其是富鈉、鉀體系中,很容易被Na+、K+從晶格中擠出,從而顯示高度活性狀態(tài)。只有當(dāng)遷移到Na+、K+濃度大大降低時,才開始顯示地球化學(xué)性質(zhì),體現(xiàn)在巖漿作用的終端,就是花崗質(zhì)巖漿柱的最高位置,也即在花崗巖體的頂蓋相富集[2]。

        基于透巖漿流體成礦理論[3-9]、前人對花崗巖型稀有金屬礦床成礦模式的探討[10,11]以及筆者的研究成果,將麻地稀有金屬花崗巖的成巖成礦作用過程概括如下(圖2)。

        圖3 麻地稀有金屬礦化花崗巖侵位示意圖

        (1)在深部地幔熱流影響下,下地殼物質(zhì)(變質(zhì)雜砂巖類)熔融形成原始花崗巖巖漿庫,并伴隨馬蘭峪復(fù)式背斜隆升,原始巖漿沿地殼薄弱帶上侵。

        (2)富鈉富揮發(fā)分的流體不斷注入巖漿柱,通過巖漿從深部到淺部萃取了沿途的稀有金屬元素向上遷移,花崗質(zhì)巖漿在地層不整合界面形成板狀復(fù)式小巖體,含礦流體大部分被常州溝組石英砂巖阻擋,從而在小巖體內(nèi)聚集,并在巖體凸起穹隆處富集礦化。

        (3)稀有金屬元素首先在肉紅色堿長花崗巖中得到富集,形成鋰鐵白云母,含鈮鉭金紅石等礦物。在相對封閉條件下,隨流體不斷注入,熔體~流體相互作用進一步增強,隨著Na+、K+不斷地消耗,熔體體系減弱,流體體系增強,稀有金屬元素在晚期的灰白色堿長花崗巖中進一步富集礦化,形成了富銣的鋰云母、天河石、鈮鉭錳礦等礦物。

        4 礦床模式探討

        麻地巖體稀有金屬成巖成礦作用是熔體~流體相互作用導(dǎo)致巖漿發(fā)生高度分異演化的過程。巖體上侵就位于上覆常州溝組和變質(zhì)結(jié)晶基底間的不整合界面,在接觸帶由于溫度、壓力驟降,導(dǎo)致巖漿的快速冷卻、結(jié)晶以及部分含礦流體的散失,在巖體邊緣形成細(xì)粒結(jié)構(gòu)冷凝邊。另一方面,上覆常州溝組為一套灰白色石英巖狀砂巖,可形成良好的阻隔層,防止含礦流體的大量散失,這些因素共同導(dǎo)致了銣等稀有金屬礦化主要發(fā)生在巖體內(nèi)部。銣等稀有金屬元素成礦是多種有利因素耦合的結(jié)果,“小巖漿體(富稀堿富揮發(fā)分)~變質(zhì)結(jié)晶基底(提供通道)~上覆常州溝組沉積蓋層(阻隔層)”三元結(jié)構(gòu),為成礦關(guān)鍵因素(圖3)。

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