熊欣，李建康**，王登紅，李興杰，王臻，張珈銘,2，嚴清高

（1中國地質(zhì)科學(xué)院礦產(chǎn)資源研究所自然資源部成礦作用與資源評價重點實驗室，北京100037；2中國地質(zhì)大學(xué)，珠寶學(xué)院，北京100083）

鋰、鈹、鈮、鉭等稀有金屬作為國家戰(zhàn)略性新興資源，主要應(yīng)用于國防、航空、航天等工業(yè)領(lǐng)域，近年來備受地質(zhì)學(xué)家的關(guān)注?；◢弬ゾr作為稀有金屬礦床的重要賦礦巖石之一，其研究不僅具有剖析巖漿熱液演化過程的科學(xué)意義，更具有重要的經(jīng)濟價值。鈮鉭鐵礦族礦物（[Mn,Fe][Ta,Nb]2O6，Columbite-Tantalite Group Mineral，簡稱CGM）是花崗偉晶巖脈中最常見，也是最重要的鈮鉭礦物，貫通于整條偉晶巖脈的各結(jié)構(gòu)帶內(nèi)（?ernyet al.,1985a;Lahti,1987;Mulja et al.,1996;Tindle et al.,2000）。同時，鈮鉭鐵礦族礦物內(nèi)部結(jié)構(gòu)和化學(xué)組成復(fù)雜，存在不同程度的Fe-Mn和Nb-Ta類質(zhì)同象，可指示偉晶巖的分異程度，并示蹤偉晶巖巖漿演化過程（?ernyet al.,1985b;1986;Lahti,1987;Linnen et al.,2012;Beurlen et al.,2014），因此，研究鈮鉭鐵礦族礦物的物理性質(zhì)、化學(xué)組分及共生關(guān)系，對于偉晶巖熔體的分異與演化過程、結(jié)晶條件及評價稀有金屬礦化潛力具有重要的指示意義（Van Lichtervelde et al.,2007；Wu et al.,2018）。

松潘-甘孜造山帶內(nèi)聚集多處超大型和大型偉晶巖型鋰礦床（唐國凡等，1984），具有規(guī)模大、共伴生礦產(chǎn)多（Be、Nb、Ta、Rb、Cs、Sn）、找礦潛力好的特征，是中國重要的稀有金屬成礦區(qū)（王登紅等，2013；2016；2017）。扎烏龍是松潘-甘孜造山帶內(nèi)的典型大型稀有金屬偉晶巖礦床之一，且有望達到超大型規(guī)模（李建康等，2014；Li et al.,2015）。前人通過大量的巖石學(xué)和同位素地球化學(xué)等工作，推測偉晶巖是礦區(qū)白云母花崗巖結(jié)晶分異的產(chǎn)物（李興杰等，2018；Yan et al.,2020）。扎烏龍花崗偉晶巖鋰成礦流體經(jīng)歷了巖漿向熱液的轉(zhuǎn)變，成礦溫度為500~580℃（Xiong et al.,2019）。然而，花崗偉晶巖的分異程度與演化過程問題尚未完全解決，特別是缺乏礦物學(xué)的證據(jù)。鈮鉭鐵礦族礦物產(chǎn)出于扎烏龍偉晶巖脈的各個結(jié)構(gòu)帶內(nèi)，是指示整條偉晶巖脈的分異與演化的理想研究對象。因此，本文擬對扎烏龍典型偉晶巖脈的鈮鉭鐵礦族礦物開展系統(tǒng)的研究工作，以查明礦床的巖漿熱液演化過程，并與典型花崗偉晶巖型稀有金屬礦床（可可托海等）進行對比，以分析該礦床的成礦條件和成礦潛力。

1 區(qū)域地質(zhì)背景

松潘-甘孜造山帶是中國重要的稀有金屬成礦帶，位于中國的西南部（圖1a），橫跨四川、青海和新疆。成礦帶北側(cè)以阿尼瑪卿縫合帶與華北-塔里木陸塊相隔，南西側(cè)以金沙江縫合帶與岡瓦納大陸外緣的羌塘-昌都陸塊毗鄰，東南緣以龍門山-錦屏山與揚子陸塊相連（李建康等，2007；劉麗君等，2015；2016）。區(qū)域出露地層主要為震旦系變質(zhì)沉積巖和三疊系變質(zhì)復(fù)理石沉積巖系，分別分布于造山帶東緣和盆地內(nèi)部。變質(zhì)復(fù)理石沉積巖系主要由泥質(zhì)巖發(fā)生區(qū)域變質(zhì)作用形成，包括板巖、千枚巖和片巖。

圖1 四川扎烏龍礦區(qū)地質(zhì)簡圖（a）和礦床A-A’剖面示意圖（b）（據(jù)李興杰等，2018修改）Fig.1 Simplified geological map(a)and A-A’cross section(b)of the Zhawulong granitic pagmatite deposit(mofidied after Li et al.,2018)

印支晚期中酸性花崗質(zhì)巖體侵入于三疊系變質(zhì)沉積巖系構(gòu)成的近東西向背斜核部，局部突起呈穹隆狀構(gòu)造，如雅江、馬爾康、大紅柳灘和扎烏龍穹?。ɡ罱档龋?007）。在這些構(gòu)造穹隆中，圍繞二（白）云母花崗巖產(chǎn)出了大量花崗偉晶巖型稀有金屬礦床，包括甲基卡、可爾因、大紅柳灘和扎烏龍超大型-大型礦床，成礦年齡主要集中在印支晚期（唐國凡等，1984；王登紅等，2005；李建康等，2007；2014；郝雪峰等，2015；李興杰等，2018；Li et al.,2019）。

2 礦床地質(zhì)特征

扎烏龍鋰礦床位于四川省甘孜藏族自治州石渠縣西區(qū)呷依鄉(xiāng)。礦區(qū)出露地層為三疊系西康群砂巖、板巖互層，后經(jīng)區(qū)域變質(zhì)和接觸變質(zhì)作用形成黑云母石英片巖、二云母石英片巖和紅柱石-十字石石英片巖等中淺變質(zhì)巖系（圖1a、b）。白云母花崗巖是礦區(qū)唯一出露的巖體，位于扎烏龍背斜核部，出露面積為58 km2。白云母花崗巖體與西康群界線截然，在巖體內(nèi)和邊緣局部出現(xiàn)偉晶巖相，常成群出現(xiàn)，尤以巖體的南側(cè)最為集中。

礦區(qū)出露偉晶巖脈共計111條，規(guī)模不等，大者長2 km、寬80 m，小者長約10 m、寬約0.5 m（李興杰等，2018；Xiong et al.,2019）。這些偉晶巖脈形狀不規(guī)則，多呈長條脈狀產(chǎn)出，少數(shù)呈透鏡狀，有明顯的水平分帶現(xiàn)象。根據(jù)偉晶巖的主要特征礦物，以巖體為中心由內(nèi)向外，偉晶巖可劃分為5個類型，即：微斜長石型→微斜長石-鈉長石型→鈉長石型→鈉長石-鋰輝石型→鋰（白）云母型。其中，微斜長石偉晶巖與白云母花崗巖呈過渡關(guān)系，主要呈網(wǎng)狀、透鏡狀或塊狀。微斜長石-鈉長石偉晶巖主要由微斜長石、石英、鈉長石和電氣石組成。鈉長石-鋰輝石偉晶巖通常內(nèi)部分帶良好，主要由微斜長石、石英、鈉長石和鋰輝石組成，如下文所述的14號脈（圖1b）。鋰（白）云母偉晶巖脈出現(xiàn)在最外側(cè)，主要包括石英、白云母、鈉長石和鋰云母等礦物。

扎烏龍偉晶巖礦床中，鈉長石-鋰輝石偉晶巖脈最具有經(jīng)濟價值。其中，14號鈉長石-鋰輝石偉晶巖脈最為典型，其規(guī)模最大（長2 km，寬5 m）、品位高（w(Li2O)=1.2%）、儲量大（16萬t），占整個扎烏龍礦床Li2O儲量的60%以上（李興杰等，2018）。14號脈具有一定的分帶性，從脈體邊部至中心主要可以分為4個帶：云母石英帶（Ⅰ帶）、斜長石帶（Ⅱ帶）、鈉長石鋰輝石帶（Ⅲ帶）和石英鋰輝石帶（Ⅳ帶）。云母石英帶（Ⅰ帶）巖石呈灰白色，粗粒偉晶結(jié)構(gòu)，塊狀構(gòu)造（圖2a），主要礦物成分為石英（85%）、白云母（10%）、鈉長石（5%），副礦物有綠柱石、鈮鉭鐵礦、金紅石等。斜長石帶（Ⅱ帶）巖石呈灰白色，粗粒偉晶結(jié)構(gòu)，塊狀構(gòu)造（圖2b），主要礦物成分為石英（30%~60%）、鈉長石（15%~60%）和白云母（5%~15%），副礦物有電氣石、石榴子石、綠柱石、鈮鉭鐵礦、金紅石等。鈉長石鋰輝石帶（Ⅲ帶）巖石主要呈灰色，粗粒偉晶結(jié)構(gòu)，塊狀構(gòu)造（圖2c），主要礦物成分為石英（30%~45%）、鈉長石（40%~45%）、鋰輝石（5%~25%）、白云母（1%~5%），副礦物有綠柱石、鈮鉭鐵礦、金紅石等。石英鋰輝石帶（Ⅳ帶）巖石為灰色—灰綠色，粗粒偉晶結(jié)構(gòu)，塊狀構(gòu)造（圖2d），主要礦物成分為鋰輝石（40%~75%）、石英（10%~30%）、白云母（3%~5%）、鈉長石（1%），副礦物有綠柱石、鈮鉭鐵礦、金紅石等。

圖2 扎烏龍14號偉晶巖脈不同結(jié)構(gòu)帶內(nèi)代表性巖石照片a.Ⅰ帶偉晶巖代表性樣品，主要由石英、白云母和鈉長石組成；b.Ⅱ帶偉晶巖代表性樣品，主要由鈉長石、石英、電氣石和白云母組成；c.Ⅲ帶偉晶巖代表性樣品，主要由石英、鈉長石和鋰輝石組成；d.Ⅳ帶偉晶巖代表性樣品，主要由石英和鋰輝石組成Qtz—石英；Ms—白云母；Tur—電氣石；Ab—鈉長石；Spd—鋰輝石Fig.2 Photos of representative rocks from different textural zones of the Zhawulong No.14 pegmatitesa.ZoneⅠcomposed of quartz,muscovite and albite;b.ZoneⅡcomposed of albite,quartz,tourmaline and muscovite;c.ZoneⅢcomposed of quartz,albite and spodumene;d.ZoneⅣcomposed of quartz and spodumene Qtz—Quartz;Ms—Muscovite;Tur—Tourmaline;Ab—Albite;Spd—Spodumene

3 樣品采集及分析方法

筆者對上述扎烏龍14號鈉長石-鋰輝石偉晶巖脈的4個帶進行了系統(tǒng)取樣，采樣位置見圖1a。對不同帶內(nèi)的28顆鈮鉭鐵礦族礦物開展了化學(xué)成分和內(nèi)部結(jié)構(gòu)等礦物學(xué)研究。

礦物化學(xué)成分和背散射圖像分析在中國地質(zhì)科學(xué)院礦產(chǎn)資源研究所電子探針實驗室完成，儀器型號為JEOL-JXA 8230。儀器加速電壓為15 kV，電子束電流10 nA，束斑直徑為1~5 μm。測試使用的標準樣品為天然樣品和人工合成金屬氧化物國家標準，分析精度約為0.01%。數(shù)據(jù)采用ZAF方法校正。

4 分析結(jié)果

鈮鉭鐵礦族礦物的一般結(jié)構(gòu)式為AM2O6，其中A=Fe、Mn，M=Nb、Ta，礦物中Mn-Fe和Ta-Nb可分別發(fā)生大致完全的類質(zhì)同象置換（?ernyet al.,1985;1989）。鈮鉭鐵礦族礦物（CGMs）包括4個端員：鈮鐵礦（Columbite-(Fe)）、鈮錳礦（Columbite-(Mn)）、鉭鐵礦（Tantalite-(Fe)）和鉭錳礦（Tantalite-(Mn)），可構(gòu)成鈮鐵礦-鈮錳礦系列和鉭鐵礦-鉭錳礦系列（圖3）。扎烏龍14號鈉長石-鋰輝石偉晶巖脈樣品中鈮鉭鐵礦族礦物的代表性電子探針分析結(jié)果見表1。

4.1 云母石英帶（Ⅰ帶）

Ⅰ帶內(nèi)鈮鉭鐵礦族礦物呈半自形板柱狀，長度一般大于100 μm，它們大多數(shù)位于鈉長石、石英、白云母晶間（圖4a）。鈮鉭鐵礦族礦物主要有2種內(nèi)部結(jié)構(gòu)，即均一結(jié)構(gòu)和振蕩環(huán)帶結(jié)構(gòu)（圖4a、b）。均一結(jié)構(gòu)表現(xiàn)為背散射亮度均勻且較暗，化學(xué)成分變化較小，不存在明顯差異。振蕩環(huán)帶結(jié)構(gòu)則表現(xiàn)為背散射亮度呈明暗相間的環(huán)帶，且從核部到邊部亮度總體增高，礦物化學(xué)成分上，暗帶Nb和Mn含量相對較高，亮帶Ta和Fe含量相對較高（圖4c）?？傮w上，同一個礦物顆粒內(nèi)Fe、Mn含量變化較小，而不同礦物顆粒間Fe、Mn含量變化大（圖4c，圖5）。

通過電子探針分析，此帶內(nèi)鈮鉭鐵礦族礦物的Mn/（Mn+Fe）和Ta/（Ta+Nb）比值分別為0.29~0.71和0.07~0.24（表1），表明其屬于鈮鐵礦-鈮錳礦系列，以鈮錳礦為主（圖3），其中存在Ta-Nb和Fe-Mn元素的類質(zhì)同象（圖5）。此外，礦物中還存在一定含量的TiO2（0.06%~1.06%）、SnO2（0.06%~0.35%）和WO3（0.04%~1.51%）。

4.2 斜長石帶（Ⅱ帶）

Ⅱ帶鈮鉭鐵礦族礦物呈半自形板柱狀，晶體長度約為100~250 μm，通常與石英、白云母、鈉長石等造巖礦物共生。Ⅱ帶內(nèi)鈮鉭鐵礦族礦物的內(nèi)部結(jié)構(gòu)和化學(xué)成分與Ⅰ帶相似，主要有均一和振蕩環(huán)帶兩種結(jié)構(gòu)（圖4d、e），其中振蕩環(huán)帶結(jié)構(gòu)的外部較亮環(huán)帶中Ta和Fe含量增高更明顯（圖4f）。礦物的Mn/（Mn+Fe）和Ta/（Ta+Nb）比值分別為0.27~0.78和0.05~0.45（表1），表明其屬于鈮鐵礦-鈮錳礦系列，以鈮錳礦為主，并有少量鈮鐵礦（圖3），礦物內(nèi)存在Ta-Nb和Fe-Mn元素的類質(zhì)同象（圖4f，圖5）。此外，礦物中還存在一定含量的TiO2（0.06%~1.06%）、SnO2（0~0.39%）和WO3（0.51%~2.20%）。

圖3 扎烏龍14號偉晶巖脈中鈮鉭鐵礦族礦物分類圖（底圖據(jù)?ernyet al.,1985a修改）Fig.3 Quadrilateral diagram for the classification of columbite-tantalite group minerals(CGMs)from the Zhawulong No.14 pegmatite(base map modified after?ernyet al.,1985a)

圖5 扎烏龍14號偉晶巖脈Ta-Nb（a）和Mn-Fe（b）圖解Fig.5 Plots of Ta versus Nb(a)and Mn versus Fe(b)from Zhawulong No.14 pegmatite

4.3 鈉長石鋰輝石帶（Ⅲ帶）

Ⅲ帶內(nèi)的鈮鉭鐵礦族礦物呈半自形-自形板柱狀，晶體尺寸變化很大，在10~200 μm，一般位于石英、白云母、鈉長石、鋰輝石晶間，一些顆粒被白云母包裹（圖6a~d）。該帶內(nèi)的鈮鉭鐵礦族礦物具有兩階段生長的特征（圖6b、d），早階段鈮鉭鐵礦族礦物（CGM-1）背散射圖像呈現(xiàn)出均一結(jié)構(gòu)，且亮度較暗；晚階段鈮鉭鐵礦族礦物（CGM-2）背散射圖像亮度明顯增高，生長于早階段鈮鉭鐵礦族礦物邊緣，或穿切于早階段鈮鉭鐵礦族礦物內(nèi)部，存在明顯的穿切、交代關(guān)系（圖6d）。

電子探針分析表明，早階段鈮鉭鐵礦族礦物的Mn/（Mn+Fe）和Ta/（Ta+Nb）比值分別為0.20~0.57和0.10~0.38（表1），屬于鈮鐵礦-鈮錳礦系列，以鈮鐵礦為主，少數(shù)為鈮錳礦（圖3），化學(xué)成分中還存在一定含量的TiO2（0.18%~0.58%）、SnO2（0~0.24%）和WO3（0.44%~2.02%）。晚階段鈮鉭鐵礦族礦物的Mn/（Mn+Fe）和Ta/（Ta+Nb）比值分別為0.31~0.49和0.48~0.61（表1），顯示其大部分為鉭鐵礦，個別為富鉭的鈮鐵礦（圖3），化學(xué)成分中還含有TiO2（0.43%~1.86%）、SnO2（0.45%~1.61%）、WO3（0.41%~3.73%）。

4.4 石英鋰輝石帶（Ⅳ帶）

Ⅳ帶內(nèi)鈮鉭鐵礦族礦物呈半自形板柱狀，晶體尺寸變化很大，在10~200 μm，一般位于石英、白云母、鈉長石、鋰輝石晶間，一些顆粒被白云母包裹（圖6e）。該帶內(nèi)的鈮鉭鐵礦族礦物也具有兩階段生長的特征（圖6f），早階段鈮鉭鐵礦族礦物（CGM-1）背散射圖像呈現(xiàn)出均一結(jié)構(gòu)，且亮度最暗；晚階段鈮鉭鐵礦族礦物（CGM-2）背散射圖像亮度增高，生長于早階段鈮鉭鐵礦族礦物邊緣，并與晶質(zhì)鈾礦共生（圖6f）。

圖6 扎烏龍14號偉晶巖脈鈉長石鋰輝石帶（Ⅲ帶）和石英鋰輝石帶（Ⅳ帶）鈮鉭鐵礦族礦物背散射圖像a.Ⅲ帶內(nèi)鈮鉭鐵礦族礦物與鋰輝石共生，鈮鉭鐵礦族礦物特征見圖4b；b.Ⅲ帶內(nèi)的鈮鉭鐵礦族礦物（CGM-1）存在兩階段生長現(xiàn)象，即在早階段鈮鐵礦-鈮錳礦系列礦物的邊緣發(fā)生晚階段再生長，形成一個相對富鉭的鉭鐵礦外帶（CGM-2）；c.Ⅲ帶內(nèi)鈮鉭鐵礦族礦物與鋰輝石-石英、白云母共生，鈮鉭鐵礦族礦物特征見圖4d；d.Ⅲ帶早階段鈮鉭鐵礦族礦物存在再生長現(xiàn)象，即在早階段鈮鐵礦-鈮錳礦系列礦物的邊緣再生長，形成一個相對富鉭的鉭鐵礦亮邊（CGM-2），并在內(nèi)部被鉭鐵礦交代穿孔；e.Ⅳ帶內(nèi)的鈮鉭鐵礦族礦物與鋰輝石-石英共生，鈮鉭鐵礦族礦物特征見圖4f；f.Ⅳ帶內(nèi)的鈮鉭鐵礦族礦物存在兩階段生長現(xiàn)象，即在早階段鈮鐵礦-鈮錳礦系列礦物的邊緣再生長，形成晚階段相對富鉭的亮邊（CGM-2），富鉭礦物與晶質(zhì)鈾礦共生Ab—鈉長石；Spd—鋰輝石；CGM—鈮鉭鐵礦族礦物；Ms—白云母；Squi—鋰輝石-石英共生體；Qtz—石英；Urn—晶質(zhì)鈾礦Fig.6 BSE images showing various textures of CGM from zoneⅢandⅣin Zhawulong No.14 pegmatitesa.Euhedral CGM from zoneⅢ,coexistent with spodumene,which is magnified in Fig.4b;b.Homogeneous CGM grain overgrowth texture;in the BSE images,relatively darker portions are rich in Nb and Fe,whereas the lighter portions are relatively rich in Ta and Mn;c.Euhedral CGM from zoneⅢ,coexistent with spodumene and muscovite,which is magnified in Fig.4d;d.Primary CGM exhibiting overgrowth in zoneⅡand thus showing a bright edge rich in Ta at the edge of the early one;e.Anhedral homogeneous CGM grain from zoneⅣ,coexistent with uraninite,which is magnified in Fig.4f;f.Primary CGM exhibiting overgrowth in zoneⅡand thus showing a bright edge rich in Ta at the edge of the early one Ab—Albite;Spd—Spodumene;CGM—Columbite-group mineral;Ms—Muscovite;Squi—Spodumene-quartz intergrowth;Qtz—Quartz;Urn—Uraninite

電子探針分析表明，早階段鈮鉭鐵礦族礦物的Mn/（Mn+Fe）和Ta/（Ta+Nb）比值分別為0.27~0.60和0.08~0.30（表1），屬于鈮鐵礦-鈮錳礦系列，多數(shù)為鈮鐵礦，少數(shù)為鈮錳礦（圖3），化學(xué)成分中還含有TiO2（0.25%~0.90%）、SnO2（0.01%~0.92%）和WO3（0.05%~1.38%）。晚階段鈮鉭鐵礦族礦物的Mn/（Mn+Fe）和Ta/（Ta+Nb）比值分別0.32~0.55和0.31~0.58（表1），顯示其多數(shù)為富鉭的鈮鐵礦，少數(shù)為鉭鐵礦和富鉭的鈮錳礦（圖3），化學(xué)成分中還含有TiO2（0.03%~0.45%）、SnO2（0.05%~1.31%）和WO3（0.09%~1.18%）。

表1 扎烏龍14號脈代表性鈮鉭鐵礦族礦物的化學(xué)組成Table 1 Chemical compositions of CGMs from the Zhawulong No.14 pegmatites

5 討論

5.1 兩階段鈮鉭礦化

實驗研究表明，Nb（D流體/熔體=0~0.1）、Ta（D流體/熔體=0.002~0.08）元素流體-熔體分配系數(shù)極低，即它們優(yōu)先保存在花崗巖熔體中，而在熱液流體中的溶解度極低，因此鈮鉭鐵礦族礦物主要形成于巖漿階段（Linnen et al.,1997;2005;Linnen,1998;London et al.,1988;Borodulin et al.,2009;）。均一結(jié)構(gòu)和振蕩環(huán)帶通常是判斷鈮鉭礦物結(jié)晶于巖漿階段的首要依據(jù)（Linnen et al.,2005;Van Lichtervelde et al.,2007）。相比之下，流體活動對于鈮鉭礦化的貢獻問題仍存在一定爭議（Van Lichtervelde et al.,2007;Rao et al.,2009;Martin et al.,2014;Wu et al.,2018）。近年來，大量的礦物學(xué)研究提供了花崗偉晶巖晚期巖漿-熱液或熱液流體參與鉭礦化富集的證據(jù)（Rao et al.,2009;Yin et al.,2015;Zhu et al.,2015;Wu et al.,2018），如Rao等（2009）發(fā)現(xiàn)南平花崗偉晶巖晚期鉭鐵礦呈網(wǎng)脈狀穿切早期巖漿階段的鈮鐵礦和鎢鐵礦，Yin等（2015）報道了熱液流體參與了新疆阿勒泰可可托海1號偉晶巖脈次生鉭錳礦的形成。

在扎烏龍14號花崗偉晶巖脈的4個帶內(nèi)，各帶均含有早階段的鈮鐵礦-鈮錳礦系列礦物（CGM-1），產(chǎn)出于石英、白云母、斜長石、鈉長石、鋰輝石等主要礦物粒間，或包含在白云母顆粒內(nèi)，背散射圖解顯示內(nèi)部具有振蕩環(huán)帶或均一結(jié)構(gòu)，是巖漿結(jié)晶分異的產(chǎn)物（Cuney et al.,1992;Van Lichtervelde et al.,2007;Martin et al.,2014）。此外，在脈體中部的Ⅲ帶和Ⅳ帶內(nèi)，還含有晚階段以富鉭為特征的鈮鉭鐵礦族礦物（CGM-2），以鉭鐵礦為主，并有少量富鉭的鈮鐵礦和鈮錳礦，沿早階段鈮鐵礦-鈮錳礦（CGM-1）邊緣再生長，局部穿切、交代早階段鈮鐵礦-鈮錳礦（圖4），并與晶質(zhì)鈾礦共生，產(chǎn)出在鋰輝石-石英或白云母中，顯示了相對富流體、富鋰的結(jié)晶環(huán)境，至少是一種不同于早期偉晶巖漿階段的環(huán)境。由于鋰輝石內(nèi)發(fā)育大量原生富子礦物流體包裹體，均一溫度大于550℃（Xiong et al.,2019），可以判斷晚階段富鉭的鈮鉭鐵礦族礦物形成于巖漿-熱液過渡階段。偉晶巖熔流體中的高濃度鋰會增加鉭鐵礦的溶解度，抑制熔體中鉭鐵礦的結(jié)晶（Linnen et al.,2014)，從而導(dǎo)致后期形成再生長或細脈穿切的鉭鐵礦（Bartels et al.,2010;Linnen,1998）。

上述表明，扎烏龍14號花崗偉晶巖脈發(fā)生了兩階段鈮鉭礦化，早階段為巖漿結(jié)晶分異主導(dǎo)的偉晶巖階段鈮鉭礦化，以富鈮為特征；晚階段為流體出溶主導(dǎo)的巖漿-熱液過渡階段鈮鉭礦化，以富鉭為特征。

5.2 偉晶巖的演化程度

鈮鉭鐵礦族礦物的化學(xué)成分變化對偉晶巖的演化具有重要的指示意義（?ernyet al.,1985b;1986;Tindle et al.,1998a;1998b;2000;Zhang et al.,2004;Rao et al.,2009）。扎烏龍14號偉晶巖脈內(nèi)鈮鉭鐵礦族礦物的Ta/（Ta+Nb）比值可作為花崗偉晶巖演化程度的標志，早階段鈮鐵礦-鈮錳礦系列礦物的Ta/（Ta+Nb）比值在Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ帶分別為0.07~0.24、0.05~0.45、0.10~0.38、0.08~0.30，總體接近，而Mn/（Mn+Fe）比值在邊部的Ⅰ~Ⅱ帶比中心部位的Ⅲ~Ⅳ帶相對較高，Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ帶分別為0.29~0.71、0.27~0.78、0.20~0.57、0.27~0.60，表明早階段偉晶巖脈由邊部至中心各帶為連續(xù)結(jié)晶演化的過程。然而，Ⅲ帶、Ⅳ帶內(nèi)發(fā)生晚階段富鉭礦物的再生長，形成的富鉭礦物的Ta/（Ta+Nb）值急劇增高為0.48~0.61和0.31~0.58，表明晚階段偉晶巖脈的演化程度相對增高，出現(xiàn)了跳躍式不連續(xù)演化過程。

總體上，扎烏龍14號偉晶巖脈內(nèi)鈮鉭鐵礦族礦物的Ta/（Ta+Nb）比值變化范圍中等（0.05~0.61），無細晶石和重鉭鐵礦等高演化鈮鉭礦物產(chǎn)出，表現(xiàn)出相對中等的Nb-Ta分餾特征。盡管扎烏龍14號偉晶巖脈存在一定的分帶性，但相較于具有復(fù)雜對稱分帶的高度分異演化的偉晶巖，如Tanco礦床（Van Lichtervelde et al.,2007）和可可托海3號脈（Zhang et al.,2004;周起鳳，2013；Zhou et al.,2015），要簡單得多。在Nb/Ta-Ta散點圖（圖7）內(nèi)，扎烏龍14號偉晶巖脈與典型鈉長石-鋰輝石型偉晶巖脈（如南愛爾蘭，Kaeter et al.,2018）的演化趨勢一致，而比高分異偉晶巖（如Tanco礦床，Van Lichtervelde et al.,2007；可可托海3號脈Zhang et al.,2004）演化程度低，進一步說明扎烏龍14號花崗偉晶巖脈經(jīng)歷了中等程度的分異演化。

圖7 扎烏龍14號偉晶巖脈鈮鉭鐵礦族礦物Nb/Ta-Ta散點圖圖中鈮鉭鐵礦族礦物數(shù)據(jù)主要引自南愛爾蘭偉晶巖型（Kaeter et al.，2018）、中國新疆可可托海三號脈（Zhang et al.,2004;周起鳳，2013）Fig.7 Plots of Nb/Ta versus Ta in CGM of No.14 pegmatites in ZhawulongComparative data from southeast Ireland(agter Kaeter et al.,2018)and Koktokay in China(after Zhang et al.,2004;Zhou,2013)

5.3 成礦控制因素

在正常分餾條件下，氧化物礦物中Nb比Ta具有略高的晶體/熔體分配系數(shù)，鈮鉭礦物隨著巖漿演化逐漸由鈮鐵礦向鉭錳礦演化（?ernyet al.,1985a;González et al.,2017）。扎烏龍14號偉晶巖脈內(nèi)鈮鉭鐵礦族礦物呈現(xiàn)出由早階段至晚階段富集Ta的趨勢（圖6a），表明結(jié)晶分離是控制扎烏龍鈮鉭鐵礦族礦物演化最主要的控制因素。然而早階段鈮鐵礦-鈮錳礦至晚階段富鉭礦物的跳躍式演化，表明在巖漿演化過程中，熔流體中的揮發(fā)組分（如Li、P或B）影響了偉晶巖熔體內(nèi)鋰、鈹、鈮、鉭等稀有金屬的溶解度，從而影響了鈮鉭鐵礦族礦物的演化趨勢（?ernyet al.,1986;Bartels et al.,2010;2011）。扎烏龍花崗偉晶巖熔體中高濃度的Li可增加鉭鐵礦的溶解度，從而抑制鉭鐵礦從早階段熔體中結(jié)晶（Linnen et al.,2014）。雖然Li也可以增加鈮鐵礦的溶解度，但與鉭鐵礦相比，對鈮鐵礦的影響較小，鈮仍然能夠從早階段富鋰熔體中結(jié)晶（Linnen,1998;Bartels et al.,2010）。鋰礦物（如鋰輝石）結(jié)晶后，熔體中的鋰迅速耗盡，降低了鉭鐵礦的溶解度，導(dǎo)致晚階段富鉭礦物結(jié)晶（CGM-2）（Zhu et al.,2015），使得富鉭礦物主要集中于富鋰輝石礦物的偉晶巖帶（Ⅲ帶和Ⅳ帶）。

隨著Ta/（Ta+Nb）值的增加，扎烏龍鈮鉭鐵礦族礦物Mn/（Mn+Fe）比值呈現(xiàn)出2種不同的變化趨勢，趨勢1表現(xiàn)為各帶內(nèi)早階段的鈮鐵礦-鈮錳礦中Mn/（Mn+Fe）值逐漸增加，趨勢2表現(xiàn)為Ⅲ帶、Ⅳ帶內(nèi)晚階段的富鉭礦物相對于早階段的鈮鐵礦-鈮錳礦呈現(xiàn)出Mn/（Mn+Fe）值不變的特征（圖5）。偉晶巖演化過程中鈮鉭鐵礦族礦物內(nèi)鐵和錳的分餾的解釋頗多，可能受到分離結(jié)晶、錳和氟的絡(luò)合物、其他Fe-Mn礦物競爭的控制（?ernyet al.,1986;London et al.,1988;Mulja et al.,1996;Beurlen et al.,2008;2014;Bekele et al.,2020）。在結(jié)晶早期熔體中鈮鉭鐵礦族礦物的富鐵端員較富錳端員具有更高的溶解度，Mn相對于Fe優(yōu)先分配到早結(jié)晶的鈮鉭鐵礦族礦物中，使得脈體邊部因結(jié)晶較早且Ta與Nb尚未分異而導(dǎo)致鈮鉭鐵礦族礦物中Mn/（Mn+Fe）和Ta/（Ta+Nb）值較高，脈體中部因結(jié)晶較晚且Ta與Nb發(fā)生分異而導(dǎo)致鈮鉭鐵礦族礦物中Mn/（Mn+Fe）和Ta/（Ta+Nb）值較低，因此，趨勢1主要是受巖漿結(jié)晶分異控制的結(jié)果（Beurlen et al.,2008）。然而，趨勢2呈現(xiàn)出Mn/（Mn+Fe）值不變的特征，可能是在熔流體環(huán)境下，其他Fe-Mn礦物（如電氣石或錳鋁榴石等）控制的結(jié)果（London et al.,1988）。在熔流體環(huán)境下，其他Fe-Mn礦物如白云母、石榴子石和磷灰石等，即使錳含量較低，它們可以與鈮鉭鐵礦族礦物爭奪熔體中的鐵和錳，從而影響鈮鉭鐵礦族礦物Fe和Mn的含量。這些礦物研究表明，石榴子石等Fe-Mn礦物的結(jié)晶可以降低Fe和Mn的活性，從而導(dǎo)致Fe、Mn與Nb、Ta的局部解耦（Bekele et al.,2020）。因此，扎烏龍偉晶巖Ⅰ帶和Ⅱ帶內(nèi)發(fā)育大量的鐵鎂電氣石、石榴子石等Fe、Mn礦物與鈮鐵礦-鈮錳礦同時結(jié)晶，使得早階段鈮鉭鐵礦族礦物化學(xué)成分的演化遵循趨勢1（圖5），主要受結(jié)晶分異控制，這與其他地區(qū)鋰輝石亞型偉晶巖的趨勢一致（?ernyet al.,1989;Tindle et al.,1998b;Badanina et al.,2015）。扎烏龍偉晶巖Ⅲ帶和Ⅳ帶內(nèi)，由于電氣石、石榴子石礦物等Fe、Mn結(jié)晶結(jié)束，晚階段的富鉭礦物與鋰輝石（富Fe礦物）同時結(jié)晶，演化遵循趨勢2即成分由鈮鐵礦向鉭鐵礦演化（González et al.,2017;Bekele et al.,2020）。

6 結(jié)論

（1）扎烏龍14號偉晶巖脈發(fā)育兩階段鈮鉭礦化，早階段在Ⅰ~Ⅳ帶內(nèi)形成鈮鐵礦-鈮錳礦（CGM-1），內(nèi)部具有均一結(jié)構(gòu)或振蕩環(huán)帶，指示鈮鉭礦化發(fā)生在巖漿結(jié)晶分異階段；晚階段在Ⅲ帶和Ⅳ帶內(nèi)形成鉭鐵礦和少量富鉭的鈮鐵礦和鈮錳礦（CGM-2），指示鈮鉭礦化發(fā)生在巖漿-熱液過渡階段。

（2）扎烏龍14號偉晶巖脈內(nèi)早晚兩階段鈮鉭鐵礦族礦物的Ta/（Ta+Nb）值指示偉晶巖脈總體具有中等程度的結(jié)晶分異，其中早階段發(fā)生連續(xù)巖漿結(jié)晶分異演化，晚階段發(fā)生巖漿-熱液過渡的熔流體分離演化，兩階段呈現(xiàn)跳躍式不連續(xù)演化過程。

（3）兩階段鈮鉭鐵礦族礦物Mn/（Mn+Fe）比值呈現(xiàn)兩種演化趨勢：早階段從脈體邊部（Ⅰ帶和Ⅱ帶）到中部（Ⅲ帶和Ⅳ帶），鈮鐵礦-鈮錳礦中的比值降低，主要受巖漿結(jié)晶分異控制；晚階段的富鉭礦物中該比值保持不變，主要受結(jié)晶分異、富Li流體環(huán)境和其他含F(xiàn)e-Mn礦物共同控制。

致謝感謝中國地質(zhì)科學(xué)院礦產(chǎn)資源研究所劉春花副研究員和陳小丹助理研究員在電子探針分析測試時給予了幫助;感謝審稿專家對本文提出了寶貴的意見！