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中国不同时代典型花岗伟晶岩型锂矿特征及其对找矿预测的启示

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中国地质 2024年第1期51卷 17-41页

作者：赵如意王登红凤永刚王成辉梁婷李凯旋代鸿章石煜高景刚东华理工大学核资源与环境国家重点实验室江西南昌330013 中国地质科学院矿产资源研究所自然资源部成矿作用与资源评价重点实验室北京100037 长安大学地球科学与资源学院陕西西安710054

【研究目的】花岗伟晶岩型锂矿是当今世界金属锂供给的主要矿床类型之一,为明确花岗伟晶岩型锂矿的共性,本文针对性地制定找矿预测工作方案,圈定优质找矿靶区。【研究方法】本文对中国花岗伟晶岩型锂矿的时空分布、构造背景、矿床地质... 详细信息

【研究目的】花岗伟晶岩型锂矿是当今世界金属锂供给的主要矿床类型之一,为明确花岗伟晶岩型锂矿的共性,本文针对性地制定找矿预测工作方案,圈定优质找矿靶区。【研究方法】本文对中国花岗伟晶岩型锂矿的时空分布、构造背景、矿床地质、矿体特征、成矿规律和控矿因素等进行了系统对比,并对产锂花岗岩的特征进行归纳、总结。【研究结果】认为中国已发现的花岗伟晶岩型(锂辉石)锂矿主要分布于西部,东部以花岗岩型(锂云母)锂矿占优。古生代以来的后碰撞环境是中国现有伟晶岩型锂矿的主要产出背景,成矿时代可以延续到非造山构造环境,成矿元素组合绝大多数具有LCT型伟晶岩的特征,矿床数量和资源量都以印支晚期最多。产锂花岗岩一般是同期多阶段复式岩体,其演化分异程度较高。与花岗伟晶岩型锂矿关系最为密切的花岗岩颜色较浅、富含K、Na、P、F、Rb、U、Th,高氧逸度,高Rb/Sr、低Nb/Ta和Zr/Hf,其规模较大,结构构造稳定,更利于综合研究和遥感识别。【结论】在“全位成矿,缺位找矿”理念指导下,从寻找目标更大的产锂花岗岩入手,“先找矿、后优化、再填图”,有望在二级构造单元从挤压向伸展转换的“界山”花岗岩,尤其是侵入边界呈波浪状、舌状产出的外接触带,取得找矿突破。

关键词：花岗伟晶岩锂矿成矿时代产锂花岗岩找矿预测 "界山找矿" 矿产勘查工程

白云母成分对富锂铍伟晶岩成因的指示:以卡鲁安稀有金属矿田为例

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岩石学报 2022年第2期38卷 411-427,I0006,I0007页

作者：岑炬标凤永刚梁婷高景刚何蕾周义长安大学地球科学与资源学院西安710054 长安大学成矿作用及其动力学实验室西安710054

新疆阿尔泰造山带是我国重要的稀有金属矿床矿产资源基地,尤以富Li和富Be伟晶岩型矿床广泛发育为特色。本研究选择阿尔泰造山带卡鲁安-阿祖拜矿田富Li和富Be伟晶岩型矿床开展典型解剖,以贯穿岩浆阶段-伟晶岩阶段的白云母矿物为研究主线... 详细信息

新疆阿尔泰造山带是我国重要的稀有金属矿床矿产资源基地,尤以富Li和富Be伟晶岩型矿床广泛发育为特色。本研究选择阿尔泰造山带卡鲁安-阿祖拜矿田富Li和富Be伟晶岩型矿床开展典型解剖,以贯穿岩浆阶段-伟晶岩阶段的白云母矿物为研究主线,探讨不同矿化类型伟晶岩中云母的成分演化规律、花岗岩与伟晶岩的成因联系。矿物学特征显示富Be伟晶岩中发育大量磷酸盐矿物,而富Li伟晶岩含较多橙色锰铝榴石、锂云母而缺乏典型的Fe-Mn磷酸盐。白云母成分分析显示,从白云母花岗岩→富Be伟晶岩→富Li伟晶岩,白云母总体呈Nb含量和Nb/Ta值降低,指示白云母花岗岩、富Be伟晶岩经历了不同程度的分离结晶作用,也代表了富Li伟晶岩的岩浆分异演化程度更高。尽管利用云母成分变化(尤其是K、Rb、Cs等大离子亲石元素)模拟岩浆结晶演化过程,显示可由初始花岗质岩浆经瑞利分离结晶作用依次形成白云母花岗岩→富Be伟晶岩→富Li伟晶岩的假设。但研究区年代学、矿物学、同位素证据指示富Li伟晶岩和富Be伟晶岩具有不同的熔体性质和形成时代。因此,应用云母成分探讨伟晶岩的成因联系应当建立在花岗岩-伟晶岩系统具有合理的时空分布和其它支持源自同一岩浆源的前提之上。

关键词：伟晶岩白云母瑞利分离结晶卡鲁安

矿物成分对东秦岭灰池子复式岩体与花岗伟晶岩成因联系的约束

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岩石学报 2023年第7期39卷 2117-2137页

作者：郭腾龙王梦玺凤永刚梁婷周义孙小筠长安大学地球科学与资源学院西安710054 教育部西部矿产资源与地质工程重点实验室西安710054

灰池子复式岩体是东秦岭构造带中规模最大的I型花岗岩,围绕该岩体发育大量赋存稀有金属和铀矿化的花岗伟晶岩脉,二者具有密切的时空联系。然而,灰池子岩体岩浆演化过程尚不清楚,与花岗伟晶岩的成因联系也还存在争论。本研究对灰池子岩... 详细信息

灰池子复式岩体是东秦岭构造带中规模最大的I型花岗岩,围绕该岩体发育大量赋存稀有金属和铀矿化的花岗伟晶岩脉,二者具有密切的时空联系。然而,灰池子岩体岩浆演化过程尚不清楚,与花岗伟晶岩的成因联系也还存在争论。本研究对灰池子岩体和其东南方向出露的黑云母正长花岗岩中黑云母和长石进行了原位成分分析,结合全岩成分讨论了岩体岩浆演化过程及其与花岗伟晶岩之间的关系。灰池子岩体黑云母二长花岗岩、黑云母花岗闪长岩和英云闪长岩形成压力相似且黑云母离子替代方式相同,说明它们具有演化关系,但氧逸度和SiO_(2)含量依次升高,温度及FeO^(T)和MgO含量依次降低,因此黑云母二长花岗岩演化程度最低。此外,从英云闪长岩到黑云母花岗闪长岩中黑云母与碱性长石Rb、Cs含量逐渐升高而Ba含量逐渐降低,说明后者分异程度高于前者。灰池子岩体为低-中分异花岗岩,稀有金属含量较低且在岩浆演化过程中变化不大,可能不具备成为东秦岭稀有金属矿化伟晶岩母岩的条件。另一方面,黑云母正长花岗岩中黑云母离子替代方式不同于灰池子岩体,其形成温度和压力高于灰池子岩体但SiO_(2)含量低于灰池子岩体,说明二者不存在演化关系。赋存铀矿化的黑云母花岗伟晶岩与黑云母正长花岗岩黑云母离子替代方式相同,而且黑云母花岗伟晶岩具有较高氧逸度和较低形成温度,可能是黑云母正长花岗岩分异晚期的产物。

关键词：矿物成分岩浆演化花岗伟晶岩灰池子岩体东秦岭构造带

激光剥蚀系统气体流速变化对LA-ICP-MS锆石U-Pb定年精度的影响

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岩矿测试 2022年第4期41卷 554-563页

作者：谭细娟郭超凤永刚周义梁婷长安大学地球科学与资源学院陕西西安710054 长安大学成矿作用及其动力学实验室陕西西安710054

锆石U-Pb定年精度一直是激光剥蚀-电感耦合等离子体质谱(LA-ICP-MS)分析方法的研究重点,激光剥蚀系统气体流速变化影响ICP-MS信号稳定性而影响锆石U-Pb定年精度,但影响程度和机制尚不清楚。本文以锆石标样91500及Plesovice为研究对象,采... 详细信息

锆石U-Pb定年精度一直是激光剥蚀-电感耦合等离子体质谱(LA-ICP-MS)分析方法的研究重点,激光剥蚀系统气体流速变化影响ICP-MS信号稳定性而影响锆石U-Pb定年精度,但影响程度和机制尚不清楚。本文以锆石标样91500及Plesovice为研究对象,采用LA-ICP-MS开展了载气和补偿气流速变化对锆石U-Pb定年结果准确度和精密度影响的研究工作。实验结果表明:固定补偿气Ar流速为1.0 L/min,而增大载气He流速(0.2~1.2L/min),锆石标样91500的^(206)Pb/^(238)U加权平均年龄增大(1002.0±10.4Ma~1083.0±6.8Ma,1σ),即样品气溶胶运输效率影响锆石U-Pb定年分析准确度,但He流速高于0.8L/min时由于大颗粒气溶胶引入使ICP-MS信号波动性和氧化物增加,导致锆石U-Pb定年分析精度降低。进一步以Plesovice锆石为例分析发现,Ar/He流速组合为0.95/0.8、0.8/0.8和0.8/0.6L/min时^(206)Pb/^(238)U加权平均年龄无显著性差异,但Ar/He流速均为0.8L/min时1σ单点分析相对偏差最小(1.4%),即通过控制载气和补偿气流速组合,优化样品气溶胶运输效率可提高LA-ICP-MS锆石U-Pb定年精度。在本实验条件下,0.8L/min为载气和补偿气流速最佳取值。

关键词：载气(He)流速补偿气(Ar)流速气溶胶运输效率锆石U-Pb定年分析精度 LA-ICP-MS

东秦岭花岗伟晶岩中电气石地球化学特征及成矿指示意义

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岩石学报 2022年第2期38卷 428-444,I0008-I0014页

作者：凤永刚梁婷王梦玺张泽郝媛媛岑炬标董紫艳长安大学地球科学与资源学院西安710054 长安大学成矿作用及其动力学实验室西安710054 中国地质大学(武汉)地球科学学院武汉430074

东秦岭地区是我国重要的花岗伟晶岩区及稀有金属成矿区。电气石在东秦岭各类花岗伟晶岩中广泛发育,通常在无矿化伟晶岩、铍矿化及锂矿化伟晶岩中呈黑色-深蓝色。本文旨在通过各类伟晶岩中电气石的对比研究揭示电气石地球化学特征对东秦... 详细信息

东秦岭地区是我国重要的花岗伟晶岩区及稀有金属成矿区。电气石在东秦岭各类花岗伟晶岩中广泛发育,通常在无矿化伟晶岩、铍矿化及锂矿化伟晶岩中呈黑色-深蓝色。本文旨在通过各类伟晶岩中电气石的对比研究揭示电气石地球化学特征对东秦岭伟晶岩矿化类型的指示作用。本文所研究电气石为作为东秦岭各类伟晶岩贯通矿物的黑电气石系列。在双峰村、碾盘及风原无矿化伟晶岩中,黑电气石生长环带发育,单偏光下呈蓝绿色-棕色,具有较高的Mg、Ti、Sc含量,较低Li、Mn、Zn含量,δ^(11)B值变化较大(约-19.00‰~-12.00‰)。街子沟富铍伟晶岩中黑电气石单偏光下呈蓝色-草绿色,Ti、V、Sc含量低于无矿化伟晶岩中黑电气石,δ^(11)B值约-16.00‰~-12.00‰。丰庄伟晶岩具弱铌钽矿化,黑电气石具有核-边结构,单偏光下呈蓝色-深蓝色,比无矿化和铍矿化伟晶岩中黑电气石含有更高Li、Zn含量,δ^(11)B值-21.92‰~-14.75‰。在蔡家沟Li矿化伟晶岩中,黑色-深蓝色电气石Li_(2)O含量达到约1.0%,成分上过渡至黑电气石-锂电气石系列,具有最高Li、Mn、Zn含量,而Mg、Ti、Sc、V含量极低,其δ^(11)B值-18.96‰~-16.89‰。硼同位素分析揭示碾盘、风原及丰庄伟晶岩中存在两类电气石,Ⅰ类电气石富重B同位素,可能为较早从伟晶岩熔体中结晶形成;而Ⅱ类电气石具有更负的δ^(11)B值,可能为伟晶岩流体出溶时由流体中晶出。流体出溶导致围岩中形成热液电气石,其δ^(11)B值与伟晶岩中Ⅱ类电气石相似,表明出溶流体与围岩的作用并未导致显著的B同位素分馏。但伟晶岩与围岩之间的作用,使得Mg、Ti、V进入伟晶岩,同时Li、B、Al进入围岩。在研究区内,从无矿化至锂矿化伟晶岩,随伟晶岩分异程度增加,岩浆成因的黑电气石中Li、Mn、Zn、F含量升高而δ^(11)B值降低,表明黑电气石的Li、Mn、Zn及F含量和B同位素组成可以有效指示伟晶岩矿化类型。

关键词：电气石花岗伟晶岩微量元素 B同位素伟晶岩演化东秦岭

阿尔泰哈龙稀有金属矿集区复式岩体与伟晶岩成因关系探讨

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岩石学报 2023年第7期39卷 1908-1930页

作者：高景刚梁婷凤永刚黄凡王登红三金柱丁建刚岑炬标长安大学地球科学与资源学院西安710054 长安大学成矿作用及其动力学实验室西安710054 中国地质科学院矿产资源研究所北京100037 新疆维吾尔自治区有色地质勘查局乌鲁木齐831000 新疆维吾尔自治区有色地质勘查局七〇一队昌吉831100

新疆阿尔泰哈龙矿集区是我国重要的伟晶岩型稀有金属矿产地之一,区内大面积出露哈龙复式岩体,围绕岩体分布有群库尔、佳木开、阿祖拜、卡鲁安、柯鲁木特、吉列克和库马拉等多个花岗伟晶岩密集区。野外调研和年代学研究显示,哈龙复式岩... 详细信息

新疆阿尔泰哈龙矿集区是我国重要的伟晶岩型稀有金属矿产地之一,区内大面积出露哈龙复式岩体,围绕岩体分布有群库尔、佳木开、阿祖拜、卡鲁安、柯鲁木特、吉列克和库马拉等多个花岗伟晶岩密集区。野外调研和年代学研究显示,哈龙复式岩体由先后侵入的晚奥陶世(456~446Ma)、早泥盆世(407.9~392.2Ma)和早三叠世(240.1Ma)花岗岩组成,花岗伟晶岩主要形成于中晚三叠世(238.3~206.8Ma)和早侏罗世(198.3~191.6Ma),矿集区花岗岩与花岗伟晶岩具有多期多阶段成岩作用以及密切的时空关系。其中,晚奥陶世和早泥盆世花岗岩的岩石地球化学特征、176 Hf/177 Hf(t)比值和εHf(t)值均显示其形成于陆缘活动带,是俯冲作用的产物,二者的源区分别为中元古代含有古陆壳成分的新生地壳和年轻地壳(或来自亏损地幔的新生物质);早三叠世白云母花岗岩具有高硅、富碱、Eu负异常明显、Ba负异常显著,指示其岩浆演化程度较高,形成于后造山构造环境。柯鲁木特、卡鲁安和佳木开稀有金属矿化花岗伟晶岩与早三叠世白云母花岗岩均有高的176 Hf/177 Hf(t)比值和较低的εHf(t)值,相近的t DM2模式年龄,显示它们具有相似的源区,且均指向与中新元古代地层(即中新元古代含有古陆壳成分的富黏土变泥质岩)有关。花岗伟晶岩是多旋回构造事件的产物,其形成经历了以下阶段:首先是中新元古代陆缘沉积的初次富集;随后在加里东期和华力西期强烈的岩浆作用导致该地区地壳物质的活化,以及北西向深大断裂分割的块段构造格局;最后在印支期后造山构造环境挤压与拉张的交替作用下,被改造的中新元古代含泥质的变质沉积岩间断发生部分熔融并形成花岗伟晶质岩浆,其上侵到深大断裂的上盘张性断裂中就位。而被改造的源区差异可能是形成该地区不同类型花岗伟晶岩的主要因素。

关键词：花岗伟晶岩花岗岩年代学 Hf同位素阿尔泰

东秦岭构造带古生代花岗岩与赋矿花岗伟晶岩的成因联系

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矿床地质 2022年第6期41卷 1124-1141,I0001-I0010页

作者：王梦玺郭腾龙凤永刚梁婷周义孙小筠长安大学地球科学与资源学院陕西西安710054 教育部西部矿产资源与地质工程重点实验室陕西西安710054

东秦岭构造带发育大量古生代花岗岩和赋存稀有金属以及铀矿床(化)的花岗伟晶岩,但二者的成因联系尚不清楚。因此,文章统计了花岗岩和花岗伟晶岩的年龄,并对比了二者全岩和矿物的元素和同位素组成,以此探讨二者之间的成因联系。年龄统计... 详细信息

东秦岭构造带发育大量古生代花岗岩和赋存稀有金属以及铀矿床(化)的花岗伟晶岩,但二者的成因联系尚不清楚。因此,文章统计了花岗岩和花岗伟晶岩的年龄,并对比了二者全岩和矿物的元素和同位素组成,以此探讨二者之间的成因联系。年龄统计结果表明花岗岩形成于3期岩浆活动:第一期(490~500 Ma)形成了区域上最大的漂池S型花岗岩体;第二期(435~460 Ma)峰期约为450 Ma,形成了东秦岭广泛发育的二长花岗岩,为区域上最大的灰池子I型花岗岩体的主体岩性;第三期(约420 Ma)形成了分布范围和规模均较小的正长花岗岩。赋存稀有金属矿床(化)的花岗伟晶岩形成时代为380~440 Ma,而赋存铀矿床(化)的黑云母花岗伟晶岩形成时代约为420 Ma,与第三期正长花岗岩的形成时代相同。稀有金属矿化伟晶岩与漂池岩体的锆石Lu-Hf同位素组成相似,说明二者均为秦岭群部分熔融的产物,但并不存在演化关系。另一方面,相似的全岩Sr-Nd和锆石Lu-Hf同位素组成表明正长花岗岩与黑云母花岗伟晶岩具有相同的源区,而且二者具有相似的全岩微量元素组成和黑云母离子替代方式,暗示它们存在演化关系。正长花岗岩母岩浆的温度比黑云母花岗伟晶岩母岩浆高100℃,而且从正长花岗岩到黑云母花岗伟晶岩锆石中U含量升高而Ti和重稀土元素(HREE)含量降低,说明黑云母花岗伟晶岩是同时期正长花岗岩分异晚期的产物。

关键词：地球化学花岗伟晶岩花岗岩古生代东秦岭构造带

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陕西洛南金膏玉矿物学特征及开发利用前景

矿物岩石 2023年第4期43卷 1-13页

作者：谢星梁婷凤永刚袁昱盛湘旗王国庆董伟长安大学地球科学与国土资源学院陕西西安710054 长安大学成矿作用及其动力学实验室陕西西安710054

采用偏光显微镜、电子探针、X射线衍射仪、红外吸收光谱仪、ICP-MS对陕西洛南金膏玉的矿物组成、化学成分、谱学特征、颜色成因、矿床成因进行研究。结果表明:金膏玉为白色—金黄色,微透明至不透明,玻璃光泽,折射率值为1.54~1.66,密度为... 详细信息

采用偏光显微镜、电子探针、X射线衍射仪、红外吸收光谱仪、ICP-MS对陕西洛南金膏玉的矿物组成、化学成分、谱学特征、颜色成因、矿床成因进行研究。结果表明:金膏玉为白色—金黄色,微透明至不透明,玻璃光泽,折射率值为1.54~1.66,密度为2.66g/cm^(3)~2.91 g/cm^(3),摩氏硬度为3~6,具有泥晶结构—细晶结构,岩石类型主要为变质泥—细晶硅化白云岩,个别为变质白云质硅化岩,主要组成矿物为白云石和石英,次要矿物包括方解石、赤铁矿、绿泥石、磷灰石、伊利石等。金膏玉金黄色归因于白云石中FeO,MnO,以及赤铁矿。金膏玉稀土元素总量(ΣREE)偏低,重稀土富集,轻稀土亏损。微量元素V/Cr,Ni/Co及V/(V+Ni)比值分别为:0.52~2.44,1.37~3.06,0.14~0.59,对应于氧化的沉积环境;U/Th比值异常高,为0.64~53.18,指示热水沉积的环境;δCe弱负异常指示白云岩沉积时处于氧化环境,δEu弱的正异常,说明可能在成岩后有热液流体参与。沉积的白云岩在燕山期石英闪长岩侵入的热液作用下及后期多期次构造应力作用下发生了重结晶和硅化,形成了质地细腻的金膏玉。

关键词：金膏玉硅化白云岩矿物学特征开发利用陕西洛南

新疆大红柳滩稀有金属矿田花岗岩与伟晶岩成因关系探讨

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矿床地质 2023年第4期42卷 693-712页

作者：何蕾高景刚王登红梁婷凤永刚黄凡谭细娟岑炬标长安大学地球科学与资源学院陕西西安710054 西安市关键金属成矿与高效利用重点实验室陕西西安710054 中国地质科学院矿产资源研究所自然资源部成矿作用与资源评价重点实验室北京100037

西昆仑大红柳滩稀有金属矿田出露大面积的复式花岗岩体和数千条花岗伟晶岩脉,含锂和富锂伟晶岩脉分布在巴颜喀拉山群、石英闪长岩、黑云母二长花岗岩的内部以及二云母二长花岗岩和石榴子石电气石二云母二长花岗岩的边缘或者外围,围绕复... 详细信息

西昆仑大红柳滩稀有金属矿田出露大面积的复式花岗岩体和数千条花岗伟晶岩脉,含锂和富锂伟晶岩脉分布在巴颜喀拉山群、石英闪长岩、黑云母二长花岗岩的内部以及二云母二长花岗岩和石榴子石电气石二云母二长花岗岩的边缘或者外围,围绕复式岩体存在明显的矿物组合分带特征。富锂伟晶岩与二云母二长花岗岩、石榴子石电气石二云母二长花岗岩的空间关系更加密切。野外地质特征和精确的年代学数据显示:复式岩体主要由先后侵入的片麻状石英闪长岩、黑云母二长花岗岩和二云母二长花岗岩组成,锆石U-Pb年龄分别为214.7~213.7 Ma,214~213 Ma和209.6~208.8 Ma;花岗伟晶岩的锡石、锆石、独居石、铌钽矿物U-Pb年龄分别为223~207.4 Ma,显示花岗伟晶岩与复式岩体具有密切的时空关系。石英闪长岩、黑云母二长花岗岩和二云母二长花岗岩具有不同的岩石地球化学、εHf(t)值、εNd(t)值和δ7Li同位素特征,显示三者来源于不同的岩浆源区。二云母二长花岗和石榴子石电气石二云母二长花岗岩具有相似的εHf(t)值(-9.49~-4.47)和εNd(t)值(-8.64~-7.81),表明其源于下地壳物质的部分熔融;Nb/Ta比值分别为20.87~23.62和4.41~22.90,反映岩浆演化过程存在流体作用;较低的CaO/Na_(2)O(平均值0.34)、Rb/Sr(平均值2.04)和Rb/Ba(平均值0.86)指示来源于贫黏土的变质页岩;与90号脉富锂伟晶岩,509道班西(白龙山)贫锂伟晶岩具有一致的δ7Li值,指示来源于相同的源区;近矿围岩较高的δ7Li值,可能是锂同位素扩散导致。509道班西(白龙山)富锂伟晶岩的δ7Li值明显低于区内花岗岩、贫锂伟晶岩和90号脉富锂伟晶岩,可能与岩浆演化过程中熔体-流体分离、侵入后的冷却速率、扩散驱动等因素有关,岩浆演化晚期熔体-流体分离过程中P、F等挥发分元素对90号富锂伟晶岩脉的形成起关键作用。

关键词：地球化学花岗岩伟晶岩 Li同位素成矿模式大红柳滩