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与碳酸岩-碱性岩有关的铌-稀土矿床成矿作用及成因机制

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矿物岩石地球化学通报 2024年第1期43卷 1-13页

作者：陈唯应元灿柳加俊杨帆蒋少涌中国地质大学(武汉)地质过程与矿产资源国家重点实验室紧缺战略矿产资源省部共建协同创新中心武汉430074 昆明理工大学国土资源工程学院昆明650093

铌和稀土资源主要来自与碳酸岩-碱性岩相关的矿床,加强碳酸岩-碱性岩系统铌和稀土成矿作用研究,对指导我国铌和稀土资源的找矿都具有重要意义。本文对与碳酸岩-碱性岩有关的铌-稀土矿床成矿作用及成因机制进行了梳理和总结。碳酸岩-碱... 详细信息

铌和稀土资源主要来自与碳酸岩-碱性岩相关的矿床,加强碳酸岩-碱性岩系统铌和稀土成矿作用研究,对指导我国铌和稀土资源的找矿都具有重要意义。本文对与碳酸岩-碱性岩有关的铌-稀土矿床成矿作用及成因机制进行了梳理和总结。碳酸岩-碱性岩系统中铌和稀土的初始富集一般与富集地幔的部分熔融有关,地幔源区稀土和稀有金属、碱金属和挥发分的富集是成矿的关键。橄榄石、单斜辉石等早期岩浆矿物的高度分离结晶导致残余碱性岩浆中铌和稀土的进一步富集,结晶铌和稀土矿物;碳酸岩中铌矿物结晶有堆晶岩成因和交代成因两种机制。大多数与碳酸岩-碱性岩相关的铌-稀土矿床均经历了热液蚀变,岩浆铌矿物被原地蚀变成热液铌矿物;而碳酸岩-碱性岩中矿石矿物和脉石矿物中的轻重稀土在热液过程中均可被溶解迁移再沉淀为稀土矿物。包括物理富集、化学富集和/或生物富集过程在内的地表风化过程可进一步提升碳酸岩型铌-稀土矿床的品位;在碱性硅酸岩体系中,少数矿床通过物理富集提升铌和稀土品位,而大多数矿床的风化会导致稀土矿物的分解形成一些不易被经济利用的次生稀土矿物。

关键词：碳酸岩碱性岩铌矿床稀土矿床成矿作用

攀西地区二叠纪碱性岩成因及其铌钽成矿作用研究进展

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华南地质 2024年

作者：吴镇宇刘琰中国地质科学院地质研究所

铌（Nb）、钽（Ta）元素是重要的战略性关键金属资源，碱性岩因富集铌钽等稀有、稀土元素而备受学者们关注。近年来，峨眉山大火成岩省内部带攀西地区发育的一系列二叠纪过碱性-准铝质-过铝质正长岩和花岗岩及其相关铌钽矿床在成岩成矿... 详细信息

铌（Nb）、钽（Ta）元素是重要的战略性关键金属资源，碱性岩因富集铌钽等稀有、稀土元素而备受学者们关注。近年来，峨眉山大火成岩省内部带攀西地区发育的一系列二叠纪过碱性-准铝质-过铝质正长岩和花岗岩及其相关铌钽矿床在成岩成矿时代、地球化学特征、岩石成因及铌钽富集机制等方面取得了一些重要研究进展。主要认识有：在地幔柱轴部，地幔苦橄岩部分熔融形成峨眉山高钛玄武质岩浆，其在岩浆房中发生分离结晶和液态不混溶作用，形成小规模的A型花岗岩和碱性-准铝质正长岩。底侵的幔源岩浆对流为基性辉长岩部分熔融提供大量的热能，形成广泛分布的过碱性-准铝质正长岩和花岗岩。与此同时，少量新生地壳或扬子板块基底参与部分熔融过程则会形成过铝质花岗岩。研究表明，铌钽元素富集过程受岩浆结晶分异和热液交代两个演化阶段共同控制。源自地幔的碱性岩浆通过结晶分异作用优先结晶出斜长石、角闪石、磷灰石等矿物，导致Nb、Ta元素在正长岩体中得到初步富集。从岩体中出溶的富F-Na热液交代原岩，并发生钠长石化、霓石化、萤石化等蚀变作用。早期岩浆成因的铌钽矿物因交代而裂解，使Nb、Ta元素被重新活化、迁移、沉淀形成热液烧绿石和榍石。

关键词：碱性岩岩石成因热液蚀变 Nb-Ta矿化攀西地区

岩浆储库的活化:以浙江西部马头石英二长岩为例

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岩石学报 2024年第3期40卷 764-784页

作者：陈璟元周夏冰杨志国张吉衡孙金凤朱昱升杨进辉长安大学地球科学与资源学院西安710054 中国科学院大学地球与行星科学学院北京100049 中国科学院地质与地球物理研究所岩石圈演化国家重点实验室北京100029

东南沿海地区发育大量早白垩世晚期到晚白垩世早期的碱性岩,主要为石英正长岩和石英二长岩。然而,这些岩石的成因一直都存在争议。为了明确这些岩石的成因,本论文选择了浙江西部的马头岩体进行研究,分析了其中石英二长岩全岩主微量元素... 详细信息

东南沿海地区发育大量早白垩世晚期到晚白垩世早期的碱性岩,主要为石英正长岩和石英二长岩。然而,这些岩石的成因一直都存在争议。为了明确这些岩石的成因,本论文选择了浙江西部的马头岩体进行研究,分析了其中石英二长岩全岩主微量元素组成和矿物相特征,并结合锆石U-Pb年代学、锆石Hf同位素、锆石微量元素、磷灰石微量元素和斜长石电子探针等技术对其进行了详细研究。锆石U-Pb定年结果显示,马头岩体形成于100±1Ma,属于早白垩世晚期岩浆活动产物。野外观察发现,马头岩体中发育大量的闪长质暗色包体。马头石英二长岩中的锆石ε_(Hf)(t)(-10.4~-0.4)变化极大,表明其是由古老陆壳来源的酸性岩浆与地幔来源基性岩浆混合所形成。马头岩体中的锆石结构十分复杂,在CL图像上普遍显示出黑色的核部、白色的幔部以及黑色的边部。最早期的黑色锆石核部具有相对高的Th、U、Hf含量,变化较大的Eu/Eu^(*)(0.5~0)、Zr/Hf(40~70)和Th/U比值、Ti含量,表明它们结晶自地壳中的演化程度较高的低温且结晶度较高的硅质岩浆储库。白色的幔部锆石具有低的Th、U、Hf含量,Eu/Eu^比值相对较高(0.15~0.37),表明由于基性岩浆的注入导致先存岩浆储库发生活化和熔融,使得岩浆储库内温度升高且熔体比例增加,而随着矿物进一步结晶,晶体间隙之中的熔体演化程度升高,其中结晶了最晚期的具有高U和Hf含量、低Eu/Eu和Zr/Hf的黑色锆石边部。斜长石电子探针数据表明,随着斜长石斑晶的结晶,岩浆储库经历了晶体-熔体分离过程,导致活化后储库内的熔体从富钙向富钠演化,最终结晶形成了细粒状的石英和钠长石。石英二长岩中的磷灰石具有较低的Sr含量(113×10^(-6)~417×10^(-6)),较高的U、Y、轻稀土和较低的重稀土含量,表明先存岩浆储库在经历活化之后,也经历了斜长石、榍石和磷灰石等矿物的分离结晶。锆石记录了岩浆储库的活化和熔融过程,而斜长石和磷灰石等矿物仅记录了岩浆储库活化后的晶体-熔体分离和熔体抽离过程。因此,马头石英二长岩表明其代表岩浆储库活化后经历了熔体抽离的残余岩浆储库,与之同时形成的高硅流纹岩(或高硅花岗岩)是从岩浆储库中抽离出的富硅熔体。最后,我们研究表明岩浆储库在大部分时间内处于低温、低熔体比例的状态,基性岩浆的注入使得先存岩浆储库经历了活化和熔融,这是浅部地壳岩浆储库能再次经历晶体-熔体分离和火山喷发的关键因素。

关键词：岩浆补给岩浆演化晶粥体碱性岩岩浆储库

滇东地区裂谷盆地内火山-侵入岩序列与金属成矿

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地质学报 2024年第6期98卷 1776-1802页

作者：方维萱郭玉乾李天成有色金属矿产地质调查中心北京100012

碱性岩浆对金属成矿和金属矿集区有独特控制作用,因火山—侵入岩序列与金属成矿和岩浆叠加侵入构造系统识别难度大,长期制约了深部勘探和找矿预测。本文以云南东川铁铜金矿集区(元古宙陆缘裂谷盆地)和个旧锡铜钨铯铷多金属矿集区(三叠... 详细信息

碱性岩浆对金属成矿和金属矿集区有独特控制作用,因火山—侵入岩序列与金属成矿和岩浆叠加侵入构造系统识别难度大,长期制约了深部勘探和找矿预测。本文以云南东川铁铜金矿集区(元古宙陆缘裂谷盆地)和个旧锡铜钨铯铷多金属矿集区(三叠纪弧后裂谷盆地)为主,采用大比例尺构造岩相学填图新方法,解析研究了碱性岩浆活动有关的火山—侵入岩侵入序列与岩石组合、裂谷盆地演化和岩浆叠加侵入构造系统,揭示了它们与滇东地区铁氧化物铜金型(IOCG)、铜钴-金红石-稀土和锡铜钨铯铷多金属矿叠加成矿内在关系。研究认为:①云南东川铁铜金矿集区内,新太古代末期碱性岩类以方解石钠长岩(2520±14 Ma)和碱性铁质苦橄岩(2529±77 Ma)为主。新太古界—古元古界小溜口岩组(>2.50Ga)顶部古岩溶风化壳,受中元古代火山喷发—岩浆侵入构造叠加再造形成了特殊单元(独立填图单元,2.50~1.80Ga),它们是铜钴-金红石-稀土矿床的新找矿层位。②在中元古界因民组一段内,铁钠质碱性基性岩、铁钾质粗面岩和铁质碱性辉绿辉长岩等岩石组合形成于因民期火山断陷成盆期。因民组二段和三段是稀矿山式铁铜矿床储矿层位,铁铜矿层下盘铁钾质粗面岩为独居石型稀土成矿层位。在格林威尔造山期碱性钛铁质辉长岩(1097~1047 Ma)-碱性钛铁质闪长岩-碱性二长斑岩等碱性钛铁质侵入岩体,形成了白锡腊深部IOCG矿床和金红石富集成矿。③在个旧三叠纪弧后裂谷盆地内,三叠纪碱性苦橄岩和碱玄岩中形成了Sn-Cu-Zn-Li-Rb-Cs初始富集;在晚白垩世浅色花岗岩叠加成矿作用下,形成了金云母矽卡岩型锡铜钨铯铷矿床。④裂谷盆地内早期碱性岩中初始富集金属与后期富含成矿金属的碱性侵入岩叠加成矿可能是金属超常富集机理。在东川地区岩浆叠加侵入构造内,岩浆热液角砾岩筒对铜钴-金红石-稀土元素叠加富集成矿控制显著;在个旧地区,浅色花岗岩侵入于碱性苦橄岩-碱玄岩中,对金云母矽卡岩型锡铜钨钴铯铷矿床的叠加富集成矿控制显著。

关键词：陆缘裂谷盆地弧后裂谷盆地火山—侵入岩序列岩浆叠加侵入构造碱性岩关键矿产滇东

碱性岩中富钛钙铁榴石的成因及成岩成矿意义:以河北矾山超镁铁岩-正长岩杂岩体中的石榴石为例

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岩石学报 2022年第11期38卷 3435-3454页

作者：牛晓露冯光英刘飞徐向珍杨经绥自然资源部深地动力学重点实验室中国地质科学院地质研究所北京100037 南方海洋科学与工程广东省实验室(广州) 广州511458 南京大学地球科学与工程学院南京210023

富钛钙铁榴石是硅不饱和碱性火成岩中的特征矿物,其Ti含量和Ti进入石榴石的方式可直接反映岩浆体系的硅饱和度和氧逸度。河北矾山超镁铁岩-正长岩杂岩体是华北克拉通北缘东西向展布三叠纪碱性岩带的重要岩体之一,其岩石中发育三种类型... 详细信息

富钛钙铁榴石是硅不饱和碱性火成岩中的特征矿物,其Ti含量和Ti进入石榴石的方式可直接反映岩浆体系的硅饱和度和氧逸度。河北矾山超镁铁岩-正长岩杂岩体是华北克拉通北缘东西向展布三叠纪碱性岩带的重要岩体之一,其岩石中发育三种类型的富钛钙铁榴石:类型Ⅰ发育于岩体外带的石榴石辉石正长岩中,与辉石、黑云母呈岩浆共生关系,端元组成为Adr_(25-65)Mmt_(15-37)Slo_(8-28)Grs_(10-14),以高TiO_(2)含量(6.08%~18.61%)、较低的SiO_(2)含量(25.46%~33.26%)为特征,为原生岩浆成因;类型Ⅱ见于各类岩石,呈细粒他形充填于其他矿物颗粒之间,端元组成为Adr_(57-69)Mmt_(5-19)Slo_(0-6)Grs_(19-27),以高Al_(2)O_(3)含量(3.95%~5.56%)为特征,为岩浆演化后期熔体富Al_(2)O_(3)时结晶而成;类型Ⅲ亦见于各类岩石,主要呈细粒他形或细碎状发育于其他矿物内,端元组成为Adr_(68-79)Mmt_(8-14)Slo_(0-5)Grs_(6-14),以低的Al_(2)O_(3)含量(1.18%~2.89%)和较高的FeO含量(21.65%~24.62%)为特征,为岩浆期后热液成因。在矾山杂岩体的富钛钙铁榴石中,Ti主要以Si→Ti^(4+)和2Fe^(3+)→Ti^(4+)+Fe^(2+)/Mg替代方式进入到晶体结构中,反映了矾山杂岩体的母岩浆体系为二氧化硅不饱和的碱性岩浆,并具有较高的氧逸度。受石榴石的主量元素组成和相应的晶体结构控制,在微量元素组成上,矾山杂岩体中的富钛钙铁榴石富集轻稀土或中稀土、亏损重稀土,大离子亲石元素(Rb、Ba、Pb和Sr)含量较低或极低,而高场强元素(如Th、U、Nb、Ta、Zr和Hf等)含量普遍较高。本文对石榴石的成因研究结果支持矾山杂岩体不同类型的岩石形成于封闭体系下同一母岩浆系统充分的结晶-分异和堆晶作用;此演化模式可以较好地解释矾山杂岩体的同心环状特征和韵律层状结构,以及磁铁矿和磷矿的成因。

关键词：富钛钙铁榴石磷铁矿矾山超镁铁岩-正长岩杂岩体碱性岩华北克拉通

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辽宁赛马碱性岩体煌斑岩脉特征及成因研究

东华理工大学学报（自然科学版） 2024年第2期47卷 146-163页

作者：任倩邬斌东华理工大学核资源与环境国家重点实验室江西南昌330013

赛马煌斑岩脉与碱性岩(霞石正长岩)紧密共生,为研究煌斑岩脉成因,探讨其与碱性岩的关系,通过岩相学、岩石地球化学与年代学等研究,认为赛马煌斑岩属于钾质钾镁煌斑岩,岩石元素含量具有高Mg、K,低Ti的特征。该岩脉高(^(87)Sr/^(86)Sr)i... 详细信息

赛马煌斑岩脉与碱性岩(霞石正长岩)紧密共生,为研究煌斑岩脉成因,探讨其与碱性岩的关系,通过岩相学、岩石地球化学与年代学等研究,认为赛马煌斑岩属于钾质钾镁煌斑岩,岩石元素含量具有高Mg、K,低Ti的特征。该岩脉高(^(87)Sr/^(86)Sr)i、低ε_(Nd)(t)及Pb的正异常特征,暗示其来源于俯冲作用改造的岩石圈地幔,上侵过程经历了地壳混染。研究区煌斑岩脉斑晶为氟磷灰石和富镁黑云母,基质为钾长石、钠长石等。其中磷灰石富集S和Mn,指示相对氧化的结晶环境;黑云母成分环带发育,x(Fe^(2+))-x(Fe^(3+))-x(Mg^(2+))比例及钛温度计指示其氧逸度和温度均高于主体碱性岩。此外,黑云母Rb-Sr年龄((224.7±0.1)Ma)与主体碱性岩年龄(224~230 Ma)在误差范围内一致。相似的“年龄、地球化学特征及同位素组成”指示赛马煌斑岩脉与霞石正长岩均来源于富集岩石圈地幔,可能为碰撞伸展构造环境下不同期次岩浆作用的产物。

关键词：煌斑岩脉碱性岩赛马碱性岩体矿物学地球化学

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低硅碱性岩浆的成因及其构造联系

中国科学：地球科学 2024年第5期54卷 1436-1458页

作者：周秋石王瑞地质过程与矿产资源国家重点实验室中国地质大学(北京)科学研究院北京100083 中国地质大学(北京)深时数字地球前沿科学中心北京100083

虽然碱性岩在地球上的分布相对较少,但是其矿物种类、化学组成变化多样,因此在岩浆岩中种类最多.碱性岩普遍以硅相对不饱和、富钾、富钠或富碳为主要特征.虽然岩石学界还没有提出统一定量的碱性岩划分方案,但可以初步利用TAS图解、K_(2)... 详细信息

虽然碱性岩在地球上的分布相对较少,但是其矿物种类、化学组成变化多样,因此在岩浆岩中种类最多.碱性岩普遍以硅相对不饱和、富钾、富钠或富碳为主要特征.虽然岩石学界还没有提出统一定量的碱性岩划分方案,但可以初步利用TAS图解、K_(2)O-SiO_(2)图解等手段对碱性岩进行简单划分.高硅碱性岩(SiO_(2)>52%)的成因相对复杂,往往包含多期岩浆作用的叠加,相对较多研究着眼于初始的低硅碱性岩浆的起源.自20世纪以来就有许多相关的实验岩石学研究.起初一些学者认为只需要地幔橄榄岩发生低程度部分熔融就可以实现微量元素的富集,但是产物熔体无法再现自然碱性岩的化学组成.随后,一些研究将实验对象聚焦到能够代表洋壳平均成分的含CO_(2)石榴辉石岩、榴辉岩上.虽然实验产生了硅不饱和、碱过饱和的产物熔体,一些观点认为自然低硅碱性岩应是富集组分经多期次富集的结果,而非起源于单一深部源区.来自地幔的低程度部分熔融熔体可以在岩石圈地幔中就位,形成含金云母、角闪石、辉石的脉状侵入体.部分熔融实验表明,这些源岩产生的熔体可以较好再现自然条件下的低硅碱性岩浆.低硅碱性岩浆在各种构造环境中均有产出,其成因各有异同,例如板内环境(多为大洋板内)及离散边界(主要为陆内裂谷)的成因离不开再循环组分端元的加入,如俯冲洋壳在地幔过渡带深度或者更深位置下的再活化,或者预富集的交代岩石圈地幔的再活化等.而汇聚边界的低硅碱性岩浆可以起源于混杂岩(mélange)部分熔融、弧后深度金云母集中分解等.结合大数据分析发现,大陆碰撞带的低硅碱性岩具有明显区分于其他构造环境的富K特征.初步分析认为,俯冲的大陆沉积物作为一种重要的富K端元,对碰撞带碱性岩浆贡献了大部分K.此外,俯冲板片富钾矿物的稳定域决定了K仅参与俯冲带的物质循环.在俯冲板片进入大约300km深度以前,云母、钾长石、钾盐等富K矿物会随俯冲脱水作用逐渐消耗殆尽而难以参与更深部的循环;而相对富Na的辉石等矿物则可以随榴辉岩化的洋壳进入深部,其熔体可以随板内地幔流进入岩石圈,以交代成因角闪石岩等的形式赋存于岩石圈中,再在晚期岩浆作用形成富Na的低硅碱性岩.

关键词：碱性岩构造背景成因机制大数据

青藏高原北缘首次发现大型碳酸岩型铌矿资源 002

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青藏高原北缘首次发现大型碳酸岩型铌矿资源

科技日报

作者：张蕴张卫国

科技日报西宁4月10日电（记者张蕴通讯员张卫国）记者10日获悉，中国科学院广州地球化学研究所和青海省地质调查院近期在青藏高原东北部的东昆仑大格勒地区，新发现了与碱性岩—碳酸岩杂岩共生的铌—稀土矿（大格勒铌矿床）。研究人... 详细信息

科技日报西宁4月10日电（记者张蕴通讯员张卫国）记者10日获悉，中国科学院广州地球化学研究所和青海省地质调查院近期在青藏高原东北部的东昆仑大格勒地区，新发现了与碱性岩—碳酸岩杂岩共生的铌—稀土矿（大格勒铌矿床）。研究人员认为，这一发现显示出巨大的矿产资源开发

关键词：碳酸岩碱性岩青藏高原首次发现

来源： cnki报纸评论

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序言

大地构造与成矿学 2024年第1期48卷 I0001-I0002页

作者：王强王秉璋王涛李五福周金胜马林不详

铌(Nb)和稀土(REE)是我国重要的战略性矿产资源,前者极度依赖于进口,而后者则是我国的优势矿产。铌和稀土矿床在全世界(包括中国)分布广泛,且类型多样,其中与碱性岩-碳酸岩杂岩相关的矿床是铌与稀土(尤其是轻稀土)资源最重要的来源。碱... 详细信息

铌(Nb)和稀土(REE)是我国重要的战略性矿产资源,前者极度依赖于进口,而后者则是我国的优势矿产。铌和稀土矿床在全世界(包括中国)分布广泛,且类型多样,其中与碱性岩-碳酸岩杂岩相关的矿床是铌与稀土(尤其是轻稀土)资源最重要的来源。碱性岩-碳酸岩杂岩主要来自地幔,且产出于一些特殊的构造背景(如裂谷或陆内伸展、碰撞后伸展、地幔柱、火山弧等),是研究深部地幔富集与熔融过程、物质(如碳)循环和深部动力学机制的重要“岩石探针”,是当前固体地球科学研究的前沿和热点领域之一。

关键词：固体地球科学碳酸岩碰撞后伸展碱性岩稀土矿床深部地幔陆内伸展地幔柱