2016年04月08日 星期五

研究亮点

吴欢欢,黄河等-OGR:内蒙古赵井沟铌钽矿床年代学、地球化学、矿物学特征及其成矿指示

来源:地调局地质所 作者:吴欢欢,黄河,科技处 发布时间:2020-09-02

铌(Nb)和钽(Ta)是尖端技术装备仪器制作中不可或缺的重要金属原料,铌钽资源已被各国列为关键金属,成为重要的战略资源。寻找中大型、单一以及高品位的铌钽矿床是亟待解决的资源战略问题。Nb-Ta矿床多寄存在高分异的酸性岩石中,如花岗伟晶岩、富Li-F花岗岩和一些碱性侵入岩。近些年,学界围绕发生稀有金属矿化的高分异花岗岩成矿开展了大量研究,但在NbTa富集的控制因素以及Nb-Ta氧化物的结晶习性等问题上仍然存在争议。

1a)中国大地构造简图;(b)华北克拉通构造简图(据Zhao et al.2005修改)(B)大青山区域地质图(据Wang et al.2015修改)

 

内蒙古武川县赵井沟矿床是新近发现的大型铌钽稀有金属矿床,揭示了内蒙中—东部地区具有稀有金属的重大成矿潜力。由中国地质科学院地质研究所和中国地质大学(北京)联合培养的硕士研究生吴欢欢在黄河副研究员、王涛研究员、张招崇教授等指导下,对内蒙古大青山地区赵井沟大型铌钽矿床开展了详细的调研,厘清了赵井沟铌钽矿床的成矿年代、岩石学成因以及NbTa富集的岩浆—岩浆热液过程。


2 赵井沟铌钽矿床成矿模式简图

 

研究结果表明:

1赵井沟铌钽矿主要寄存在以脉状侵位于虎头山岩体周边的花岗细晶岩、天河石伟晶岩、含天河石的钠长花岗岩和虎头山岩体顶部的似伟晶岩壳中。矿化的花岗细晶岩脉和虎头山岩体侵位时间分别为127 ± 2Ma126 ± 1Ma(锆石SIMS U-Pb定年),属于白垩世同一期侵位。全岩地球化学与矿物化学分析显示赵井沟铌钽矿化脉与虎头山似伟晶岩壳和碱长花岗岩具有相似的演化趋势,虎头山岩体的母岩浆应该是赵井沟铌钽矿成矿物质的直接来源。

2、虎头山岩体与矿化岩脉等各类岩石均属于A型花岗岩岩类。虎头山碱长花岗岩与花岗细晶岩中锆石具有较负的εHf(t)值(-6.80~-12.95),锆石Hf同位素计算的二阶段模式年龄(TDM2)为1997-1611Ma。虎头山岩体的原始岩浆源于古元古代地壳在区域韧性伸展过程中发生的减压熔融。

3NbTa在虎头山岩体母岩浆早期结晶过程中不断发生富集。在虎头山岩体母岩浆结晶的晚期阶段,强烈富集NbTa的富卤素熔体从晶粥中分离,并向岩体顶部聚集形成似伟晶岩壳和矿化岩脉,直接导致了Nb-Ta的矿化。矿化岩脉中广泛发育的钠长石化,镧系元素四分组应以及极低的Nb/Ta比值表明其经历了岩浆-热液转换阶段,后岩浆热液流体与(半)固结岩脉发生了亚固相线再平衡。部分铌铁矿的两期生长结构指示,后岩浆流体对于Nb-Ta成矿也有一定贡献。

4、氟元素(F)在虎头山岩体母岩浆演化和赵井沟铌钽成矿过程中具有重要作用。F在熔体中的不断富集增加了NbTa在熔体中的溶解度,同时通过解聚熔体降低熔体的粘度,使得富Nb-Ta的残余熔体在虎头山岩体母岩浆结晶的最晚期阶段从晶粥中分离上升,并结晶出具有经济价值的铌铁矿。

本研究明确指出花岗岩浆的高度分异演化、晚期富卤素熔体从晶粥中分离并向岩体顶部汇聚是导致NbTa富集成矿的关键性因素, Nb-Ta氧化物主要形成于岩浆阶段,并受到一定程度的后期热液活动的改造。本研究同时提出了赵井沟铌钽矿床的成岩成矿模型,为研究同类型稀有金属花岗岩的形成、演化和成矿提供了新思路,也为地勘单位和矿业企业在区内寻找同类矿床提供了重要的工作思路和基础资料。本研究成果由国家重点研发计划项目(2017YFC0601305)、国家自然科学基金项目(4197222541402054)和中国地质调查项目(DD20190001)联合资助。研究成果发表于国际矿床学知名期刊《Ore Geology Reviews》上:Wu, H.H., Huang, H.*, Zhang, Z.C., Wang T., Guo L., Zhang Y.H., Wang W., 2020. Geochronology, geochemistry, mineralogy and metallogenic implications of the Zhaojinggou Nb-Ta deposit in the northern margin of the North China Craton, China. Ore Geology Reviews 125, 103692.   

原文链接:https://doi.org/10.1016/j.oregeorev.2020.103692