巴爾哲稀土礦床鋯石特征及其礦床成因指示

（江蘇省有色金屬華東地質(zhì)勘查局江蘇南京210007）

（江蘇省有色金屬華東地質(zhì)勘查局江蘇南京210007）

巴爾哲稀土礦床位于我國(guó)東北興蒙造山帶中段，是與堿性花崗巖密切相關(guān)的罕見(jiàn)超大型稀土、鈮、鈹、鋯礦床。本文通過(guò)對(duì)堿性花崗巖（礦體）成礦期有關(guān)鋯石進(jìn)行電子探針成分分析以及微量元素測(cè)試，利用鋯石地球化學(xué)特征探討了成巖成礦作用的關(guān)系。

鋯石堿性花崗巖稀土礦床

1 研究現(xiàn)狀

前人對(duì)堿性花崗巖的研究主要體現(xiàn)在巖石成因方面，對(duì)于其與成礦的關(guān)系問(wèn)題涉及不多。我國(guó)內(nèi)蒙巴尓哲堿性花崗巖體中的稀土、鈮、鈹、鋯礦化已經(jīng)達(dá)到超大型礦床的級(jí)別，最初由中國(guó)地質(zhì)科學(xué)院礦床地質(zhì)研究所的袁忠信等研究員對(duì)巴爾哲礦床進(jìn)行了礦物、巖石地球化學(xué)研究（袁忠信等，1981）；王一先等（1997）對(duì)全巖主微量元素、氧同位素和Nd-Sr同位素和年齡進(jìn)行了研究，認(rèn)為成巖物質(zhì)與成礦物質(zhì)均來(lái)自于地幔，并提出了礦床的成因是巖漿晚期自交代作用形成，但證據(jù)并不充分，特別是對(duì)于成礦流體和成礦物質(zhì)的來(lái)源問(wèn)題缺乏微觀的證據(jù)；另外，袁忠信通過(guò)研究巖體全巖及一系列礦物的氧同位素組成，發(fā)現(xiàn)巴尓哲巖體和鋯石的δ18O值為很大的負(fù)值（袁忠信等，2003）。王汝成（2000）通過(guò)對(duì)青島嶗山巖體副礦物的研究結(jié)果顯示堿性花崗巖早期相和晚期相存在不同的副礦物組合，認(rèn)為堿性花崗巖晚期存在流體的分異與聚集可能是所有的堿性花崗巖的共性，并且提出流體與成礦關(guān)系密切。

2 鋯石特征

本次研究選取的堿性花崗巖中的鋯石可分為淺色和深色兩類，自形—半自形，呈雙錐狀或錐柱狀，錐面主要發(fā)育{101}，柱面主要發(fā)育{100}。鋯石電子探針?lè)治鼋Y(jié)果顯示，兩類鋯石具有低的Zr、Hf元素，而均含有較高的Nb、U、Y元素和REE，因此都屬于成礦期鋯石。不同的是淺色鋯石基本上不含F(xiàn)e或者只含微量的Fe，深色鋯石普遍含F(xiàn)e。稀土配分模式顯示，淺色鋯石總體上可分為兩種類型：一類（Ⅰ型）輕稀土富集，重稀土分異明顯；另一類（Ⅱ型）輕稀土虧損，重稀土分異不明顯。前者的Th的含量、Th/U值均低于后者，Nb、Ta含量和Nb/Ta值高于后者。Ⅰ型具有高Hf低Y特征而Ⅱ型則具有低Hf高Y特征。深色鋯石稀土配分模式表現(xiàn)為輕稀土虧損，重稀土分異較明顯。

3 鋯石成因及成巖成礦指示

本文研究的兩類鋯石的組成和理論組成相比，具有明顯低的Zr、Hf元素組成，大部分鋯石呈典型的雙錐狀，具有幔源型花崗巖鋯石的特征（汪相，1992）。兩類鋯石均富含稀土元素，其稀土配分模式呈深V型，具顯著δEu負(fù)異常，指示鋯石結(jié)晶時(shí)花崗巖漿經(jīng)歷高度的分異。部分鋯石輕稀土富集，具熱液成因鋯石特征（張必龍，2011），說(shuō)明鋯石形成于花崗巖或相關(guān)熔體—流體中。從淺色鋯石到深色鋯石，∑REE、HREE和Y、Th、U等微量元素含量呈漸變?cè)鲩L(zhǎng)趨勢(shì)，說(shuō)明淺色鋯石較深色鋯石結(jié)晶早。深色鋯石較淺色鋯石富Fe，推斷其形成可能和晚期巖體經(jīng)歷的流體和揮發(fā)分的交代蝕變作用關(guān)系更加密切。淺色鋯石Ⅱ型具顯著的M型稀土四分組效應(yīng)，與流體—熔體共存體系礦物結(jié)晶特征相似。淺色鋯石Ⅰ型具有高Hf低Y特征，和高溫幔源型的花崗巖鋯石一致，由于Y比Hf，Th比U具有更大的離子半徑，前者比后者傾向于在巖漿晚期富集，這些特征均顯示Ⅱ型淺色鋯石形成晚于Ⅰ型淺色鋯石。

鋯石是結(jié)構(gòu)高度穩(wěn)定的副礦物，其稀土微量元素及氧同位素組成不易受高溫變質(zhì)、熱液蝕變的影響而發(fā)生變化。巴爾哲巖體鋯石具有很大的負(fù)的δ18O，顯示鋯石結(jié)晶時(shí)氧同位素虧損是花崗質(zhì)熔體—流體具有的特征。巖體的 εNd（t）＝1.88~2.5，（87 Sr/86Sr）<0.705，表現(xiàn)出新生地幔來(lái)源特征，但巖石的f(Sm/Nd) <0（王一先等，1997），表明巖漿曾經(jīng)歷了近期的富集事件，可能是該巖體氧同位素虧損的重要原因。強(qiáng)烈伸展體制下巖石圈拆沉過(guò)程中經(jīng)歷過(guò)高溫海水熱液交換的再循環(huán)下部洋殼的部分熔融物的存在（交代）是一種可接受的解釋（Wu et al．，2002）。而全巖及其組成礦物（包括本文鋯石）均具有強(qiáng)烈的Eu虧損，說(shuō)明巖體結(jié)晶前還經(jīng)歷過(guò)強(qiáng)烈的分異，鋯石是在經(jīng)歷了長(zhǎng)石高度分離結(jié)晶后的殘留花崗質(zhì)熔體中結(jié)晶的。因此，成礦物質(zhì)的富集成礦可能和再循環(huán)下部洋殼近期富集交代及富揮發(fā)分流體環(huán)境下的分離結(jié)晶兩個(gè)因素的疊加有關(guān)。

4 結(jié)論

淺色鋯石Ⅰ型形成最早，是高度分異花崗質(zhì)巖漿體系結(jié)晶產(chǎn)物，Ⅱ型形成于巖漿演化晚期流體—熔體共存的體系；深色鋯石的形成和晚期流體交代作用關(guān)系更密切。稀有稀土金屬成礦物質(zhì)的富集可能和源區(qū)經(jīng)歷的近期富集交代及巖體在富揮發(fā)分流體環(huán)境下的分離結(jié)晶兩個(gè)因素的疊加有關(guān)。

[1]王一先，趙振華.1997.尓巴 哲超大型稀土鈮鈹鋯礦床地球化學(xué)和成因.地球化學(xué)，26（1）：24-35

[2]汪相，J P Pupin.1992，花崗巖鋯石中的微量元素的配分特征.地質(zhì)科學(xué)，（2）：131-140

[3]袁忠信，張敏，萬(wàn)德芳.2003.低18O堿性花崗巖成因討論-以內(nèi)蒙巴爾哲堿性花崗巖為例.巖石礦物學(xué)雜志，22（2）：119-124

[4]袁忠信，白鴿，丁孝石.1981.內(nèi)蒙"801"堿性花崗斑巖型稀有金屬礦床的礦物和地球化學(xué).中國(guó)地質(zhì)科學(xué)院礦床地質(zhì)研究所內(nèi)部資料.

[5]張必龍，朱光，謝成龍等，遼西醫(yī)巫閭山地區(qū)晚侏羅世花崗巖脈中熱液鋯石的成因與定年，地質(zhì)科學(xué)，2011（2）

[6]Wu FY,Sun DY,Li HM,Jahn BM and Wilde SA.2002.A-type granites in northeastern Chind:Age and geochemical constraints on their petrogenesis.Chemical Geology,187(1-2): 143-173

巴爾哲稀土礦床鋯石特征及其礦床成因指示

■王艷芬費(fèi)利東李愛(ài)菊

P61[文獻(xiàn)碼]B

1000-405X（2016）-10-124-1

王艷芬(1983～)，女，碩士，中級(jí)工程師，研究方向?yàn)榈V物巖石礦床。