稀有金属伟晶岩型矿床 伟晶岩矿床的形成需要哪些地质条件
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3\uff09\u4ece\u77ff\u5e8a\u7684\u6210\u77ff\u5143\u7d20\u7ec4\u5408\u4e0a\u770b\uff0c\u4ee5\u94dc\u3001\u91d1\u4e3a\u4ee3\u8868\u7684\u591a\u91d1\u5c5e\u5143\u7d20\u7ec4\u5408\u904d\u5e03\u6574\u4e2a\u4e2d\u4e9a\u9020\u5c71\u5e26\uff0c\u4f46\u662f\u4ece\u897f\u5411\u4e1c\u53c8\u6709\u660e\u663e\u7684\u53d8\u5316\u3002\u54c8\u8428\u514b\u65af\u5766\u7684\u77ff\u5c71\u963f\u5c14\u6cf0\u5730\u533a\u660e\u663e\u662f\u4ee5\u94dc\u3001\u91d1\u4e3a\u4e3b\uff0c\u4ea7\u51fa\u4e00\u7cfb\u5217\u7684\u8d85\u5927\u578b\u77ff\u5e8a\uff1b\u800c\u81f3\u4e2d\u56fd\u65b0\u7586\u5883\u5185\uff0c\u5219\u660e\u663e\u53d8\u6210\u4ee5\u9502-\u94cd-\u94cc-\u94bd\u7a00\u6709\u91d1\u5c5e\u4e3a\u4e3b\uff08\u4f8b\u5982\u53ef\u53ef\u6258\u6d77\u548c\u5e93\u9c81\u6728\u56fe\u8d85\u5927\u578b\u77ff\u5e8a\uff09\uff0c\u5e76\u4f34\u6709\u5c11\u6570\u7684\u94dc-\u954d\u77ff\u5e8a\uff08\u4f8b\u5982\u5580\u62c9\u901a\u514b\u548c\u9ec4\u5c71\uff09\u3002\u81f3\u4e1c\u8499\u53e4\u2014\u989d\u5c14\u53e4\u7eb3\u4e00\u5e26\uff0c\u5219\u4ee5\u94dc\u3001\u94c5\u3001\u950c\u3001\u94f6\u4e3a\u4e3b\uff0c\u4e14\u51fa\u73b0\u4e86\u5c11\u91cf\u7684\u94dc-\u9521\u7ec4\u5408\uff08\u4f8b\u5982\u5185\u8499\u53e4\u9ec4\u5c97\u3001\u6d69\u5e03\u9ad8\u548c\u5927\u4e95\uff09\u3001\u94c0-\u94bc\u7ec4\u5408\uff08\u4f8b\u5982\u4fc4\u7f57\u65af\u7684\u65af\u7279\u5217\u5229\u4f50\u592b\u548c\u8499\u53e4\u591a\u5c14\u8bfa\u7279\u8d85\u5927\u578b\u94c0\u77ff\uff09\u548c\u94cc-\u9487-\u94cd\u7a00\u6709\u91d1\u5c5e\u7ec4\u5408\uff08\u5185\u8499\u53e4\u5df4\u5c14\u54f2\uff09\u3002\u5927\u5174\u5b89\u5cad\u5357\u6bb5\uff0c\u5373\u5185\u8499\u53e4\u9521\u6797\u6d69\u7279-\u7518\u73e0\u5c14\u5e99\u4e00\u5e26\u662f\u6211\u56fd\u5317\u65b9\u76ee\u524d\u552f\u4e00\u5df2\u77e5\u7684\u9521\u591a\u91d1\u5c5e\u6210\u77ff\u5bc6\u96c6\u533a\uff0c\u5176\u4e2d\u9ec4\u5c97\u9521\u77ff\u662f\u76ee\u524d\u6211\u56fd\u5317\u65b9\u5730\u533a\u6700\u5927\u7684\u9521\u77ff\u3002\u540c\u5e7f\u897f\u5927\u5382\u3001\u4e91\u5357\u4e2a\u65e7\u3001\u6e56\u5357\u9a91\u7530\u5cad\u7b49\u534e\u5357\u8457\u540d\u9521\u77ff\u76f8\u6bd4\uff0c\u5b83\u7684\u6700\u5927\u7279\u70b9\u662f\u4e0e\u94dc\u5bc6\u5207\u5171\u751f\u3002\u7c7b\u4f3c\u7684\u60c5\u51b5\u4ea6\u89c1\u4e8e\u4fc4\u7f57\u65af\u989d\u5c14\u53e4\u7eb3-\u9ed1\u9f99\u6c5f\u6210\u77ff\u5e26\u7684\u5e03\u683c\u8fbe\u56e0\u548c\u820d\u5c14\u6d1b\u4f0f\u6208\u5c14\u94a8-\u9521\u77ff\uff08\u8d75\u4e00\u9e23\u7b49\uff0c1997\uff09\u3002\u94dc\u3001\u91d1\u3001\u954d\u662f\u5730\u5e54\u6765\u6e90\u6210\u77ff\u57df\u7684\u5178\u578b\u6210\u77ff\u5143\u7d20\uff0c\u94a8\u3001\u9521\u3001\u94c0\u5219\u662f\u5730\u58f3\u6765\u6e90\u6210\u77ff\u57df\u7684\u5178\u578b\u6210\u77ff\u5143\u7d20\u3002\u672c\u533a\u4e1c\u90e8\u51fa\u73b0\u7684\u9521-\u94dc\u3001\u94c0-\u94bc\u7ec4\u5408\u53ef\u80fd\u662f\u4e0d\u540c\u7c7b\u578b\u82b1\u5c97\u5ca9\u3001\u4e0d\u540c\u6765\u6e90\u6210\u77ff\u4f5c\u7528\u53e0\u52a0\u7684\u7ed3\u679c\u3002
4\uff09\u5728\u7a7a\u95f4\u5206\u5e03\u4e0a\uff0c\u77ff\u5e8a\u5e38\u6210\u7fa4\u6210\u5e26\u51fa\u73b0\uff0c\u660e\u663e\u53d7\u4e00\u5b9a\u6784\u9020-\u5ca9\u6d46\u6d3b\u52a8\u5e26\u7684\u63a7\u5236\uff0c\u4f8b\u5982\u963f\u5c14\u6cf0\u3001\u5df4\u5c14\u5580\u4ec0-\u4f0a\u7281\u3001\u5317\u8499\u53e4\u9102\u5c14\u6d51-\u8272\u695e\u683c\u3001\u4e1c\u5929\u5c71\u5410\u54c8\u76c6\u5730\u3001\u4e1c\u8499\u53e4\u514b\u9c81\u4f26-\u989d\u5c14\u53e4\u7eb3\u3001\u5185\u8499\u53e4\u9521\u6797\u6d69\u7279-\u7518\u73e0\u5c14\u5e99\u3001\u5357\u8499\u53e4\u4e2d\u6208\u58c1-\u5185\u8499\u53e4\u6e29\u90fd\u5c14\u5e99\u7b49\u6210\u77ff\u5e26\u5c31\u90fd\u662f\u6700\u663e\u8457\u7684\u6210\u77ff\u5bc6\u96c6\u5e26\u3002
\u3000\u3000\u4f1f\u6676\u5ca9\u77ff\u5e8a\u662f\u6307\u7531\u4f1f\u6676\u5ca9\u5f62\u6210\u8fc7\u7a0b\u4e2d\u6709\u7528\u7ec4\u5206\u5bcc\u96c6\u8fbe\u5230\u5de5\u4e1a\u8981\u6c42\u800c\u5f62\u6210\u7684\u77ff\u5e8a\u3002
\u3000\u3000\u5bcc\u542b\u77ff\u77f3\u3001\u77ff\u7269\uff0c\u6709\u5f00\u91c7\u4ef7\u503c\u7684\u4f1f\u6676\u5ca9\u5ca9\u4f53\u3002\u5927\u578b\u6df1\u6210\u706b\u6210\u5ca9\u4f53\uff0c\u4e00\u822c\u90fd\u4f34\u751f\u7740\u8109\u72b6\u4f1f\u6676\u5ca9\u4f53\uff0c\u5b83\u4eec\u662f\u7531\u665a\u671f\u7684\u542b\u6325\u53d1\u7ec4\u5206\u7684\u6b8b\u4f59\u5ca9\u6d46\u7ed3\u6676\u5f62\u6210\u3002\u4e0e\u82b1\u5c97\u5ca9\u4f53\u4f34\u751f\u7684\u82b1\u5c97\u4f1f\u6676\u5ca9\u8109\uff0c\u7531\u6676\u7c92\u5f88\u7c97\u7684\u957f\u77f3\u3001\u77f3\u82f1\u548c\u767d\u4e91\u6bcd\u7ec4\u6210\u3002\u82b1\u5c97\u4f1f\u6676\u5ca9\u6700\u591a\uff0c\u7ecf\u6d4e\u4ef7\u503c\u4e5f\u6700\u5927\uff0c\u4e00\u822c\u8bb2\u4f1f\u6676\u5ca9\u5f80\u5f80\u662f\u6307\u82b1\u5c97\u4f1f\u6676\u5ca9\u3002
一、内容概述
与伟晶岩有关的稀有金属矿产有锂、铌、钽、铍、铯、锡、钨、钇、钍、铀、锆等。伟晶岩是稀有金属之家、宝石之库，长久以来成为矿床学、地球化学学家的研究对象，亦是探索新成矿理论的重要窗口。伟晶岩矿床作为一种独立的矿床类型，不但在矿床学上占有不可忽视的地位，而且在示踪大地构造演化的过程中同样具有重要意义。国外对于伟晶岩矿床的研究也经历了类似的从个案研究到区域性研究的过程，即以往多集中在伟晶岩矿物学、结构分带、元素地球化学、同位素、熔体-流体包裹体、成岩成矿实验等方面（Jollif，1986；Burnham，1986；Erci，1992；Hanson，1992；Lentz，1992；London，1988；Thomas，1988），并建立了许多找矿标志（London，1986），近年来扩展到成矿机理、成矿模式、成岩过程（包括年代学）及构造环境等成矿规律方面的研究（London，1985；Cerny，1991；Swamson，1992；Suwimonprecha，1995；Miller，1996；Linnen，1998；Essaid，2000）。
Cěrny（1985）把伟晶岩分为造山伟晶岩和非造山伟晶岩。Cěrny（1991a）把含稀有金属伟晶岩归为三种类型：LCT型、NY型LCT与NYF合型。LCT型伟晶岩的主要元素为Li、Rb、Cs、Be、Ga、Sn、Nb＜Ta、B、P、F；NYE型伟晶岩的主要元素为Nb＞Ta、Y、REE、Sc、Ti、Zr、Be、Th、U、F。由于云母是稀有元素的主要载体，邹天人等（1975）把伟晶岩分为黑云母伟晶岩（矿产为 REE-Nb-U-Th-Zr）、二云母伟晶岩（矿产为Be）、白云母伟晶岩（矿产为Be-Nb-Ta-Hf及Li-Rb-Cs-Be-Nb-Ta-Hf）和锂云母伟晶岩（矿产为Li-Rb-Cs-Ta-Hf）。不同类型的伟晶岩可能具有相同的成因机理，而相同类型的伟晶岩则可能属于不同的成因。
同位素地球化学资料证明许多伟晶岩脉与围岩间的同位素处于不平衡的状态，由伟晶岩可以追溯到岩浆源，即使高度分异的伟晶岩脉也不例外。如O’ Connor et al.（1991）在研究爱尔兰东南部Leinster Granite周边的富锂伟晶岩脉时，根据伟晶岩脉和花岗岩体的Rb-Sr 同位素年龄、87-Sr/ 86 Sr 初始值，及微量元素组成间的关联，排除伟晶岩为富锂沉积岩熔融产物的可能，属于岩浆成因，认为岩体中后期白云母是在消耗掉黑云母后生长的，该过程会提高残余熔体的Li的含量，并降低其黏度；Brookins（1986），Talor and Friedrichsen（1983）用 Sr同位素组成排除了美国和瑞典北部的伟晶岩物质来源于围岩的可能；Tomascak et al.（1998）根据Sm-Nd同位素体系分析美国缅因州Standpipe Hill伟晶岩与邻近的黑云母花岗岩有成因联系。岩浆成因的伟晶岩脉一般有三种产出形态（Cěrny，1991b）。当渗滤作用、流体迁移和重力对流扩散作用是产生残余岩浆的主要动力时，伟晶岩脉将主要分布在花岗岩体的上部；由岩体冷却诱发的裂隙是岩浆分离的主导因素时，伟晶岩脉将自接触带向内分布；另外一种是伟晶岩熔体在浮力作用下上升，从尚未完全冷却的母岩浆分离，并在岩体内部成脉，这种现象不常见。
概括起来，岩浆成因的伟晶岩型矿床的成因模式的主要有三种：脉动模式、岩浆分异模式和液态分离模式。
1.脉动模式
根据伟晶岩脉的区域分带性，Солодов（1959，1962）认为不同时期从岩浆源析出不同的伟晶岩熔体，首先析出的富钾伟晶岩熔体，随后析出富含Ta、Cs、Rb及部分Be的钾-钠伟晶岩熔体，紧接着析出富含Ta、Nb的特殊熔体-溶液，最后形成相对富含钾并含Sn的钠-锂脉动熔体。但大量的野外证据表明多数伟晶岩脉是经一次脉动性侵位的，然后在结晶作用开始前收缩成径状以增大规模，因而这种成因模式逐渐被抛弃。
2.岩浆分异模式
按照结晶分异的观点，由于挥发性组分和稀有金属的不相容性，随着早期晶体的析出，逐渐在残余熔体中富集，直至最后结晶成脉。如，Evensen and London（2002），London and Evensen（2003）通过Be的熔体/矿物分配系数，表明在地壳重熔形成花岗岩时，堇青石等难熔矿物将阻止Be进入熔体，随后在熔体演化过程中，由于Be与各矿物间的低熔体/矿物分配系数，早期的熔体中的轻微富集，而当80%的熔体结晶后，岩体顶部的Be溶度达到（15～20）×10-6，由此分异出伟晶岩的Be溶度则＞70×10-6（图1）。Sheaer（1992）提出了一种理想化的母岩浆连续结晶形成伟晶岩田的模型（图2），认为岩石圈经部分熔融后形成均一的岩浆或者不均一岩浆在岩浆房达到均一化，此后母岩浆的连续结晶作用形成较宽的花岗岩分带现象，低程度的结晶分异作用形成黑云母花岗岩，而高程度的结晶分异作用则形成富稀有金属的岩浆，该模型与许多岩浆分异成因伟晶岩脉的分带模式相近。
图1 地壳熔体演化中Be的富集过程示意图
（据Evensen and London，2002）
岩浆结晶分异成因的含稀有金属伟晶岩可被分为LCT型和NYF型（Cěrny，1991a），LCT 型伟晶岩的成分表现为过铝，母岩为S型和I型花岗岩体，伟晶岩来源于岩体的上部，是中上部地壳岩石首次部分熔融产生（Cěrny，1991c）；NYF型伟晶岩的母岩为A型花岗岩或成分类似的岩体，下地壳原岩在短时间内二次熔融产生的岩浆和流体参与了较多的NYF族伟晶岩的形成（Cěrny，1991b）。这两种伟晶岩也反映了母岩浆结晶过程的不同，对于 LCT 型，岩浆自下往上结晶；对于 NYF 型，岩浆则从外往里结晶（London，2005）。Bea et al.（1994）研究了西班牙 Pedrobernardo带状岩席往上发展的结晶分异现象，提出了对流和重力分异模型（图3）。该模型认为在岩浆侵位的初期由于高温、低黏度和高瑞利系数，发生较为强烈的对流；随后，伴随温度降低，黏度增高，当残余熔体比例达到临界分数（30%～40%）时，熔体的流变学性质发生改变，使各高密度晶体间的较高密度熔体变为不稳定，在重力作用下沉到下层，同时残留的低密度熔体被挤压到上部，从而造成了岩体的分带性。该过程涉及了对流过程中的结晶作用、静止熔体中的结晶作用、晶体沉降作用和积压排出残余熔体上升的作用。
图2 岩浆的连续分异形成伟晶岩田模型
（据Sheaer，1992）
图3 对流作用及随后的重力作用导致的结晶垂直分带现象
（据Bea et al.，1994）
3.液态分离模式
岩浆的液态分离模式可以在富 Li-F 花岗岩中得到大量的论证。Mapaky（1984）描述亚美利亚的酸性火山岩中的球粒时，发现球体玻璃富 Na、Fe，而基性富 K、Mg、H2O等，另外在超酸性富F流纹岩中具同心环带和条带构造，这些结构、构造和成分特点均被认为是岩浆液态分离的结果。在国内，王联魁等（2000）等也根据岩体不同部位结构、构造、成分的突变性，把我国南岭地区的大吉山、宜春和尖峰岭等花岗岩归为液态分离成因。液态分离的另一种形式是岩浆的气液分馏，Tycoн（1977）提出了稀有金属矿化花岗岩上部由气液分离形成，所以岩体上部为富挥发分岩浆房，因而岩体上部相对富集F、Li和亲石的稀有金属元素（Nb、Ta、W、Sn 等），而下部相对贫这些元素，构成双岩浆房分异模式。近年来，陈毓川、栾世伟等（2003）用液态分离模式较好地解释了阿尔泰伟晶岩型矿床的成因，提出了原始伟晶岩浆的两种来源。
除了岩浆分异成因的伟晶岩，Ramberg（1952，1956）、Сокодов（1959，1970）、维利科斯拉文斯基、B.格列博维茨基、K.克拉茨、M.马努依洛娃、M.萨利耶、索科洛夫等发现古老结晶地层中的许多伟晶岩形成于退变质阶段，受变质相的温度和压力制约。变质成因的伟晶岩可分为变质深熔成因和变质分异成因两类。
二、应用范围及应用实例
格林布希斯锂、铌、钽、锡多金金属矿床（图4）位于澳大利亚Parth以南250km处。从20世纪初，该矿区就成为西澳生产锡砂的中心，60年以后，风化伟晶岩成为主要矿石，目前已经转入新鲜坚硬的伟晶岩作为Sn、Ta、Li矿石进行开采。目前矿山保有锂矿石710万t（含Li2O4.06%），钽矿石470万t（含Ta 0.06%），铌矿石1080万t（含Nb 0.42%）、锡矿石470万t（含Sn 0.24%）、高岭土含量230万t（含量30%）。
图4 澳大利亚格林布希斯伟晶岩地质图（A）及伟晶岩分布剖面图（B）
（据Fan P F，2000）
矿区伟晶岩群由一系列长2～3km，宽10～300m的岩脉和少数直径数米的雁行状透镜体组成，它们从侵入中心向外呈放射状分布，伟晶岩的岩浆结构、构造不同程度地被晚期变形和变质作用所改造。伟晶岩具有分带性，由内向外可分为Li带、K带、Na带和边缘带。主要矿石矿物为锂辉矿、锡石、钽铁矿、细晶石和晶质铀矿。锡-钽富矿体赋存于钠长石带。研究表明，伟晶岩具有三次成矿事件，第一次与伟晶岩原始结晶作用和围岩交代作用有关（成矿时间2527Ma），第二次成矿与伟晶岩内部同构造、同编制的热液蚀变有关（2430Ma），最后一次成矿事件出现在后变形和变质阶段与成矿元素活化转移有关（1100Ma）。格林布希斯伟晶岩的形成深度超过11km，其侵入和结晶作用处于中-高温、中压变质环境下。根据组构分析、同位素资料以及侵入时间，伟晶岩区可辨别出M1、M2、M3三种变质作用，其中伟晶岩侵入体主要受M2变质变形作用控制。
该矿床主要特点为：①矿床位于澳大利亚太古宙克拉通边缘优地槽带；②矿床形成于中-高温、中压的变质地区，而且不需要明显的花岗岩类母岩；③伟晶岩具有分带性，由内向外可分为Li带、K带、Na带和边缘带，锡-钽富矿体赋存于钠长石带；④主要矿石矿物为锂辉矿、锡石、钽铁矿、细晶石和晶质铀矿。
三、资料来源
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