地化所碳酸巖型稀土礦床中成礦流體研究取得進展

　　碳酸巖型稀土礦床是重要的稀土礦床類型，貢獻了世界稀土一半以上的資源總量。研究表明，富含稀土元素以及H2O、CO2、F、Cl、S等揮發分的碳酸質巖漿通過持續的分異演化以及后續的富稀土流體出溶，是導致這類礦床形成的重要過程。在這個過程中，稀土元素在巖漿熱液流體中高效遷移、沉淀對成礦至關重要，且主要受控于流體的性質（成分、溫度等）。因此，定量確定成礦流體性質對理解該類礦床稀土成礦機制有重要意義。相比于其他巖漿-熱液礦床成礦流體較為簡單的H2O-（CO2）-NaCl體系，碳酸巖型稀土礦床成礦流體除Cl-外，還含有大量SO42-、CO32-、PO43 -等離子，體系較為復雜。通過顯微測溫觀察、傳統的壓碎（爆破）-萃取法以及單個包裹體LA-ICP-MS定性分析等手段，科研人員推斷該類礦床的成礦流體可能為富硫酸鹽體系。但相關研究對成礦流體中各組分普遍缺乏定量的限制（如硫酸鹽礦物的含量、種類等），且大多僅針對成礦中后期的流體包裹體，對早期成礦流體性質仍缺乏系統約束，制約了對碳酸巖型稀土礦床成礦過程的完整把握。

　　針對上述問題，中國科學院地球化學研究所礦床室博士后張偉與澳大利亞國立大學合作，對冕寧-德昌稀土礦帶大路槽稀土礦床不同成礦階段的螢石、石英以及氟碳鈰礦中流體包裹體開展了系統巖相學、顯微測溫以及高精度激光拉曼光譜分析，并對早期富子晶的流體包裹體開展詳細的拉曼掃面分析。

　　該研究確定大路槽稀土礦床成礦過程可以分為成礦前、成礦期和成礦后三個階段。其中，成礦前階段主要發育含子晶高鹽度包裹體和富CO2包裹體（Fig. 1a-f），包裹體均一溫度分別為459-＞600 ℃ 和470-538 ℃。成礦階段發育含子晶高鹽度包裹體、富CO2包裹體以及富液相水溶液包裹體（Fig. 1g-h），其中含子晶高鹽度包裹體均一溫度為247-320 ℃、富CO2包裹體均一溫度為240-285 ℃，富液相水溶液包裹體均一溫度為236-327 ℃。成礦后階段包裹體類型與成礦階段一致（Fig. 1i），含子晶高鹽度包裹體均一溫度為232-307 ℃、富CO2包裹體均一溫度為225-280 ℃，富液相水溶液包裹體均一溫度為231-315 ℃。

　　該研究定量確定不同階段流體組分及變化特點。拉曼掃面分析結果表明，成礦前流體包裹體中子晶以硫酸鹽為主（92.3%），包括無水芒硝、鉀芒硝、重晶石等，并含有少量的碳酸鹽（4.4%）和NaCl（3.1%）。在包裹體升溫過程中，子礦物消失溫度明顯低于氣泡消失溫度，包裹體最終均一至液相，形成富硫酸鹽的流體。此外，拉曼光譜分析在晚期富液相水溶液流體包裹體中也檢測到硫酸根離子，進一步說明硫酸鹽是大路槽稀土礦床成礦流體中的主要鹽類。這些結果表明，稀土元素在成礦流體中主要與SO42-形成絡合物進行搬運，并伴隨了整個稀土成礦過程。

　　該研究確定降溫是導致大路槽稀土礦床中稀土元素沉淀的主控因素。流體中稀土元素的沉淀是通過破壞稀土-硫酸鹽絡合物的穩定性而達成，通常受控于流體壓力、溫度、pH值或體系化學組成的變化等。成礦前階段演化至成礦階段的溫度明顯降低，是促進該礦床稀土沉淀的主要因素，這可能與流體中稀土-硫酸鹽絡合物的溶解度顯著降低有關。而其它可能的機制如流體混合抑或水-巖反應等導致的相關參數變化，對大路槽稀土礦床中稀土沉淀的影響較小。

　　相關成果發表在礦床學期刊Mineralium Deposita上，研究得到國家自然科學基金、科技部重點研發計劃、中科院前沿科學重點研究項目聯合資助。

大路槽稀土礦床中不同類型流體包裹體照片

含子晶高鹽度流體包裹體掃面分析