新研究揭示堿性巖碳酸巖稀土成礦過程

　　近日，在國家重點研發計劃和國家自然科學基金委的資助下，中國科學院廣州地球化學研究所研究員楊武斌團隊博士生翁強和李澳，通過利用氟碳鈰礦礦物探針的方法，研究揭示了堿性巖-碳酸巖稀土成礦過程。相關研究相繼發表于《美國礦物學家》（American Mineralogist）和《礦床地質學評論》（Ore Geology Review）。

　　堿性巖-碳酸巖型稀土礦床提供了全球60%以上的稀土資源，是一類與幔源堿性-碳酸質巖漿活動有關的典型巖漿-熱液型礦床。然而，這類稀土礦床的成巖成礦過程一直以來爭議不斷，其主要原因是缺乏有效的、令人信服的成礦年代學證據。

　　氟碳鈰礦（CeCO3F）作為堿性巖-碳酸巖型稀土礦床最主要的經濟礦物，它不但含有豐富的稀土元素，而且具有高的U和Th含量，因此是一種極具前景的U(Th)-Pb年代學工具。盡管氟碳鈰礦被普遍認為是熱液活動的產物，但它也可以形成于早期巖漿體系中。同時，氟碳鈰礦也能被晚期流體改造而發生同位素年齡重置，記錄礦物-流體相互作用過程。因此，氟碳鈰礦的礦物結構和成分可以有效限定堿性巖-碳酸巖型稀土礦床巖漿-熱液成礦體系的時間和過程，是研究成巖成礦過程的理想“礦物探針”。

　　揚子克拉通西緣的牦牛坪超大型稀土礦床和華北克拉通西緣的干沙鄂博稀土礦床是典型的堿性巖-碳酸巖型稀土礦床，它們均以氟碳鈰礦為主要的經濟礦物。研究人員通過利用氟碳鈰礦礦物探針的方法，對牦牛坪和干沙鄂博稀土礦床中的氟碳鈰礦開展了精細原位U(Th)-Pb定年和地球化學研究。該研究主要獲得三點認識：

　　一是，牦牛坪礦床存在四種類型的氟碳鈰礦，分別是堿性正長巖中的巖漿氟碳鈰礦（Type-A Bast）、霓輝重晶偉晶巖脈（Type-B Bast）、堿性正長巖熱液脈（Type-C Bast）和碳酸巖脈（Type-D Bast）中的熱液氟碳鈰礦。LA-ICPMS氟碳鈰礦U(Th)-Pb定年結果顯示，牦牛坪礦床整個堿性巖-碳酸巖雜巖體的演化時長高達2.5 百萬年，其中堿性正長質巖漿演化時長接近1.5 百萬年，霓輝重晶偉晶鹽熔體和碳酸鹽熔體的巖漿演化時長接近2 百萬年。這表明，牦牛坪礦床稀土超常富集和成礦與堿性-碳酸巖漿經歷過長時間充分的分異演化有密切的關系。

　　二是，干沙鄂博稀土礦床的氟碳鈰礦普遍遭受流體改造而變成氟碳鈣鈰礦。通過對兩種稀土氟碳酸鹽礦物LA-ICPMS U-Pb定年結果顯示，其氟碳鈰礦和氟碳鈣鈰礦的U-Pb年齡分別為141.8 ± 4.3 Ma和53.3 ± 4.4 Ma。氟碳鈰礦的年齡代表了干沙鄂博稀土礦床的成礦年齡為141.8 Ma，而氟碳鈣鈰礦的年齡則說明該礦床形成之后在53.3 Ma時經歷了強烈的流體交代作用。

　　三是，上述兩個案例研究表明，氟碳鈰礦是堿性巖-碳酸巖體系中巖漿-熱液演化的有效“礦物探針”，其U(Th)-Pb年代學可以有效約束堿性巖-碳酸巖雜巖體的復雜成巖成礦過程和時限。