喜马拉雅成矿带嘎波锂矿铌铁矿族矿物学特征及对岩浆-热液过程的指示

doi:10.13745/j.esf.sf.2023.5.16

地学前缘 ›› 2023, Vol. 30 ›› Issue (5): 134-150.DOI: 10.13745/j.esf.sf.2023.5.16

喜马拉雅成矿带嘎波锂矿铌铁矿族矿物学特征及对岩浆-热液过程的指示

付建刚¹(), 李光明¹^,^*(), 郭伟康¹, 张海¹, 张林奎¹, 董随亮¹, 周利敏², 李应栩¹, 焦彦杰¹, 石洪召¹

1.中国地质调查局成都地质调查中心(西南地质科技创新中心), 矿产地质室, 四川成都 611230
2.国家地质实验测试中心, 北京 100037

收稿日期:2022-12-10 修回日期:2023-03-01 出版日期:2023-09-25 发布日期:2023-10-20
通讯作者: 李光明
作者简介:付建刚(1987—),男,博士,副研究员,主要从事构造地质与成矿理论研究工作。E-mail: fujiangangcd@163.com
基金资助:
国家科学技术部第二次青藏高原综合科学考察研究资助项目(2019QZKK0806);国家自然科学基金项目(91955208);国家重点研发计划项目“我国西部伟晶岩型锂等稀有金属成矿规律与勘查技术”课题“北喜马拉雅锂等稀有金属找矿预测与勘查示范(2021YFC2901903);中国地质调查局项目“冈底斯—藏南铜钼锑铬多金属矿战略性矿产调查评价”(DD20230337);喜马拉雅中段锂等稀有金属矿产地质调查(DD20230281)

Mineralogical characteristics of columbite group minerals and its implications for magmatic-hydrothermal transition in the Gabo lithium deposit, Himalayan metallogenic belt

FU Jiangang¹(), LI Guangming¹^,^*(), GUO Weikang¹, ZHANG Hai¹, ZHANG Linkui¹, DONG Suiliang¹, ZHOU Limin², LI Yingxu¹, JIAO Yanjie¹, SHI Hongzhao¹

1. Department of Mineral Geology, Chengdu Center, China Geological Survey (Geosciences Innovation Center of Southwest China), Chengdu 611230, China
2. National Geological Experiment and Test Center, Beijing 100037, China

Received:2022-12-10 Revised:2023-03-01 Online:2023-09-25 Published:2023-10-20
Contact: LI Guangming

摘要/Abstract

摘要：

嘎波伟晶岩型锂矿位于西藏喜马拉雅成矿带东段的库拉岗日穹窿东北端,是最近新发现的稀有金属矿床。含矿伟晶岩主要赋存在库拉岗日穹窿滑脱系的大理岩中,成矿元素以锂为主,共生铍铌钽等稀有金属。本文对锂辉石伟晶岩脉中铌铁矿族矿物开展了详细的矿物学、背散射电子成像和能谱元素面扫描分析。岩相学研究表明锂辉石伟晶岩中铌铁矿族矿物内部结构十分复杂,主要包括正向条带结构、反向条带结构、韵律环带结构和复杂结构4种类型。铌铁矿族矿物的内部结构和成分特征,有效记录了锂辉石伟晶岩形成演化的3个阶段:第一阶段,对应于正岩浆阶段的末期,形成铌铁矿族矿物核部,成分相对均一,没有环带的晶体,以富Nb和Fe为特征;第二阶段,对应岩浆-热液过渡阶段的早期,形成铌铁矿族矿物的正向条带结构、反向条带结构和韵律环带结构,以Nb、Ta、Fe、Mn元素含量周期性变化为特征;第三阶段,对应于岩浆-热液过渡阶段的晚期,该阶段形成铌铁矿族矿物的复杂结构,以大量富Ta和富Mn流体交代为特征。研究结果表明,铌铁矿族矿物内部结构对揭示锂辉石伟晶岩的形成过程与岩浆-热液演化过程具有很好的指示意义。

关键词: 锂矿, 铌铁矿族矿物, 花岗伟晶岩, 稀有金属, 岩浆-热液过渡, 库拉岗日穹窿, 喜马拉雅成矿带

Abstract:

The newly discovered Gabo lithium deposit in the northwestern Kulagangri Dome, eastern Himalayan metallogenic belt, contains spodumene pegmatite hosted in marbles of the dome's detachment system, where lithium, beryllium, niobium and tantalum are the dominant ore-forming elements. In this paper, columbite-group minerals (CGM) in spodumene pegmatite dikes are investigated through detailed mineralogical analysis, including electron scanning microscopy (ESM) with backscattered electron imaging (BSE) and energy dispersive spectroscopy (EDS) elemental analysis. The structure of CGM in spodumene pegmatite is highly complex, featuring normal zoning, reverse zoning and rhythmic-ring zoning structures and complex texture, which reveal a three-stage formation and evolutionary process of spodumene pegmatite in the Gabo lithium deposit. The first stage, corresponding to the late orthomagmatic stage, forms the Nb, Fe-enriched CGM crystal core from residual peraluminous granitic melt, without clear zoning structures. The second stage, corresponding to the early stage of magmatic-hydrothermal transition, develops the zoning structures characterized by periodic changes of Nb/Ta/Fe/Mn contents. And the third stage, corresponding to the late stage of magmatic-hydrothermal transition, forms the complex mineral texture via extensive metasomatism. These results show that the mineral structure of CGM can be used to reveal the formation and magmatic-hydrothermal evolution of spodumene pegmatite.

Key words: lithium deposit, columbite group minerals, granite pegmatite, rare metal, magmatic-hydrothermal transition, Kulagangri Dome, Himalayan metallogenic belt

中图分类号:

付建刚, 李光明, 郭伟康, 张海, 张林奎, 董随亮, 周利敏, 李应栩, 焦彦杰, 石洪召. 喜马拉雅成矿带嘎波锂矿铌铁矿族矿物学特征及对岩浆-热液过程的指示[J]. 地学前缘, 2023, 30(5): 134-150.

FU Jiangang, LI Guangming, GUO Weikang, ZHANG Hai, ZHANG Linkui, DONG Suiliang, ZHOU Limin, LI Yingxu, JIAO Yanjie, SHI Hongzhao. Mineralogical characteristics of columbite group minerals and its implications for magmatic-hydrothermal transition in the Gabo lithium deposit, Himalayan metallogenic belt[J]. Earth Science Frontiers, 2023, 30(5): 134-150.

图/表 11

图1 喜马拉雅碰撞造山带构造地质简图(据文献[5]修改) STDS—藏南拆离系;MCT—主中央逆冲断裂;MBT—主边界逆冲断裂;MFT—主前锋断裂。

Fig.1 Tectonic framework of the collision-related Himalayan orogenic belt. Modified after [5].

图2 西藏洛扎地区库拉岗日穹窿地质图(据文献[12]修改)

Fig.2 Geological map of the Kulagangri Dome, Luozha area, Tibet. Modified after [12].

图3 西藏洛扎地区嘎波锂矿地质简图(据文献[12])

Fig.3 Geological map of the Gabo deposit, Luozha area, Tibet. Modified after [12].

图4 西藏嘎波锂矿锂辉石伟晶岩野外特征及样品照片 A—嘎波锂矿K1号矿体3号剥土野外宏观照片;B—粗粒锂辉石伟晶岩样品22RBT03-TW1;C—中细粒锂辉石伟晶岩样品22RBT03-TW2;D—细粒锂辉石伟晶岩样品22RBT02-TW1;E—细粒锂辉石伟晶岩样品22RBT03-TW3;F—细粒锂辉石伟晶岩样品D2136HF1;G—细粒锂辉石伟晶岩22RBT05-TW1。Spd—锂辉石。

Fig.4 Photos of spodumene pegmatite outcrop and hand specimen

图5 西藏嘎波锂矿锂辉石伟晶岩显微照片 A和B—锂辉石伟晶岩样品22RBT03-T9,正交偏光(A)和单偏光(B);C和D—锂辉石伟晶岩样品22RBT03-T12,正交偏光(C)和单偏光(D);E和F—锂辉石伟晶岩样品22RBT05-HF1,正交偏光(E)和单偏光(F)。矿物简称:Spd—锂辉石;Mus—白云母;Pl—斜长石;Qtz—石英。

Fig.5 Photomicrographs of spodumene pegmatite from Gabo

图6 西藏嘎波锂矿锂辉石伟晶岩中铌铁矿族矿物BSE照片 A和B—锂辉石伟晶岩样品BSE照片,显示了铌铁矿族矿物与长石、石英的关系;C—正常条带结构;D—正常条带结构、反向条带结构;E—正常条带结构;F—韵律环带结构;G—韵律环带结构和复杂结构;H—两个韵律环带结构和复杂结构;I—复杂结构;J—复杂结构;K—复杂结构。

Fig.6 Back scattered electron images showing heterogeneous distribution of CGM in spodumene pegmatite from Gabo

图7 西藏嘎波锂矿伟晶岩样品22RBT03-TW1铌铁矿族矿物的元素面扫描图 A—铌铁矿族矿物22RBT03-TW1-1号颗粒BSE图和Nb、Ta、Fe、Mn元素扫面图;B—铌铁矿族矿物22RBT03-TW1-2号颗粒BSE图和Nb、Ta、Fe、Mn元素扫面图;C—铌铁矿族矿物22RBT03-TW1-3号颗粒BSE图和Nb、Ta、Fe、Mn元素扫面图。

Fig.7 SEM-EDS elemental analysis of CGM in sample22RBT03-TW1

图8 西藏嘎波锂矿伟晶岩样品22RBT03-TW2铌铁矿族矿物的元素面扫描图 A—铌铁矿族矿物22RBT03-TW2-1号颗粒BSE图和Nb、Ta、Fe、Mn元素扫面图;B—铌铁矿族矿物22RBT03-TW2-2号颗粒BSE图和Nb、Ta、Fe、Mn元素扫面图;C—铌铁矿族矿物22RBT03-TW2-3号颗粒BSE图和Nb、Ta、Fe、Mn元素扫面图。

Fig.8 SEM-EDS elemental analysis of CGM in sample 22RBT03-TW2

图9 西藏嘎波锂矿伟晶岩样品22RBT03-TW3铌铁矿族矿物的元素面扫描图 A—铌铁矿族矿物22RBT03-TW3-1号颗粒BSE图和Nb、Ta、Fe、Mn元素扫面图;B—铌铁矿族矿物22RBT03-TW3-2号颗粒BSE图和Nb、Ta、Fe、Mn元素扫面图;C—铌铁矿族矿物22RBT03-TW3-3号颗粒BSE图和Nb、Ta、Fe、Mn元素扫面图。

Fig.9 SEM-EDS elemental analysis of CGM in sample 22RBT03-TW3

图10 西藏嘎波锂矿伟晶岩样品22RBT02-TW1铌铁矿族矿物的元素面扫描图 A—铌铁矿族矿物22RBT02-TW1-1号颗粒BSE图和Nb、Ta、Fe、Mn元素扫面图;B—铌铁矿族矿物22RBT02-TW1-2号颗粒BSE图和Nb、Ta、Fe、Mn元素扫面图;C—铌铁矿族矿物22RBT02-TW1-3号颗粒BSE图和Nb、Ta、Fe、Mn元素扫面图。其中不带圈的数字表示本次工作厘定的铌铁矿族矿物形成的3个阶段。

Fig.10 SEM-EDS elemental analysis of CGM in sample 22RBT02-TW1

图11 西藏嘎波锂矿铌铁矿族矿物内部结构与伟晶岩形成演化示意图

Fig.11 Three-stage formation and evolution of pegmatite in the Gabo lithium deposit as revealed by CGM zoning structures

参考文献 40

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喜马拉雅成矿带嘎波锂矿铌铁矿族矿物学特征及对岩浆-热液过程的指示

Mineralogical characteristics of columbite group minerals and its implications for magmatic-hydrothermal transition in the Gabo lithium deposit, Himalayan metallogenic belt

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