地学前缘 ›› 2023, Vol. 30 ›› Issue (5): 134-150.DOI: 10.13745/j.esf.sf.2023.5.16
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
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
通信作者:
*李光明(1965—),男,研究员,主要从事矿产资源勘查与评价、区域成矿规律与成矿预测工作。E-mail: 13982257109@163.com
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:
FU Jiangang1(), LI Guangming1,*(
), GUO Weikang1, ZHANG Hai1, ZHANG Linkui1, DONG Suiliang1, ZHOU Limin2, LI Yingxu1, JIAO Yanjie1, SHI Hongzhao1
Received:
2022-12-10
Revised:
2023-03-01
Online:
2023-09-25
Published:
2023-10-20
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。
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
[1] | 李光明, 张林奎, 张志, 等. 青藏高原南部的主要战略性矿产: 勘查进展、资源潜力与找矿方向[J]. 沉积与特提斯地质, 2021, 41(2)351-360. |
[2] | 刘晨, 王汝成, 吴福元, 等. 珠峰地区锂成矿作用: 喜马拉雅淡色花岗岩带首个锂电气石-锂云母型伟晶岩[J]. 岩石学报, 2021, 37(11): 3287-3294, I0001. |
[3] | 刘小驰, 吴福元, 王汝成, 等. 珠峰地区热曲锂辉石伟晶岩的发现及对喜马拉雅稀有金属成矿作用研究的启示[J]. 岩石学报, 2021, 37(11)3295-3304. |
[4] | 秦克章, 赵俊兴, 何畅通, 等. 喜马拉雅琼嘉岗超大型伟晶岩型锂矿的发现及意义[J]. 岩石学报, 2021, 37(11): 3277-3286. |
[5] | 吴福元, 王汝成, 刘小驰, 等. 喜马拉雅稀有金属成矿作用研究的新突破[J]. 岩石学报, 2021, 37(11): 3261-3276. |
[6] | 谢磊, 王汝成, 田恩农, 等. 喜马拉雅夏如渐新世淡色花岗岩铌钽钨成矿作用[J]. 科学通报, 2021, 66(35): 4574-4591. |
[7] | 周起凤, 秦克章, 何畅通, 等. 喜马拉雅东段库曲岩体锂、铍和铌钽稀有金属矿物研究及指示意义[J]. 岩石学报, 2021, 37(11): 3305-3324. |
[8] | 付建刚, 李光明, 王根厚, 等. 西藏拉隆穹窿地质特征和Be-Nb-Ta稀有金属矿化的厘定及其战略意义[J]. 大地构造与成矿学, 2021, 45(5): 913-933. |
[9] | 王汝成, 吴福元, 谢磊, 等. 藏南喜马拉雅淡色花岗岩稀有金属成矿作用初步研究[J]. 中国科学: 地球科学, 2017, 47(8): 871-880. |
[10] | 赵俊兴, 何畅通, 秦克章, 等. 喜马拉雅琼嘉岗超大型伟晶岩锂矿的形成时代、源区特征及分异特征[J]. 岩石学报, 2021, 37(11): 3325-3347. |
[11] | 李光明, 张林奎, 焦彦杰, 等. 西藏喜马拉雅成矿带错那洞超大型铍锡钨多金属矿床的发现及意义[J]. 矿床地质, 2017, 36(4): 1003-1008. |
[12] | 李光明, 付建刚, 郭伟康, 等. 西藏喜马拉雅成矿带东段嘎波伟晶岩型锂矿的发现及其意义[J]. 岩石矿物学杂志, 2022, 41(6): 1109-1119. |
[13] | 付建刚, 李光明, 郭伟康, 等. 西藏库拉岗日穹窿次麦矽卡岩型锡铁铅锌多金属矿的发现及其意义[J/OL]. 大地构造与成矿学, 2023, 47: 1-14. DOI:10.16539/j.ddgzyckx.2022.05.011. |
[14] | 付建刚, 李光明, 董随亮, 等. 西藏拉隆穹窿淡色花岗岩中石榴子石矿物学研究及对岩浆-热液过程的指示[J]. 沉积与特提斯地质, 2022, 42(2): 288-299. |
[15] | 王汝成, 车旭东, 邬斌, 等. 中国铌钽锆铪资源[J]. 科学通报, 2020, 65(33): 3763-3777. |
[16] |
KAETER D, BARROS R, MENUGE J F, et al. The magmatic-hydrothermal transition in rare-element pegmatites from Southeast Ireland: LA-ICP-MS chemical mapping of muscovite and columbite-tantalite[J]. Geochimica et Cosmochimica Acta, 2018, 240: 98-130.
DOI URL |
[17] |
BADANINA E V, SITNIKOVA M A, GORDIENKO V V, et al. Mineral chemistry of columbite-tantalite from spodumene pegmatites of Kolmozero, Kola Peninsula (Russia)[J]. Ore Geology Reviews, 2015, 64: 720-735.
DOI URL |
[18] |
VAN LICHTERVELDE M, SALVI S, BEZIAT D, et al. Textural features and chemical evolution in tantalum oxides: magmatic versus hydrothermal origins for Ta mineralization in the Tanco lower pegmatite, Manitoba, Canada[J]. Economic Geology, 2007, 102(2): 257-276.
DOI URL |
[19] |
FUCHSLOCH W C, NEX P A M, KINNAIRD J A. The geochemical evolution of Nb-Ta-Sn oxides from pegmatites of the cape cross-uis pegmatite belt, Namibia[J]. Mineralogical Magazine, 2019, 83(2): 161-179.
DOI URL |
[20] |
VAN LICHTERVELDE M, GRAND’HOMME A, SAINT-BLANQUAT M, et al. U-Pb geochronology on zircon and columbite-group minerals of the Cap de Creus pegmatites, NE Spain[J]. Mineralogy and Petrology, 2017, 111(1): 1-21.
DOI URL |
[21] |
CHE, X D, WANG R C, WU F Y, et al. Episodic Nb-Ta mineralisation in South China: constraints from in situ LA-ICP-MS columbite-tantalite U-Pb dating[J]. Ore Geology Reviews, 2019, 105: 71-85.
DOI URL |
[22] |
BEURLEN H, SILVA M R R, THOMAS R, et al. Nb-Ta-(Ti-Sn) oxide mineral chemistry as tracer of rare-element granitic pegmatite fractionation in the Borborema Province, northeastern Brazil[J]. Mineralium Deposita, 2008, 43(2): 207-228.
DOI URL |
[23] |
BREITER K, ŠKODA R, UHER P. Nb-Ta-Ti-W-Sn-oxide minerals as indicators of a peraluminous P- and F-rich granitic system evolution: Podlesí, Czech Republic[J]. Mineralogy and Petrology, 2007, 91(3): 225-248.
DOI URL |
[24] | 张爱铖, 王汝成, 胡欢, 等. 阿尔泰可可托海3号伟晶岩脉中铌铁矿族矿物环带构造及其岩石学意义[J]. 地质学报, 2004, 78(2): 181-189. |
[25] |
RENÉ M, ŠKODA R. Nb-Ta-Ti oxides fractionation in rare-metal granites: Krásno-Horní Slavkov ore district, Czech Republic[J]. Mineralogy and Petrology, 2011, 103(1): 37-48.
DOI URL |
[26] |
WU M Q, SAMSON I M, ZHANG D H. Textural features and chemical evolution in Ta-Nb oxides: implications for deuteric rare-metal mineralization in the Yichun granite-marginal pegmatite, southeastern China[J]. Economic Geology, 2018, 113(4): 937-960.
DOI URL |
[27] |
TIMOFEEV A, WILLIAMS-JONES A E. The origin of niobium and tantalum mineralization in the Nechalacho REE deposit, NWT, Canada[J]. Economic Geology, 2015, 110(7): 1719-1735.
DOI URL |
[28] |
BURG J P, CHEN G M. Tectonics and structural zonation of southern Tibet, China[J]. Nature, 1984, 311(5983): 219-223.
DOI |
[29] | LEE J, HAGER C, WALLIS S, et al. Middle to Late Miocene extremely rapid exhumation and thermal reequilibration in the Kung Co Rift, southern Tibet[J]. Tectonics, 2011, 30(2):1-26. |
[30] |
LEE J, HACKER B R, DINKLAGE W S, et al. Evolution of the Kangmar Dome, southern Tibet: structural, petrologic, and thermochronologic constraints[J]. Tectonics, 2000, 19(5):872-895.
DOI URL |
[31] |
FU J G, LI G M, WANG G H, et al. Structural and thermochronologic constraints on skarn rare-metal mineralization in the Cenozoic Cuonadong Dome, southern Tibet[J]. Journal of Asian Earth Sciences, 2021, 205:104612.
DOI URL |
[32] | 付建刚, 李光明, 王根厚, 等. 北喜马拉雅双穹隆构造的建立: 来自藏南错那洞穹隆的厘定[J]. 中国地质, 2018, 45(4): 783-802. |
[33] | 张进江. 北喜马拉雅及藏南伸展构造综述[J]. 地质通报, 2007, 26(6): 639-649. |
[34] | 张进江, 杨雄英, 戚国伟, 等. 马拉山穹窿的活动时限及其在藏南拆离系: 北喜马拉雅片麻岩穹窿形成机制的应用[J]. 岩石学报, 2011, 27(12):3535-3544. |
[35] | 付建刚, 李光明, 王根厚, 等. 北喜马拉雅E-W向伸展变形时限: 来自藏南错那洞穹隆Ar-Ar年代学证据[J]. 地球科学, 2018(8): 2638-2650. |
[36] | 付建刚, 李光明, 董随亮, 等. 西藏北喜马拉雅拉隆穹隆含Be、Nb、Ta钠长石花岗岩的识别及意义[J]. 沉积与特提斯地质, 2020, 40(2): 91-103. |
[37] | 朱金初, 吴长年, 刘昌实, 等. 新疆阿尔泰可可托海3号伟晶岩脉岩浆-热液演化和成因[J]. 高校地质学报, 2000, 6(1): 40-52. |
[38] |
BALLOUARD C, ELBURG M A, TAPPE S, et al. Magmatic-hydrothermal evolution of rare metal pegmatites from the Mesoproterozoic Orange River pegmatite belt (Namaqualand, South Africa)[J]. Ore Geology Reviews, 2020, 116: 103252.
DOI URL |
[39] |
KONTAK D J. Nature and origin of an LCT-suite pegmatite with late-stage sodium enrichment, Brazil Lake, Yarmouth County, Nova Scotia. I. Geological setting and petrology[J]. The Canadian Mineralogist, 2006, 44(3): 563-598.
DOI URL |
[40] |
MELCHER F, GRAUPNER T, GÄBLER H E, et al. Tantalum-(niobium-tin) mineralisation in African pegmatites and rare metal granites: constraints from Ta-Nb oxide mineralogy, geochemistry and U-Pb geochronology[J]. Ore Geology Reviews, 2015, 64: 667-719.
DOI URL |
[1] | 张七道, 李德宗, 李致伟, 王东晖, 于一帆, 朱星强, 蔡泉宇, 李明. 黔西北普底地区富锂黏土岩地球化学特征及成因[J]. 地学前缘, 2024, 31(4): 258-280. |
[2] | 郭伟康, 李光明, 付建刚, 张海, 张林奎, 吴建阳, 董随亮, 杨玉林. 喜马拉雅成矿带嘎波伟晶岩型锂矿成矿时代、岩浆演化及成矿指示意义[J]. 地学前缘, 2023, 30(5): 275-297. |
[3] | 魏新昊, 周楠楠, 张顺. 伟晶岩型锂矿人工源电磁勘探可行性研究[J]. 地学前缘, 2023, 30(5): 265-274. |
[4] | 周起凤, 秦克章, 朱丽群, 赵俊兴. 花岗伟晶岩成因探讨:岩浆分异与深熔[J]. 地学前缘, 2023, 30(5): 26-39. |
[5] | 焦彦杰, 黄旭日, 李光明, 付建刚, 梁生贤, 郭镜. 喜马拉雅成矿带嘎波伟晶岩型锂矿的找矿方法与深部背景研究[J]. 地学前缘, 2023, 30(5): 255-264. |
[6] | 何兰芳, 李亮, 申萍, 王斯昊, 李志远, 周楠楠, 陈儒军, 秦克章. 伟晶岩型锂矿床地球物理探测及可可托海实例[J]. 地学前缘, 2023, 30(5): 244-254. |
[7] | 付小方, 黄韬, 郝雪峰, 王登红, 梁斌, 杨荣, 潘蒙, 范俊波. 川西花岗细晶岩-伟晶岩型锂矿含矿性评价与示矿标志[J]. 地学前缘, 2023, 30(5): 227-243. |
[8] | 王珊珊, 周可法, 白泳, 鲁雪晨, 蒋果. 新疆镜儿泉伟晶岩型锂矿岩矿光谱特征分析[J]. 地学前缘, 2023, 30(5): 205-215. |
[9] | 孙文博, 李欢. 伟晶岩中锆石研究进展及其对稀有金属成矿的启示[J]. 地学前缘, 2023, 30(5): 171-184. |
[10] | 杨双, 王瑞. 铌钽分异富集成矿机制及铌钽矿物测试新技术研究进展[J]. 地学前缘, 2023, 30(5): 151-170. |
[11] | 聂潇, 陈雷, 郭现轻, 于涛, 王宗起. 南秦岭中段宁陕地区绿柱石-铌铁矿型伟晶岩中磷灰石和铌铁矿族矿物的矿物地球化学研究[J]. 地学前缘, 2023, 30(5): 115-133. |
[12] | 饶灿, 王吴梦雨, 王琪, 张志琦, 吴润秋. NYF型伟晶岩岩浆-热液演化与稀有稀土金属超常富集[J]. 地学前缘, 2023, 30(5): 106-114. |
[13] | 李建康, 李鹏, 黄志飚, 周芳春, 张立平, 黄小强. 湘北仁里伟晶岩型稀有金属矿田的地质特征及成矿机制概述[J]. 地学前缘, 2023, 30(5): 1-25. |
[14] | 黄春梅, 李光明, 付建刚, 梁维, 张志, 王艺云. 藏南错那洞中新世早期淡色花岗岩岩石成因:全岩地球化学、矿物学特征约束[J]. 地学前缘, 2023, 30(5): 74-92. |
[15] | 唐勇, 覃山县, 赵景宇, 吕正航, 刘喜强, 王宏, 陈剑争, 张辉. 稀有金属矿物溶解度对花岗伟晶岩成矿作用的制约[J]. 地学前缘, 2022, 29(1): 81-92. |
阅读次数 | ||||||
全文 |
|
|||||
摘要 |
|
|||||