發(fā)布時間：2020-05-06 08:21

【摘要】：碳酸巖巖漿起源于上地幔,具有低粘度,富揮發(fā)分,富集不相容元素等特點,可以緩沖地殼混染,能夠為地幔長期演化提供重要的信息。在空間上,碳酸巖常與堿性硅酸巖緊密共生并形成環(huán)狀雜巖體。此外,碳酸巖常與鈮、稀土等礦產(chǎn)資源有著密不可分的聯(lián)系。碳酸巖型稀土礦床往往具有品位高、規(guī)模大的特點,對其研究具有重要的科學意義和經(jīng)濟價值。目前,碳酸巖與伴生堿性硅酸巖之間的成因關(guān)系還存在爭議,且碳酸巖中稀土元素的富集機制及成礦過程也尚未清楚。廟埡碳酸巖-堿性巖雜巖體位于南秦嶺武當?shù)貕K的西南緣,靠近勉略縫合帶。碳酸巖以巖株或巖脈的形式侵入于正長巖中,富含Nb和REE,整個巖體即礦體,是國內(nèi)第二大碳酸巖型鈮-稀土礦床。廟埡碳酸巖和堿性正長巖的成巖時代存在爭議,碳酸巖與堿性正長巖的成因關(guān)系上也存在爭論。本次研究在細致的野外和巖相學工作基礎(chǔ)上,開展多種副礦物(鋯石、獨居石、磷灰石、鈮鐵礦)原位微區(qū)年代學研究和組成礦物微量元素及同位素組成特征來準確厘定其成巖成礦時代以及稀土富集過程。廟埡正長巖主要由堿性長石組成,含少量微斜長石、鈉長石、黑云母、石英、硫化物、鋯石、鈮鐵礦、鈮金紅石等副礦物。正長巖在巖體內(nèi)不同產(chǎn)出位置具有不同的結(jié)構(gòu)特征,鉀長石粒間往往充填有碳酸鹽礦物或可見熱液獨居石充填交代蝕變。廟埡碳酸巖主要由中-細粒方解石組成,含少量磷灰石、黑云母、獨居石、氟碳(鈣)鈰礦、石英、鈮鐵礦、鈮金紅石及硫化物等副礦物。正長巖中鋯石顆粒較大,但都較為破碎,陰極發(fā)光圖像表明其具有明顯的蝕變特征,常包裹有方解石、磷灰石、獨居石等子礦物。碳酸巖中鋯石顆粒細小且少見,也具有蝕變跡象。廟埡鋯石的微量元素顯示低U富Th的特征(高Th/U比值),且球粒隕石標準化REE分布圖無Eu異常,與碳酸巖-堿性巖體系中的鋯石特征相吻合。LA-ICP-MS分析獲取正長巖中鋯石208Pb/232Th年齡為442.6±4.0 Ma,而碳酸巖中鋯石208Pb/232Th年齡為426.5±8.0 Ma。碳酸巖中少數(shù)磷灰石U的含量為1~10 ppm,可用于開展U-Pb定年研究。這些磷灰石顆粒在OM-CL下顯示斑雜狀結(jié)構(gòu)特征(紫色和綠色相互交雜),LA-ICP-MS獲得其206Pb/238U年齡為433±11 Ma,與碳酸巖鋯石年齡一致。結(jié)合其區(qū)域地質(zhì)背景,我們認為廟埡正長巖和碳酸巖的形成與志留紀勉略洋的打開有關(guān),與區(qū)域上出露的大量基性巖墻群同屬于志留紀裂谷火山活動的產(chǎn)物。碳酸巖和正長巖中獨居石顆粒細小但是普遍存在。碳酸巖中獨居石常與磷灰石伴生或直接被包裹在磷灰石中;正長巖中獨居石以卵圓狀集合體形式呈脈狀穿插其中,為典型后期熱液貫入特征。LA-ICP-MS定年結(jié)果顯示正長巖與碳酸巖中獨居石的Th-Pb年齡基本一致,約為240 Ma。結(jié)合區(qū)域地質(zhì)背景,三疊紀時期勉略洋殼向北俯沖閉合導致一系列的構(gòu)造—熱液活動,不僅導致了碳酸巖中磷灰石發(fā)生溶解再沉淀作用而結(jié)晶出獨居石,同時也交代正長巖形成了大量獨居石。此外,開展了鈮鐵礦的U-Pb定年,結(jié)果表明其存在兩個年齡段,與磷灰石伴生的鈮鐵礦年齡在380-440 Ma區(qū)間內(nèi),而分散在碳酸巖中的206Pb/238U鈮鐵礦年齡為232.8±3.7 Ma。前者的年齡與該巖體侵位時代基本一致,表明在碳酸巖侵位的時候Nb已經(jīng)開始成礦;后者與熱液獨居石年齡一致,表明后期的熱液活動疊加改造了早期的鈮鐵礦。為進一步探究碳酸巖巖漿和熱液特征,開展了碳酸巖中方解石的C-O-Sr同位素和微量元素組成工作。碳酸巖中方解石C-O同位素顯示較大變化范圍,其中δ13C變化范圍為-6.65~-3.32‰,δ18O變化范圍為7.71~12.02‰。表明碳酸巖侵位時受到地殼混染或形成之后受到低溫蝕變作用。早期黑云母方解石碳酸巖中方解石和磷灰石中Sr含量較高(9000~12000 ppm),且方解石和磷灰石Sr同位素一致(87Sr/86Sr=0.7035±0.0001),代表了碳酸巖的初始Sr同位素組成。在構(gòu)造活化和熱液交代嚴重的區(qū)域,從碳酸巖透鏡體中心到邊部方解石的微量元素和Sr同位素變化較大。具體來說,在碳酸巖透鏡體中心方解石具有最高的Sr和REE含量,最低的87Sr/86Sr同位素組成(0.7035~0.7042);而邊部糜棱巖化帶中則Sr和REE含量降低,Sr同位素比值升高(0.7043~0.7046)。從透鏡體中心到邊部方解石Sr和Sr同位素組成變化表明三疊熱液活動可能有地殼物質(zhì)的混入。有意思的是,邊部方解石REE含量降低,流體遷移出REE可能在鐵白云石脈中沉淀析出大量輕稀土礦物(獨居石、氟碳鈰礦、氟碳鈣鈰礦和褐簾石)。
【圖文】：

1.1.1 選題背景碳酸巖是指含碳酸鹽礦物(如方解石、白云石和鐵白云石等)體積大于 50%，SiO2重量小于 20%的一種火成巖(Le Maitre, 2002)。碳酸巖中的礦物種類復雜多樣，除碳酸鹽礦物外常含有堿性長石、霓石、鈉閃石、黃長石和石英等礦物，稀土礦物主要為氟碳(鈣)鈰礦、獨居石、燒綠石等。碳酸巖在大陸地殼中普遍存在，通常出現(xiàn)在穩(wěn)定板內(nèi)大陸地區(qū)以及大陸裂谷地區(qū)，在造山帶或鄰近造山帶和大洋板塊中比較少見(Woolley and Kjarsgaard, 2008)。盡管碳酸巖在全世界的出露比較少，但其分布非常廣泛，遍布全球七大洲(圖 1.1)。據(jù) Woolley and Kjarsgaard (2008)不完全統(tǒng)計，全球已報道的碳酸巖已經(jīng)超過 500 多處，其中噴出巖有 47 處。碳酸巖的形成時代從太古代至今都有產(chǎn)出，最古老的碳酸巖位于格陵蘭島西部的 Tupertalik，，距今約 30 億年(Bizzarro et al., 2002)；而最年輕的碳酸巖至今仍在活動，便是位于東非大裂谷的坦桑尼亞的 Oldoinyo Lengai，最新一次巖漿噴溢活動記錄于 2012 年(Bosshard-Stadlin et al., 2014)。

的絕大部分(圖 1.2)。盡管對于碳酸巖中微量元素及 REE 的地球化學特征研究已經(jīng)有了大量的工作，但是關(guān)于他們是如何富集并形成高品位礦床的研究卻比較少。圖1.2 全球稀土氧化物儲量分布(左)和主要的稀土礦床類型(右)(據(jù)Weng et al., 2015修改)。
【學位授予單位】：中國地質(zhì)大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2018
【分類號】：P587;P612

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本文編號：2650969