離子吸附型稀土礦床供應(yīng)全球80%的重稀土資源,因而其礦床成因在國際礦床學(xué)界備受關(guān)注。南嶺地區(qū)是全球著名的離子吸附型稀土礦床資源基地,是研究此類礦床成因的理想場所。該區(qū)域發(fā)育眾多類型的離子吸附型稀土礦床,但對(duì)于成礦巖體的稀土元素分異機(jī)制尚不清楚。因此,選取益將高銪-富鈧輕稀土礦床為例,開展詳細(xì)的巖相學(xué)、礦物學(xué)、年代學(xué)和地球化學(xué)研究,并系統(tǒng)對(duì)比南嶺地區(qū)離子吸附型稀土礦床成礦巖體的地球化學(xué)特征,揭示成礦巖體中控制稀土元素分異的制約機(jī)制。主要成果如下:（1）益將石英閃長巖鋯石LA-ICP-MS U-Pb年齡為436.9±3.3Ma（MSWD=1.7,n=20）,表明該成礦巖體形成于加里東期。（2）查明了益將巖體中鈧-銪-輕稀土元素的賦存狀態(tài):鈧元素富集于富鋯和鐵鎂質(zhì)的礦物,如角閃石;銪元素富集于富鈣的礦物,如斜長石;輕稀土元素富集于副礦物,如磷灰石。（3）明確了益將巖體巖石成因、巖漿性質(zhì)與鈧-銪元素富集的制約機(jī)制:a.益將巖體主要形成于下地殼物質(zhì)的部分熔融,可能有少量幔源物質(zhì)的混入,形成高鈧、鐵、鎂含量的巖漿,利于形成富集鈧元素的角閃石、輝石礦物;b.該巖漿還原的性質(zhì)和低的分異程度,使得銪元素... 

【文章來源】：中國地質(zhì)大學(xué)(北京)北京市 211工程院校 教育部直屬院校

【文章頁數(shù)】：111 頁

【學(xué)位級(jí)別】：碩士

【部分圖文】：

稀土元素和鈧元素離子半徑的大小

2通常包括Gd-Lu+Y；而鈧元素（Sc）將作為一種特殊的稀土元素單獨(dú)表述。稀土元素屬于第三副族（ⅢB），具有相似的電子構(gòu)型和地球化學(xué)性質(zhì)，均屬于不相容元素。這些元素在自然界中的離子狀態(tài)通常呈正三價(jià)，而Ce和Eu元素在氧化還原的條件下，具有變價(jià)元素，可呈Ce4+和Eu2+的離子狀態(tài)存在。另外，隨著原子序數(shù)的增大，REE3+的離子半徑（La-Lu:103pm-86pm；Shannon,1976）呈減小的趨勢（圖1-1），稱為“鑭系收縮”。稀土元素在地殼中的豐度值存在差圖1-2稀土元素地殼豐度值(Rudnicketal.,2014)異性（圖1-2），總體來說，輕稀土元素具有高的豐度值，例如，La、Ce和Nd元素在上地殼的豐度值分別為31ppm、63ppm和27ppm；重稀土元素中除Y元素以外，其他元素具有低的豐度值，例如，Tb和Tm元素在上地殼的豐度值分別為0.70ppm和0.30ppm（Rudnicketal.,2014）。因此，重稀土元素在自然界中更難富集成礦。鈧元素屬于第三副族（ⅢB），為最輕的過渡元素。在自然界中主要以Sc3+離子的形式存在，不存在變價(jià)元素。因此，鈧元素的富集成礦過程不受氧化還原環(huán)境的影響。在巖漿演化過程中表現(xiàn)出相容性的地球化學(xué)性質(zhì)。鈧元素的離子半徑為75pm（Shannon,1976）（圖1-1），比稀土元素中離子半徑最小的Lu元素小13.5%，而與Mg2+（72pm；Shannon,1976）和Fe2+（78pm；Shannon,1976）的離子半徑相近，使得其在巖漿過程中通過與主量元素發(fā)生類質(zhì)同象替換作用進(jìn)入輝石、角閃石等鐵鎂質(zhì)礦物（Williams-Jonesetal,2018）。鈧在上地殼中的豐度值約14ppm，下地殼可達(dá)31ppm（Rudnicketal.,2014），而在太陽系和原始地幔中的豐度值分別為5.8ppm和16ppm（Palmeetal.,2014）。

5富集HREE為特征；而與次生成礦作用相關(guān)的離子吸附型稀土礦床以富集HREE和Y元素為特征。同時(shí)，與原生成礦作用相關(guān)的稀土礦床中稀土元素主要以礦物相富集且具有高的Th、U等放射性元素，而與次生成礦作用相關(guān)的離子吸附型稀土礦床中稀土元素以離子態(tài)形式賦存且具有低的Th、U等放射性元素，使得其具有易選娶回收率高、開采成本低的特點(diǎn)，因而其礦床成因在國際礦床學(xué)界備受關(guān)注。圖1-3不同類型稀土礦床的稀土元素配分模式離子吸附型稀土礦床，是指稀土元素（比例大于50%）呈陽離子狀態(tài)賦存于風(fēng)化殼的黏土礦物（高嶺土和埃洛石）中，形成具有經(jīng)濟(jì)價(jià)值的工業(yè)富集體，可采用NaCl、（NH4）2SO4等電解質(zhì)溶液進(jìn)行交換提取（MoldoveanuandPapangelakis,2012;Burcher-Jonesetal.,2018）。自1960年，在贛州龍南地區(qū)發(fā)現(xiàn)第一批離子吸附型稀土礦床以來，隨后在湖南、廣東、福建、廣西、云南、安徽等地有陸續(xù)的發(fā)現(xiàn)（趙芝等，2017；王登紅等，2019），近年來，在菲律賓、越南、緬甸、智利、馬達(dá)加斯加等國家也有此類礦床的報(bào)道（Sanematsuetal.,2016；趙芝等，2019）。該類型稀土礦床大量分布于華南地區(qū)，該區(qū)域已發(fā)現(xiàn)超過170個(gè)離子吸附型稀土礦床，其中10%的稀土礦床富集重稀土資源（Lietal.,2017）。對(duì)離子吸附型稀土礦床的對(duì)比研究，表明南嶺地區(qū)的離子吸附型稀土礦床無論從規(guī)模和品位，還是母巖的多樣性和稀土種類均優(yōu)于其他地區(qū)，是全球著名的離子吸附型稀土礦床聚集區(qū)（王登紅等，2019；趙芝等，2017）。自該類型稀土礦床被發(fā)現(xiàn)以來，對(duì)成礦巖體的分布及形成時(shí)代、巖石類型、


本文編號(hào)：3241892