-
稀有金属矿产是国防尖端工业以及高新技术等领域中不可或缺的“战略性关键矿产资源”,而花岗伟晶岩型矿床是锂、铍、铌、钽等稀有金属矿产的重要来源(王登红等,2013;2016)。随着对稀有金属资源需求的日益旺盛,伟晶岩型矿床受到了国内外学者的广泛关注(Černý et al.,2005a;2005b;Simmons et al.,2008;Linnen et al.,2012;McCauley et al.,2014;李建康等,2017;2021)。
成矿熔(流)体从岩浆阶段到热液阶段的持续演化制约着花岗伟晶岩的稀有金属矿化,所以其岩浆分异和流体演化过程一直是研究伟晶岩成矿过程的关键(周起凤等,2013;Li et al.,2016;2017;熊欣等,2022)。伟晶岩脉体往往显示独特的内部结构分带,在不平衡结晶作用下,伟晶岩脉体会形成典型的文象结构带、石英核以及不同粒度、矿物组合的结构带(London,2008;2009;2014;2018)。这种体现在岩石结构、矿物组合和化学组分上的分带为解译伟晶岩演化过程提供了重要信息。长石、云母等造岩矿物和铌钽铁矿等副矿物的成分可以有效指示这些分带的分异演化过程(Alfonso et al.,2003;Černý et al.,2003;Roda-Robles et al.,2007;Simmons et al.,2008;London,2008;2009;2014;2018;周起凤等,2013;Vignola et al.,2018;Feng et al.,2019)。而在流体方面,前人对流体包裹体的成分、期次和温压条件进行了大量的研究,分析伟晶岩的形成环境、演化过程以及元素富集机制(London,1986;Anderson et al.,2001;2013;2019;Li et al.,2015;2017;Thomas et al.,2012;2016;Li et al.,2019;李建康等,2021)。其中,富CO2包裹体和富子晶包裹体一直是成矿流体研究的重要对象。前人针对伟晶岩内部矿物成分变化和流体演化分别开展过较为详细的研究,但对两者之间相互作用的研究仍较为缺乏。
柴北缘构造带是中国重要的稀有金属成矿带之一,而沙柳泉稀有金属伟晶岩为该构造带的典型稀有金属伟晶岩(李善平等,2016;潘彤等,2020)。铌钽铁矿U-Pb测年最新结果表明,沙柳泉稀有金属伟晶岩可能形成于古元古代(1848~1831 Ma),这对于认识柴北缘构造带稀有金属成矿作用的意义重大(Feng et al.,2024)。沙柳泉1号脉是青海省已知出露规模最大的伟晶岩脉,在水平和垂直方向均具有良好的分带性,并显示Be-Nb-Ta矿化(李善平等,2016;Feng et al.,2024)。这些特征为研究稀有金属伟晶岩岩浆分异和流体演化过程提供了契机。本文对沙柳泉地区最具代表性的1号脉伟晶岩展开详细的岩相学观察、矿物化学和流体包裹体研究,探讨绿柱石型伟晶岩内部的岩浆分异、流体演化以及两者之间的相互作用,有助于进一步认识该类型伟晶岩中流体成分变化对成矿的制约。
1地质背景柴北缘构造带位于柴达木地块和祁连地块之间,呈北西-南东向延伸,西以阿尔金断裂为界,东接秦岭造山带(图1a),全长超过700 km(路增龙等,2020;李治华等,2021)。柴北缘构造带是一个岩浆活动频繁、变质变形作用复杂、地层组成多样、多单元复合构造带(郝国杰等,2004;孟繁聪等,2005;郭安林等,2009)。以宗务隆-青海南山断裂和鱼卡断裂为界,从北向南可依次划分为宗务隆山造山带、全吉地块和柴北缘结合带3个构造单元(陆松年等,2002;潘桂棠等,2002)。宗务隆山造山带出露地层为石炭系—二叠系宗务隆群和下—中三叠统隆务河组、古浪堤组(郭安林等,2009);全吉地块地层主要由古元古界德令哈杂岩、达肯达坂(岩)群、中元古界万洞沟群和全吉群及之上地层组成(Zhang et al.,2014;任云飞,2018;Li et al.,2018;Ren et al.,2021);柴北缘结合带主要由花岗质片麻岩、泥质片麻岩、基性火山熔岩、侵入岩以及火山碎屑岩组成(刘小驰,2013;任云飞,2018)。
沙柳泉地区位于柴北缘构造带东段。矿区出露地层有古元古界达肯达坂岩群、新近系、古近系和第四系等,分布大量伟晶岩脉体、闪长玢岩脉、花岗斑岩脉、石英正长岩以及角闪正长岩(图1b)。其中,达肯达坂(岩)群呈北西-南东向展布,是区内出露的主要地层,可划分为片岩岩组、片麻岩岩组和大理岩岩组(李善平等,2016)。
2矿床地质特征沙柳泉地区共发现362条花岗伟晶岩脉(Feng et al.,2024),这些脉体主要侵位于达肯达坂岩群的黑云母石英片岩以及白云质大理岩。目前,在白云母花岗伟晶岩脉中圈定了1条铍矿体、19条铌钽矿体和9条共生型铷矿体(青海省地质调查院,2019;潘彤等,2020;Feng et al.,2024)。其中,铍矿体长180.0 m,平均品位为0.061%,最高品位可达0.23%。
1号脉体为含绿柱石白云母花岗伟晶岩,地表出露长约1800 m,宽约400 m(图1b),是该区域规模最大的伟晶岩脉体,目前尚在勘查中。脉体走向北东,倾向向西,倾角平缓约10°,呈“舌状”。伟晶岩内部结构分带显著,根据结构、矿物种类和含量的变化,从边缘至核部可以大体分为5个带:似文象结构带(Ⅰ带)、文象结构带(Ⅱ带)、长石带(Ⅲ带)、白云母-石英带(Ⅳ带)和石英核(Ⅴ带)(图2a,表1)。该伟晶岩主体顺层产出,其上盘与白云质大理岩接触,而下盘则与黑云母石英片岩接触(图2a、b)。
Ⅰ带厚度小于1 m,主要由微斜长石、钠长石、石英和白云母组成(图2c);Ⅱ带厚度4~8 m,分布于岩脉边缘,文象结构显著(图2d),其矿物组合与Ⅰ带基本相同;Ⅲ带约占脉体出露厚度的50%,主要由钠长石、微斜长石、石英和白云母、电气石组成(图2e),副矿物主要为磷灰石、铌钽铁矿和石榴子石。该分带中云母、长石等矿物局部有定向延伸;Ⅳ带厚度仅次于Ⅲ带,主要由微斜长石、钠长石、白云母、石英组成,副矿物主要为绿柱石(图2f)、磷灰石和铌钽铁矿。Ⅳ带中的云母矿物含量明显高于Ⅲ带,是发育绿柱石的主要分带。绿柱石多呈六方柱状,自形程度较高,粒度为3~20 cm;Ⅴ带为石英核,厚度小于1 m,石英整体呈烟灰色,局部发育少量绿柱石(图2g)。
3样品及测试方法本次研究以沙柳泉1号脉为研究对象,于各个分带内系统取样58件(表1),以开展详细的伟晶岩分异演化和流体特征研究。所有伟晶岩样品矿物的主量、微量元素分析、流体包裹体的激光拉曼和显微测温分析均在长安大学成矿作用及其动力学实验室完成。
长石、白云母、铌钽铁矿和磷灰石主量元素分析在JXA-iHP200F型场发射电子探针上完成。探针分析时的加速电压和样品表面电流分别为15 kV和10 nA,电子束斑直径为1 μm。所分析元素的X光谱线及相应标样如表2。其峰值及背景信号收集时间分别为10 s和5 s。
微量元素分析的实验仪器为Agilent 7700 ICP-MS及美国PhotonMachines公司193 nm气态准分子激光剥蚀系统。测试过程中,激光束斑直径为50 μm,样品表面的激光能量密度为5.93 J/cm2,激光脉冲频率为10 Hz。使用氦气作为载气将剥蚀产生的气溶胶吹至ICP-MS中。分析时使用NIST 610作为主要外标,NIST 612作为监测标样。测试过程中首先分析两次NIST 610及一次NIST 612,之后每分析10次未知样品后重复测试NIST610两次和NIST612一次。以长石和云母中Si含量作为内标。使用软件Iolite v.3.7(Hellstrom et al.,2008)进行微量元素含量计算。
单个流体包裹体成分的激光拉曼探针测试工作所用仪器为法国HORIBA公司LabRAM HR Evolution新一代高分辨拉曼光谱仪。激发光源的波长和能量分别设置为532 nm和100 mW,通过50倍物镜、100 μm针孔和50%衰减滤波器聚焦在样品表面,采用600刻线密度/mm的光栅用于光色散。在50~4000 cm-1的波数范围内采集光谱,光谱采集时间3 s,累积次数2次,光谱分辨率约为1.2 cm-1。
流体包裹体显微测温实验所用仪器为英国Linkam Scientific Instruments公司产的Linkam THMSG 600型冷热台。测试前,先进行仪器校准,采用具临界态密度的纯水及CO2-H2O流体包裹体作为标样,水冰点和临界态均一温度分别为0℃及374.15℃,CO2冰点温度为-56.6℃。可测温度范围为-195~600℃。在冷冻-加热过程中,设置温度升降速率不超过30℃/min,在接近相变点附近速率降至5℃/min以下。单个流体包裹体的冰点和均一温度测试精度为± 0.5℃以及± 1℃。
4分析结果4.1岩相学观察Ⅰ带主要由钠长石(40%~50%)、微斜长石(25%~35%)、石英(10%~20%)和白云母(<5%)组成。斜长石的干涉色从Ⅰ级灰色到Ⅰ级黄白色不等,部分钠长石生长于微斜长石内部(图3a、b)。微斜长石干涉色为Ⅰ级灰白,白云母呈片状或鳞片状集合体,粒度小于0.3 mm,分布于微斜长石和钠长石矿物裂隙(图3c)或长石晶体内部。石英呈粒状集合体,粒度小于0.3 mm,最高干涉色为Ⅰ级黄白色。Ⅱ带矿物组成与Ⅰ带类似。
Ⅲ带主要由钠长石(30%~35%)、微斜长石(25%~30%)、石英(25%~30%)、白云母(5%~10%)和少量电气石(3%~5%)、石榴子石(<2%)、磷灰石(<1%)、铌钽矿(<2%)组成(图3d~f)。白云母有2种形式:一种是片层状,粒度为1~13 mm,部分受到应力挤压,发生形变;另一种是鳞片状集合体,粒度小于2 mm,填充于其他矿物的空隙间(图3d)。石榴子石和电气石与云母、长石等造岩矿物共生,多分布于造岩矿物晶间(图3e、f)。
Ⅳ带主要由钠长石(30%~40%)、微斜长石(20%~25%)、石英(25%~ 30%)、白云母(10%~20%)和少量绿柱石(1%~3%)、石榴子石(<2%)、磷灰石(<2%)、铌钽矿(<2%)组成。钠长石干涉色多为Ⅰ级黄白色,粒度可达厘米级。微斜长石干涉色为Ⅰ级灰白色,具有格子双晶,部分微斜长石沿斜长石矿物裂隙生长(图3h)。磷灰石呈粒状,具有中等突起(图3g),与石英、长石和绿柱石等矿物共生。绿柱石在单偏光下呈无色透明,可以观察到具有六方柱状的绿柱石晶体,最高干涉色为Ⅰ级灰色,晶体中包含石英矿物颗粒,所以绿柱石的结晶时间晚于石英,或者同时结晶(图3i)。
4.2主量元素分析结果(1) 白云母 云母矿物主量元素分析结果列于表3。云母是沙柳泉1号伟晶岩脉的贯通矿物之一,在BSE图像上其成分均匀,无明显环带(图3g)。探针分析结果表明,沙柳泉1号脉伟晶岩中云母成分上总体为白云母至含锂白云母,少数为多硅白云母和含锂多硅白云母(图4a)。Ⅱ带云母成分上为白云母,主要成分为SiO2(46.57%~46.83%)、Al2O3(36.17%~37.08%)、K2O(6.12%~6.77%)、FeO(1.76%~1.77%)、MgO(0.57%~0.68%)和F(1.33%~1.61%)。相较于Ⅱ带云母矿物,Ⅲ带和Ⅳ带云母矿物中的w(FeO)和w(K2O)升高,分别为1.64%~5.93%和8.58%~10.06%,w(SiO2)、w(Al2O3)、w(MgO)和w(F)变化范围更大,分别为45.41%~50.23%、28.71%~37.47%、0.05%~1.31%和0.59%~1.99%。1号脉云母整体演化趋势较为明显:从白云母向含锂多硅白云母方向演化,少部分风化较为严重的伟晶岩中部分云母为多硅白云母(图4b)。
(2)长石 长石主量元素分析结果列于表4。长石是沙柳泉1号伟晶岩脉中分布最广泛的矿物之一(图3h)。根据显微镜下特征,沙柳泉伟晶岩中长石包括钠长石和微斜长石。电子探针成分测试结果显示,不同分带两类长石在化学成分上没有明显差异。钠长石的Ab牌号97~100,An牌号0~2,Or牌号0~2;微斜长石Or牌号71~98,Ab牌号2~25(图5a)。
(3)铌钽铁矿 铌钽铁矿的主量元素分析结果列于表5。1号脉中铌钽铁矿主要分布于Ⅲ带和Ⅳ带,多数铌钽铁矿颗粒在BSE图像上成分较为均匀,无明显环带结构(图4i)。Ⅲ带中铌钽铁矿的主要成分为Nb2O5(62.94%~70.10%)、Ta2O5(7.46%~10.23%)、FeOt(12.96%~17.45%)、MnO(3.76%~6.64%)、TiO2(0.56%~0.97%)和WO3(1.26%~1.80%)。相较于Ⅲ带铌钽铁矿,Ⅳ带铌钽铁矿中w(Ta2O5)(10.18%~35.14%)、w(MnO)(3.11%~8.69%)和w(WO3)(0.14%~3.43%)均有所升高,w(Nb2O5)(44.30%~63.32%)、w(FeOt)(10.79%~15.45%)和w(TiO2)(0.06%~0.59%)有所降低。
(4) 磷灰石 磷灰石主量元素分析结果列于表6。磷灰石主要分布于沙柳泉1号脉体的Ⅲ和Ⅳ带,多数磷灰石在BSE图像上亮度较为均匀,无明显成分变化(图3h)。Ⅲ带中磷灰石的主要成分为CaO(52.49%~53.04%)、P2O5(39.47%~40.60%)、MnO(2.94%~3.33%)、FeOt(0.44%~0.53%)、F(3.82%~6.13%)和Cl(~0.09%)。相比于Ⅲ带磷灰石,Ⅳ带磷灰石中w(F)(3.30%~6.24%)和w(FeOt)(0.03%~0.70%)升高,w(P2O5)(38.26%~41.26%)降低,w(CaO)(51.98%~55.37%)和w(MnO)(1.31%~4.31%)无明显变化。
4.3微量元素分析结果(1) 云母 云母的微量元素成分结果列于表7。1号脉中白云母集中分布于Ⅲ带和Ⅳ带,这2个结构分带中白云母的Be、Sc、Cr、Zn、Ga、Ba、Ta和Pb含量均低于100×10-6。Ⅲ带白云母中具有较低的w(Ta)(8×10-6~26×10-6),中等的w(Nb)(161×10-6~369×10-6),较高的w(Li)(451×10-6~1373×10-6)、w(Rb)(1939×10-6~2717×10-6)和w(Cs)(31×10-6~138×10-6)。相较于Ⅲ带白云母,Ⅳ带白云母中w(Nb)(157×10-6~326×10-6)降低,w(Li)(938×10-6~1488×10-6)、w(Rb)(2164×10-6~6409×10-6)、w(Ta)(22×10-6~96×10-6)和w(Cs)(36×10-6~502×10-6)升高。
(2) 长石 长石的微量元素分析结果列于表8。1号脉长石中Li、B、Sc、Cr、Cu、Zn、Sn、Sb含量大多低于检出限。Ⅲ带钠长石中具有较低的w(Li)(27.1×10-6)、w(Ga)(14.6×10-6~28.0×10-6)、w(Ge)(2.0×10-6~5.0×10-6)和w(Cs)(0.28×10-6~104×10-6)。相较于Ⅲ带钠长石,Ⅳ带钠长石中w(Ga)(17.4×10-6~29.3×10-6)和w(Ge)(1.8×10-6~4.1×10-6)降低,w(Li)(105×10-6)、w(Rb)(0.5×10-6~164×10-6)和w(Cs)(0.20×10-6~29.2×10-6)升高。
4.4流体包裹体岩相学特征原生流体包裹体群主要分布于1号脉Ⅲ带至Ⅴ带的石英以及Ⅳ带至Ⅴ带的绿柱石中。根据Roedder(1984)和卢焕章等(2004)提出的流体包裹体在室温下的分类准则并结合冷冻升温过程中的相态变化,对本次研究中的流体包裹体群类型进行了划分(表9)。
4.4.1石英中的流体包裹体Ⅲ带到Ⅴ带中原生石英中发育Q1、Q2、Q3、Q4及Q5五种类型原生包裹体群(表9)。Q1型主要为富液相LV包裹体(约占70%~80%),呈小群状或孤立状分布于1号脉各个分带。其大小为5~15 µm,气相分数为10%~20%(图6a),有时可达40%,形态多为不规则状、椭圆形或方形;Q2型以富气相LV包裹体为主(约占10%~20%),呈小群状产出,或与Q1型包裹体群共生。其大小为8~18μm,气相分数为50%~80%(图6b),形态一般为不规则状、椭圆形或方形等;Q3型由含CO2 LLV包裹体组成(约占3%~5%)(图6c),多呈小群状分布于Ⅳ、Ⅴ带与绿柱石共生的石英中,其大小为5~18 µm,形态呈圆形、椭圆形或不规则形等,CO2相体积变化较大,占包裹体总体积的30%~80%;Q4型主要为含子晶三相包裹体(约占1%~2%),多与Q1型包裹体共生,其大小为8~15μm,气相分数为10%~40%,形态为椭圆形、方形或不规则形等,子晶呈方形(图6d)或不规则状;Q5型由纯液相包裹体组成(约占5%~10%),多呈小群状分布,大小为5~15μm,形态呈椭圆形或不规则形等。部分包裹体可能受到矿物的应力挤压,内部流体发生泄露(图6e)。次生包裹体一般沿矿物裂隙分布(图6f)。
次生石英矿物颗粒细小,包裹体分布较少。其内包裹体主要为富液相两相水溶液包裹体,大小5~12 μm,气相分数为10%~20%,形态为不规则状、椭圆形或方形等。
4.4.2绿柱石中流体包裹体绿柱石主要分布于白云母较为富集的位置。其中发育B1、B2、B3、B4四种类型包裹体群(表9)。B1型为富液相两相包裹体,多呈小群分布,少数呈孤立状产出(图7a),大小为5~15 μm;B2型为富气相两相包裹体,形状一般为不规则状、椭圆形、长条形等(图7b),大小为8~20 μm;B3型为含子晶三相包裹体,多呈孤立状产出,气相分数变化较大,大小为10~25 μm,子晶多呈方形和不规则形等(图7c、f);B4型为含液相CO2三相包裹体,多呈孤立状分布,大多数与富液相两相水溶液包裹体共生,大小为10~25 μm,形态呈圆形、椭圆形、不规则形等(图7d、e)。CO2相体积变化较大,占包裹体总体积30%~70%。这4种类型包裹体群在Ⅳ带和Ⅴ带的绿柱石中均有分布。
4.5流体包裹体激光拉曼光谱分析及显微测温本次研究选择1号脉内石英和绿柱石内原生包裹体进行激光拉曼分析(图8),根据激光拉曼鉴定和岩相学观察结果,估算了石英和绿柱石的流体包裹体内子晶、气相和液相的体积分数,测试了流体包裹体的均一温度和盐度(表10)。
在沙柳泉稀有金属伟晶岩矿床中,石英内的Q1、Q2和Q4三种类型包裹体的气体成分主要为H2O(图 8a),而Q3型包裹体的气相成分主要为CO2(图8b)。Q4型包裹体中固相的体积分数在5%~20%之间,其成分是石英(图 8c)。石英中的成矿流体归属于NaCl-H2O体系。绿柱石中流体包裹体的气体成分主要是CO2,其成矿流体属于NaCl-H2O-CO2体系。绿柱石B4型包裹体中固相体积分数为10%~30%,其主要成分是菱铁矿和石膏(图 8d)。
沙柳泉伟晶岩石英中流体包裹体的均一温度和盐度w(NaCleq)分别为200~427℃和3.2%~9.9%(表10;图9a、b)。伟晶岩结晶早期Ⅲ带石英中成矿流体的均一温度和盐度w(NaCleq)分别为211~427℃和3.2%~9.9%.。伟晶岩结晶晚期的Ⅳ和Ⅴ带石英中成矿流体的均一温度和盐度w(NaCleq)分别为200~409℃和1.2%~11.1%。绿柱石中包裹体的均一温度为213~363℃,但主要集中在270~330℃(图9c),盐度w(NaCleq)为1.1%~10.2%,主要集中在2%~6%(图9d)。
5讨 论5.1伟晶岩脉的分异演化伟晶岩中矿物内部的结构与成分的变化记录了伟晶岩分异演化过程的信息,例如云母、长石和铌钽铁矿等矿物内部的元素变化揭示了伟晶岩的演化方向(Linnen et al.,2012;岑炬标等,2021;熊欣等,2021a;严清高等,2022)。前人认为伴随着伟晶岩演化程度的提高,云母中Li、Rb、Cs、F含量升高,Ba含量降低,云母中K/Rb值和Nb/Ta值降低,长石中K/Rb值降低(Alfonso et al.,2003;Černý et al.,2003;Roda-Robles et al.,2007;周起凤等,2013)。本次所研究的沙柳泉1号伟晶岩脉云母和长石成分均一,自边缘带到核部,矿物化学成分具有一定的演化规律:云母中Li、K、Rb、Cs、Ta和F等元素含量升高,K/Rb、K/Cs值和Nb/Ta值逐渐降低(图10b、c),存在Li的类质同象替换趋势(图10a),但程度较低,不足以改变云母的类型;长石中Li、Rb和Cs等元素含量升高,K/Rb值逐渐降低(图10b)。这些特征表明,分离结晶是控制沙柳泉1号伟晶岩脉云母和长石成分演化的主要因素;脉体自边缘带向核部分异演化程度逐渐升高。
与国内外稀有金属伟晶岩矿床和不含矿伟晶岩对比,例如可可托海3号伟晶岩脉(周起凤等,2013)、阿根廷Totoral伟晶岩(Oyarzábal et al.,2009)、纳米比亚Karibib伟晶岩和加拿大Tanco伟晶岩矿床(Goad et al.,1981;Roda-Robles et al.,2007),1号脉伟晶岩中云母的K/Rb值和Cs含量与分异演化程度较低的西班牙Cap de Creus伟晶岩区不含矿伟晶岩的该值较为相似,部分演化程度较高的长石和云母矿物和阿根廷Totoral伟晶岩带Be-Nb-Ta矿化伟晶岩较为相似(图10c)。长石的K/Rb值相对于其他地区矿化伟晶岩的该值更高,而Cs含量更低,但部分演化程度最高的长石的K/Rb值和Cs含量与阿根廷Totoral伟晶岩一致。从Ⅰ带到Ⅳ带,1号脉各分带的演化趋势与其他伟晶岩矿床从不含矿→Be-Nb-Ta→Li-Cs-Be-Ta→Li-Cs-Ta的演化趋势一致,但仅仅演化到Be-Nb-Ta矿化的程度。这些特征表明沙柳泉1号脉是一个演化程度相对较低的伟晶岩脉。
磷灰石中Mn具有通过取代Ca进入磷灰石的替换机制,所以其往往具有较高的MnO含量(Piccoli et al.,2002)。磷灰石中MnO和FeO之间具有一定的正相关性(图11b),所以磷灰石中FeO和MnO与CaO之间的负相关性表明Fe元素可能和Mn元素一起通过取代Ca进入磷灰石(图11a)。从Ⅲ带至Ⅳ带磷灰石中F含量提高(图12a),这表明了随着岩浆演化的过程,F在熔体中开始逐渐富集,大部分磷灰石从核部至边部F含量的升高也印证了这种现象(图12b)。另一部分磷灰石在边缘位置F含量降低,可能是其受到了晚期流体的交代作用,导致F进入成矿流体中。严清高等(2022)研究表明,受到后期流体的交代的磷灰石,其F含量会相对降低。这些特征均表明在结晶过程中,熔(流)体具有相对较高的F含量,并且1号脉伟晶岩从Ⅲ带到Ⅳ带伟晶岩的分异演化程度提高。
铌铁矿族矿物是岩浆发生高度分异演化之后结晶的产物,可以指示伟晶岩脉的分异演化程度,其成分会随着伟晶岩演化,逐渐向富Mn和富Ta的方向演化,也是判断伟晶岩分异程度的重要指示标志之一。在铌钽铁矿的成因分类图中,沙柳泉铌钽铁矿均为铌铁矿,Ⅲ带铌钽铁矿的Mn#和Ta#值分别为0.06~0.09和0.17~0.34;Ⅳ带铌钽铁矿的Mn#和Ta#值分别为0.14~0.32和0.25~0.45。从Ⅲ带至Ⅳ带,铌钽铁矿演化程度明显提高,整体符合绿柱石型伟晶岩中铌钽铁矿的演化趋势(图5b)。区域内柴北缘茶卡北山伟晶岩型锂铍矿床的Ta#可达0.69(孙文礼等,2023),表明1号脉伟晶岩分异程度相对较低。
综上所述,白云母、长石、铌钽铁矿和磷灰石的主微量元素特征均表明,1号脉伟晶岩整体演化程度相对较低,分离结晶是脉体由外向内分异演化程度逐渐升高的主要控制机制。
5.2成矿流体特征沙柳泉1号脉伟晶岩石英中流体包裹体属于中高温(200~432℃)、低盐度(w(NaCleq)为3.2%~9.9%)的NaCl-H2O体系。绿柱石中流体包裹体属于中高温(213~402℃)、低盐度(w(NaCleq)为1.7%~7.3%)的NaCl-H2O-CO2体系。这种低盐度的特征在国内外多个典型伟晶岩矿床均有报道(Li et al.,2017;2019;Mulja et al.,2018;熊欣等,2021b)。自Ⅲ带到Ⅴ带,伟晶岩脉石英中流体包裹体的均一温度和盐度呈现出降低趋势(图13a、b)。其他伟晶岩矿床的成矿流体也有类似的情况,例如仁里5号伟晶岩脉、川西扎乌龙伟晶岩矿床等(Li et al.,2019;熊欣等,2021b)。
对国内外其他稀有金属伟晶岩矿床成矿流体的均一温度和盐度进行的统计显示,该类型矿床中流体均一温度主要为200~450℃,盐度w(NaCleq)主要为3%~21%(熊欣等,2021b;Fei et al.,2021)。Li矿化伟晶岩和Be矿化伟晶岩的均一温度和盐度的范围略有差异,而相同(Li或Be)矿化伟晶岩矿床之间流体的均一温度和盐度较为一致(图14a)。与茶卡北山Li矿化伟晶岩相比,沙柳泉Be矿化伟晶岩成矿流体的盐度明显较低(图14b)。与相邻的松潘-甘孜稀有金属成矿带的甲基卡伟晶岩矿区相似,发育Li矿化伟晶岩的成矿流体的盐度也要高于Be矿化伟晶岩。这可能与伟晶岩的形成环境、熔(流)体的演化差异以及元素富集机制有关。
前人认为有2种可能存在的流体演化方式:第一种是在岩浆演化早期先分离出一个以水为主的NaCl-H2O-CO2体系,然后在进一步的演化过程中分离出富CO2流体和NaCl-H2O流体;第二种是在岩浆演化早期分离出富CO2流体和NaCl-H2O流体(卢焕章等,1996;Lü et al.,2024)。这2种演化方式虽然存在分歧,但可以肯定的是,当演化达到一定程度,流体会演化成NaCl-H2O流体和NaCl-H2O-CO2流体2种体系。
CO2的存在可以增强流体的不混溶性,导致独立气相的分离(Lowenstern,2001)。前人推测富CO2包裹体为伟晶岩熔/流体中CO2达到饱和后分异的产物(Thomas et al.,2000;2005;2006;Mulja et al.,2018)。Ⅳ带和Ⅴ带绿柱石和部分石英中赋存大量的富CO2包裹体,表明1号脉中NaCl-H2O-CO2流体CO2的浓度很高。CO2的溶解度会随压力和岩浆碱度的降低而降低(Lowenstern,2001)。因此,演化程度较低的岩浆中流体最早可能为NaCl-H2O流体。伴随着岩浆的演化,当岩浆碱度和压力降低到一定阶段后,CO2开始从熔体析出,NaCl-H2O流体演化为NaCl-H2O-CO2流体。当CO2浓度达到一定程度后流体演变为NaCl-H2O和NaCl-H2O-CO2两种流体。
Ⅳ带、Ⅴ带中绿柱石及其共生石英中包裹体气相成分主要为CO2,石英中包裹体气相成分以H2O为主;如前文所述,绿柱石的结晶时间晚于石英,或者同时结晶。Ⅰ带至Ⅲ带的流体主要为NaCl-H2O体系,所以NaCl-H2O-CO2流体的形成时间晚于NaCl-H2O流体。
结合岩相学特征,沙柳泉伟晶岩流体演化可以分为3个阶段:① 伟晶岩早期结晶阶段,成矿流体属于NaCl-H2O体系,主要与伟晶岩Ⅰ带至Ⅲ带的矿物(如微斜长石)共存;② 伟晶岩晚期结晶阶段,出现NaCl-H2O流体和NaCl-H2O-CO2流体等两种不混溶的流体,主要与伟晶岩Ⅳ带和Ⅴ带的矿物(如钠长石、绿柱石等)共存;③ 晚期热液阶段,热液流体沿矿物裂隙形成大量次生流体包裹体,并伴随着热液石英、次生白云母等矿物的形成。
富子晶包裹体是伟晶岩结晶阶段的产物,代表伟晶岩阶段的原始组分,是研究伟晶岩元素富集机制和成矿环境的重要对象(Fuertes-Fuente et al.,2000;Sirbescu et al.,2003;Li et al.,2016;2017;Mulja et al.,2018;熊欣等,2022)。沙柳泉伟晶岩脉中,石英和绿柱石均发育含子晶包裹体,这些流体包裹体个体相对较大,其内固相组分在包裹体内所占比例变化较大。石英中富子晶包裹体的子晶呈方形(图7d)或不规则状,成分为石英,与宿主矿物成分相同。绿柱石中富子晶包裹体中子晶成分主要为菱铁矿(FeCO3)和石膏。
对国内外的稀有金属伟晶岩矿床进行统计,流体包裹体中子晶的成分以硅酸盐矿物(云母、长石等矿物)为主,涵盖了碳酸盐矿物(CaCO3、Li2CO3等)、磷酸盐(磷灰石)和其他矿物(金红石、岩盐和硼酸等)(Thomas et al.,2009;2012;2016;Fei et al.,2021;Michallik et al.,2021;熊欣等,2021b;2022;董京娱等,2023),而很少发现硫酸盐矿物。熊欣等(2021;2022)通过对伟晶岩流体包裹体液相成分进行离子色谱分析,证明其液相组分存在大量SO
,并随着体系演化,SO
逐渐降低。这些特征表明SO
可能普遍存在伟晶岩成矿流体之中,并在演化过程中与金属离子结合而逐渐沉淀。这对于伟晶岩中元素的富集机制和成矿流体的演化具有重要意义。另外,Orlovka伟晶岩包裹体的子晶中具有闪锌矿和天然硫等富S矿物(Thomas et al.,2009)。这些现象表明S可能对于流体的反应性和金属元素的运移具有的重要意义。
5.3流体成分对铍矿化的制约成矿流体会从早期的弱碱性、贫CO2盐水体系向弱酸性、富CO2的盐水体系演化(熊欣等,2021b)。伟晶岩的结晶过程会消耗流体中的“溶质”。伟晶岩成矿流体的低盐度可能是长石、白云母等造岩矿物结晶消耗初始岩浆碱金属元素的结果(熊欣等,2021b)。磷灰石的沉淀将导致流体中HF含量的降低,HF含量的降低又会降低流体中Nb、Ta等元素的溶解度(白应雄等,2021);随着岩浆的演化,熔体与流体进行物质交换,释放CO2,从而促进流体向富CO2的方向演化。富子晶包裹体捕获于伟晶岩矿物结晶过程中,可能代表了伟晶岩阶段的原始组分(London,1986;Li et al.,2015;2017;熊欣等,2021a)。含子晶包裹体中的菱铁矿(FeCO3)子晶表明熔体含有碳酸盐成分,具备释放CO2的物质基础。
H2O是伟晶岩形成的必要条件之一,可以抑制成核、促进大晶体的生长(London,1992;2005;Nabelek et al.,2010)。富含CO2、F、H2O成分的流体有利于绿柱石的形成(董京娱等,2023)。Be通常被视为流体运移元素,在流体中以LiBeF3等化合物或者K2(BeF4)、K2(BeCO3)2等络合物的形式存在(Förster et al.,1999;丁欣等,2016;胡志康,2019)。CO2可以促进岩浆液态不混溶作用或者改变岩浆和流体的pH值,形成过铝性成矿系统,从而使络合物分解形成绿柱石(丁欣等,2016;胡志康,2019)。此外,成矿流体可以促进磷灰石和铌钽铁矿等副矿物的形成,从而提高伟晶岩的分异演化程度。Nb2O5和Ta2O5在流体中的溶解度随HF浓度增加而增加(Timofeev et al.,2015;2017)。氟磷灰石结晶会使流体中HF含量降低,从而导致流体中Nb和Ta溶解度降低,使其结晶为铌钽铁矿(Kaeter et al.,2018;白应雄等,2021)。
6结 论沙柳泉稀有金属伟晶岩矿床1号脉具有相对较好的分带性,自边缘带到核部可划分为似文象结构带(Ⅰ)、文象结构带(Ⅱ)、长石带(Ⅲ)、白云母石英带(Ⅳ)和石英核(Ⅴ)。微斜长石及白云母成分变化趋势表面,自Ⅰ带至Ⅳ带,伟晶岩分异演化程度逐渐提高,但1号伟晶岩整体仍属于分异演化程度较低的绿柱石型伟晶岩。
沙柳泉成矿流体从伟晶岩结晶早期的中高温(211~427℃)、低盐度(w(NaCleq)为3.2%~9.9%)的NaCl-H2O盐水体系在伟晶岩演化晚期形成中高温、低盐度的NaCl-H2O和NaCl-H2O-CO2两种不同性质的流体,其中富CO2流体可能对绿柱石结晶起促进作用。
致谢本次野外工作获得了青海地调院同行的大力支持;样品处理与实验测试得到了长安大学成矿作用及其动力学实验室谭细娟的帮助;匿名评审专家的修改意见显著提升论文质量,作者表示诚挚的感谢!
表1沙柳泉1号伟晶岩样品统计表Table 1 List of rock samples from the Shaliuquan No. 1 pegmatite分带
样品数量/个
结构
构造
造岩矿物含量
微斜长石
钠长石
石英
白云母
Ⅰ带
1
似文象结构
块状构造
45%~55%
25%~35%
10%~15%
~5%
Ⅱ带
4
文象结构
块状构造
45%~55%
25%~35%
10%~15%
~5%
Ⅲ带
27
伟晶结构
块状构造
35%~45%
30%~40%
20%~25%
5%~10%
Ⅳ带
24
伟晶结构
块状构造
20%~30%
30%~40%
20%~25%
10%~20%
Ⅴ带
2
粒状结构
块状构造
<5%
未发现
95%~100%
未发现
注:√表示矿物检测的元素。表2电子探针所分析元素的X光谱线及相应标样Table 2 X-ray spectral lines and corresponding standards for elements analyzed by electron probe所分析元素的
X光谱线
标样
云母
长石
磷灰石
铌钽铁矿
F Kα
黄玉
√
√
Na Kα
硬玉
√
√
√
Mg Kα
镁橄榄石
√
√
√
Al Kα
刚玉
√
√
√
√
Si Kα
石英
√
√
√
√
P Kα
磷灰石
√
√
√
Cl Kα
氯化钠
√
√
K Kα
正长石
√
√
√
Ca Kα
磷灰石
√
√
√
√
Sc Kα
合成Sc
√
Ti Kα
红钛锰矿
√
√
√
Cr Kα
氧化铬
√
Mn Kα
红钛锰矿
√
√
√
√
Fe Kα
磁铁矿
√
√
√
√
Rb Lα
钛氧磷酸铷
√
Sr Lα
钛酸锶
√
Zr Lα
氧化锆
√
Nb Lα
铌酸锂
√
Ta Lα
钽酸锂
√
W Lα
ZnWO4
√
注:√表示矿物检测的元素。表3沙柳泉1号伟晶岩脉云母主量元素平均含量Table 3 Major element content of mica in the Shaliuquan No. 1 pegmatite vein组分
Ⅱ带
Ⅲ带
Ⅳ带
P1-10(2)
P1-5(4)
P1-6(5)
P1-9(4)
P2-3(3)
P1-2(3)
P1-7(3)
P2-5(2)
P2-7(7)
P2-9(4)
w(B)/%
SiO2
46.70
46.83
46.91
46.08
49.39
46.46
48.25
46.13
46.74
47.34
TiO2
0.01
0.06
0.05
0.17
0.04
0.02
0.13
bdl
0.03
0.08
Al2O3
36.62
34.30
34.80
34.22
29.75
35.51
29.69
34.06
35.70
34.41
FeO
1.77
2.50
1.98
2.79
3.11
2.46
5.80
3.98
2.54
3.03
MnO
0.08
0.07
0.11
0.17
0.25
0.13
0.13
0.20
0.11
0.19
MgO
0.63
0.33
0.49
0.41
0.89
0.37
1.20
0.25
0.27
0.24
CaO
0.06
0.02
0.02
0.02
0.02
0.01
0.01
0.07
0.02
bdl
Na2O
0.06
0.36
0.27
0.46
0.15
0.37
0.14
0.26
0.26
0.26
K2O
6.45
8.79
9.20
8.87
8.84
9.49
8.97
8.80
9.09
9.13
F
1.47
0.69
0.75
0.94
1.87
0.87
1.15
1.58
1.04
1.32
Cl
bdl
bdl
bdl
0.02
bdl
0.01
0.01
0.01
0.01
bdl
Li2O*
0.89
0.38
0.42
0.55
1.14
0.50
0.68
0.96
0.61
0.79
H2O*
3.84
4.14
4.14
4.00
3.58
4.11
3.90
3.73
4.05
3.91
O=F,Cl
0.62
0.29
0.32
0.40
0.79
0.37
0.49
0.67
0.44
0.55
总和
99.20
98.76
99.46
99.10
99.82
100.68
100.55
100.70
100.91
101.25
(O OH F)原子数=24
Si
6.164
6.290
6.257
6.210
6.637
6.162
6.506
6.180
6.174
6.260
AlIV
1.835
1.710
1.743
1.790
1.363
1.838
1.494
1.820
1.826
1.740
AlVI
3.863
3.721
3.729
3.646
3.350
3.714
3.223
3.558
3.732
3.623
Ti
0.001
0.006
0.005
0.018
0.005
0.001
0.013
bdl
0.003
0.008
Fe
0.195
0.281
0.221
0.314
0.350
0.273
0.654
0.446
0.281
0.335
Mn
0.008
0.007
0.013
0.019
0.029
0.014
0.015
0.023
0.013
0.022
Mg
0.123
0.066
0.098
0.083
0.179
0.074
0.241
0.050
0.052
0.048
Ca
0.009
0.003
0.003
0.003
0.002
0.001
0.002
0.010
0.002
bdl
Na
0.016
0.095
0.071
0.120
0.040
0.095
0.037
0.068
0.066
0.067
K
1.086
1.507
1.566
1.525
1.515
1.605
1.543
1.504
1.532
1.540
Li*
0.472
0.206
0.227
0.297
0.618
0.267
0.370
0.515
0.323
0.420
OH*
3.384
3.709
3.682
3.594
3.206
3.633
3.508
3.330
3.566
3.449
F
0.615
0.291
0.317
0.402
0.793
0.365
0.491
0.668
0.433
0.551
Cl
0.001
bdl
bdl
0.004
0.001
0.002
0.001
0.003
0.002
bdl
注:括号内为分析点数;“bdl”表示含量低于检出限;“*”表示该数据是通过计算所得。表4沙柳泉1号伟晶岩脉长石主量元素含量Table 4 Major element content of feldspar in Shaliuquan No. 1 pegmatite vein组分
Ⅱ带
Ⅲ带
Ⅳ带
钾长石(6个点)
钠长石(2个点)
钾长石(18个点)
钠长石(25个点)
钾长石(12个点)
钠长石(23个点)
w(B)/%
Na2O
0.59~0.87(0.78)
9.11~10.56(9.88)
0.44~2.41(0.80)
8.65~11.65(9.74)
0.21~0.85(0.52)
8.94~11.18(10.02)
SiO2
63.35~66.04(64.54)
67.89~68.76(68.18)
63.54~67.63(65.85)
68.13~71.07(69.71)
64.14~66.72(65.56)
67.72~71.05(69.53)
P2O5
0.02~0.30(0.16)
bdl~0.05(0.03)
bdl~0.80(0.18)
bdl~0.20(0.08)
bdl~0.25(0.09)
bdl~0.20(0.07)
K2O
14.24~14.83(14.58)
0.11~0.19(0.15)
10.53~16.03(14.52)
0.06~0.22(0.13)
13.70~16.62(14.91)
0.06~0.19(0.11)
Al2O3
18.92~19.64(19.27)
20.51~20.96(20.72)
17.53~19.02(18.40)
19.05~19.78(19.33)
17.01~18.51(18.13)
19.10~20.23(19.40)
SrO
bdl
bdl
bdl~0.06(0.03)
bdl~0.07(0.03)
bdl~0.07(0.03)
bdl~0.06(0.03)
Rb2O
0.05~0.15(0.11)
bdl~0.01(bdl)
0.13~0.40(0.23)
bdl~bdl(bdl)
0.05~0.45(0.21)
bdl~bdl(bdl)
FeO
bdl~0.05(0.01)
bdl~0.02(0.01)
bdl~0.10(0.02)
bdl~0.06(0.02)
bdl~0.10(0.03)
bdl~0.09(0.02)
MnO
bdl~0.04(0.01)
bdl
bdl~0.05(0.01)
bdl~0.08(0.01)
bdl~0.09(0.01)
bdl~0.11(0.02)
总和
98.06~101.45(99.49)
98.68~99.45(99.10)
97.26~101.77(100.11)
98.02~100.03(99.18)
98.28~100.75(99.49)
97.86~100.39(99.30)
Ab
6~8(8)
98~99(98)
4~25(8)
98~100(99)
2~7(5)
97~100(99)
An
0~1(1)
0~1(1)
0~5(1)
0~2(0.01)
0
1~2(1)
Or
92~94(92)
1(1)
71~96(92)
0~2(01)
93~98(95)
0~1(1)
注:括号内表示平均数;“bdl”表示含量低于检出限。表5沙柳泉1号伟晶岩脉铌钽铁矿主量元素含量Table 5 Major element content of columbite-tantalite in Shaliuquan No. 1 pegmatite vein组分
Ⅲ带
Ⅳ带
P1-9
P1-7
P2-7
P2-9
核→边
核→边
核
核→边
核→边
核→边
核→边
w(B)/%
SiO2
0.45
0.88
0.01
0.02
0.04
3.19
4.13
0.01
0.02
0.07
0.08
0
0.02
0.01
0.02
0.01
0.03
0.01
0
Nb2O5
68.85
68.72
70.10
68.10
70.02
62.94
63.32
58.07
57.38
54.58
55.50
62.20
60.49
53.70
53.29
52.99
55.37
57.32
44.30
Ta2O5
8.12
8.03
7.46
8.44
8.10
10.23
10.18
21.55
21.60
25.63
23.15
16.72
15.73
26.40
27.25
26.62
23.76
20.66
35.14
WO3
1.80
1.58
1.59
1.26
1.61
1.48
0.97
0.76
0.99
0.55
1.05
1.01
1.70
0.58
0.29
0.14
2.08
1.61
2.69
Sc2O3
0.11
0.08
0.07
0.07
0.05
0.08
0.06
0.14
0.10
0.11
0.14
0.08
0.09
0.15
0.09
0.17
0.15
0.07
0.10
CaO
0
0.12
0
0
0
0.04
0.09
0
0
0
0
0.04
0
0
0
0.06
0
0
0
ZrO2
0
bdl
bdl
bdl
0.02
bdl
0.04
bdl
0.15
0.02
0.08
bdl
bdl
0.08
0.25
0.06
bdl
0.15
0.08
TiO2
0.65
0.70
0.62
0.59
0.56
0.97
0.56
0.23
0.23
0.09
0.16
0.47
0.55
0.06
0.14
0.08
0.13
0.35
0.12
MgO
0.12
0.16
0.12
0.11
0.08
0.05
0.12
0.02
bdl
bdl
bdl
0.02
0.02
0.04
0.05
0.03
bdl
0.02
bdl
Al2O3
0.03
0.21
0.02
0.01
0.02
0.12
0.13
0.02
0.03
0.02
0.04
0.02
0.03
0.01
0.03
0.02
0.03
0.01
0.02
MnO
3.76
4.69
3.89
4.83
4.17
6.64
3.11
4.83
6.84
5.77
8.69
7.81
8.04
7.34
7.82
7.25
7.96
8.12
7.98
FeO
17.45
15.69
16.59
15.94
16.29
12.96
15.46
14.74
12.81
14.13
10.79
11.46
12.24
11.22
11.45
11.50
11.43
12.19
11.09
Cr2O3
0.21
0.51
0.15
bdl
0.13
0.75
2.11
0.02
bdl
bdl
bdl
0.03
0.03
0.03
0.03
bdl
bdl
bdl
0.16
总和
101.55
101.36
100.61
99.38
101.09
99.46
100.26
100.37
100.17
100.96
99.66
99.85
98.90
99.59
100.70
98.89
100.93
100.51
101.67
O原子数=6
Si
0.034
0.066
bdl
0.001
0.003
0.238
0.303
0.001
0.002
0.006
0.007
bdl
0.001
0.001
0.002
0.001
0.002
0.001
bdl
Nb
1.749
1.728
1.802
1.782
1.797
1.561
1.543
1.600
1.587
1.527
1.555
1.676
1.644
1.528
1.502
1.519
1.541
1.574
1.293
Ta
0.124
0.122
0.115
0.133
0.125
0.153
0.149
0.357
0.359
0.431
0.390
0.271
0.257
0.452
0.462
0.459
0.398
0.341
0.617
W
0.026
0.023
0.023
0.019
0.024
0.021
0.014
0.012
0.016
0.009
0.017
0.016
0.026
0.009
0.005
0.002
0.033
0.025
0.045
Sc
0.005
0.004
0.003
0.004
0.003
0.004
0.003
0.007
0.005
0.006
0.008
0.004
0.005
0.008
0.005
0.010
0.008
0.003
0.006
Ca
bdl
0.007
bdl
bdl
bdl
0.002
0.005
bdl
bdl
bdl
bdl
0.003
bdl
bdl
bdl
0.004
bdl
bdl
bdl
Ti
0.027
0.029
0.026
0.026
0.024
0.040
0.023
0.010
0.011
0.004
0.007
0.021
0.025
0.003
0.006
0.004
0.006
0.016
0.006
Zr
bdl
bdl
bdl
bdl
bdl
bdl
0.001
bdl
0.005
0.001
0.002
bdl
bdl
0.002
0.008
0.002
bdl
0.004
0.003
Mg
0.010
0.013
0.010
0.010
0.007
0.004
0.010
0.001
bdl
bdl
bdl
0.002
0.002
0.003
0.005
0.002
bdl
0.002
bdl
Al
0.002
0.014
0.001
0.001
0.001
0.007
0.008
0.002
0.002
0.001
0.003
0.002
0.002
bdl
0.002
0.001
0.002
0.001
0.001
Mn
0.179
0.221
0.187
0.237
0.200
0.308
0.142
0.249
0.355
0.302
0.456
0.395
0.409
0.391
0.413
0.389
0.415
0.418
0.436
Fe
0.820
0.730
0.789
0.772
0.774
0.595
0.697
0.751
0.655
0.731
0.559
0.571
0.615
0.591
0.597
0.610
0.588
0.619
0.598
Cr
0.009
0.023
0.007
bdl
0.006
0.033
0.090
0.001
bdl
bdl
bdl
0.001
0.001
0.001
0.001
bdl
bdl
bdl
0.008
注:“bdl”表示“含量低于检出限”。表6沙柳泉1号伟晶岩脉磷灰石主量成分Table 6 Major element content of apatite in Shaliuquan No. 1 pegmatite vein组分
Ⅲ带
Ⅳ带
P2-7
p2-3
P2-9
核→边
核→边
边←核→边
核→边
核→边
w(B)/%
Na2O
bdl
0.03
bdl
bdl
bdl
0.04
bdl
0.03
0.02
0.01
bdl
bdl
0.03
0.03
0.03
0.02
0.02
MgO
bdl
0.03
0.01
0.01
0.01
0.01
bdl
0.02
bdl
0.01
bdl
0.04
0.02
bdl
bdl
0.01
bdl
Al2O3
bdl
0.01
bdl
bdl
bdl
0.02
0.01
bdl
bdl
0.01
bdl
bdl
0.01
bdl
0.01
0.03
bdl
SiO2
0.05
0.04
0.10
0.04
0.07
0.11
0.03
0.02
0.06
0.09
bdl
bdl
0.01
0.07
0.07
0.05
0.22
P2O5
41.02
40.27
39.47
40.60
40.08
39.95
40.14
40.79
41.26
41.21
40.61
40.09
40.03
38.26
38.90
39.41
39.85
Cl
0.04
0.03
0.09
0.02
0.02
0.07
0.02
bdl
0.01
0.02
bdl
0.01
0.02
0.01
0.05
0.06
bdl
K2O
bdl
0.01
0.06
0.01
bdl
bdl
bdl
bdl
0.01
bdl
0.02
bdl
0.01
bdl
0.01
bdl
bdl
CaO
52.91
52.49
52.50
52.68
52.58
53.04
52.31
53.94
54.43
51.98
52.74
52.90
53.40
55.37
52.01
52.18
54.77
F
4.03
3.96
3.82
4.22
6.13
5.08
3.32
3.42
3.66
3.71
3.30
4.06
4.06
4.41
4.24
4.21
6.24
FeO
0.56
0.50
0.53
0.44
0.48
0.49
0.35
0.03
0.16
0.36
0.31
0.70
0.51
0.21
0.40
0.39
0.07
MnO
3.35
2.94
3.15
2.95
3.33
3.19
3.95
2.75
2.58
4.31
3.34
3.34
3.08
2.60
4.20
3.81
1.31
TiO2
0.02
bdl
0.09
bdl
bdl
bdl
bdl
bdl
0.14
0.02
0.16
bdl
bdl
bdl
0.05
0.12
bdl
-O= F
1.69
1.66
1.60
1.77
2.57
2.13
1.39
1.44
1.54
1.56
1.39
1.71
1.70
1.85
1.78
1.77
2.62
总和
100.29
98.65
98.22
99.20
100.13
99.87
98.74
99.56
100.79
100.17
99.09
99.43
99.48
99.11
98.19
98.52
99.86
Na
0.006
bdl
0.011
bdl
bdl
bdl
bdl
0.011
0.005
0.002
bdl
bdl
0.010
0.009
0.011
0.006
bdl
Mg
bdl
bdl
0.007
0.002
0.002
0.003
bdl
0.006
0.001
0.004
0.001
0.010
0.004
0.001
bdl
0.003
bdl
Al
bdl
bdl
0.002
bdl
bdl
bdl
0.002
bdl
0.001
0.002
bdl
bdl
0.002
bdl
0.002
0.006
0.002
Si
0.036
0.008
0.007
0.017
0.006
0.011
0.005
0.004
0.010
0.016
bdl
0.001
0.002
0.012
0.011
0.008
0.005
P
5.582
5.876
5.853
5.798
5.852
5.689
5.907
5.881
5.858
5.953
5.915
5.816
5.796
5.579
5.763
5.787
5.907
Cl
0.001
0.011
0.008
0.028
0.007
0.005
0.006
0.001
0.004
0.005
0.001
0.003
0.005
0.004
0.015
0.019
0.006
K
bdl
bdl
0.002
0.013
0.002
0.001
bdl
bdl
0.002
bdl
0.004
bdl
0.002
bdl
0.003
bdl
bdl
Ca
10.102
10.204
10.142
9.853
10.081
10.070
10.145
10.595
10.112
10.055
10.068
9.946
10.011
10.120
9.966
9.795
9.973
F
1.823
1.841
1.940
2.000
1.794
2.202
2.193
2.403
2.347
2.312
3.265
2.158
2.151
2.095
2.274
3.249
2.719
Fe
0.051
0.005
0.022
0.052
0.045
0.100
0.073
0.030
0.058
0.057
0.009
0.079
0.071
0.077
0.063
0.067
0.069
Mn
0.581
0.397
0.367
0.623
0.487
0.484
0.447
0.379
0.623
0.561
0.184
0.481
0.428
0.463
0.425
0.474
0.458
Ti
bdl
bdl
0.018
0.003
0.021
bdl
bdl
bdl
0.006
0.015
bdl
0.003
bdl
0.012
bdl
bdl
bdl
注:“bdl”表示“含量低于检出限”。表7沙柳泉1号伟晶岩脉云母矿物微量元素含量(w(B)/10-6)Table 7 Trace element content of mica minerals in Shaliuquan No. 1 pegmatite vein (w(B)/10-6)组分
Ⅲ带
Ⅳ带
P1-5(5个点)
P1-6(6个点)
P1-9(2个点)
P1-2(10个点)
P1-7(5个点)
Li
937~1020(969)
451~589(535)
1267~1373(1320)
1223~1488(1374.987)
938~1260(1133)
Be
20.3~22.2(21.1)
28.9~58.7(39.7)
19.9~26.4(23.1)
15.5~33.8(25.7)
28.3~36.8(32.3)
Sc
8.3~9.0(8.7)
3.5~19.9(14.0)
21.3~21.7(21.5)
6.0~11.5(8.3)
1.8~3.5(2.8)
Zn
290~327(312)
179~231(201)
274~300(287)
248~4164(351)
345~417(386)
Ga
167~187(173)
113~174(151)
170~175(173)
150~166(156)
142~162(154)
Rb
2478~2717(2577)
1939~2170(2043)
1973~1982(1977)
2164~3831(2485)
2580~6409(3832)
Nb
286~322(300)
161.4~310.8(236.3)
369~369(369)
208~326(279)
157~282(234)
Cs
43.9~54.5(48.4)
45.1~138.4(78.1)
31.6~32.0(31.8)
36~150(69)
59.1~502.0(230.2)
Ba
0.3~0.4(0.3)
0.6~3.4(1.7)
3.8~4.1(3.9)
0.4~0.9(0.6)
0.8~5.5(2.7)
Ta
23.9~26.4(25.3)
7.7~19.9(15.0)
21.6~22.4(22.0)
22~58(29)
26.6~96.2(54.7)
Pb
2.9~3.6(3.2)
4.3~10.5(6.6)
4.5~4.8(4.6)
3.1~8.9(4.2)
3.1~5.0(4.0)
K/Rb
33.7~36.1(34.9)
44.5~47.0(46.0)
48.1~48.6(48.3)
23.5~41.8(37.3)
15.2~34.1(27.1)
K/Cs
1610~2038(1865)
656~2104(1507)
2979~3036(3007)
602~2447(1562)
194~1488(903)
Nb/Ta
11.3~12.2(11.9)
13.6~21.3(16.4)
16.5~17.1(16.8)
3.6~14.7(10.5)
1.6~10.3(6.8)
注:括号内为平均值。比值单位为1。表8沙柳泉1号伟晶岩脉长石矿物微量元素含量(w(B)/10-6)Table 8 Trace element content of feldspar minerals in Shaliuquan No. 1 pegmatite vein (w(B)/10-6)组分
Ⅲ带
Ⅳ带
P1-5(6个点)
P1-6(9个点)
P1-2(6个点)
P1-7(15个点)
Li
13.5~27.1(20.3)
4.4~6.9(5.7)
13.5~62(42.2)
9.3~105(42.6)
Be
5.4~14.6(7.9)
4.1~6.6(5.3)
3.7~10.1(5.4)
4.1~14.8(9.1)
Sc
0.6~0.8(0.7)
0.5~0.8(0.6)
0.5~1.2(0.8)
0.5~0.6(0.6)
Zn
1.0~6.9(4.1)
2.1~4.5(3.1)
2.4~9.9(5.7)
1.1~13.7(3.6)
Ga
19.5~28.0(23.4)
14.6~26.0(18.8)
17.4~24.7(21.4)
17.8~29.3(23.4)
Ge
3.2~3.8(3.7)
2.0~5.0(3.0)
1.8~3.9(2.9)
1.9~4.1(2.9)
Rb
0.7~104.6(34.5)
2.1~2088(356.9)
0.5~128(39.8)
0.7~164(24.9)
Sr
0.9~2.2(1.4)
2.0~5.7(3.3)
5.7~24.6(10.3)
1.1~4.7(2.4)
Cs
1.9~10.4(5.2)
0.3~104(14.1)
1.7~29.2(10.7)
0.2~16.0(2.4)
Ba
0.2~1.3(0.7)
0.2~8.2(1.6)
0.2~14.2(2.8)
0.2~0.9(0.4)
Pb
3.0~10.4(7.3)
3.1~70.9(11.8)
4.6~8.3(5.8)
3.2~7.9(5.5)
K/Rb
57.8~1291(653)
68.9~558(251)
43.7~1697(580)
52.1~1287(667)
K/Cs
224.9~744(552)
754~3169(1342)
156~553(307)
390~4669(1543)
注:括号内为平均值。比值单位为1。表9沙柳泉1号伟晶岩脉石英和绿柱石流体包裹体群类型Table 9 Types of fluid inclusion assemblages (FIAs) hosed in quartz and beryl from the Shaliuquan No. 1 pegmatite vein寄主矿物
包裹体群类型
分布特点
Φ (B)/%
气相
液相
石英
菱铁矿
石膏
原生石英
富液相LV包裹体(Q1)
伟晶岩Ⅲ至Ⅴ带,出现频率高
10~20
80~90
-
-
-
富气相LV包裹体(Q2)
伟晶岩Ⅲ至Ⅴ带,出现频率高
70~80
20~30
-
-
-
含CO2LLV包裹体(Q3)
分布于Ⅳ、Ⅴ带
40~50
50~60
-
-
-
含子晶三相包裹体(Q4)
少见
10~30
50~60
10~20
-
-
纯液相包裹体(Q5)
少见
-
100
-
-
-
次生石英
富液相LV包裹体
出现频率高
10~20
80~90
-
-
-
富气相LV包裹体
少见
50~80
20~30
-
-
-
绿柱石
富液相LV包裹体(B1)
出现频率高
10~20
80~90
-
-
-
富气相LV包裹体(B2)
少数
60~80
20~30
-
-
-
含子晶三相流体包裹体(B3)
少数
70~80
10~20
-
5
10
含CO2LLV包裹体(B4)
少数
10~40
60~90
注:“-”表示表示不存在。表10沙柳泉1号伟晶岩脉石英和绿柱石代表性流体包裹体群均一温度和盐度一览表Table 10 Homogenization temperatures and salinities of representative fluid inclusion assemblages in quartz and beryl from the Shaliuquan No. 1 pegmatite vein样品号
分带
主矿物
包裹体群类型
数量/个
冰点温度/℃
均一温度/℃
w(NaCleq)/%
P1-3
Ⅲ带
石英
Q1
79
-6.5~-1.9
211~427
3.2~9.9
P1-5
P1-6
Q2
6
-3.8~-4.8
315~396
6.2~7.3
P1-9
P1-2
Ⅳ带
石英
Q1
48
-7.5~-2.6
221~409
4.3~11.1
P1-7
Q2
6
-3.8~-4.8
309~359
5.9~7.0
绿柱石
B1
22
-6.0~-1.0
213~363
1.7~9.2
P1-4
Ⅴ带
石英
Q1
22
-6.5~-2.8
200~348
1.2~9.2
绿柱石
B1
24
-6.8~-0.6
277~331
1.1~10.2
图1柴北缘构造带地质简图(a)及沙柳泉地区地质略图(b)(据Feng et al.,2024)
1—第四系沉积物;2—新近系—古近系砂砾岩;3—古元古界达肯达坂岩群片麻岩岩组;4—古元古代达肯达坂岩群大理岩岩组;5—古元古代达肯达坂岩群片岩岩组;6—伟晶岩脉及编号;7—石英正长岩; 8—闪长玢岩脉;9—花岗斑岩脉;10—角闪正长岩;11—地质界线;12—断层及其编号;13—采样位置
Fig. 1 Tectonic sketch map of northern margin of Qaidam Basin(a) and geological sketch map of the Shaliuquan area(b)(after Feng et al.,2024)
1—Quaternary sediments; 2—Neogene—Paleogene conglomerate; 3—Paleoproterozoic Dakengdaban complex (gneiss group); 4—Paleoproterozoic Dakengdaban complex (marble group); 5—Paleoproterozoic Dakengdaban complex (schist group); 6—Pegmatite dikes (numbered); 7—Quartz
syenite; 8—Diorite porphyrite dike; 9—Granite porphyry dike; 10—Hornblende syenite; 11—Geological boundary; 12—Fault and its numbering; 13—Sampling location
图2沙柳泉1号伟晶岩脉分带示意图、野外露头和手标本照片 a.沙柳泉1号伟晶岩脉分带示意图;b.沙柳泉1号伟晶岩脉;c.似文象结构带;d.文象结构带;e.长石带手标本;f.含绿柱石白云母石英带手标本;g.含绿柱石的石英核手标本 Mrc—微斜长石;Ab—钠长石;Qtz—石英;Ms—白云母;Tur—电气石;Brl—绿柱石 表1沙柳泉1号伟晶岩样品统计表 表2电子探针所分析元素的X光谱线及相应标样 注:√表示矿物检测的元素。
Fig. 2 Schematic illustration showing the internal zonation and photos of the outcrop and hand specimens of the Shaliuquan No. 1 pegmatite vein a. The internal zonation of the Shaliuquan No. 1 pegmatite; b. The outcrop of the Shaliuquan No. 1 pegmatite; c. Quasi-graphic texture zone; d. Graphic texture zone; e. Hand specimen from the feldspar zone; f. Hand specimen from the beryl-bearing muscovite-quartz zone; g. Hand specimen from the beryl-bearing quartz core Mrc—Microcline; Ab—Albite; Qtz—Quartz; Ms—Muscovite; Tur—Tourmaline; Brl—Beryl Table 1 List of rock samples from the Shaliuquan No. 1 pegmatite Table 2 X-ray spectral lines and corresponding standards for elements analyzed by electron probe
图3沙柳泉1号伟晶岩显微图像和背散射图像 a.Ⅰ带的钠长石、白云母和石英;b.Ⅰ带的微斜长石和钠长石;c.Ⅰ带的钠长石、白云母和石英;d.Ⅲ带的石英、白云母和铌钽铁矿;e.Ⅲ带的白云母、钠长石和石榴子石;f.Ⅲ带的微斜长石和电气石;g.Ⅳ带的微斜长石和钠长石;h.Ⅳ带的石英、微斜长石和磷灰石;i.Ⅳ带的绿柱石和斜长石;j.伟晶岩中的白云母、微斜长石和钠长石;k.伟晶岩中的钠长石、微斜长石和磷灰石;l.伟晶岩中的铌钽铁矿 Ms—白云母;Qtz—石英;CGM—铌钽铁矿;Grt—石榴子石;Ab—钠长石;Mrc—微斜长石;Ap—磷灰石;Brl—绿柱石;Tur—电气石;Brl—绿柱石
Fig. 3 Photomicrographs and backscattered electron images of rocks from the Shaliuquan No. 1 pegmatite a. Albite, muscovite and quartz in zoneⅠ; b. Microcline and albite in zoneⅠ; c. Albite, muscovite, and quartz in zoneⅠ; d. Quartz, muscovite, and CGM in zoneⅢ; e. Muscovite, albite, and garnet in zoneⅢ; f. Microcline and tourmaline from zoneⅢ; g. Microcline and albite in zoneⅣ; h. Quartz, microcline, and apatite in zoneⅣ; i. Beryl and plagioclase in zoneⅣ; j. Muscovite, microcline, and albite in the pegmatite; k. Albite, microcline, and apatite in the pegmatite; l. CGM in the pegmatite Ms—Muscovite; Qtz—Quartz; CGM—Columbite-Group mineral; Grt—Garnet; Ab—Albite; Mrc—Microcline; Ap—Apatite; Tur—Tourmaline;Brl—Beryl
图4沙柳泉1号伟晶岩脉中云母的Mg-Li对Fe+Mn+Ti-AlⅣ图解(a ,据Tischendorf et al.,1997)及图a中方框区域(b) 表3沙柳泉1号伟晶岩脉云母主量元素平均含量 注:括号内为分析点数;“bdl”表示含量低于检出限;“*”表示该数据是通过计算所得。 表4沙柳泉1号伟晶岩脉长石主量元素含量 注:括号内表示平均数;“bdl”表示含量低于检出限。
Fig. 4 Mg-Li vs. Fe+Mn+Ti-AlⅣ diagram of mica from the Shaliuquan No. 1 pegmatite vein(a,after Tischendorf et al.,1997) and zoom-in view of the boxed area in Figure a (b) Table 3 Major element content of mica in the Shaliuquan No. 1 pegmatite vein Table 4 Major element content of feldspar in Shaliuquan No. 1 pegmatite vein
图5沙柳泉伟晶岩中长石的Or-Ab-An三角投图(a)及沙柳泉伟晶岩铌钽铁矿族矿物不同成因分类图(b) 表5沙柳泉1号伟晶岩脉铌钽铁矿主量元素含量 注:“bdl”表示“含量低于检出限”。 表6沙柳泉1号伟晶岩脉磷灰石主量成分 注:“bdl”表示“含量低于检出限”。 表7沙柳泉1号伟晶岩脉云母矿物微量元素含量(w(B)/10-6) 注:括号内为平均值。比值单位为1。 表8沙柳泉1号伟晶岩脉长石矿物微量元素含量(w(B)/10-6) 注:括号内为平均值。比值单位为1。 表9沙柳泉1号伟晶岩脉石英和绿柱石流体包裹体群类型 注:“-”表示表示不存在。
Fig. 5 Or-Ab-An triangular diagram of feldspar (a) and columbite-tantalite group minerals of different genetic classification map (b) of the Shaliuquan pegmatite Table 5 Major element content of columbite-tantalite in Shaliuquan No. 1 pegmatite vein Table 6 Major element content of apatite in Shaliuquan No. 1 pegmatite vein Table 7 Trace element content of mica minerals in Shaliuquan No. 1 pegmatite vein (w(B)/10-6) Table 8 Trace element content of feldspar minerals in Shaliuquan No. 1 pegmatite vein (w(B)/10-6) Table 9 Types of fluid inclusion assemblages (FIAs) hosed in quartz and beryl from the Shaliuquan No. 1 pegmatite vein
图6沙柳泉伟晶岩石英中流体包裹体 a.富液相两相包裹体;b.富气相两相包裹体;c.含液相CO2三相包裹体;d.含子晶三相包裹体;e.纯液相包裹体;f.次生包裹体
Fig. 6 Fluid inclusion in quartz from the Shaliuquan pegmatite a. Liquid-rich two-phase fluid inclusion; b. Gas-rich two-phase fluid inclusion; c. CO2 Liquid-bearing three-phase fluid inclusion; d. Daughter crystal. bearing three phase fluid inclusions; e. Pure liquid phase fluid inclusion; f. Secondary fluid inclusion
图7沙柳泉伟晶岩绿柱石中的流体包裹体 a.富液相两相包裹体;b.富气相两相包裹体; c、f.含子晶三相包裹体;d、e.含液相CO2三相包裹体 Sd—菱铁矿;Gp—石膏 表10沙柳泉1号伟晶岩脉石英和绿柱石代表性流体包裹体群均一温度和盐度一览表
Fig. 7 Fluid inclusions hosted in beryl from the Shaliuquan pegmatite a. Liquid-rich two-phase fluid inclusion; b. Gas-rich two-phase fluid inclusion; c, f. Three-phase fluid inclusion containing daughter minerals including gypsum and siderite; d, e. Liquid CO2-bearing three phase fluid inclusions Sd—Siderite; Gp—Gypsum Table 10 Homogenization temperatures and salinities of representative fluid inclusion assemblages in quartz and beryl from the Shaliuquan No. 1 pegmatite vein
图8沙柳泉1号伟晶岩脉中石英(a~c)和绿柱石(d)的流体包裹体拉曼图谱 Qtz—石英;Sd—菱铁矿;Gp—石膏
Fig. 8 Raman spectra of fluid inclusions in quartz (a~c) and beryl (d) in the Shaliuquan No.1 pegmatite veinQtz—Quartz; Sd—Siderite; Gp—Gypsum
图9早期石英中流体包裹体均一温度(a)和盐度(b)直方图及绿柱石中流体包裹体均一温度(c)和盐度(d)直方图
Fig. 9 Histograms showing homogenization temperature (a) and salinity (b) of fluid inclusions in the early quartz and histograms showing homogenization temperatures (c) and salinities (d) of fluid inclusions in beryl
图10白云母-含锂白云母的替代机制(a,据Roda-Robles et al.,2007)、长石K/Rb-Rb图解(b)及沙柳泉1号伟晶岩脉云母 K/Rb-Cs图解(c,据周起凤等,2013)和云母K/Cs-Cs图解(d) 图a中“□”代表晶体空位。虚线区域为不同类型稀有金属矿床和不含矿伟晶岩中云母和钾长石的K/Rb值和Cs含量。其中,Li-Cs-Ta为加拿大Tanco超大型稀有金属矿床(Goad et al.,1981);Li为纳米比亚Karibib伟晶岩(Roda-Robles et al.,2007);Be-Nb-Ta为阿根廷Totoral伟晶岩(Oyarzábal et al.,2009);不含矿、Li-Be-Ta和Li-Cs-Be-Ta为西班牙Cap de Creus伟晶岩(Alfonso et al.,2003)
Fig. 10 Substitution mechanism of muscovite and Li-containing muscovite (a, after Roda-Robles et al., 2007), K/Rb-Rb diagram of feldspar (b), K/Rb-Cs diagram (c, after Zhou et al., 2013) and K/Cs-Cs diagram of mica (d) of Shaliuquan No. 1 pegmatite vienThe "□" in Figure a represents crystal vacancy. The dashed areas are the K/Rb values and Cs contents of mica and K-feldspar from different types of rare-metal pegmatites and barren pegmatites. Among them, Li-Cs-Ta pegmatites are represented by the Tanco super-large rare metal deposit in Canada (Goad et al., 1981); Li pegmatites are represented by the Karibib pegmatite in Namibia (Roda-Robles et al., 2007); Totoral Be-Nb-Ta pegmatite in Argentina (Oyarzábal et al., 2009). Barren, Li-Be-Ta and Li-Cs-Be-Ta pegmatites in Cap de Creus, Spain (Alfonso et al., 2003)
图11沙柳泉1号伟晶岩脉中磷灰石Fe+Mn/Ca含量散点图(a)及沙柳泉伟晶岩中磷灰石Fe/Mn含量散点图(b)
Fig. 11 Binary plot of (Fe + Mn) versus Ca of apatite (a) and binary plot of Fe versus Mn of apatite (b) in the Shaliuquan No. 1 pegmatite vein
图12沙柳泉1号伟晶岩脉Ⅲ带和Ⅳ带磷灰石F含量箱型图(a)及单个磷灰石核部至边部F含量变化趋势(b)
Fig. 12 Box plot of the F contents in apatites (a) and variation of F contents in individual apatite grain from core to margin (b) in the Shaliuquan No. 1 pegmatite vein
图13沙柳泉1号脉伟晶岩流体包裹体盐度箱型图(a)和沙柳泉1号脉伟晶岩流体包裹体均一温度箱型图(b)
Fig. 13 box plots showing salinities (a) and homogenization temperatures (b) of fluid inclusion assemblages from the Shaliuquan No. 1 pegmatite
图14沙柳泉1号伟晶岩脉流体包裹体均一温度-盐度散点图(a)及其他伟晶岩矿床流体包裹体均一温度-盐度图(b) 黑色虚线区域为Be矿化伟晶岩中流体包裹体的均一温度和盐度范围,灰色虚线区域为Li矿化伟晶岩中流体包裹体的均一温度和盐度范围(熊欣等,2021b;2022;Lü et al.,2024)
Fig. 14 Homogenization temperature vs. salinity binary plot of fluid inclusion assemblages in the Shaliuquan No. 1 pegmatite vein(a) and Homogenization temperature-salinity maps of fluid inclusions in other pegmatitic deposits (b) The area highlighted using black dashed lines represents the homogenization temperature and salinity range of fluid inclusions in Be mineralized pegmatite, and the area highlighted using grey dashed lines represents the homogenization temperature and salinity range of fluid inclusions in Li mineralized pegmatite (Xiong et al., 2021b; 2022; Lü et al., 2024)
-
参考文献
摘要
文章对柴北缘沙柳泉1号绿柱石型伟晶岩脉按结构分带开展系统矿物学和流体包裹体研究,探讨沙柳泉伟晶岩岩浆分异和成矿流体演化特征。微斜长石和云母的成分变化趋势表明,沙柳泉1号伟晶岩从边缘向核部的岩浆演化主要受分离结晶的控制,分异程度逐渐升高。熔体的演化伴随着流体盐度的降低,流体于绿柱石结晶阶段变为富CO2弱酸性流体。成矿流体从早期的中高温(200~427℃)、低盐度(w(NaCleq)为3.2%~9.9%)的NaCl-H2O体系向后期的NaCl-H2O和NaCl-H2O-(CO2)组成的2种不同性质的流体演化。大量CO2流体包裹体及流体包裹体内含较多菱铁矿(FeCO3),指示富CO2(CO)流体可能促进了绿柱石结晶。1号脉伟晶岩铍矿化是伟晶岩熔(流)体分异演化的结果。
Abstract
In this contribution, systematic mineralogical and fluid inclusion study were performed on the Shaliuquan No.1 beryl-type pegmatite dike at northern margin of Qaidam Basin based on its internal zonation to explore the magmatic differentiation and evolution of ore-forming fluid within the pegmatite. The evolutionary trends of microcline and mica compositions suggest that the evolution of magmatic differentiation of the No.1 pegmatite from margin to core is mainly controlled by fractional crystallization, and the degree of differentiation increases gradually. The differentiation of the pegmatite-forming melt is accompanied by the decrease in the fluid salinity. The ore-forming fluids evolved to CO2-bearing, weakly acidic fluids during the beryl crystallization. The ore-forming fluid hosed by quartz belongs to the NaCl-H2O system with medium-high temperature (200~427℃) and low salinity (w(NaCleq) 3.2%~9.9%), whereas that hosted by beryl belongs to the NaCl-H2O-(CO2) system with medium-high temperature (213~363℃) and low salinity (w(NaCleq) 1.1%~10.2%). The early-stage NaCl-H2O fluid evolved to two distinctly different fluids, namely a NaCl-H2O fluid and a NaCl-H2O-CO2 fluid at the late stage. The presence of abundant CO2-rich fluid inclusions and daughter minerals including siderite (FeCO3) indicates that the crystallization of beryl was facilitated by fluids enriched in CO2 (CO). The Be mineralization hosted by the Shaliuquan No. 1 pegmatite is likely the consequence of both melt differentiation and fluid evolution.