中国碱性杂岩的成因及其成矿作用

麻 菁，曾普胜,3，苟瑞涛，王聚杰，代艳娟

(1. 国家地质实验测试中心，北京 100037； 2. 中国地质大学(北京)，北京 100083；3. 昆明理工大学，云南昆明 650000)



中国碱性杂岩的成因及其成矿作用

麻 菁1,2，曾普胜1,2,3，苟瑞涛1,2，王聚杰1,2，代艳娟1,3

(1. 国家地质实验测试中心，北京 100037； 2. 中国地质大学(北京)，北京 100083；3. 昆明理工大学，云南昆明 650000)

本文从碱性杂岩的产出和分布、地质特征、地球化学特征、成因、成矿作用几个方面综述了近年来对于我国碱性杂岩的研究成果与进展：(1) 岩石学和同位素特征表明，硅不饱和的碱性杂岩类多属地幔低度部分熔融的原始岩浆为主侵位的产物；而硅饱和或过饱和碱性杂岩类多属深源岩浆与陆壳混染的产物。(2) 地幔源区的低度部分熔融导致了稀土元素和大离子亲石元素等不相容元素的富集，同时富集的挥发份构成了矿化剂，对成矿具有重要控制作用。(3) 深大断裂控制着碱性杂岩的产出，同时伴随着地质历史时期的重要地质事件，中国受深大断裂控制的碱性杂岩带主要有郯城-庐江碱性杂岩带、攀西碱性杂岩带和哀牢山-金沙江碱性杂岩带等9条。

碱性杂岩 深大断裂 Sr-Nd-Pb同位素

Ma Jing, Zeng Pu-sheng, Gou Rui-tao, Wang Ju-jie, Dai Yan-juan. Genesis and metallogenesis of alkaline complexes in China mainland [J]. Geology and Exploration, 2015, 51(3):0466-0477.

0 概述

碱性岩是地壳中分布较少的一种岩石类型，但由于其物质来源很深，且多产出于拉张性构造环境等特殊背景，因而一直为国内外地质学家所重视。碱性岩很深的物质来源使其对于研究下地壳和上地幔等地球深部物质的组成、演化过程以及壳幔相互作用提供了很好的依据，以至于许多地质学家将碱性岩称作窥视地幔的窗口(赵振华，1994)；另外，其特殊的产出环境也为板内大型构造活动演化及相关成矿作用的探索给出了许多线索。

近年来，随着科学技术条件的进步和成熟，与富碱侵入岩等碱性岩密切相关的大型超大型内生多金属矿床已引起国内外学者的普遍重视，同时大量研究表明该类型矿床成矿作用经历了明显的深部地质作用过程(黄玉蓬等，2013)。世界范围内的许多重要地质作用及重要矿产资源均与碱性杂岩有着密切的关系，如内蒙古白云鄂博、四川冕宁牦牛坪和美国芒廷帕斯、加里诺斯等稀土矿(费红彩等，2007)，河北东坪、内蒙古哈达门、加拿大Lacshortt和Kircland、美国科罗拉多的Cripple Creeak和巴布亚新几内亚的Lihil等金矿(卫万顺等，2001)。由此看来，研究碱性杂岩有着极为重要的理论意义和应用价值。因而，本文通过对不同区域的碱性杂岩体的地质背景、岩体地质特征和地球化学特征等方面的对比分析，并从近年来已有较为详细研究的岩体中选取具有代表性的碱性岩体和相关矿床，来探讨与成矿有关的杂岩体的成因和成矿作用过程，试图为碱性杂岩的进一步研究和相关矿床成矿理论的建立提供依据。

1 碱性杂岩产出的构造背景

碱性岩的分布一般受规模较大的断裂所控制，在空间上常构成线状延伸带(图1)，形成环境主要与大陆板内非造山裂谷及深断裂、幔柱活动区域和板缘活动带深断裂等拉张或非挤压性构造动力学背景有关(蔡剑辉等，2012)，多分布在板块的边缘、隆起区或裂谷带和已固结的褶皱带中，在少数情况下，也有同造山运动相关的碱性岩体(阎国翰等，1989)。

图1 中国碱性杂岩带及重要岩体分布简图(据张玉泉等，1997；赵振华等，2003；阎国翰等，2008修编)Fig.1 Sketch map showing distribution of alkaline complex belts and major rock masses in China mainland (modified from Zhang et al., 1997; Zhao et al., 2003; Yan et al., 2008) (1)-郯城-庐江碱性杂岩带；(2)-太行山-大兴安岭碱性杂岩带；(3)-华北克拉通北缘碱性杂岩带；(4)-塔里木北缘碱性杂岩带；(5)-华北克拉通南缘碱性杂岩带；(6)-东秦岭碱性杂岩带；(7)-东南沿海碱性杂岩带；(8)-攀西碱性杂岩带；(9)-西金乌 兰湖-哀牢山-金沙江碱性杂岩带 (1)-Tancheng-Lujiang alkaline complex belt; (2)-Taihang-Da Hinggan Mountains alkaline complex belt; (3)-Northern margin of the North China Craton alkaline complex belt; (4)-Northern margin of Tarim Basin alkaline complex belt; (5)-Southern margin of the North China Craton alkaline complex belt; (6)-East Qinling alkaline complex belt; (7)-Southeast coast alkaline complex belt;(8)-Panxi alka line complex belt; (9)-Xijir Ulan Nuur-Ailaoshan-Jinsha River alkaline complex belt

1.1 中国主要的碱性杂岩带

根据前人的资料和研究成果，本文列出了中国9条主要的碱性杂岩带(图1和表1)，并对其中部分杂岩带及其相伴生的重要小型杂岩带进行了重点陈述和研究。其中部分杂岩带或次一级岩带的特征如下：

郯城-庐江燕山期碱性杂岩带，主要沿郯庐断裂带的主断裂和次一级断裂的东西两侧分布，纵跨兴蒙-吉黑造山带、华北克拉通、大别-苏鲁造山带和扬子克拉通四个大地构造单元，延伸长度近2000 km，同位素测年表明该岩带侵入时间为150～99Ma，多为晚中生代侵入。对Nd同位素的研究显示该碱性岩带Nd(t)值除位于北端兴蒙-吉黑造山带的岩体为较小的正值外，其余均为较大的负值，表明该杂岩带主体应来自富集程度较高的幔源物质(阎国翰等，2008)。

华北克拉通北缘印支期-海西期碱性杂岩带(蔡剑辉等，20120)，沿东西向的尚义-赤诚-平泉深断裂发育一条长达1500 km的三叠纪碱性岩带，次一级断裂控制着岩体的产出，分布有河北阳原姚家庄岩体(陈斌等，2013)，与东坪金矿关系密切的河北水泉沟碱性岩体(刘海田等，2013)，天津蓟县孙各庄碱性杂岩体(蔡剑辉等，2012)。

表1 中国主要碱性杂岩带地质特征Table 1 Geological characteristics of major alkaline complex belts in China mainland

华北克拉通南缘古-中元古代碱性杂岩带，该碱性岩带中的岩体均发育于熊耳-中条三叉拗拉谷内，侵位年龄在1.84～1.60Ma期间，处于此拗拉谷开始伸展裂解的拉张环境。本岩带分布有驾鹿霓辉正长斑岩体、朱阳岔角闪石英二长岩体、眼窑寨碱性火山岩体、龙王幢碱性花岗岩体和麻坪碱性正长岩体，基本上均属于铝过饱和的中酸性岩体(柳晓艳，2011)。

川西冕宁-德昌喜山期碱性杂岩带，岩体主要产于扬子地台西南缘，攀西裂谷北中段西侧(施泽民等，1996)，安宁河断裂带以西的地带(林德松，1999)。该杂岩带产出的碱性杂岩与稀土矿的关系紧密，是我国重要的稀土成矿带，北部主要出露有牦牛坪和木洛寨3个杂岩体，南部侵位了受大陆槽走滑断裂控制的大陆槽碱性岩体(侯增谦等，2008)。

安宁河海西-印支期碱性杂岩带，沿扬子地台西缘安宁河深断裂分布，岩体严格受安宁河-易门断裂带和东部的普雄河-普渡河断裂带控制(张云湘等，1988)。本杂岩带以环状碱性杂岩体为主，杂岩体多呈孤立点式同心环状小岩体或小的岩株群产出，出露面积从不足1km2到32km2；主要分布在攀西裂谷的中南段，由北向南分别有德昌大向坪中心式环状碱性超基性复合杂岩体，宁南流沙坡会理猫猫沟环状霓霞正长岩杂岩体和云南禄丰鸡街不对称中心式环状碱性超基性杂岩体，断续展布达260km2以上(赵正等，2012)。

西金乌兰湖-金沙江-哀牢山新生代碱性杂岩带，总体呈NW向断续分布，西起新疆塔什库尔干，西段沿NWW向展布，往东经过青海玉树西南逐渐转为近NW向分布，一直延续到云南金平，构成一条长达3700km的新生代富碱钾质岩浆岩带。该碱性岩带从超基性岩、基性岩、中性岩到酸性岩均有出露，同位素测年显示岩体年龄范围为41～27Ma，属于喜山期侵入岩，总体上表现为从西到东由新变老的趋势(张玉泉等，1997)，侵入岩带西段产出有塔什库尔干苦子干岩体(柯珊等，2006)，东段分布有姚安碱性杂岩体(程锦等，2007)和永平卓潘碱性杂岩体(董方浏等，2007)。

1.2 相关杂岩体产出的地质背景

我国的碱性岩一般也呈带状分布于区域性构造活动带上，且多产出于板块缝合带、大陆边缘活动带和深大断裂处。内蒙白云鄂博稀土矿的碳酸岩及碱性杂岩产出于华北古陆与内蒙海西古大洋两大构造单元之间的乌兰宝力格深大断裂(赖小东等，2012)；内蒙巴尔哲地区碱性花岗岩产于中亚造山带东部的兴蒙造山带(杨武斌等，2011)；河坎子碱性杂岩体在大地构造位置上处于中朝准地台北缘的燕山台褶带，侵位和展布受锦西-青龙近东西向的大断裂及次一级的断裂构造控制(任康绪等，2004)；河北水泉沟碱性岩体产于华北地台北缘中段，东西向的尚义-赤诚-平泉深断裂南侧的燕山台褶带内(刘海田等，2013)；山东郗山-龙宝地区位于华北板块东南缘，郯庐断裂以西，产出的碱性杂岩主要受次一级的断裂所控制(于学峰等，2010)，因而成矿规模也较小；山西临县紫金山碱性火成岩产在华北地台中央造山带向西凸出部位北侧的晋西挠褶带内(张宏法等，2010)；中甸甭哥碱性杂岩体大地构造上临近欧亚板块和冈瓦纳板块的结合部位，属喜马拉雅-特提斯构造域东缘，义敦岛弧南缘部分(黄玉蓬等，2013)；攀西地区的环状碱性杂岩体主要分布在攀西裂谷的中南段，岩体严格受安宁河-易门断裂带和东部的普雄河-普渡河断裂带控制(赵正等，2012)；云南省姚安碱性杂岩体是长达3700 km的哀牢山-金沙江新生代钾质碱性岩带的组成部分(程锦等，2007)。

但是，近些年的研究表明，并不是所有的碱性岩都产于大陆裂谷环境，它们也可以产于大陆碰撞带环境，但一般也均为后造山期的拉伸环境中所形成。如与碳酸岩-碱性杂岩有关的川西冕宁-德昌喜马拉雅期稀土元素成矿带产于印度-亚洲大陆碰撞带东缘，受一系列新生代走滑断裂系统的控制(侯增谦等，2008)；塔什库尔干新生代碱性杂岩位于青藏高原构造挤压最强烈、地壳短缩量最大的帕米尔构造结的中东部，沿塔什库尔干断裂近南北向展布(柯珊等，2006)；川乌鲁碱性杂岩体位于中国南天山西侧阔克萨彦岭一带，在大地构造位置上，位于塔里木板块北缘活动带与伊犁微板块之间(黄河等，2010)。

2 碱性杂岩分类

2.1 碱性杂岩的分类和定义

Shand(1922)在将碱性岩按(K2O+Na2O)、SiO2、A12O3中的阳离子数之比为1∶6∶1作为判别碱性岩的标准后，将碱性岩分为以下两类(表2)：

硅不饱和类：铝饱和或不饱和类。代表性岩石有云霞正长岩、钠质霞石正长岩，似长石出现；硅饱和或过饱和类：以含钠角闪石、霓石为特征的正长岩和花岗岩(Sjfrensen, 1974；Bonin, 1998)。根据SiO2含量的不同，又可将碱性岩分为超基性、基性、中性、酸性碱性岩和碱性岩脉5大类(见表2)，每大类又可划分出狭义的碱性岩和强碱性岩类(曾广策等，1996)。

表2 碱性岩分类表(据曾广策等，1996)Table 2 Classification of alkaline complexes (after Zeng et al., 1996)

在现代地质学研究中，常用里特曼组合指数σ=[(K2O+Na2O)/(SiO2-43)](wt%)来判断岩石是否为碱性岩，即将σ=3.3作为划分界限，σ>3.3的岩石为碱性岩，σ<3.3非碱性岩(邱家骧，1993)。在我国通常还利用AR-SiO2图等投图的点位所在的区域，来判断岩浆岩落在碱性岩区、过碱性岩区等位置的某个范围。

2.2 碱性杂岩地质特征

碱性杂岩体的产出由于多受控于深大断裂，因而总体来看，多沿大的断裂带和板块缝合带呈串珠状产出(袁忠信等，1997)，而每个单独的岩体多呈圆形或近椭圆形出露。由以上各岩体的地质特征可以看出，虽然碱性岩体整体上一般产出于大的裂谷，但具体到每处不同的岩体，则更多的受局部小断裂的控制。同时可以发现，碱性岩体的岩石组成主要为正长岩类(角闪正长岩、辉石正长岩、正长岩、石英正长岩、碱性正长岩等)，次为碱性花岗岩和二长岩，而对于与稀土矿密切相关的牦牛坪、郗山等岩体，则多伴生有为数不少的碳酸岩脉。此外，碱性杂岩体除了水泉沟和塔什库尔干岩体出露面积为上百km2外，其余统计到的岩体出露范围均较小，从不足1km2到几十km2不等，且与稀有稀土元素矿产有关的岩体出露面积相对最小。

3 碱性杂岩的地球化学特征

地球化学近年来一直是地质学中定性定量地研究地质体的一个重要途径，对于岩石成分的测定、原岩的恢复、成岩成矿年龄的获取、成矿流体的来源及演化等方面的研究均具有重要意义。下面将就我国几个典型的碱性杂岩体的主要地球化学特征进行比对，分析不同地区、不同岩性和不同含矿性的杂岩体地球化学的相同之处，为碱性杂岩的研究提供参考；更重要的是研究其间的差异，为碱性杂岩体成矿的研究提供依据，并为相关矿床的勘查提供帮助。

3.1 岩石地球化学特征

在不厌其烦地引述完林德的“需求相似理论”及其形成原因后，再看貌似抽象的“学生是否应该画得像老师”这个话题，我们就必须从商品需求、社会平均审美水平等方面考虑。也只有经历了这种相对全面的思考之后，我们可以发现，艺术史不是一种孤立存在，而是复合的、重叠的。没有记录“学生画得像老师”类文案的艺术史，或许在形态学意义的书写上更纯粹，但也因此更偏激。

3.1.1 硅不饱和类

以内蒙古白云鄂博碱性岩、冕宁-德昌杂岩体的碳酸岩和云南鸡街碱性杂岩为例。

内蒙古白云鄂博含矿的碱性岩系主要为白云岩和霓闪钠长岩，其中白云岩SiO2含量从9.0%～12.0%，属SiO2不饱和类。碱性岩系表现出明显的轻重稀土分异，但是以白云岩的LREE/HERR比值最大，霓闪钠长岩的LREE/HERR比值最小，其中白云岩中的稀土总量也是最高，与意大利中部翁布里亚-拉齐奥地区(ULUD)的地幔深处低度部分熔融形成的火成碳酸岩特征(Castorinaetal.,2000)极为相似，且岩脉对于喷出岩的稀土总量要低一些(肖荣阁等，2012)。

川西冕宁-德昌喜马拉雅期稀土元素成矿带上，牦牛坪、大陆槽、和里庄碱性杂岩体具有相似的地球化学特征，碳酸岩极度富集LREE和大离子不相容元素，相对亏损高场强元素，Nb、Ta、P、Zr、Hf和Ti负异常显著，反映出该岩浆源区曾发生过强烈的交代富集作用；岩体中正长岩表现为高铝、高碱、高SiO2特征，K2O变化范围大，K2O/Na2O比值明显区别于新生代之前侵位的花岗岩，似乎表明正长岩属深源碳酸岩浆与早期花岗岩体共同作用的结果(侯增谦等，2008)。

云南省罗茨地区的鸡街碱性超基性杂岩体的SiO2含量从40.3%～44.6%，属SiO2不饱和类，均富集K、Rb、Sr、Ba等大离子亲石元素(代表了低度的部分熔融程度)，亏损Sc、Cr、Ni等过渡族元素和不相容元素，稀土元素总量偏低，重稀土亏损(赵正等，2012)。

3.1.2 硅饱和或过饱和类

以云南永平卓潘碱性杂岩体为例。

云南永平卓潘碱性杂岩体的地球化学特征显示其为SiO2饱和，高碱、高K2O/Na2O比值、低TiO2、高Al2O3的超钾质钾玄岩系列岩石，微量元素富集Rb、Sr、Ba等大离子亲石元素，亏损Zr、Nb、Ti、P等高场强元素，同时富集某些过渡族元素(董方浏等，2007)。其Nd同位素特征(见下文)表明，岩浆作用过程中有较多的地壳物质混染，是典型的壳幔相互作用的结果。

通过对以上列举到的代表性杂岩体和其他未列出杂岩体的对比分析，可以看出碱性杂岩的岩石地球化学特征一般表现为高硅、高铝，富碱且高K2O/Na2O比值，低TiO2；微量元素富集Rb、Sr、Ba等大离子亲石元素，亏损Zr、Nb、Ti、P等高场强元素，同时富集某些过渡族元素；稀土元素表现为稀土元素总量较高，轻稀土相对富集，且轻、重稀土元素分馏明显，Eu异常不显著。这些特征表明碱性杂岩体多属深部地幔低度部分熔融的产物，有碳酸岩相伴时分熔程度最低，它们通常代表了硅不饱和的原始岩浆，受壳源物质混染较少；深部熔浆上升过程中，与陆壳产生不同程度的混染，使其SiO2含量增加，变成硅饱和或过饱和的岩石类型，并使Sr-Nd-Pb同位素地球化学特征表现出显著地陆壳混染的特征。因此，硅饱和或过饱和的碱性杂岩体是典型的壳幔相互作用的产物。

3.2 Sr-Nd-Pb同位素地球化学

Sr-Nd-Pb同位素不仅在地质体的年代学研究中有着重要作用，而且对于示踪物源具有十分重要的意义。表3列出了我国五个具有代表性的碱性杂岩的Sr-Nd-Pb同位素特征，从中可以看出：对于典型的碱性杂岩体(如牦牛坪岩体和卓潘岩体)，杂岩体以碱性正长岩为主，Sr和Pb同位素均具有典型的壳-幔同熔特征，而Nd同位素反映了岩浆在侵位过程中受到了较多地壳物质的混染；岩性以火成碳酸岩为主的白云鄂博岩体和基性的鸡街岩体，Sr同位素却代表了典型的上地幔特征，Nd同位素代表了仍有少量壳源物质的混入；巴尔哲碱性花岗岩的Sr、Nd同位素则均反映了比较典型的地幔源区，应为幔源花岗岩。以上五个碱性杂岩体的同位素特征所反映的信息，印证了碱性杂岩多产于深大断裂或其次生断裂中的事实，同时也说明形成碱性杂岩的原始岩浆多有幔源成分的加入，巴尔哲碱性花岗岩更表现为完全的幔源特征，而其他岩体在母岩浆形成和侵位过程中则均或多或少受到了壳源物质的交代或混染。

4 相关矿床的成矿作用讨论

Wooley(2002)认为碱性岩不仅有巨大的研究价值，而且还是某些金属和商品如Nb、Cu、U、V、Th、REE、金刚石和陶瓷原料的巨大储存库。在我国早期的矿产勘探中，20世纪中期开始便陆续发现了白云鄂博、巴尔哲和牦牛坪等与碱性岩相关的稀土稀有元素矿床。至于金矿，在80年代之前，国内地质学界普遍认为碱性岩类是贫金的地质体，直到之后一些碱性岩型的金矿的发现才逐渐改变了这种观念(任康绪，2003)，并开始加大了对碱性岩及其成矿性的研究，逐步建立起了相关矿床的矿床成因模型。

对于中国碱性杂岩成因的研究发现其物源区主要为上地幔(或加厚的下地壳)，在构造环境由俯冲挤压向陆内伸展、拉张转换的动力学条件下，沿断裂系统中的薄弱处向上侵入，同时从深源带来了丰富的成矿物质。特别是地幔源区岩浆的低度部分熔融，导致了不相容元素(REE，LILE)富集，同时富集的挥发分构成矿化剂，对成矿具有重要的控制作用。厚的岩石圈拆沉或与去根作用有关的金伯利岩岩筒、钾镁煌斑岩等对金刚石的形成有利；稀土-稀有元素更倾向于富集在碳酸岩中，因而碳酸岩脉或岩墙的产出对于稀土的成矿意义重大；深源的基性-超基性杂岩控制着铂族元素-铜镍硫化物矿床、宝石等的产出；煌斑岩脉(群)通常与金矿的富集密切相关。

本文以我国两大稀土矿床为例，重点介绍了与碱性杂岩有关的稀有稀土元素矿床的成矿作用。

中国的稀土储量和产量近年来一直位居世界第一。与成因类型和产出环境较为复杂的重稀土矿床不同，轻稀土矿床的形成条件相对单一，主要为与碱性正长岩和火成碳酸岩有关的内生矿床；在我国产出较多，可以分为正长-碳酸岩浆热液型和碳酸岩浆喷发型两个小类(费红彩等，2007)；另有部分碳酸岩风化壳型矿床，主要产于巴西和澳大利亚(宋文磊等，2013)。此外，还有一类与碱性花岗岩密切相关的稀有稀土元素矿床，在国内已发现了巴尔哲超大型矿床，该类矿床的轻重稀土元素含量均较高。

4.1 牦牛坪碱性杂岩带的成矿

川西冕宁-德昌喜马拉雅期稀土元素成矿带的形成与碱性正长岩和火成碳酸岩的产出关系密切，稀土矿体主要呈大的脉体产于碳酸岩的外围。牦牛坪稀土矿床的矿体根据地质产状与矿物组合可以分为正长岩-碳酸岩型、细脉型和霓辉重晶伟晶岩型三种，其中正长岩-碳酸岩型矿体分布最广，矿物组成为伟晶状方解石、霓辉石、重晶石和萤石(秦朝建等，2008)。容矿围岩主要为碳酸岩-正长岩杂岩体。

表3 代表性碱性杂岩的Sr-Nd-Pb同位素特征Table 3 Sr-Nd-Pb isotopic characteristics of typical alkaline complexes

田世洪等(2006)和秦朝建等(2008)对牦牛坪稀土矿进行了详细的同位素研究，发现矿床的Pb-Sr-Nd同位素测试值均显示富集地幔的特征，且更接近于EMⅠ型；氟碳铈矿-重晶石型矿脉的C-H同位素值也表明了成矿物质的地幔来源；对于矿体中萤石、方解石、氟碳铈矿的稀有气体He的研究显示其明显不同于地壳成因的特征，说明这些矿物捕获的包裹体中含有幔源的气体与流体，进一步证明了成岩成矿物质的幔源性质。富含稀土的碳酸岩岩浆由富集地幔低度部分熔融而来。

前人曾认为在原始岩浆最初的演化过程中，碳酸岩岩浆和正长岩岩浆发生了液态不混溶的岩浆分异，其理由是：二者在时空上密切共生，并且同位素Sr-Nd特征相近；形成的碳酸岩中镁铁含量较低，明显不同于地幔部分熔融后产生的初始富镁碳酸岩(Leeetal.,1998)；二者具有相似的稀土配分型式，但碳酸岩含量明显较高，说明稀土元素在碳酸岩熔体中更富集(Wendlandtetal.,1979；侯增谦等，2008)。但更可能的过程是，原始岩浆上升过程中同化混染了早期的长英质岩石，因为正长岩的年龄为40.8Ma，而与成矿关系密切的碳酸岩等的年龄要晚得多，为31.7Ma(侯增谦等，2008)。

综上所述，处于攀西裂谷与龙门山-锦屏山造山带的转折部位的牦牛坪稀土矿的成矿过程可能为：新生代时期，区域上的构造性质逐渐由剪切挤压转变为剪切拉张，导致富集地幔在发生减压，低度部分熔融后形成了碳酸岩；在原始岩浆进行了初步的分异之后，岩浆上升过程中，进一步与上部陆壳同化混染，改造早期的花岗质岩石，形成正长质岩浆，高温、富挥发分的含矿流体沿走滑断裂系统迅速向上运移，在浅部侵位形成了碱性杂岩体；使得氟碳铈矿等稀土矿物和萤石等脉石矿物沿着孔隙和浅部的裂隙、断裂系统充填成矿。

4.2 巴尔哲稀土矿成矿作用

巴尔哲超大型稀土、铌、铍和锆矿床的矿化主要集中在801碱性花岗岩体中，该岩体可分为东、西两个岩株，向下连为一体。岩体由下部钠闪石碱性花岗岩岩相带和上部富钠长石的碱性花岗岩岩相带，良好的岩相分带也表明花岗岩浆在侵位后处于相对封闭的环境。发生稀有稀土元素矿化的岩体主要分布于上部的富钠长石的碱性花岗岩岩相带，成矿元素富集在兴安石、铌铁矿、烧绿石、霓石和锆石中，矿石品位高，但分布不均匀(杨武斌等，2011)。岩体中钠长石的交代作用从深部到浅部逐渐增强，稀土、钇含量也随之明显增高，且重稀土比轻稀土增长得快(王一先等，1997)。钠长石碱性花岗岩中的矿石矿物呈面型，矿化程度与钠长石和石英含量呈正相关(杨武斌等，2009)。因此，该矿床的主体是富集钠长石和石英的东岩株。

研究显示，含矿的碱性花岗岩体是由流体饱和或过饱和的高演化岩浆固结形成，富矿的岩体处于上部岩相带也同Bakkeretal.(2006)的研究结果相符，他们认为这种高演化的岩浆一般堆积在岩浆房的顶部。有3条证据支持这种观点：岩体具有稀土四分组效应，表明其受高演化的富挥发分岩浆的制约，且岩浆体系已经进入了类似水流体系统(Bau, 1996)；岩相带的上部普遍产出有伟晶岩和晶洞，充分说明上部岩相带是由富含流体相的高演化岩浆形成(Bakkeretal.,2006)，伟晶岩的出现同时还意味着在岩浆结晶过程中水是饱和的；矿化的花岗岩中交代成因的钠长石是自交代的产物，与体系富含流体有关(杨武斌等，2009)。通过对岩体成因的研究，我们得知岩浆的源区为交代富集地幔，富集地幔不仅提供了大量的成矿元素，还提供了充足的挥发组分。流体和挥发分的存在，降低了岩浆的粘度，利于分离结晶作用的进行，同时使成矿元素得以富集，为后期的交代作用提供了物质基础(王一先等，1997)。

牛贺才等(2008)对赋矿岩体富晶体流体包裹体的研究发现，该岩体流体包裹体中的晶体是长石和云母等硅酸盐矿物，而不是通常见到的盐类矿物。这类包裹体的发现也表明含矿岩体的形成与岩浆-热液过渡阶段有直接的成因联系，包裹体中广泛分布着稀土碳酸盐矿物则说明稀土元素在花岗岩在演化到岩浆-热液过渡阶段之前已经富集到足以形成独立稀土矿物的程度(牛贺才等，2008)。据此可以推测，在经历过岩浆结晶分离阶段之后岩体中便已富集了足够形成稀土矿床的矿石矿物，使得岩体中的稀土元素含量达到工业品位。在此之后，随着花岗岩体里面石英中熔体-流体包裹体，以及岩体顶部晶洞和伟晶岩的普遍出现，岩浆的演化进入到了岩浆-热液过渡阶段(Bakkeretal.,2006)。在该阶段，成矿元素随着自交代作用的进行进一步富集，使岩体中稀土元素含量的变化范围进一步扩大，并造成了最终自下而上的岩相学分带。

5 中国与碱性杂岩有关的资源展望

碱性杂岩与REE、金刚石、金、TR(Nd-Ta-Zr-Hf、Sc)、PGE(铂族元素)、宝石等多种珍贵矿产资源的产出有着密切联系，以下将我国各碱性杂岩带中已经成矿和具有成矿潜力的杂岩体或区域位置分别列出：

(1) 郯城-庐江燕山期碱性杂岩带：辽宁凤城、山东郗山和龙宝山三处岩体与REE成矿有关；辽宁瓦房店和山东蒙阴岩体与金刚石的产出有关；辽宁的赛马和柏林川两处岩体具备形成U、Th和REE矿产的潜力(景立珍等，1995；武建勇等，2012)。

(2) 大兴安岭-太行碱性杂岩带：北段大兴安岭西侧地区具有产出REE和金矿的潜力，已发现有与碱性花岗岩有关的巴尔哲大型REE、锆矿床(林德松，1999)。

(3) 华北克拉通北缘碱性杂岩带：沿该杂岩带分布有一系列钼、金矿床(聂凤军等，2011；张国瑞等，2012)，其中有相当部分矿床的产出与碱性正长岩和碱性花岗岩密切相关(如东坪金矿、河坎子钼矿)，拥有非常好的找矿潜力。

(4) 塔里木北缘碱性杂岩带：该杂岩带受三条东西向深断裂控制，已发现有碱基性-超基性岩浆-气成热液型蛭石和金云母超大型矿床，岩浆型霞石超大型矿床(邹天人等，2002)，与川乌鲁碱性杂岩有关的铜金多金属矿床(黄河等，2010)；此外，还发现有一系列稀有稀土矿床和矿化点，如与碳酸岩有关(瓦吉尔塔格)的稀土资源，与碱性正长岩(阔克塔格西)和碱性花岗岩(塔木)有关的REE、Nb-Ta-Zr-Hf资源，以及与碱性伟晶岩有关的宝石资源(邹天人等，2002)。

(5) 华北克拉通南缘碱性杂岩带：该带杂岩体年代均偏老，目前在部分地段已发现稀土矿化点多处，赋存于白云石脉等脉体中，其中龙王幢碱性花岗岩中REE含矿性较高(林德松，1999)，具有一定的成矿条件。

(6) 东秦岭碱性杂岩带：该带栾川地区是著名的钼钨和铅锌多金属矿田(包志伟等，2009)，具有很好的找矿潜力。

(7) 东南沿海碱性花岗岩带：该带有望找到与钾玄质岩系(碱性花岗岩)有关的铜金等多金属硫化物矿床(卢成忠，2007；李艳军等，2010)。

(8) 攀西碱性杂岩带：北段安宁河深断裂以西的川西稀土成矿带，已发现牦牛坪、大陆槽、木落寨等与碱性杂岩有关的稀土矿床(侯增谦等，2008)，且品位高，易于开采和提取，仍有进一步寻找稀土矿床的意义；中南段以鸡街为代表的环状碱性超基性杂岩体(赵正等，2012)，具有产出PGE和Cu-Ni硫化物矿床的潜力(赵正等，2010)；南部区域的云南中甸地区则有铜金多金属矿床产出的潜力。

(9) 哀牢山-金沙江碱性杂岩带：该杂岩带东段具有产出铜多金属矿床的巨大潜力，沿红河-哀牢山走滑断裂，已发现有与碱性正长岩有关的马厂箐铜金矿(梁华英等，2004)、与钾镁煌斑岩有关的白马寨铜镍矿(管涛，2005)和与碱性花岗岩有关的铜厂铜钼矿(黄波等，2009)。

6 结论

本文通过对中国碱性杂岩的分布和特征的研究分析，可以形成以下结论：

(1) 硅不饱和的碱性杂岩类多属地幔低度部分熔融的原始岩浆为主侵位的产物；而硅饱和或过饱和碱性杂岩类多属深源岩浆与陆壳混染的产物。

(2) 地幔源区的低度部分熔融，导致不相容元素(REE，LILE)富集，同时富集的挥发分构成了矿化剂，对成矿具有重要控制作用。

(3) 中国受深大断裂控制的碱性杂岩带主要有9条：1) 郯城-庐江碱性杂岩带；2) 太行山-大兴安岭碱性杂岩带；3) 华北克拉通北缘碱性杂岩带；4) 塔里木北缘碱性杂岩带；5) 华北克拉通南缘碱性杂岩带；6) 东秦岭碱性杂岩带；7) 东南沿海碱性杂岩带；8) 攀西碱性杂岩带；9) 西金乌兰湖-哀牢山-金沙江碱性杂岩带。

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Genesis and Metallogenesis of Alkaline Complexes in China Mainland

MA Jing1,2, ZENG Pu-sheng1,2,3, GOU Rui-tao1,2, WANG Ju-jie1,2, DAI Yan-juan1,3

(1.NationalResearchCenterforGeoanalysis,Beijing100037;2.ChinaUniversityofGeosciences,Beijing100083;3.KunmingUniversityofScienceandTechnology,Kunming,Yunnan650000)

This paper presents the recent research results on the occurrence, distribution, geological and geochemical characteristics, genesis and metallogenesis of alkaline complexes in China mainland. The petrographic and isotopic characteristics indicate that silica-undersaturated alkaline complex is mostly the product of original magma emplacement, which mainly comes from low-degree partial melting mantle. However, silica-saturated or silica-supersaturated alkaline complex is mostly the product of deep source magma contaminated by continental crust. Low-degree partial melt of mantle source led to the enrichment of rare earth elements, large ion lithophile elements and other incompatible elements, while the volatile material enriched in the same time constitutes mineralizer, which has an important controlling role in mineralization. Deep faults control the output of alkaline complex, accompanied by significant geological events in geological history. Alkaline complex zones controlled by deep faults in China mainland include nine major alkaline complex zones, such as the Tancheng-Lujiang alkaline complex zone, Panxi alkaline complex zone and Ailaoshan-Jinsha River alkaline complex zone.

alkaline complex, deep faults, Sr-Nd-Pb isotopes

2014-11-04；

2015-03-15；[责任编辑]郝情情。

国家自然科学基金项目(41072073)、国土资源部公益性行业科研专项(201211078)和国土资源大调查项目(12120113002500)资助。

麻菁(1990年-),男,在读硕士研究生,主要研究矿床学、岩石学。E-mail:cugbmajing@qq.com。

曾普胜(1964年-),男,研究员, 2000年毕业于中国地质大(北京),获博士学位，长期从事矿床学、岩石学和地球化学研究。E-mail:zengpusheng@vip.sohu.com。

P612

A

0495-5331(2015)03-0466-12