巴尔哲稀土矿床锆石特征及其矿床成因指示

（江苏省有色金属华东地质勘查局江苏南京210007）

（江苏省有色金属华东地质勘查局江苏南京210007）

巴尔哲稀土矿床位于我国东北兴蒙造山带中段，是与碱性花岗岩密切相关的罕见超大型稀土、铌、铍、锆矿床。本文通过对碱性花岗岩（矿体）成矿期有关锆石进行电子探针成分分析以及微量元素测试，利用锆石地球化学特征探讨了成岩成矿作用的关系。

锆石碱性花岗岩稀土矿床

1 研究现状

前人对碱性花岗岩的研究主要体现在岩石成因方面，对于其与成矿的关系问题涉及不多。我国内蒙巴尓哲碱性花岗岩体中的稀土、铌、铍、锆矿化已经达到超大型矿床的级别，最初由中国地质科学院矿床地质研究所的袁忠信等研究员对巴尔哲矿床进行了矿物、岩石地球化学研究（袁忠信等，1981）；王一先等（1997）对全岩主微量元素、氧同位素和Nd-Sr同位素和年龄进行了研究，认为成岩物质与成矿物质均来自于地幔，并提出了矿床的成因是岩浆晚期自交代作用形成，但证据并不充分，特别是对于成矿流体和成矿物质的来源问题缺乏微观的证据；另外，袁忠信通过研究岩体全岩及一系列矿物的氧同位素组成，发现巴尓哲岩体和锆石的δ18O值为很大的负值（袁忠信等，2003）。王汝成（2000）通过对青岛崂山岩体副矿物的研究结果显示碱性花岗岩早期相和晚期相存在不同的副矿物组合，认为碱性花岗岩晚期存在流体的分异与聚集可能是所有的碱性花岗岩的共性，并且提出流体与成矿关系密切。

2 锆石特征

本次研究选取的碱性花岗岩中的锆石可分为浅色和深色两类，自形—半自形，呈双锥状或锥柱状，锥面主要发育{101}，柱面主要发育{100}。锆石电子探针分析结果显示，两类锆石具有低的Zr、Hf元素，而均含有较高的Nb、U、Y元素和REE，因此都属于成矿期锆石。不同的是浅色锆石基本上不含Fe或者只含微量的Fe，深色锆石普遍含Fe。稀土配分模式显示，浅色锆石总体上可分为两种类型：一类（Ⅰ型）轻稀土富集，重稀土分异明显；另一类（Ⅱ型）轻稀土亏损，重稀土分异不明显。前者的Th的含量、Th/U值均低于后者，Nb、Ta含量和Nb/Ta值高于后者。Ⅰ型具有高Hf低Y特征而Ⅱ型则具有低Hf高Y特征。深色锆石稀土配分模式表现为轻稀土亏损，重稀土分异较明显。

3 锆石成因及成岩成矿指示

本文研究的两类锆石的组成和理论组成相比，具有明显低的Zr、Hf元素组成，大部分锆石呈典型的双锥状，具有幔源型花岗岩锆石的特征（汪相，1992）。两类锆石均富含稀土元素，其稀土配分模式呈深V型，具显著δEu负异常，指示锆石结晶时花岗岩浆经历高度的分异。部分锆石轻稀土富集，具热液成因锆石特征（张必龙，2011），说明锆石形成于花岗岩或相关熔体—流体中。从浅色锆石到深色锆石，∑REE、HREE和Y、Th、U等微量元素含量呈渐变增长趋势，说明浅色锆石较深色锆石结晶早。深色锆石较浅色锆石富Fe，推断其形成可能和晚期岩体经历的流体和挥发分的交代蚀变作用关系更加密切。浅色锆石Ⅱ型具显著的M型稀土四分组效应，与流体—熔体共存体系矿物结晶特征相似。浅色锆石Ⅰ型具有高Hf低Y特征，和高温幔源型的花岗岩锆石一致，由于Y比Hf，Th比U具有更大的离子半径，前者比后者倾向于在岩浆晚期富集，这些特征均显示Ⅱ型浅色锆石形成晚于Ⅰ型浅色锆石。

锆石是结构高度稳定的副矿物，其稀土微量元素及氧同位素组成不易受高温变质、热液蚀变的影响而发生变化。巴尔哲岩体锆石具有很大的负的δ18O，显示锆石结晶时氧同位素亏损是花岗质熔体—流体具有的特征。岩体的 εNd（t）＝1.88~2.5，（87 Sr/86Sr）<0.705，表现出新生地幔来源特征，但岩石的f(Sm/Nd) <0（王一先等，1997），表明岩浆曾经历了近期的富集事件，可能是该岩体氧同位素亏损的重要原因。强烈伸展体制下岩石圈拆沉过程中经历过高温海水热液交换的再循环下部洋壳的部分熔融物的存在（交代）是一种可接受的解释（Wu et al．，2002）。而全岩及其组成矿物（包括本文锆石）均具有强烈的Eu亏损，说明岩体结晶前还经历过强烈的分异，锆石是在经历了长石高度分离结晶后的残留花岗质熔体中结晶的。因此，成矿物质的富集成矿可能和再循环下部洋壳近期富集交代及富挥发分流体环境下的分离结晶两个因素的叠加有关。

4 结论

浅色锆石Ⅰ型形成最早，是高度分异花岗质岩浆体系结晶产物，Ⅱ型形成于岩浆演化晚期流体—熔体共存的体系；深色锆石的形成和晚期流体交代作用关系更密切。稀有稀土金属成矿物质的富集可能和源区经历的近期富集交代及岩体在富挥发分流体环境下的分离结晶两个因素的叠加有关。

[1]王一先，赵振华.1997.尓巴 哲超大型稀土铌铍锆矿床地球化学和成因.地球化学，26（1）：24-35

[2]汪相，J P Pupin.1992，花岗岩锆石中的微量元素的配分特征.地质科学，（2）：131-140

[3]袁忠信，张敏，万德芳.2003.低18O碱性花岗岩成因讨论-以内蒙巴尔哲碱性花岗岩为例.岩石矿物学杂志，22（2）：119-124

[4]袁忠信，白鸽，丁孝石.1981.内蒙"801"碱性花岗斑岩型稀有金属矿床的矿物和地球化学.中国地质科学院矿床地质研究所内部资料.

[5]张必龙，朱光，谢成龙等，辽西医巫闾山地区晚侏罗世花岗岩脉中热液锆石的成因与定年，地质科学，2011（2）

[6]Wu FY,Sun DY,Li HM,Jahn BM and Wilde SA.2002.A-type granites in northeastern Chind:Age and geochemical constraints on their petrogenesis.Chemical Geology,187(1-2): 143-173

巴尔哲稀土矿床锆石特征及其矿床成因指示

■王艳芬费利东李爱菊

P61[文献码]B

1000-405X（2016）-10-124-1

王艳芬(1983～)，女，硕士，中级工程师，研究方向为矿物岩石矿床。