古城稀土礦床花崗巖榍石中重稀土活化機制獲揭示

中國科學院廣州地球化學研究所流體成礦作用學科組馮雨周博士后和陳華勇研究員及其合作者，揭示了榍石稀土元素活化遷移對華南離子吸附型稀土礦床重稀土富集礦化的指示。相關研究發表于American Mineralogist。

稀土是我國優勢礦產資源，其中華南地區的離子吸附型稀土礦床為全球提供了約80%的重稀土。該類型礦床的主要特點是礦體分布于花崗巖風化殼中，前人認為花崗巖母巖對該類礦床的形成有很大的控制作用。離子吸附型稀土礦床的花崗巖母巖通常具有演化程度高的特征，甚至很多花崗巖母巖在其結晶之后還受到了巖漿演化晚階段形成的熱液影響發生了自交代作用。

伴隨著自交代作用，母巖中一些富含稀土的原生礦物（榍石、褐簾石、磷灰石、鋯石等）蝕變形成了次生的富含稀土的礦物（如氟碳鈣鈰礦、氟碳釔礦、磷釔礦、褐釔鈮礦、硅鈹釔礦等）。然而，前人對于這一蝕變過程中稀土元素的活化和遷移機制以及其對稀土礦化的影響關注較少。

在該項工作中，研究人員對古城礦床成礦花崗巖母巖中的榍石開展BSE-CL-TIMA結構分析、電子探針和LA-ICP-MS成分分析、LA-ICP-MS U-Pb年齡分析以及MC-ICP-MS Nd同位素分析。研究表明，古城礦床成礦花崗巖母巖中的榍石形成于巖漿演化晚階段富H2O和高氧逸度環境中，其U-Pb年齡為102.6 ± 1.9 Ma。

古城礦床成礦花崗巖母巖結晶之后經歷了三個期次熱液流體的交代作用，第一次熱液流體交代時母巖中的榍石蝕變形成了褐釔鈮礦、金紅石、石英和方解石，這個過程中榍石中的重稀土被淋濾出來后大部分進入到褐釔鈮礦中發生了重稀土元素的富集；第二次熱液流體交代時褐釔鈮礦被完全交代，金紅石被部分交代，同時伴隨有硅鈹釔礦和氟碳鈣鈰礦的形成，這個過程中重稀土元素在硅鈹釔礦中發生了進一步富集；硅鈹釔礦之后又被大氣降水來源的熱液流體交代釋放出重稀土元素并在風化殼中富集成礦。

古城礦床成礦花崗巖母巖中含重稀土元素的榍石經歷了熱液流體的交代后蝕變形成了易風化分解的次級富稀土礦物硅鈹釔礦，在這個過程中重稀土元素發生了活化、遷移和富集，該過程有利于重稀土元素在風化殼中富集成礦，同時該過程可能也是華南地區離子吸附型稀土礦床重稀土成礦的一種重要機制。

據了解，古城礦床是華南地區新發現的一個以重稀土礦化為主的礦床，其重稀土氧化物含量占稀土氧化物總量約為55%，礦體主要分布于粗粒黑云母花崗巖風化后形成的風化殼中。顯微觀察發現，粗粒黑云母花崗巖中發育有較多的榍石，且榍石有被熱液流體交代形成富重稀土礦物（褐釔鈮礦和硅鈹釔礦）的現象。

因此，對古城礦床花崗巖母巖中的榍石及其蝕變形成的礦物開展系統的結構和化學成分研究有利于我們對離子吸附型稀土礦床重稀土元素活化和遷移機制及其對重稀土礦化的影響進行深入分析。