大兴安岭南段台莱花铍铌钽矿床成因：来自U-Pb年代学和地球化学的证据

摘要

大兴安岭南段是我国北方最重要的锡多金属成矿带，同时富集锂铍铌钽等稀有金属矿产，亦是典型的稀有金属成矿带之一，部分矿床呈现稀有金属-锡多金属共伴生的特点。前人对该区的稀有金属矿床主要侧重成岩成矿年代学研究，缺乏对稀有金属矿产成矿机制以及岩浆演化与成矿关系研究，这严重制约了对大兴安岭南段稀有金属成矿作用的理解。为此，本文选取大兴安岭南段台莱花铍铌钽矿床作为研究对象，在野外调查的基础上对其进行了详细的岩相学、矿相学、锆石和铌铁矿族矿物U-Pb年代学、全岩地球化学以及矿物地球化学研究，以期揭示台莱花矿床的成矿时代、岩浆演化过程、铌钽矿物赋存状态和成因，为大兴安岭南段稀有金属矿床研究和找矿提供理论支撑。研究结果显示，台莱花铍铌钽矿体产于钠长花岗岩中，铌铁矿族矿物与钠长石、白云母和石英等矿物共生，多以自形或半自形产出并发育渐变环带结构或核边结构，核部或幔部为铌锰矿，边部为钽锰矿。钠长花岗岩中岩浆锆石的下交点年龄为（148±5） Ma;一件铌铁矿族矿物获得（150±1） Ma的²⁰⁶Pb/²³⁸U加权平均年龄；另一件铌铁矿族矿物获得（151±2） Ma下交点年龄。锆石和铌铁矿族矿物U-Pb定年结果表明，台莱花矿床的成岩成矿时代均为晚侏罗世。台莱花钠长花岗岩以高硅、富碱和贫铁镁钙为特征，具有强烈的Eu负异常，富集Cs、Rb、U、Ta、Nd、Hf和轻稀土元素，强烈亏损Ba、Sr、P、Eu和Ti等元素，岩石成因类型为高分异花岗岩，岩浆演化过程中发生了钾长石、斜长石、黑云母、角闪石、独居石、金红石、钛铁矿和榍石等矿物的分离结晶。台莱花矿床铌铁矿族矿物总体表现为富铌低钽特征，边部较核部和幔部出现明显组分间断。台莱花矿床云母类矿物以高硅铝钾和贫镁钛为特征，类型为多硅白云母，Nb含量远高于Ta含量。铌铁矿族矿物的结构、矿物地球化学组成和矿物之间的交代关系表明，台莱花矿床铌锰矿形成于岩浆阶段，与花岗质岩浆结晶分异形成的残余熔体密切相关，并受到岩浆-热液过渡阶段熔-流体交代；富钽铌锰矿和钽锰矿形成于岩浆-热液过渡阶段。台莱花铍铌钽矿床属于岩浆型稀有金属矿床。

关键词

锆石和铌铁矿族矿物U-Pb定年 / 全岩地球化学 / 矿物地球化学 / 台莱花铍铌钽矿床 / 大兴安岭南段

基金资助

国家自然科学基金项目(42372111); 中国地质调查局地质调查项目(DD20230287); 内蒙古玉龙矿业股份有限公司科研项目(2020110033002072)