华北克拉通南缘水磨沟稀土矿床成矿时代及成矿过程

杜保峰; 李山坡; 吴鸣谦; 张荣臻; 陈俊魁; 王莉; 李珊珊; 邱昆峰

doi:10.13745/j.esf.sf.2025.1.30

地学前缘 ›› 2026, Vol. 33 ›› Issue (2) : 247 -264. DOI: 10.13745/j.esf.sf.2025.1.30

华北克拉通南缘水磨沟稀土矿床成矿时代及成矿过程

杜保峰, 李山坡, 吴鸣谦, 张荣臻, 陈俊魁, 王莉, 李珊珊, 邱昆峰

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摘要

栾川县水磨沟稀土矿床位于华北克拉通南缘，为一新发现以轻稀土为主的高品位稀土矿。稀土矿体呈不规则脉状展布于古元古代末期龙王■碱性花岗岩体中的北西-北西西向构造带内，赋矿围岩为富含稀土的中粗粒钠铁闪石正长花岗岩。本文对其开展了显微矿物学、稀土元素地球化学和氟碳铈矿U-Th-Pb年代学研究，并探讨其成矿作用过程。矿物学研究显示，稀土矿石矿物主要为氟碳铈矿、氟碳钙铈矿、褐帘石和铈硅磷灰石，发育明显的交代结构，指示后期热液活动对稀土元素的富集成矿起着重要的作用。稀土元素地球化学特征显示矿石强烈富集轻稀土，轻重稀土分馏较强，稀土配分曲线呈具中等Eu负异常的右倾斜模式，与围岩龙王■碱性花岗岩稀土元素地球化学特征总体较为相似，指示其与龙王■碱性花岗岩体的亲缘性。氟碳铈矿激光剥蚀电感耦合等离子体质谱法(laser ablation inductively coupled plasma mass spectrometer, LA-ICP-MS)U-Th-Pb测年获得主体Th-Pb加权平均年龄为(381.4±6.5)Ma,表明其主要形成时代属晚泥盆世早期。稀土成矿作用过程如下：古元古代末期，区域龙王■碱型花岗质岩浆在高度结晶分异过程中稀土元素进行了初步富集；泥盆纪时，受构造挤压作用碱性花岗岩体中稀土元素发生活化，并沿构造破碎带迁移富集沉淀成矿，为水磨沟稀土矿的主成矿期；中生代时，碱性花岗岩体及稀土矿体局部发生构造热事件，部分稀土元素再次活化迁移，沿原来矿体位置局部发生了改造富集。