论文部分内容阅读
新疆是我国重要的资源基地,不但含有丰富的煤、石油和天然气等能源,而且还是我国金、铜、铅、锌和铁等重要金属资源的接替基地。近年来,在新疆地区稀土矿床的勘探也取得新的突破,除了塔里木盆地内与碱性岩-碳酸岩杂岩体有关的巴楚稀土矿床和塔里木北缘的且干布拉克稀土矿外,在塔里木盆地南缘发现了与碱性花岗岩有关的波孜果尔大型REE-Nb-Zr矿床,但疆内关于伟晶岩型稀土矿床鲜有报道。2013年,在自治区地质勘查基金的支持下,作者带领团队对已有的地质资料进行了二次开发,在库尔勒上户一带进行了地质调查和找矿勘查,发现了与伟晶岩有关的稀土矿床。库尔勒上户北稀土矿床位于塔里木陆块北缘的库鲁克塔格陆缘地块西段,矿区内构造-岩浆活动强烈,伟晶岩脉广泛分布,稀土元素成矿地质条件十分有利。通过野外详细的调查研究,仅在2平方千米范围内就已发现了21条稀土矿化的褐帘石伟晶岩脉。这些伟晶岩脉主要分布在元古代的混合岩中,矿化伟晶岩脉体走向以北东东-南西西向为主,与区域总体构造线方向平行,但有个别的伟晶脉体呈近南北向展布。伟晶岩脉体一般长801000米,宽0.220米;最长者达1100米,最短者仅为20米,脉体倾角为4587°。伟晶岩脉具伟晶结构,矿石矿物主要是褐帘石、钛铁矿和锆石,其中褐帘石一般呈浸染状分布于由长石和石英组成的集合体中。通过采样线地表控制和深部钻探施工,圈定了3个含褐帘石的伟晶岩稀土矿体,获得稀土氧化物储量7871吨。上户稀土矿床赋矿围岩—黑云母混合岩含有典型变质成因的锆石,两件样品中锆石边部207Pb/206Pb加权年龄分别为1924±27 Ma和1944±15 Ma,在误差范围内一致,暗示混合岩化峰期年龄约为1930 Ma;黑云母混合岩中锆石的初始176Hf/177Hf比值为0.2811310.281466,其对应的εHf(t)为-15-3.1,平均值-6.5,Hf同位素的其二阶段模式年龄tDM2(Hf)则介于27913501 Ma之间;研究认为,库尔勒北缘在1930 Ma发生了陆-陆碰撞,导致了陆壳俯冲到深部(麻粒岩相,石榴子石稳定区),进而发生熔融形成了黑云母混合岩,其形成可能与哥伦比亚超大陆聚合有关。在上户稀土矿床的含褐帘石伟晶岩中存在着具有明显的韵律环带、且Th/U比值与岩浆成因锆石相似的颗粒较大的自形锆石,这表明它形成于熔体体系,暗示伟晶岩可能是熔体结晶的产物;但显微岩相学研究也显示,部分锆石受到了后流体的交代,这可能暗示形成含稀土矿化的伟晶岩的母岩浆为富水熔体。锆石定年结果显示,三个样品锆石的207Pb/206Pb加权平均年龄分别为1797±15 Ma、1810±16 Ma和1806±19 Ma,在误差范围一致,表明稀土成矿时间约为1810 Ma。伟晶岩脉内锆石176Hf/177Hf初始比值为0.2813950.281444,εHf(t)为-9.7-5.7,平均值-7.9,两者数据点均位于球粒陨石演化线下方;Hf同位素的二阶段模式年龄tDM2(Hf)则介于28833022 Ma之间,暗示伟晶岩的源区与其围岩—黑云母混合岩具有相似的源区,它可能是黑云母混合岩减压重熔作用的产物,形成于碰撞后的伸展环境。通过元素地球化学、同位素地球化学和同位素年代学的综合研究,初步确定了上户稀土矿床的形成机制,在1930 Ma,库尔勒地区发生了陆-陆碰撞,导致了陆壳的深俯冲并发生熔融形成了黑云母混合岩;在1810 Ma,区域地球动力学体制由挤压转为伸展,混合岩的易熔组分减压重熔为富含稀土和水等挥发分的熔体,早期结晶形成锆石、磷灰石等副矿物,随着斜长石等硅酸盐矿物的结晶,体系由富水熔体转为热液体系,结晶出褐帘石、钛铁矿等热液成因矿物。因此,上户稀土矿床的形成与富水等挥发分的低温熔体有关,而稀土矿化则发生在热液阶段。在上户矿区发育着相当数量的辉绿岩脉,作者为探讨区域构造演化,也对其进行了研究。地球化学研究显示,该类岩石为拉斑质基性岩。原始岩浆主要是地幔辉石部分熔融的产物,含有少量地幔橄榄岩部分熔融形成的熔体,它形成于活动陆缘的伸展环境。总之,库尔勒上户稀土矿床是伟晶岩型稀土矿床,它应是塔里木克拉通北缘库鲁克塔格地区18.1 Ga构造热事件的产物。