舒小超 劉琰 李德良 賈玉衡

1. 中國地質(zhì)大學(xué)地質(zhì)過程與礦產(chǎn)資源國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，北京 1000832. 自然資源部深地動(dòng)力學(xué)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，中國地質(zhì)科學(xué)院地質(zhì)研究所，北京 1000373. 桂林理工大學(xué)地球科學(xué)學(xué)院，桂林 5410041.

Br?gger (1921)在研究與挪威 Fen 堿性雜巖體密切相關(guān)的交代蝕變巖時(shí)首次提出了“霓長(zhǎng)巖(fenite)”這個(gè)術(shù)語。爾后，世界上其他地方也先后報(bào)道了霓長(zhǎng)巖，大量關(guān)于霓長(zhǎng)巖的研究相繼問世(McKie, 1966; Woolley, 1982; Yardley and Lloyd, 1995)。霓長(zhǎng)巖是碳酸巖(或堿性巖)流體對(duì)圍巖的交代蝕變作用的產(chǎn)物，主要由堿性長(zhǎng)石和堿性鎂鐵質(zhì)礦物組成，形成霓長(zhǎng)巖的交代蝕變作用即霓長(zhǎng)巖化作用(fenitization)(McKie, 1966; Morogan, 1989; Cooperetal., 2016)。霓長(zhǎng)巖與碳酸巖(或堿性巖)及圍巖的性質(zhì)密切相關(guān)，常見于碳酸巖(或堿性巖)與圍巖的接觸部位。霓長(zhǎng)巖化作用是碳酸巖相關(guān)礦床(如REE、Nb等)常見的蝕變類型(Le Bas, 2008; Elliottetal., 2018)，它往往發(fā)生于開放體系，促使圍巖和交代流體發(fā)生組分遷移以達(dá)到新的物理化學(xué)平衡(Woolley, 1982)。一般而言，控制霓長(zhǎng)巖化作用的主要因素包括：(1)碳酸巖(或堿性巖)的侵位條件；(2)交代流體的性質(zhì)及組分；(3)圍巖的巖石學(xué)及地球化學(xué)特征；(4)物理化學(xué)條件(如溫度、壓力、氧逸度、巖石孔隙率等)(楊學(xué)明等, 2000; 王凱怡, 2015)。

碳酸巖在所有火成巖中REE含量較高且輕重REE分異較大，REE平均含量為3000×10-6～10000×10-6，高于原始地幔500～1000倍(Nelsonetal., 1988)。碳酸巖常常與堿性巖密切共生而形成碳酸巖-堿性巖雜巖體，其高度富集REE、Ba、Sr、Nd等元素(Chakhmouradian, 2006; Xuetal., 2015)，碳酸巖型REE礦床也是世界上最重要的REE礦床類型(Wengetal., 2015)。碳酸巖巖漿黏度較小(15×10-3～5×10-3Pa·s；Dobsonetal., 1996)且具有較低的密度(2.2g/cm3; Treiman and Schedl, 1983)，在碳酸巖巖漿演化過程中，大量富含REE及揮發(fā)份的流體可直接從碳酸巖巖漿中分異出來(Veksleretal., 1998)。然而，由于碳酸巖容易遭受后期地質(zhì)事件的改造(如變質(zhì)作用、構(gòu)造活動(dòng)等)，使其在某些巖石學(xué)特征上往往難以與沉積變質(zhì)大理巖相區(qū)別。此外，碳酸巖巖漿在侵位過程中往往存在組分遷移，初始巖漿與侵位后固結(jié)的碳酸巖體在成分上可能存在較大差異，而與碳酸巖密切相關(guān)的霓長(zhǎng)巖卻能保持相對(duì)穩(wěn)定。因此，霓長(zhǎng)巖可作為指示碳酸巖存在的有效“指南”(楊學(xué)明等, 2000; 王凱怡, 2015)。顯然，霓長(zhǎng)巖的存在為鑒別碳酸巖體的存在，厘定碳酸巖巖漿(或流體)的地球化學(xué)性質(zhì)及源區(qū)特征提供了理想的對(duì)象，對(duì)霓長(zhǎng)巖的巖石學(xué)、礦物化學(xué)和同位素特征等方面的綜合研究對(duì)于尋找碳酸巖相關(guān)的礦產(chǎn)資源(主要為REE)及剖析礦床成因機(jī)制有著重要的地質(zhì)意義(Woolley, 1982; Rubie and Gunter, 1983; 王凱怡, 2015)。

圖1 川西冕寧-德昌REE礦帶區(qū)域地質(zhì)簡(jiǎn)圖(據(jù)袁忠信等, 1995)REE礦床的年代學(xué)數(shù)據(jù)來自正長(zhǎng)巖的鋯石U-Pb定年(Liu et al., 2015a)Fig.1 Sketch map showing regional geology of the Mianing-Dechang REE belt, western Sichuan Province (modified after Yuan et al., 1995)The geochronology data of REE deposits are taken from zircon U-Pb ages for syenites (Liu et al., 2015a)

川西冕寧-德昌REE礦帶是中國最重要的輕稀土礦帶之一，包括牦牛坪超大型、大陸槽大型、木落寨與里莊中小型REE礦床以及一系列礦點(diǎn)(圖1; 侯增謙等, 2008)。這些REE礦床與碳酸巖-堿性巖雜巖體密切相關(guān)，它們有著不同的礦化式樣，如牦牛坪脈狀、大陸槽角礫巖型及里莊浸染型礦化(侯增謙等, 2008; Liu and Hou, 2017; Liuetal., 2019)。前人對(duì)該礦帶REE礦床的地質(zhì)特征(侯增謙等, 2008)、巖石學(xué)(Houetal., 2006, 2015; Xuetal., 2008, 2012)、礦物學(xué)(Liuetal., 2015b, c; Guo and Liu, 2019)、地質(zhì)年代學(xué)(Lingetal., 2016; Liuetal., 2015a)、同位素地球化學(xué)(Houetal., 2015; Tianetal., 2015; Liu and Hou, 2017)及成礦流體(Xieetal., 2009, 2015; Shu and Liu, 2019; Zheng and Liu, 2019)等方面進(jìn)行了大量研究，已取得豐碩的研究成果。在這些REE礦床的碳酸巖體與圍巖的接觸部位廣泛發(fā)育霓長(zhǎng)巖化蝕變帶，蝕變帶周圍往往伴隨有螢石-重晶石-方解石-氟碳鈰礦(主要的REE礦物)礦脈，尤其以礦帶南部的大陸槽角礫巖型和北部的里莊浸染型REE礦床為顯著。然而，前人對(duì)該礦帶的霓長(zhǎng)巖及霓長(zhǎng)巖化作用缺乏深入的研究，僅散見于早期地質(zhì)報(bào)告及少許文獻(xiàn)(楊光明等, 1998[注]楊光明, 常誠, 左大華, 劉學(xué)良. 1998. 四川省德昌縣DL稀土礦床成礦條件研究. 中國地質(zhì)大學(xué)(武漢)對(duì)外開放資料. 1-89; 李小渝, 2005)。迄今為止，霓長(zhǎng)巖的礦物組成、巖石學(xué)及地球化學(xué)特征等方面尚無系統(tǒng)的報(bào)道，與霓長(zhǎng)巖化關(guān)系密切的角礫巖化事件缺乏足夠的討論，這直接導(dǎo)致霓長(zhǎng)巖化作用與REE礦化的關(guān)系尚不清楚。

本文在詳細(xì)的野外地質(zhì)填圖及室內(nèi)綜合分析的基礎(chǔ)之上，重點(diǎn)選取了礦帶南部的大陸槽及礦帶北部的里莊REE礦床的霓長(zhǎng)巖進(jìn)行深入的研究。此次研究旨在通過對(duì)大陸槽及里莊礦床霓長(zhǎng)巖的巖相學(xué)及地球化學(xué)分析，探討霓長(zhǎng)巖化過程中交代流體的性質(zhì)、組分遷移規(guī)律及其對(duì)REE礦化的暗示，從而為揭示川西冕寧-德昌REE礦帶的成因機(jī)制提供有用信息。

1 地質(zhì)背景

川西冕寧-德昌REE礦帶在構(gòu)造上位于揚(yáng)子克拉通西緣，揚(yáng)子克拉通的基底由太古代的高級(jí)變質(zhì)巖、元古代的變質(zhì)沉積巖和覆蓋于其上的顯生宙的碳酸鹽巖沉積序列組成(從柏林, 1988; 駱耀南等, 1998)，中二疊世溢流的玄武巖以及少量橄欖巖覆蓋于揚(yáng)子克拉通的西部并形成面積達(dá)50萬平方千米的大火成巖省(Xuetal., 2001)。伴隨著印度-亞洲大陸的大規(guī)模碰撞，揚(yáng)子克拉通西緣卷入新生代的碰撞造山活動(dòng)，形成了青藏高原東緣的錦屏山造山帶及一系列新生代走滑斷裂(Yin and Harrison, 2000; 鐘大賚等, 2000; 莫宣學(xué)等, 2003)。這些斷裂系統(tǒng)吸納和調(diào)節(jié)了印度-亞洲大陸碰撞所產(chǎn)生的應(yīng)力應(yīng)變，從西到東分別包括嘉黎和高黎貢走滑斷裂，巴塘-麗江斷裂，哀牢山-紅河斷裂，鮮水河及小江走滑斷裂(圖1; 侯增謙等, 2008)。

圖2 大陸槽及里莊礦床地質(zhì)簡(jiǎn)圖大陸槽礦床地質(zhì)簡(jiǎn)圖(a)及No.1號(hào)礦體勘探線剖面圖(b)(據(jù)楊光明等, 1998)；(c)里莊礦床地質(zhì)簡(jiǎn)圖(據(jù)侯增謙等, 2008)Fig.2 Sketch geological maps of the Dalucao and Lizhuang depositsSketch geological map (a) and geological cross-sections along exploration line of No.1 orebody (b) of the Dalucao deposit (modified after Yang et al., 1998); (c) sketch geological map of the Lizhuang deposit (modified after Hou et al., 2008)

青藏高原東部晚碰撞階段(40～26Ma)屬于構(gòu)造轉(zhuǎn)換階段，由一系列新生代走滑斷裂、走滑剪切和逆沖推覆構(gòu)造所主導(dǎo)(Houetal., 2009)。毗鄰的三江特提斯構(gòu)造帶則歷經(jīng)了原-古-中-新特提斯洋閉合所引發(fā)的增生造山過程及印度-亞洲大陸匯聚所導(dǎo)致的碰撞造山過程，并形成了中國最具經(jīng)濟(jì)價(jià)值的金屬成礦省(楊立強(qiáng)等, 2011; 李龔健等, 2013; Wangetal., 2014c; Dengetal., 2014a, b; 鄧軍等, 2016)。該區(qū)域的主要成礦事件除新生代走滑斷裂系統(tǒng)控制的REE成礦作用之外(Houetal., 2006, 2015; Liu and Hou, 2017)，還包括新生代走滑斷裂控制的斑巖型Cu-Mo-Au成礦作用，與左旋韌性剪切有關(guān)的造山型Au 成礦作用，由新生代逆掩斷層和后續(xù)走滑斷裂控制的Pb-Zn-Ag-Cu成礦作用及由新生代走滑斷裂控制的REE成礦作用(Houetal., 2003; Deng and Wang, 2016; Dengetal., 2017a, b, 2018; Wangetal., 2014a, b, 2016, 2018; Zhangetal., 2014, 2017)。在碰撞期間復(fù)活的以雅礱江斷裂和安寧河斷裂為界的碳酸巖-堿性巖雜巖體呈近南北向展布并與新生代REE成礦作用密切相關(guān)，導(dǎo)致了川西冕寧-德昌REE礦帶的形成(田世洪等, 2008; 侯增謙等, 2008)。最新的鋯石年代學(xué)(正長(zhǎng)巖，U-Pb年齡)研究顯示，該REE礦帶形成于約12～27Ma，其中牦牛坪為22.81±0.31Ma及21.3±0.4Ma，大陸槽為12.13±0.19Ma及11.32±0.23Ma，木落寨為26.77±0.32Ma，里莊為27.41±0.35Ma(Liuetal., 2015a)。

2 大陸槽和里莊礦床地質(zhì)特征

川西冕寧-德昌REE礦帶呈近南北向展布，長(zhǎng)約270km，寬約15km，其REE成礦作用與新生代碳酸巖-正長(zhǎng)巖雜巖體密切相關(guān)(圖1; 侯增謙等, 2008)。大陸槽和里莊REE礦床分處礦帶“一南一北”，均受新生代走滑斷裂的控制(圖2a, c)。礦區(qū)內(nèi)均發(fā)育角礫巖(圖3f, g)，圍巖遭受不同程度的破碎，暗示礦區(qū)曾經(jīng)歷過頻繁的角礫巖化事件。在大陸槽和里莊礦床的REE礦脈附近往往發(fā)育霓長(zhǎng)巖化蝕變帶，帶內(nèi)蝕變作用強(qiáng)烈，野外產(chǎn)狀清晰，是研究整個(gè)礦帶霓長(zhǎng)巖的地球化學(xué)特征的典型對(duì)象。大陸槽和里莊詳細(xì)的礦床地質(zhì)特征見表1并分述于下。

2.1 大陸槽礦床

大陸槽礦床由兩個(gè)大透鏡體和諸多小礦體組成，與REE成礦作用有關(guān)的兩個(gè)角礫巖筒產(chǎn)于正長(zhǎng)巖之中，主要包括兩套成礦系統(tǒng)。第一套成礦系統(tǒng)發(fā)育于兩個(gè)角礫巖筒中，形成具有工業(yè)價(jià)值的No.1和No.3號(hào)礦體。No.1號(hào)礦體的礦物組合主要為螢石+重晶石+天青石+方解石+石英+氟碳鈰礦，而No.3號(hào)礦體的礦物組合則為螢石+天青石+黃鐵礦+白云母+方解石+石英+氟碳鈰礦(Liuetal., 2015b)。第二套成礦系統(tǒng)發(fā)育于兩個(gè)角礫巖筒之間，受磨房溝走滑斷裂的影響而發(fā)生錯(cuò)動(dòng)。大陸槽礦床的礦石類型主要為角礫狀礦石和風(fēng)化狀礦石(Liuetal., 2015b)。角礫狀礦石具有典型的碎屑支撐結(jié)構(gòu)，碎屑主要由棱角狀-次圓狀正長(zhǎng)巖和碳酸巖角礫組成，基質(zhì)主要由細(xì)粒方解石、石英和氟碳鈰礦組成(圖3h)。風(fēng)化狀礦石含有細(xì)粒稀土礦物(如氟碳鈰礦、獨(dú)居石等)，黏土礦物(如伊利石、高嶺石、蒙脫石等)，少量熱液脈石礦物(如螢石、重晶石、方解石等)及巖漿礦物(如鋯石)(Liuetal., 2015c)。大陸槽礦床的巖漿-熱液演化過程可劃分為巖漿期，偉晶巖期及熱液期。巖漿期是碳酸巖-正長(zhǎng)巖雜巖體的形成期；偉晶巖期主要見于大陸槽No.1號(hào)礦體，形成粗粒螢石、石英、方解石等礦物(Liu and Hou, 2017; Shu and Liu, 2019)；熱液期以礦脈穿插于碳酸巖-正長(zhǎng)巖雜巖體為特征。野外及鏡下研究均發(fā)現(xiàn)，螢石、重晶石、方解石等常形成穩(wěn)定的礦物組合，而氟碳鈰礦往往充填于這些脈石礦物的裂隙之中。因此，熱液期可近一步劃分為螢石-重晶石-方解石及氟碳鈰礦兩個(gè)階段，前者大量沉淀細(xì)粒的脈石礦物，后者則以氟碳鈰礦的大量結(jié)晶為特征。

表1 川西冕寧-德昌REE礦帶大陸槽和里莊礦床地質(zhì)特征總結(jié)

Table 1 Summary of geological characteristics of the Dalucao and Lizhuang deposits in the Mianning-Dechang REE belt, western Sichuan Province

礦床名稱規(guī)模和品位正長(zhǎng)巖范圍圍巖成礦母巖礦石礦物組合主要蝕變礦石類型參考文獻(xiàn)大陸槽0.082Mt, 5.21%200～400m長(zhǎng)、180～200m寬石英閃長(zhǎng)巖、碳酸巖、正長(zhǎng)巖碳酸巖-正長(zhǎng)巖雜巖體霓輝石、石英、黑云母、白云母、方解石、螢石、重晶石、天青石、氟碳鈰礦、黃鐵礦霓長(zhǎng)巖化風(fēng)化狀、角礫狀楊光明等, 1998;Liu et al.,2015b,c里莊0.0058Mt, 1.47%～1.63%400m長(zhǎng)、100m寬堿性花崗巖、碳酸巖、正長(zhǎng)巖碳酸巖-正長(zhǎng)巖雜巖體霓輝石、鈉鐵閃石、石英、黑云母、方解石、螢石、重晶石、氟碳鈰礦霓長(zhǎng)巖化浸染狀、角礫狀侯增謙等, 2008; Liu and Hou, 2017

圖3 大陸槽及里莊REE礦床的野外照片大陸槽正長(zhǎng)巖巖體(a)和霓長(zhǎng)巖(b、c)；里莊礦床的霓長(zhǎng)巖化蝕變帶(d、e)和圍巖角礫(f)；大陸槽礦床的圍巖角礫(g)和角礫狀礦石(h)；(i)里莊礦床浸染狀礦石. 礦物縮寫：Py-黃鐵礦;Fl-螢石;Bsn-氟碳鈰礦;Brt-重晶石Fig.3 Field photographs of the Dalucao and Lizhuang REE depositSyenite (a) and fenite (b, c) in the Dalucao deposit; fenitization belt (d, e) and breccia (f) in the Lizhuang deposit; breccia (g) and brecciated ore (h) in the Dalucao deposit; (i) disseminated ore in the Lizhuang deposit. Minerals abbreviation: Py-pyrite; Fl-fluorite; Bsn-bastn?site; Brt-barite

圖4 大陸槽(a-d)及里莊(e-i) REE礦床霓長(zhǎng)巖的顯微照片大陸槽霓長(zhǎng)巖中含方解石脈(a)、原生黑云母(b)和霓長(zhǎng)巖(c、d)；里莊霓長(zhǎng)巖中含方解石脈(e)、原生黑云母(f)和霓長(zhǎng)巖(g-i).礦物縮寫：Cal-方解石;Bt-黑云母;Ab-鈉長(zhǎng)石;Kfs-鉀長(zhǎng)石;Dol-白云石;Agt-霓輝石;Arf-鈉鐵閃石Fig.4 Microphotographs of fenites in the Dalucao and Lizhuang REE depositFenite containing calcite vein (a), primary biotite (b) and fenite (c, d) in the Dalucao deposit; fenite containing calcite vein (e), primary biotite (f) and fenite (g-i) in the Lizhuang deposit. Minerals abbreviation: Cal-calcite; Bt-biotite; Ab-albite; Kfs-K-feldspar; Dol-dolomite; Agt-aegirine-augite; Arf-arfvedsonite

大陸槽礦床的主要蝕變類型為霓長(zhǎng)巖化作用，霓長(zhǎng)巖化蝕變帶往往分布于碳酸巖-正長(zhǎng)巖雜巖體與礦脈的接觸部位，主要見于大陸槽礦床No.3號(hào)礦體。礦區(qū)內(nèi)的正長(zhǎng)巖巖體均遭受了不同程度的蝕變作用，然而最強(qiáng)烈的蝕變卻產(chǎn)于角礫巖附近。大陸槽礦床新鮮正長(zhǎng)巖中的礦物多呈半自形中-細(xì)粒結(jié)構(gòu)，礦物組合為鉀長(zhǎng)石+黑云母+石英+方解石，偶見天青石及少量副礦物(如黃鐵礦)。霓長(zhǎng)巖中的礦物多呈他形細(xì)粒結(jié)構(gòu)，主要由細(xì)粒長(zhǎng)石、鱗片狀黑云母、霓輝石以及少量副礦物組成。大陸槽礦床的霓長(zhǎng)巖中尚未發(fā)現(xiàn)鈉鐵閃石，霓長(zhǎng)巖化蝕變以鉀長(zhǎng)石被鈉長(zhǎng)石交代、霓輝石被黑云母交代為特征，且霓輝石、鈉長(zhǎng)石和黑云母呈浸染狀分布于霓長(zhǎng)巖中(圖4b-d)。新生礦物顆粒較細(xì)，常沿著正長(zhǎng)巖原巖殘余礦物的邊緣及裂隙進(jìn)行交代，殘余長(zhǎng)石類礦物往往發(fā)生渾濁化，局部可見典型的交代殘余結(jié)構(gòu)及變晶結(jié)構(gòu)。野外手標(biāo)本(圖3c)及鏡下研究(圖4a)均發(fā)現(xiàn)，大陸槽霓長(zhǎng)巖往往被熱液脈切割，這是由于碳酸巖流體侵入正長(zhǎng)巖間隙并引起交代蝕變，而碳酸巖流體則冷卻沉淀而形成熱液脈，顯示出碳酸巖流體運(yùn)移并交代正長(zhǎng)巖圍巖的典型特征。該熱液脈主要由方解石組成，此外還包括少量的螢石、重晶石、天青石及細(xì)粒的氟碳鈰礦等礦物。

2.2 里莊礦床

里莊REE礦體長(zhǎng)約30～100m，厚約2～12m，賦存于碳酸巖和正長(zhǎng)巖的構(gòu)造破碎帶或裂隙之中。礦區(qū)碳酸巖-正長(zhǎng)巖雜巖體在地表出露寬約100m，長(zhǎng)400m，主要呈NNW向展布，侵入厚逾1000m的志留系-三疊系碎屑巖和碳酸鹽巖中(圖2c; 侯增謙等, 2008)。與大陸槽REE礦床不同，里莊礦床的礦石類型主要為浸染狀礦石及角礫狀礦石(Liu and Hou, 2017)。浸染狀礦石是主要的礦石類型，整體呈紅棕色、浸染狀構(gòu)造，主要由方解石、螢石、重晶石及氟碳鈰礦等礦物組成(圖3i)。氟碳鈰礦為黃褐色，單晶呈自形-半自形柱狀、板狀及他形粒狀，以稀疏浸染狀或斑雜狀嵌于脈石礦物顆粒之間。角礫狀礦石整體呈褐色，具有典型的碎屑支撐結(jié)構(gòu)，碎屑主要由棱角狀-圓狀碳酸巖、正長(zhǎng)巖角礫以及礦物角礫組成，基質(zhì)主要由細(xì)粒方解石組成。里莊礦床的巖漿-熱液演化過程與大陸槽礦床總體類似，所不同的是里莊礦床并無偉晶巖產(chǎn)出，其演化過程可劃分為巖漿期及熱液期，前者形成碳酸巖及與之相關(guān)的正長(zhǎng)巖，后者形成熱液礦脈。在礦脈中，氟碳鈰礦往往呈長(zhǎng)柱狀疊加與早期的方解石、重晶石和螢石等脈石礦物之上或充填于早期脈石礦物的空隙之中，表明大規(guī)模的REE礦化發(fā)生于熱液階段的最晚期。

里莊礦床與成礦作用有關(guān)的蝕變也主要為霓長(zhǎng)巖化作用，碳酸巖流體沿圍巖裂隙運(yùn)移并交代裂隙兩側(cè)巖石，形成了一系列長(zhǎng)寬不等的霓長(zhǎng)巖化帶(圖3d, e)。同時(shí)在碳酸巖和正長(zhǎng)巖的接觸帶附近，碳酸巖包裹了一些正長(zhǎng)巖的黑色角礫，這些角礫也發(fā)生了強(qiáng)烈的霓長(zhǎng)巖化蝕變。與大陸槽礦床類似，鏡下研究發(fā)現(xiàn)里莊霓長(zhǎng)巖也往往被以方解石為主的熱液脈切割(圖4e)，而細(xì)粒氟碳鈰礦往往充填于脈中礦物的空隙之中。里莊霓長(zhǎng)巖中的礦物多呈他形細(xì)粒結(jié)構(gòu)，主要由細(xì)粒的鉀長(zhǎng)石和鈉長(zhǎng)石、黑云母、霓輝石及鈉鐵閃石組成。霓長(zhǎng)巖化以鉀長(zhǎng)石蝕變?yōu)樗槠瑺钼c長(zhǎng)石和黑云母為特征，被交代的正長(zhǎng)巖中大量出現(xiàn)了霓長(zhǎng)巖化產(chǎn)生的礦物(如鈉長(zhǎng)石、黑云母、鈉鐵閃石等)(圖4g-i)，原生礦物殘留較少，結(jié)構(gòu)構(gòu)造幾乎消失殆盡，表明里莊礦床的霓長(zhǎng)巖化作用相對(duì)大陸槽更為強(qiáng)烈?；谠敿?xì)的野外觀察、巖相學(xué)分析及前人研究(侯增謙等, 2008; Liu and Hou, 2017)，現(xiàn)已識(shí)別出大陸槽及里莊霓長(zhǎng)巖(包括正長(zhǎng)巖原巖)中的主要礦物的生成順序(圖5)。

圖5 大陸槽(a)及里莊(b) REE礦床正長(zhǎng)巖及相關(guān)的霓長(zhǎng)巖中主要礦物的生成順序Fig.5 Paragenesis sequence of the most common minerals in syenites and associated fenites from the Dalucao (a) and Lizhuang (b) REE deposits

3 樣品及分析方法

3.1 樣品采集

本次研究選擇了大陸槽和里莊REE礦床的霓長(zhǎng)巖為研究對(duì)象，它們的原巖均為與碳酸巖體在空間上密切相關(guān)的正長(zhǎng)巖。這些霓長(zhǎng)巖是碳酸巖流體對(duì)正長(zhǎng)巖進(jìn)行交代蝕變而形成，因此在礦物組成與化學(xué)成分上與正長(zhǎng)巖原巖有著千絲萬縷的聯(lián)系。此次共選取了15件霓長(zhǎng)巖樣品，樣品的前期處理(包括粉碎、磨片等)是在河北省區(qū)域地質(zhì)礦產(chǎn)調(diào)查研究所實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行的。其中，6件用于全巖主微量元素測(cè)試，并引用Houetal. (2006)中的正長(zhǎng)巖的主微量元素測(cè)試數(shù)據(jù)進(jìn)行對(duì)比研究；其余樣品用于電子探針成分分析，以確定霓長(zhǎng)巖的主要礦物組成及化學(xué)特征。

3.2 主微量元素分析

圖6 大陸槽及里莊REE礦床霓長(zhǎng)巖的球粒隕石標(biāo)準(zhǔn)化稀土元素配分曲線(標(biāo)準(zhǔn)化值據(jù)Sun and McDonough, 1989)冕寧-德昌REE礦帶碳酸巖及正長(zhǎng)巖數(shù)據(jù)引自Hou et al. (2015)Fig.6 Chondrite-normalized REE patterns for fenites from the Dalucao and Lizhuang deposits (normalized values after Sun and McDonough, 1989)The data of carbonatites and syenites in the Mianning-Dechang REE belt are taken from Hou et al. (2015)

圖7 大陸槽和里莊霓長(zhǎng)巖的地球化學(xué)成分圖解(a) Na2O+K2O與SiO2的相關(guān)性圖解；(b) Al2O3、Na2O+K2O及Fe2O3T+MgO的三角圖解.白云鄂博霓長(zhǎng)巖數(shù)據(jù)來自Le Bas (2008)，與碳酸巖相關(guān)的霓長(zhǎng)巖的數(shù)據(jù)范圍來自Elliott et al. (2018)的統(tǒng)計(jì)分析Fig.7 Geochemical composition diagrams of fenites from Dalucao and Lizhuang deposits(a) correlation diagram of Na2O+K2O and SiO2; (b) triangular diagram of Al2O3, Na2O+K2O and Fe2O3T+MgO. The data of Bayan Obo fenites are taken from Le Bas (2008); the data of carbonatite-related fenites in the world are taken from the statistic data of Elliott et al. (2018)

在中國地質(zhì)科學(xué)院國家地質(zhì)測(cè)試中心進(jìn)行了主微量元素測(cè)試分析。利用Axios波長(zhǎng)色散X射線熒光光譜儀(XRF)進(jìn)行主量元素分析，其中FeO采用容量滴定法(國家標(biāo)準(zhǔn)GB/T 14506.14—2010監(jiān)控)，燒失量(LOI)采用重量法(國家標(biāo)準(zhǔn)GB/T 14506.2—2010和JY/T 1253—1999監(jiān)控)分析完成。在25mL瓷坩堝中將兩種圍巖的粉末樣品與5.3g Li2B4O7，0.4g LiF和0.3g NH4NO3混合。將粉末混合物轉(zhuǎn)移到鉑合金坩堝中，在樣品干燥之前，加入1mL LiBr溶液。然后樣品在自動(dòng)火焰熔融機(jī)中熔化，冷卻的玻璃用于XRF主量元素分析，分析誤差<2%。微量元素(包括REE元素)采用高分辨率等離子質(zhì)譜儀(ICP-MS)對(duì)進(jìn)行分析，測(cè)試過程中將GBW07120、GBW07103、GBW07105、GBW07187等標(biāo)準(zhǔn)樣品與待測(cè)樣品共同分析，測(cè)試精度優(yōu)于10%。將稱取的50mg樣品粉末與0.5mL HNO3和1mL純凈的HF混合并發(fā)生溶解，然后轉(zhuǎn)于15mL的Savillex Teflon螺旋容器中，在190℃的環(huán)境下放置一天，干燥后，再次用0.5mL的HNO3進(jìn)行溶解，再使其干燥。爾后，將樣品與5mL的HNO3混合均勻，置于130℃的烤爐中密封3小時(shí)。冷卻后，將混合好的溶液轉(zhuǎn)移至塑料瓶中并稀釋至50mL以供分析。通過電感耦合等離子體的放射性光譜分析方法對(duì)所得溶液進(jìn)行微量元素分析。詳細(xì)的主微量元素測(cè)試方法見Liuetal. (2015b)。

3.3 電子探針分析

在中國地質(zhì)科學(xué)院礦產(chǎn)資源研究所電子探針實(shí)驗(yàn)室采用JXA-8230電子探針儀對(duì)霓長(zhǎng)巖中的相關(guān)礦物進(jìn)行了電子探針和背散射圖像(BSE)分析。硅酸鹽和氧化物采用15kV的加速電壓，硫化物采用20kV的加速電壓，電流大小為20mA，束斑直徑選擇5μm或1μm(由礦物顆粒大小而定)。標(biāo)樣采用天然礦物或合成化合物，分析精度約為0.01%。脈石礦物的修正采用了生產(chǎn)廠家提供的ZAF修正程序。進(jìn)行試驗(yàn)測(cè)試時(shí)，采用了下列標(biāo)準(zhǔn)礦物和晶體：硬玉，AlKα，TAP；硬玉，NaKα，TAP；黃玉，F(xiàn)Kα，TAP；鎂橄欖石，MgKα，TAP；硬玉，SiK，PETJ；鉀長(zhǎng)石，K Kα，PETG；硅灰石，CaKα；赤鐵礦，F(xiàn)eKα，LIF；金紅石，TiKα，LIF；磷灰石，PKα，MnO，Mn Kα，LIFH；PETJ；Cr2O3，CrKα，LIFH；NaCl；ClKα，PETH；NiO，NiKα，LIF；V2O5，VKα，LIFH。

4 分析結(jié)果

4.1 主微量元素分析

大陸槽和里莊REE礦床霓長(zhǎng)巖的主微量元素分析結(jié)果見表2，現(xiàn)分述如下：大陸槽霓長(zhǎng)巖SiO2含量為50.2%～65.0%，Al2O3含量為15.7%～17.1%，TiO2含量為0.15%～0.78%，F(xiàn)e2O3T含量為2.42%～6.76%，MnO含量為0.07%～0.14%，MgO含量為0.03%～3.58%，CaO含量為2.09%～5.73%，K2O+Na2O含量為7.96%～12.4%。里莊霓長(zhǎng)巖SiO2含量為37.0%～37.8%，Al2O3含量為10.4%，TiO2含量為1.32%～1.33%，F(xiàn)e2O3T含量為5.73%～5.86%，MnO含量為0.31%～0.32%，MgO含量為3.82%～3.86%，CaO含量為12.8%，K2O+Na2O含量為8.63%～8.66%。相比于正長(zhǎng)巖原巖，大陸槽和里莊霓長(zhǎng)巖均相對(duì)富集REE、Sr、Ba等元素。大陸槽和里莊霓長(zhǎng)巖的球粒隕石標(biāo)準(zhǔn)化稀土元素圖解都表現(xiàn)出典型的輕稀土元素富集的右傾型特征，具有相同的變化趨勢(shì)且均不顯示Eu的負(fù)異常(圖6)。大陸槽和里莊霓長(zhǎng)巖的地球化學(xué)特征，尤其是SiO2、Al2O3、堿質(zhì)(K2O+Na2O)以及鎂鐵含量(Fe2O3T+MgO)等主量元素的特征，也與世界上其他REE礦床(如白云鄂博)的霓長(zhǎng)巖基本一致(圖7; Le Bas, 2008; Elliottetal., 2018)。

表2 川西冕寧-德昌REE礦帶大陸槽和里莊礦床正長(zhǎng)巖與霓長(zhǎng)巖主量(wt%)及微量元素(×10-6)分析結(jié)果

Table 2 Major (wt%) and trace element (×10-6) data of syenites and fenites from the Dalucao and Lizhuang deposits in the Mianning-Dechang REE belt, western Sichuan Province

樣品號(hào)DL-12DL-14LZ-07DLC11-1-2DLC11-4DLC65-1DLC65-2LZ13-1-9-1LZ13-1-9-2巖性正長(zhǎng)巖霓長(zhǎng)巖礦床大陸槽里莊大陸槽里莊SiO263.466.174.857.565.050.250.237.838.0TiO20.120.090.080.750.150.780.771.331.32Al2O319.619.113.316.515.717.117.110.410.4Fe2O3T1.681.401.093.872.426.766.705.735.86MnO0.020.020.010.070.100.140.140.320.31MgO0.130.360.160.030.193.573.583.823.86CaO1.420.480.514.402.095.735.7212.812.8Na2O7.508.835.463.324.705.365.381.311.32K2O5.053.643.638.237.682.602.607.327.34P2O50.010.020.020.150.020.200.200.180.18LOI///0.420.58//9.719.65K2O+Na2O12.612.59.0911.612.47.967.988.638.66La23.817.442.617528295.893.722532238Ce30.322.463.328238018818035613492Pr3.372.425.8632.436.820.120.5350346Nd10.78.1517.512810766.270.610191022Sm1.651.352.0326.211.512.212.7106107Eu0.670.40.508.963.003.393.3522.222.0Gd1.631.411.3322.26.049.379.2460.361.1Tb0.240.240.162.821.151.111.115.896.03Dy1.631.720.6812.04.345.965.8820.120.4Ho0.380.450.132.020.711.061.112.892.86Er1.171.780.465.792.692.952.907.257.37Tm0.180.370.070.690.340.380.410.840.84Yb1.23.640.514.272.242.462.555.565.43Y10.814.94.6276.828.329.829.554.153.5Lu0.200.950.080.600.340.350.370.720.71Cr///6.001.61////Ni///4.691.9432.433.555.553.5Rb6758.6135206200159162356349Sr27715518158691072369436681248012126Ba4407051863196031314544571046610309Th6.349.547.216.970.94.784.34122124U1.027.166.146.8214.55.895.9495.195.0Pb9.2119.543.819018312.912.890.188.6Nb35.591384.523.46.636.35187184Ta0.340.980.631.570.500.410.431.881.90Zr21027981.21107845161164104104Hf10.123.74.2026.819.94.734.713.343.40Be///5.4814.79.138.411.411.69Sc0.331.040.163.302.0516.816.61.901.70V///13329.014214582.180.9Cu///30.535.338.539.114.314.7Zn///29.397.296.796.3489489Ga///22.829.223.023.441.640.1Mo///0.740.621.221.461.281.33

續(xù)表2

Continued Table 2

樣品號(hào)DL-12DL-14LZ-07DLC11-1-2DLC11-4DLC65-1DLC65-2LZ13-1-9-1LZ13-1-9-2巖性正長(zhǎng)巖霓長(zhǎng)巖礦床大陸槽里莊大陸槽里莊Cd///0.290.310.06<0.050.320.27In///<0.05<0.05////W///0.870.5815.114.45.484.27Cs///2.301.2315.715.58.668.62Tl///1.501.331.601.642.002.03Bi///2.611.27<0.05<0.051.331.30Li///7.323.07111111173169LREE/HREE10.64.9438.513.046.016.316.270.669.0∑REE77.162.713570283840940474157332

注：“/”表示沒有進(jìn)行該項(xiàng)目測(cè)試或測(cè)試含量低于檢測(cè)限；正長(zhǎng)巖數(shù)據(jù)據(jù)Houetal. (2006)

圖8 大陸槽及里莊REE礦床霓長(zhǎng)巖中的長(zhǎng)石Or-Ab-An分類圖解Fig.8 Or-Ab-An diagram of feldspars from fenites in the Dalucao and Lizhuang REE deposits

4.2 電子探針分析

針對(duì)大陸槽和里莊REE礦床霓長(zhǎng)巖中普遍存在的礦物(如長(zhǎng)石、黑云母和霓輝石)進(jìn)行了電子探針分析，測(cè)試結(jié)果見表3。結(jié)果表明，大陸槽和里莊霓長(zhǎng)巖中的霓輝石FeOT含量較高(26.0%～27.2%)，長(zhǎng)石Na2O和K2O含量較高，CaO含量極低，An(鈣長(zhǎng)石)-Ab(鈉長(zhǎng)石)-Or(鉀長(zhǎng)石)三角投圖(圖8)顯示長(zhǎng)石主要為透長(zhǎng)石和鈉長(zhǎng)石，屬于堿性長(zhǎng)石系列。云母MgO含量為16.1%～17.2%，F(xiàn)eOT范圍為12.7%～15.2%，TiO2范圍為0.74%～1.15%。黑云母的化學(xué)組成可反映巖漿-熱液體系冷卻結(jié)晶時(shí)的物理化學(xué)狀況(Nachitetal., 2005)，巖漿期后熱液及蝕變形成的黑云母的Ti含量低于原生黑云母 (Zhangetal., 2016)。將大陸槽和里莊霓長(zhǎng)巖中的黑云母的化學(xué)分析結(jié)果在10TiO2-(FeO+MnO)-MgO圖解(Nachitetal., 2005)(圖9a)和Mg-(Fe2++Mn)-(AlⅥ+Fe3++Ti)圖解(Foster, 1960)(圖9b)上進(jìn)行投影，結(jié)果顯示黑云母的成因類型為交代型且具有相對(duì)富鎂、貧鐵等特征，屬于鎂質(zhì)黑云母。上述結(jié)果表明，大陸槽和里莊霓長(zhǎng)巖具有典型的富堿質(zhì)(Na2O+K2O)、富鎂鐵(MgO+FeOT)等地球化學(xué)特征。

5 討論

5.1 交代流體的性質(zhì)

霓長(zhǎng)巖中的礦物組合及其地球化學(xué)特征，與導(dǎo)致霓長(zhǎng)巖化作用的交代流體的組分及物理化學(xué)性質(zhì)密切相關(guān)。與碳酸巖相關(guān)的霓長(zhǎng)巖化作用的交代流體中的CO2組分相對(duì)較高，CO2也往往是控制霓長(zhǎng)巖礦物穩(wěn)定性的重要因素之一(王凱怡, 2015)。與Morogan (1989)在研究與瑞典Aln? 碳酸巖相關(guān)的霓長(zhǎng)巖時(shí)所指出的類似，川西冕寧-德昌REE礦帶的霓長(zhǎng)巖化蝕變的交代流體中也含有較高的CO2組分，這已經(jīng)被前人所報(bào)道的大量含CO2的“雙眼皮”流體包裹體所證實(shí)(Xieetal., 2009, 2015; Shu and Liu, 2019)，這也可從大陸槽和里莊霓長(zhǎng)巖中往往含有熱液方解石脈這一地質(zhì)事實(shí)得到佐證(圖4a, e)。這是因?yàn)槟揲L(zhǎng)巖中的熱液方解石脈是碳酸巖流體運(yùn)移并交代圍巖而沉淀形成的，而碳酸巖流體往往被認(rèn)為來自地幔且富含大量CO2及揮發(fā)份(Grovesetal., 1988; Veksleretal., 1998)，這種流體有利于REE形成絡(luò)合物并活化遷移(Morogan, 1989)。

表3 川西冕寧-德昌REE礦帶大陸槽和里莊礦床霓長(zhǎng)巖中主要礦物電子探針結(jié)果(wt%)

Table 3 Electron microprobe analyses (wt%) of main minerals within fenites from the Dalucao and Lihuzang deposits in the Mianning-Dechang REE belt, western Sichuan Province

圖9 大陸槽及里莊礦床霓長(zhǎng)巖中的黑云母地球化學(xué)成分圖解(a,據(jù)Nachit et al., 2005; b,據(jù)Foster, 1960)Fig.9 Geochemical composition diagrams of biotites from fenites in the Dalucao and Lizhuang deposits (a, after Nachit et al., 2005; b, after Foster, 1960)

一般而言，霓長(zhǎng)巖中長(zhǎng)石類礦物通常是堿性長(zhǎng)石，它們常具有較低的結(jié)構(gòu)態(tài)和較高的有序度(楊學(xué)明等, 2000)。對(duì)大陸槽和里莊霓長(zhǎng)巖的全巖標(biāo)準(zhǔn)長(zhǎng)石成分在An-Ab-Or三角圖上投影，結(jié)果表明大多數(shù)的長(zhǎng)石成分接近Ab-Or連線，主要為透長(zhǎng)石和鈉長(zhǎng)石，表明它們與富堿質(zhì)的流體處于平衡(Morogan and Martin, 1985)。運(yùn)用相關(guān)性圖解也能直觀表示不同的礦床(大陸槽、里莊和白云鄂博)霓長(zhǎng)巖的堿質(zhì)(Na2O+K2O)相對(duì)于SiO2的關(guān)系(圖7a)，結(jié)果顯示，相比川西冕寧-德昌REE礦帶，白云鄂博礦床的霓長(zhǎng)巖化程度最強(qiáng)，霓長(zhǎng)巖的堿質(zhì)含量最高。云母是霓長(zhǎng)巖中的重要鎂鐵質(zhì)礦物，霓長(zhǎng)巖中的云母往往屬于黑云母-金云母系列，并且隨霓長(zhǎng)巖化作用的增強(qiáng)，云母中的鎂含量逐漸增加，而全鐵含量逐漸減少(王凱怡, 2015)。對(duì)大陸槽和里莊礦床霓長(zhǎng)巖中的云母進(jìn)行投圖，顯示其具有相對(duì)富鎂、貧鐵等特征，屬交代型鎂質(zhì)黑云母，黑云母的生成則表明交代流體含有羥基(楊學(xué)明等, 2000)。全巖微量元素分析顯示，大陸槽和里莊霓長(zhǎng)巖中較高含量的REE、Sr、Ba等元素(表1)指示了交代流體中富含REE、Sr、Ba等，這也可從大陸槽和里莊礦床發(fā)育重晶石、天青石及氟碳鈰礦等熱液礦物得到證明。此外，大陸槽和里莊的霓長(zhǎng)巖具有與碳酸巖相似的REE配分型式(圖6)，從地球化學(xué)層面上暗示了引發(fā)霓長(zhǎng)巖化作用的流體出溶于碳酸巖巖漿的客觀事實(shí)。霓長(zhǎng)巖的REE型式及其與碳酸巖REE型式的相似性可反映霓長(zhǎng)巖化蝕變的強(qiáng)度，從蝕變強(qiáng)-弱，霓長(zhǎng)巖的REE型式與碳酸巖的相似性逐漸降低。里莊霓長(zhǎng)巖REE配分曲線相比于大陸槽霓長(zhǎng)巖顯著接近于碳酸巖的范圍(圖6)，表明里莊霓長(zhǎng)巖化蝕變強(qiáng)度相比于大陸槽可能更高。

通過對(duì)大陸槽和里莊霓長(zhǎng)巖的礦物組成及其地球化學(xué)特征分析，不難發(fā)現(xiàn)，盡管霓長(zhǎng)巖化作用不同階段的交代流體成分可能是變化的，但總體而言均含有較高的CO2組分，并且富含堿質(zhì)、Fe、Mg以及REE、Sr、Ba等元素。當(dāng)然，霓長(zhǎng)巖化初始階段可能具有相對(duì)較高的溫度和氧逸度，但隨著流體的演化而逐漸降低(Morogan and Woolley, 1988; 王凱怡, 2015)。

5.2 組分遷移

霓長(zhǎng)巖化作用屬于一種特殊的蝕變類型，從本質(zhì)上而言，它是碳酸巖或堿性巖流體與圍巖之間發(fā)生組分遷移的客觀反映。流體-圍巖反應(yīng)實(shí)質(zhì)是特定物理化學(xué)條件下(包括溫度、壓力、pH、氧逸度、巖石孔隙率、構(gòu)造應(yīng)力等參數(shù))，元素在流體與巖石之間活化、遷移與沉淀的全過程。流體與圍巖進(jìn)行化學(xué)組分的交換伴隨著元素的遷移，將導(dǎo)致蝕變前后礦物種類發(fā)生變化(Vermaetal., 2005)。其中，主量元素的遷移將體現(xiàn)于礦物組合的變化，而微量元素的遷移則可反映蝕變過程中的微觀作用(Whitbread and Moore, 2004)。一般來說，與未受蝕變作用的原巖的全巖平均地球化學(xué)組分相比，在霓長(zhǎng)巖化過程中帶入或帶出的主要元素的數(shù)量越高，霓長(zhǎng)巖化的蝕變程度越高(王凱怡, 2015)。對(duì)于川西冕寧-德昌REE礦帶的霓長(zhǎng)巖化作用，可對(duì)蝕變后所生成的霓長(zhǎng)巖與未受蝕變的正長(zhǎng)巖原巖的全巖主微量數(shù)據(jù)進(jìn)行直觀的對(duì)比分析，并使用柱狀圖清晰地反映霓長(zhǎng)巖化蝕變過程中元素的帶入帶出情況(王凱怡, 2015; Drüppeletal., 2005)。X軸表示各主量(以氧化物形式)和微量元素，因二者含量變化往往相差巨大，故分別作圖表示之。Y軸表示元素的帶入帶出情況，“0”位置處代表未受蝕變的正長(zhǎng)巖原巖的成分，通過對(duì)比研究擬定帶入(即含量增加，取平均值)為正值(0軸之上)，帶出(即含量減少，取平均值)為負(fù)值(0軸之下)，將各個(gè)元素含量變化的數(shù)值標(biāo)示于Y軸(圖10)。

圖10 大陸槽及里莊正長(zhǎng)巖發(fā)生霓長(zhǎng)巖化蝕變后元素含量的變化情況Fig.10 Diagrams illustrating the element changes of syenites by equilibration with fenitizing fluids in the Dalucao and Lizhuang deposits

大陸槽和里莊礦床霓長(zhǎng)巖化作用的強(qiáng)度不同，主微量元素含量變化的幅度亦有所不同，這表明對(duì)于不同碳酸巖流體所導(dǎo)致的霓長(zhǎng)巖化作用，元素帶入帶出的種類及數(shù)量可能存在差異(Le Bas, 2008)。然而，大陸槽和里莊霓長(zhǎng)巖化作用均存在相似的元素遷移規(guī)律，亦即：主量元素中，F(xiàn)e、Mg及Ca等元素的含量增加，Si及Al等元素的含量降低；微量元素中，REE、Sr、Ba等元素的含量顯著增加。由于正長(zhǎng)巖原巖含有極高的堿質(zhì)(K2O+Na2O可達(dá)12.55%；表1)，對(duì)比研究顯示出霓長(zhǎng)巖化過程中K、Na等堿金屬含量變化較小，甚至出現(xiàn)輕微降低的現(xiàn)象。根據(jù)霓長(zhǎng)巖中大量出現(xiàn)蝕變的堿性長(zhǎng)石礦物(主要為鉀長(zhǎng)石和透長(zhǎng)石)這一地質(zhì)事實(shí)可以推斷，交代流體含有相當(dāng)數(shù)量的Na和K，在霓長(zhǎng)巖化蝕變過程中，這些堿金屬很可能被流體帶入圍巖。以上分析表明，交代流體中含有的Fe2O3T、MgO、CaO以及REE、Sr、Ba等組分在流體-圍巖反應(yīng)過程中被帶入圍巖。顯然，F(xiàn)e2O3T、MgO等組分的帶入與霓長(zhǎng)巖化過程中鎂鐵礦物(如鎂質(zhì)黑云母、霓輝石)的大量生成密切相關(guān)，而REE及Sr、Ba等微量元素含量的增加也促使霓長(zhǎng)巖更具備碳酸巖的微量元素特征及REE配分型式。相反，盡管Al通常在熱液過程中被認(rèn)為相對(duì)不活動(dòng)而常被當(dāng)做參照元素(Condie and Sinha, 1996; Klammer, 1997)，但Al2O3和其他組分(如SiO2)卻從正長(zhǎng)巖圍巖中被逐出，這與前人研究的瑞典Aln?碳酸巖相關(guān)的霓長(zhǎng)巖的組分遷移特征一致(Morogan and Woolley, 1988; Morogan, 1989)。事實(shí)上，霓長(zhǎng)巖化作用愈強(qiáng)，這些組分的遷移程度愈加明顯，正如Le Bas (2008)曾明確指出在霓長(zhǎng)巖化增強(qiáng)的同時(shí)伴隨有Ba元素的顯著增加。

5.3 霓長(zhǎng)巖化作用對(duì)REE礦化的暗示

霓長(zhǎng)巖作為碳酸巖(或堿性巖)流體對(duì)圍巖交代蝕變的產(chǎn)物，對(duì)于剖析碳酸巖型REE礦床的成因機(jī)制有著重要意義。例如， Liuetal. (2018) 在研究白云鄂博霓長(zhǎng)巖時(shí)，指出了兩期霓長(zhǎng)巖化作用的特征及與REE礦化事件的對(duì)應(yīng)關(guān)系。盡管碳酸巖的成因存在爭(zhēng)議，但已有研究表明川西冕寧-德昌REE礦帶的碳酸巖來自于由海相沉積物交代的次大陸巖石圈地幔的部分熔融(Houetal., 2015)。碳酸巖巖漿在侵位過程中釋放出高通量且富REE及CO2的流體，流體沿著構(gòu)造裂隙運(yùn)移并交代圍巖而引起霓長(zhǎng)巖化蝕變作用，尤以大陸礦帶南部的大陸槽角礫巖型和里莊浸染型REE礦床為顯著，這也反映了大陸槽和里莊礦床相對(duì)較高的碳酸巖含量(劉琰等, 2017)。同時(shí)，大陸槽和里莊礦區(qū)的碳酸巖和/或霓長(zhǎng)巖周圍往往產(chǎn)出大量的角礫巖，角礫巖的存在指示了富含揮發(fā)份的高壓流體從碳酸巖巖漿中快速釋放的過程(Verplancketal., 2014; Crolletal., 2015)。事實(shí)上，在高壓環(huán)境下，大量的巖石破碎物可以噴出物的形式瞬間噴出，這已經(jīng)被Lorenzetal. (1994)的實(shí)驗(yàn)所證明。Kresten (1988)證明了碳酸巖和/或霓長(zhǎng)巖的角礫巖化過程實(shí)際上是體積增加的結(jié)果，這也解釋了角礫巖化作用之后碳酸巖和/或霓長(zhǎng)巖周圍為何脈狀裂隙往往十分發(fā)育。類似地，在大陸槽和里莊碳酸巖與圍巖的接觸帶同樣發(fā)育角礫巖(圖3f, g)，這些角礫巖主要由碳酸巖及正長(zhǎng)巖碎屑組成，基質(zhì)主要為細(xì)粒的方解石及堿性長(zhǎng)石，這可能是由礦區(qū)主斷裂及其次級(jí)斷裂不斷演化導(dǎo)致的多期次角礫巖化事件所造成。角礫巖化事件往往伴隨著壓力的瞬間降低，使圍巖破碎化并形成大量的裂隙，超高壓富含揮發(fā)性的碳酸巖流體通過裂隙釋放并運(yùn)移，并與圍巖發(fā)生交代蝕變，即霓長(zhǎng)巖化作用(Elliottetal., 2018)。大量的裂隙可構(gòu)成開放性的滲透網(wǎng)絡(luò)，有利于巖漿流體的運(yùn)移及與后期大氣降水的混合。顯然，角礫巖化作用促進(jìn)了流體與圍巖的反應(yīng)，提高了霓長(zhǎng)巖化作用的強(qiáng)度，并且為熱液礦脈的穿插及REE礦物的沉淀提供了空間。

圖11 川西冕寧-德昌REE礦帶霓長(zhǎng)巖化作用示意圖Fig.11 Schematic diagram illustrating the process of fenitization in the Mianning-Dechang REE belt, western Sichuan Province

REE往往被認(rèn)為是相對(duì)穩(wěn)定且性質(zhì)相似的元素組合(Yangetal., 2015)。然而，已有研究表明REE在熱液蝕變過程中可以是較為活動(dòng)的，如花崗質(zhì)巖石的熱液蝕變過程(Parsapooretal., 2009; Nishimoto and Yoshida, 2010)和霓長(zhǎng)巖化蝕變作用(楊學(xué)明等, 2000; Le Bas, 2008; 王凱怡, 2015)。在不同類型的熱液蝕變過程中REE的活動(dòng)習(xí)性有所差異，其往往受控于原巖種類、蝕變礦物特征、熱液流體中REE含量，以及熱液流體的性質(zhì)等(Michard, 1989; Haasetal., 1995)。對(duì)大陸槽和里莊礦床的霓長(zhǎng)巖及新鮮正長(zhǎng)巖進(jìn)行的對(duì)比研究發(fā)現(xiàn)，霓長(zhǎng)巖中的REE、Sr、Ba等元素含量均有所增加，表明霓長(zhǎng)巖化作用對(duì)REE的遷移有著重要影響。在交代蝕變過程中，流體與圍巖存在廣泛的REE交換，但總體結(jié)果是REE由流體向圍巖發(fā)生了滲透，導(dǎo)致蝕變形成的霓長(zhǎng)巖REE含量升高(圖10)且具有與碳酸巖相似的REE配分形式(圖6)。這可能是由于碳酸巖流體和圍巖之間形成了化學(xué)活動(dòng)梯度，促使相關(guān)化學(xué)組分(如REE)發(fā)生遷移。詳細(xì)的巖相學(xué)觀察顯示，大陸槽和里莊礦床霓長(zhǎng)巖往往被熱液脈切割，而熱液脈的組成礦物除方解石外，亦包括少量的螢石、重晶石、天青石等脈石礦物，細(xì)粒氟碳鈰礦則疊加于脈石礦物之上或充填與它們的裂隙之中(圖4a, e)，這表明熱液脈石礦物的沉淀及大規(guī)模REE礦化同時(shí)或晚于霓長(zhǎng)巖化作用。氟碳鈰礦與螢石、重晶石、方解石等密切共生這一地質(zhì)事實(shí)表明，在成礦流體的運(yùn)移過程中，F(xiàn)-，CO32-，SO42-等配體與REE形成絡(luò)合物并使之遷移沉淀(Agangietal., 2010; Williams-Jonesetal., 2012; Migdisov and Williams-Jones, 2014)。川西冕寧-德昌REE礦帶霓長(zhǎng)巖化的過程可用圖11簡(jiǎn)要表示，在流體-圍巖反應(yīng)過程中，流體含有的Fe2O3T、MgO、CaO等組分被帶入正長(zhǎng)巖圍巖，導(dǎo)致霓長(zhǎng)巖中大量鎂鐵礦物(如鎂質(zhì)黑云母、霓輝石)的生成(圖11b)。相反，SiO2和其他組分(如Al2O3)從正長(zhǎng)巖圍巖中被逐出。被逐出的SiO2一部分將進(jìn)入流體，隨著蝕變過程的不斷進(jìn)行，流體中SiO2的含量逐漸增加，這將導(dǎo)致流體的粘度相對(duì)增加，流體運(yùn)移更為緩慢。組分的反復(fù)遷移，元素的帶入帶出(尤其是REE、Sr、Ba等)顯然不利于絡(luò)合物的穩(wěn)定，這將有助于熱液礦物(包括REE礦物)的沉淀。此外，礦區(qū)頻繁發(fā)生的角礫巖化事件促進(jìn)流體與圍巖的反應(yīng)并提高了霓長(zhǎng)巖化作用的強(qiáng)度，開放性裂隙網(wǎng)絡(luò)可為熱液礦脈的穿插及REE礦物的沉淀提供足夠的空間。隨著體系物理化學(xué)性質(zhì)的不斷改變(如溫度、pH值、氧逸度等)，螢石、重晶石、方解石等脈石礦物的大量沉淀將導(dǎo)致REE絡(luò)合物的活性急劇降低并使之發(fā)生分解，造成氟碳鈰礦在熱液晚期以較低的溫度大量沉淀。當(dāng)然，這一過程不可能是一蹴而就的，隨著成礦流體的不斷運(yùn)移，霓長(zhǎng)巖化蝕變作用持續(xù)進(jìn)行，流體與圍巖的組分交換反復(fù)發(fā)生。這些過程伴隨著多期次的熱液活動(dòng)及構(gòu)造事件，REE逐步富集礦化并形成角礫型(大陸槽)及浸染狀礦石(里莊)，最終完成REE活化→遷移→沉淀的成礦過程。

6 結(jié)論

(1)大陸槽和里莊礦床廣泛發(fā)育霓長(zhǎng)巖化作用，霓長(zhǎng)巖主要由長(zhǎng)石、黑云母、霓輝石等組成。長(zhǎng)石Na2O和K2O含量較高，CaO含量極低，主要為透長(zhǎng)石和鈉長(zhǎng)石，屬堿性長(zhǎng)石系列；黑云母具有相對(duì)富鎂、貧鐵等特征，屬交代型鎂質(zhì)黑云母。

(2)霓長(zhǎng)巖化作用的交代流體含有較高的CO2組分，且富含堿質(zhì)、Mg、Fe及REE、Sr、Ba等元素。霓長(zhǎng)巖化過程中流體與圍巖發(fā)生組分遷移，總體而言：流體含有的Fe2O3T、MgO、CaO等組分在交代過程中被帶進(jìn)了圍巖，SiO2和Al2O3等組分從正長(zhǎng)巖中逐出；微量元素中，霓長(zhǎng)巖中的REE及Sr、Ba等元素含量顯著增加。

(3)與碳酸巖密切相關(guān)的角礫巖化事件提高了霓長(zhǎng)巖化蝕變的強(qiáng)度，并且為礦脈的穿插及REE礦物的沉淀提供了空間。霓長(zhǎng)巖化過程中流體-圍巖的組分遷移將削弱絡(luò)合物的穩(wěn)定性，伴隨著多期次的熱液活動(dòng)及構(gòu)造事件，最終完成REE活化→遷移→沉淀的成礦過程。

致謝 野外工作期間得到中國地質(zhì)科學(xué)院礦產(chǎn)資源綜合利用研究所朱志敏研究員及四川省地礦局川西北地質(zhì)隊(duì)呂豐強(qiáng)、劉大明工程師的悉心幫助，在此謹(jǐn)表謝忱。

欣逢翟裕生院士九十華誕，先生才學(xué)淵博，德厚流光，為中國礦床事業(yè)做出了巨大貢獻(xiàn)?！案呱窖鲋?，景行行止”，謹(jǐn)以此文恭表祝福！