《Ore Geology Reviews》:Regulatory mechanisms of fluid exsolution in LCT pegmatite mineralization: evidence from the Murong and Jiajika No. 134 Pegmatite, Songpan-Ganze, SW China
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作为全球锂的主要来源,LCT型(锂-铯-钽)伟晶岩的矿化研究对其勘探与开发至关重要。研究人员通过对木绒伟晶岩(亚洲最大的单脉LCT型伟晶岩)中铌铁矿族矿物(CGMs)、电气石和磷灰石的系统地球化学分析,并结合松潘-甘孜造山带(SGOB)甲基卡矿区典型LCT型矿
作为全球锂的主要来源,LCT型(锂-铯-钽)伟晶岩的矿化研究对其勘探与开发至关重要。研究人员通过对木绒伟晶岩(亚洲最大的单脉LCT型伟晶岩)中铌铁矿族矿物(CGMs)、电气石和磷灰石的系统地球化学分析,并结合松潘-甘孜造山带(SGOB)甲基卡矿区典型LCT型矿床134号伟晶岩磷灰石的地球化学特征对比,探讨了流体出溶过程。CGMs的U-Pb定年表明木绒伟晶岩侵位于193.2~199.2 Ma,与SGOB晚三叠世Barrovian-Buchan变质作用末期一致。电气石中Li与Mg的置换关系揭示富B流体向围岩角岩迁移Li的效率有限。木绒与134号伟晶岩磷灰石对比显示,木绒为单次流体出溶,134号为多阶段流体出溶。流体出溶使熔体向弱碱性、低碱锂比(低(Na+K)/Li比)演化,触发锂辉石结晶。研究人员认为流体出溶在伟晶岩形成过程中对熔体环境起调控作用;大量挥发分逸出导致熔体液相线温度上升,快速结晶限制了Li向围岩扩散,从而促成单脉超大型、全脉矿化的锂矿床形成。
研究背景与立项依据:LCT型(Lithium-Cesium-Tantalum,锂-铯-钽)伟晶岩是硬岩锂资源主力储库。已有研究确认其形成受构造、冷却速率、初始熔体成分与多阶段熔融共同控制,但矿化主导机制被归结为分离结晶与流体出溶的耦合。尽管单矿物化学与流体包裹体研究已证实流体出溶参与矿化,其具体机制仍不清楚。松潘-甘孜造山带(Songpan-Ganzi Orogenic Belt,SGOB)发育超大型LCT型锂矿,其中木绒伟晶岩为亚洲最大单脉锂矿(Li2O约1045 kt)、具无分带结构,甲基卡134号伟晶岩Li2O约512.2 kt、具典型分带,二者结构差异为解剖流体出溶模式提供天然对比。该研究由相关研究人员开展,论文发表于《Ore Geology Reviews》,旨在通过矿物地球化学反演流体出溶时空样式,阐明其对锂矿化的调控机理。
主要技术方法概述(不超过250字):研究人员以木绒伟晶岩1808钻孔7件样品(2件角岩、4件锂辉石-钠长石伟晶岩、1件接触带伟晶岩)及134号伟晶岩露头4件穿带样品(边部钠长石伟晶岩、中间带细粒锂辉石-钠长石伟晶岩、中粗粒带、核部粗粒锂辉石伟晶岩)为样本队列。分离提纯铌铁矿族矿物(columbite-group minerals,CGMs)、电气石、磷灰石后,采用电子探针(EPMA)测主量、激光剥蚀电感耦合等离子体质谱(LA-ICP-MS)测微量元素与CGMs原位U-Pb定年,全岩主微量用XRF与ICP-MS,以Rayleigh分馏模型拟合磷灰石挥发分演化。
研究结果:
4.1 化学成分:木绒伟晶岩具高SiO2、强过铝(A/CNK 1.48~5.72),Na2O、K2O向上递减,Li向上递减而Nb、Ta向上递增;低Nb/Ta、Zr/Hf与高Y/Ho、四分组效应指示强烈岩浆分异。
4.2 CGMs U-Pb定年与成分:CGMs(铌锰矿-钽锰矿)U-Pb年龄193.2±9.4~199.2±4.6 Ma,限定侵位时代;垂向Ta#增高、Zr/Hf与HREE降低,记录早期岩浆演化。
4.3 电气石成分:伟晶岩内电气石为黑电气石(schorl)、富Li,角岩内为镁电气石(dravite)、贫Li;Li与Mg在Y位竞争占位,Li随Fe置换迁出,证明富B流体携Li少。
4.4 磷灰石成分:木绒磷灰石均一氟磷灰石(fluorapatite),134号边部为羟磷灰石(hydroxyapatite)、核部转氟磷灰石;木绒(Na+K)/Li跨度大、134号向核部降低;结合Sr-Y、TE1,3判定木绒单次流体出溶、134号多阶段出溶。
讨论部分总结:研究人员指出木绒CGMs年龄排除其与甲基卡中心花岗岩直接亲缘,更可能源自西邻Waduo穹窿晚三叠世Barrovian-Buchan变质背景下的独立岩浆-热液事件。富B流体早期出溶形成角岩镁电气石,但Li留存熔体;磷灰石挥发分Rayleigh模拟显示木绒单趋势、134号边-核双趋势,对应单次与多阶段流体出溶。流体出溶使残余熔体失水、液相线升温、快速结晶,抑制Li向围岩扩散;同时熔体向弱碱、低(Na+K)/Li比偏移,触发锂辉石结晶。134号靠早期钠长石分离结晶+首阶段流体出溶降碱锂比、升水含量,中间带羟磷灰石记录该过程,后续核部锂辉石巨晶化;木绒则因单次强出溶全脉快速固结、无分带而全脉矿化。
结论部分翻译:本研究对木绒伟晶岩铌铁矿族矿物、磷灰石与电气石开展综合地球化学研究,约束其侵位时代与岩浆演化。结果表明木绒伟晶岩源自西北向Waduo穹窿深成侵入体,形成于SGOB Barrovian-Buchan变质期;早期富B流体出溶致角岩结晶镁电气石,电气石低Li表明初期出溶流体携Li极少而留滞熔体。对比木绒与134号磷灰石Rayleigh分馏及(Na+K)/Li比,二者分带差异源于流体出溶模式分歧:木绒单次出溶致快速冷却结晶、限元素扩散、Li封存熔体;134号多阶段出溶与分离结晶改造残余熔体形成边部钠长石-核部巨晶锂辉石分带。研究人员提出流体出溶是调控伟晶岩熔体挥发分、pH与碱锂比并驱动锂辉石矿化的关键机制,其挥发分大量流失抬升液相线温度、促快速冷却、限Li扩散,保障Li留脉成巨型锂矿。