甘肃干沙河稀土矿床碱性岩浆-流体演化过程研究

Ganshahe rare earth deposit in Gansu province is located in the middle section of north Qilian mountain range,which is controlled by large and deep fault zone. The fact that it is hosted by alkaline rocks shows that the magmatite and the hydrothermal deposit have close genetic relationship.They are both the products of deep-source alkaline magmatism.The applicants have a preliminary study on fluid inclusions of the REE deposit,and consider that the ore-forming fluid is deep-source magma-hydrotherm transitional fluid. The region is an ideal place for study on the alkaline magmatic fluid evolution and rock-form- ing and ore-forming processes.Under the directions of thermodynamics, based on geological survey,and through the research of the fluid inclusion thermometry, laser Raman microprobe,isotope analysis and microelement analysis of the host rocks and ore,this project finds out the composition,property,origin,and evolution of the ore-forming magma-hydrotherm fluid,and proves the immiscible condition of alkaline magma and CO2-H2O fluid,metallogenic physical-chemical condition,and ore-forming processes of the rare earth deposits .This research provides a new mentality for probing the geneses of the rare earth deposit.

甘肃干沙河稀土矿床位于北祁连山中段，受深大断裂带控制，在空间上与碱性岩紧密共存，反映岩浆成岩与热液成矿具有密切的成因联系，两者同是深源碱性岩浆流体作用的产物。申请者对该矿床中的包裹体进行了初步研究，认为其成矿流体具有岩浆-热液过渡性流体的特征，是研究碱性岩浆流体演化与成岩成矿关系的理想场所。本项研究以最新的包裹体热力学理论为指导，以宏观地质观察为基础，以包裹体显微观测为主要研究手段，通过对该矿床未蚀变围岩（正长斑岩）、近矿蚀变围岩和矿石中的萤石、石英、重晶石、方解石氟碳钙铈矿中的熔体、熔流体、流体包裹体岩相学特征与显微测温学，单个包裹体激光拉曼光谱分析，以及同位素、稀土元素、主量微量元素等方面的系统研究，查明该稀土矿床成矿流熔体的组成、性质、来源及演化过程，探讨碱性岩浆与CO2-H2O流体不混溶的条件、REE成矿物理化学条件，揭示稀土矿床的成矿作用过程，为该类稀土矿床的成因研究开拓新的思路。

通过对干沙河稀土矿床及含矿碱性岩体的地质地球化学研究，探讨了成岩成矿时代、成矿流体来源和岩浆-流体演化过程。结果表明：.含矿碱性岩的 LA-ICP-MS锆石U-Pb年龄为409~421 Ma，为下地壳底部物质部分熔融产物。.矿床成矿过程划分为岩浆成矿期（I），岩浆-热液成矿期（II），热液成矿期（III）和表生成矿期（IV）。其中，岩浆-热液成矿期为主成矿期。矿床中包裹体比较发育，有熔体包裹体、流体-熔体包裹体和流体包裹体三大类。.岩浆期熔体包裹体均一温度为780℃；岩浆-热液期流体-熔体包裹体均一温度主要为609~625℃，流体包裹体均一温度为191~439℃，根据共生的H2O包裹体和CO2包裹体对获得的成矿温度为274~314℃，成矿压力为68~95MPa，相应的成矿深度为2.6~3.6km；热液期均一温度为129~225℃。根据黄铁矿-方铅矿硫同位素分馏方程获得的成矿温度主要为339~528℃。从岩浆期到岩浆-热液期再到热液期，温度逐渐降低。矿化作用主要发生在岩浆-热液期，成矿温度为274~625℃，属中-高温、中深成岩浆-热液过渡型矿床。.C、H、O同位素组成显示成矿流体以岩浆水为主，在流体演化过程中有大气降水参与。3He/4He值接近于地壳氦，而与地幔氦差别较大，这与干沙河含矿岩体是下地壳部分熔融形成的结论相一致。总硫同位素组成接近陨石硫，反映矿石硫主要来自地壳深部；矿石硫化物的Pb同位素组成与干沙和含矿碱性岩大致相同，表明成矿物质主要来自碱性岩。.在成矿过程中，包裹体组合从熔体包裹体→流体-熔体包裹体+流体包裹体→流体包裹体的变化反映了成矿介质经历了从岩浆→岩浆+热液→热液的演化过程。在岩浆-热液成矿期，流体-熔体包裹体大量存在，以及富H2O相CO2-H2O包裹体与富CO2相CO2-H2O包裹体密切共生，表明成矿时曾经发生过两次不混溶作用，早期岩浆-热液不混溶作用导致萤石和REE-氟碳酸盐的晶出，而CO2-H2O不混溶作用引起了硫化物的沉淀。