湘南花岗岩-矽卡岩体系中超轻金属元素矿物学与成矿过程

Granitic magma is the main carrier of ultra-light metal elements (Li and Be). Its crystallization differentiation and metasomatic alteration to wall-rocks were generally accompanied with the enrichment and mineralization of rare metal elements. Although the enrichment and crystallization of Li and Be during magmatic stages have been extensively discussed, we still know little about the mineralogical and geochemical behaviors of ultra-light metal elements in system of granitic magma/fluids-carbonate rocks. This project will in detail investigate the minerals of ultra-light metal elements in the system of granite-skarn/wrigglite from Xianghualing, Xianghuapu and Jiepailing (southern Hunan, China). We attempt to (1) address the occurrences and geochemical characteristics of Li and Be; (2) reveal the enrichment, migration, crystallization and geochemical cycle of Li and Be in the system of granitic magma/fluids-carbonate rocks; (3) explicate the geological processes of granitic magma-carbonate rocks and synergistic processes of rare metal elements. These results will not only help us comprehensively understand the geochemical behavior of the ultra-light metal elements and geological processes in the system of granitic magma-carbonate rocks, but also be of great practical significance to guide the prospecting and exploration of rare metal elements.

花岗质岩浆是超轻金属元素Li和Be的主要载体，其结晶分异及其对围岩交代蚀变过程伴随着稀有金属元素的富集与成矿。虽然对岩浆阶段Li和Be的富集与成矿有较多研究，但对花岗质岩浆/热液与碳酸盐岩系统演变过程中超轻金属元素的矿物地球化学行为仍缺乏系统认识。本项目拟对我国湘南香花岭、香花铺、界牌岭地区的花岗岩-矽卡岩/条纹岩体系中含超轻金属元素矿物进行系统研究，深入了解超轻金属元素Li和Be的赋存行为和晶体化学特征，完整揭示花岗质岩浆/热液-碳酸盐岩体系中超轻金属元素的富集、迁移、结晶与地球化学循环过程，剖析花岗质岩浆与碳酸盐岩的地质过程和稀有金属元素的协同成矿过程。本项目的研究，不仅可以全面认识超轻金属元素的矿物地球化学行为和花岗质岩浆-碳酸盐岩体系的地质过程，对指导稀有金属矿产的找矿与勘探也具有重要现实意义。

超轻金属元素Li和Be主要赋存于花岗质岩石中，对其岩浆-热液以及与围岩反应等过程具有矿物地球化学示踪效应。项目利用微区分析技术系统研究了我国湘南香花岭、香花铺、界牌岭地区的花岗岩-矽卡岩/条纹岩体系中Li 和 Be的赋存行为与晶体化学、富集迁移与地球化学循环以及与其它稀有金属成矿的协同效应，获得了如下认识：1)、花岗质岩浆结晶分异过程中，Li 含量逐渐升高，降低了熔体粘度，增大了结晶温度区间，花岗质岩得到充分结晶分异，导致了花岗岩垂直分带；花岗岩中 Li 与稀有金属含量呈正相关关系，Li 与 Ta、Nb、Sn 等稀有金属具有协同成矿作用；2)、香花岭矽卡岩Sn成矿分为三个阶段：矽卡岩早阶段，Sn 进入尖晶石、韭闪石等造岩矿物中，形成富锡矿物；氧化物阶段，形成锡矿物，如锡石、尼日利亚石、孟宪民石等逐渐晶出；晚期热液阶段，早期含锡矿物热液蚀变原位析出锡石，或富 Sn 热液交代早期矿物形成了富锡环边。成矿流体中富含 F、CO2、Li 等挥发组分控制了 Sn 的富集、 迁移、结晶等过程；3)、界牌岭蚀变花岗斑岩中斑晶主要为钾长石、石英、萤石，稀有稀土金属矿化主要与基质钾长石和萤石结晶有关，形成了一系列铌钽氧化物、稀土矿物、锡矿物等，锂矿物和铍矿物出现在花岗斑岩蚀变晚期，伴有稀有稀土矿物的交代现象；4)、铍的最佳分析条件，电压 12 kV、无水铍矿物的分析电流为100-200 nA、含水铍矿物的分析电流为50-100 nA、选择脉冲高度分析器 (PHA)过滤，定量分析了羟硅铍石、硅铍石和绿柱石，获得很好的分析结果；5)、发现了3种新矿物，竺可桢石、锌 尼 日 利 亚 石和锌尼日利亚石 6N6S，并获得国际认可；6)、对比研究了浙江河桥石寺室伟晶岩中稀土元素的热液过程。项目共计完成SCI论文2篇(已接收)，1篇EI论文，核心期刊论文4篇，这些研究成果不仅可以全面认识超轻金属元素的矿物地球化学行为和花岗质岩浆-碳酸盐岩体系的地质过程，对指导稀有金属矿产的找矿与勘探也具有重要现实意义。