花岗质岩浆体系中稀有金属在富钛矿物中分配行为的实验研究

The magmatic Ti-bearing accessory minerals such as titanite, rutile, and titaniferous minerals in the natural granites may contain higher concentrations of rare metal elements (W, Sn, Nb, Ta, etc.),they could constrain the enrichment and evolution of rare metal elements in the granitic melts. By experimental determination of partition coefficients for W, Sn, Nb, Ta between Ti-bearing accessory minerals and granitic melts, we will try to find out the major physico-chemical parameters, which control the partition coefficients, such as melt composition, mineral composition, temperature, and oxygen fugacity; search for tracing significance and influence of Ti-rich magmatic accessory minerals'fractional crystallization during the rare-metal migration，enrichment and ore-formation processes in the (magmatic- hydrothermal) system; and evaluate suitability and application scope of these accessories as indicator minerals for rare-metal ore-forming potential of granitic rocks.

花岗岩中广泛存在的榍石、金红石、钛铁氧化物系列等岩浆成因富钛副矿物, 往往含有较高含量的钨锡铌钽等稀有金属元素，它们在一定程度上反映并影响岩浆中相应元素的富集和演化过程。本项目通过对钨锡铌钽在岩浆成因富钛副矿物与花岗质岩浆之间分配系数的实验地球化学研究，揭示熔体成分、副矿物成分、温度、氧逸度等物理化学参数变化对该分配系数的影响，初步厘清制约该分配系数的主要因素。为探讨富钛副矿物从花岗质岩浆中分离结晶对稀有金属在岩浆-热液演化体系中迁移、富集和成矿过程的影响和示踪作用，及评估这些副矿物作为稀有金属花岗岩成矿能力指示性矿物的适用性和应用范围，提供实验地球化学的理论支持。

在稀有金属成矿花岗质岩体中广泛存在着榍石、金红石、含钛的云母等富钛的副矿物，由于稀有金属与钛之间容易发生置换，稀有金属往往易于赋存于这些富钛的副矿物中，对这些富钛副矿物中稀有金属的分配行为的研究，能够指示稀有金属在花岗质岩浆中的富集过程，从而为圈定稀有金属成矿母体，指示稀有金属找矿提供支持。本项目通过实验与天然样品研究相结合，系统探讨稀有金属在富钛的副矿物与花岗质岩浆间的分配行为，评估富钛副矿物作为稀有金属成矿指示性矿物的可能性。稀有金属在富钛副矿物及花岗质熔体间的具体分配系数，由于花岗质岩浆相对玄武质岩浆结晶温度过低，溶解实验平衡难以达到，因此通过该种方法很难获得有效数据。而通过富钛矿物在花岗质熔体中的结晶实验，以及天然花岗质岩石中富钛矿物的稀有金属分配行为研究，结合稀有金属在花岗质岩浆中溶解度的实验数据来研究其分配行为，无疑是更有效的方法。本项目通过对稀有金属在实验及天然富钛矿物的分配行为，结合稀有金属在花岗质岩浆中溶解度实验数据的研究，得出以下主要结论：W、Sn、Nb、Ta、Mo等稀有金属均易于进入榍石晶格中，另外榍石本身富含U、Pb，利于开展U-Pb定年工作，能够进一步提供稀有金属成矿年龄信息，它是稀有金属成矿的重要指示性矿物；Nb等稀有金属易于进入含Ti云母中，黄山铌钽矿的成矿花岗岩中富钛的铁云母中的Nb最高可达1700ppm，显示它是Nb找矿重要的指示性矿物；金红石-铌钽金红石-铌铁矿固溶体系列是铌钽成矿的重要指示性矿物，尤其是该系列中铌钽金红石-铌铁矿富含U、Pb、Hf等，即可以开展U-Pb定年指示稀有金属成矿年龄，又可以开展Hf同位素分析示踪物源。通过本项目研究最终得出榍石、金红石-铌钽金红石-铌铁矿系列、含钛云母等富钛副矿物是稀有金属找矿重要的指示性矿物。