南方富重稀土和北方富轻稀土原因课件.ppt

1、 北方北方LREE和南方和南方HREE的成因的成因 以南岭和白云鄂博为例 参考文献1霍明远.中国南岭风化壳型稀土资源分布特征.自然资源学报.1992.2许成，宋文磊，何晨，王丽泽.外生稀土矿床的分布、类型和成因概述.矿物岩石地球化学通报.2019.3杨元根，刘丛强，袁可能，何振立.南方红土形成过程及其稀土元素地球化学.第四纪研究.2000.4 吴澄宇，黄典豪，白鸽，丁孝石.南岭东段与稀土矿有关岩浆岩的成矿专属性特征.石矿物学杂志.1990.6赵芝，王登红，陈振宇，郭娜欣，刘新星，何晗晗.南岭富重稀土花岗岩类的特征和意义.中国大地构造与成矿学.2019.5吴澄宇，白鸽，黄典豪.南岭花岗岩类起源与

2、稀土元素的分馏.岩地质科学院报.1992.7华仁民，张文兰，顾晨彦，陈培荣.南岭稀土花岗岩、钨锡花岗岩及其成矿作用的对比.岩石学报.2019.8李社宏，潘新奎，缪秉魁，姚明，皮乔辉，刘祥，张青伟.离子吸附型稀土矿床成矿规律及找矿潜力.矿物学报.2019.9王中刚，赵振华，赵惠兰华南花岗岩的稀土元素分布模式.地球化学.1980.1:1-12.10冯志文，夏卫华，章锦统等.南岭含矿叠加一重熔型花岗岩稀土元素地球化学特征.地球化学.1989.1:43-51.11吴澄宇，黄典豪，白鸽等.南岭花岗岩类起源与稀土元素的分馏.岩石矿物学杂志.1990.9(2):106-116.12吴澄宇，白鸽，黄典豪.南岭

3、富重稀土花岗岩类的特征和意义.中国地质科学院院报.1992.13 霍明远.中国南岭风化壳型稀土资源分布特征.自然资源学报.1991.14 华仁民，张文兰，顾晨彦等.南岭稀土花岗岩、钨锡花岗岩及其成矿作用的对比.岩石学报.2019.15 李社宏，潘新奎，缪秉魁等.离子吸附型稀土矿床成矿规律及找矿潜力.矿物学报.2019.16 刘英俊等.地球化学导论M.57-80.17 赖小东.内蒙古白云鄂博REE-Nb-Fe矿床成因问题研究.博士论文.201918池汝安,田君,风化壳淋积型稀土矿评述.中国稀土学报.201919杨学明,杨晓勇.白云鄂博富稀土碳酸岩的地球化学特征.中国稀土学报.201920王凯怡,

4、杨奎峰,范宏瑞,胡芳芳,胡辅佑.白云鄂博矿床研究若干问题的探讨.地质学报。201921宋文磊，许成，王林均，吴敏，曾亮，王丽泽，冯梦.与碳酸岩碱性杂岩体相关的内生稀土矿床成矿作用研究进展.北京大学学报，2019.49(4):725740.22郝梓国，王希斌，李霞，肖国望，张台荣.2019.白云鄂博碳酸岩型REE-Nb-Fe矿床-一个罕 见的中元古代破火山机构成岩成矿实例.地质学报，76（4）：52554023王凯怡，范宏瑞，谢奕汉.2019.白云鄂博碳酸岩墙的稀土和微量元素地球化学及对其成因的启示.岩石学报.018(03)：03404824王凯怡，杨奎峰，范宏瑞，胡芳芳，胡辅佑.2019.白云

5、鄂博矿床研究若干问题的探讨.地质学报，86（5）：687699一、北方白云鄂博LREE矿床提纲1）白云鄂博区域地质2）白云鄂博地质特征3)成矿时代4）矿床成因5）富集轻稀土原因HLiNaKRbCsFrBeMgCaSrBaRaScYTiZrHfRfVNbTaDbCrMoWSgMnTcReBhFeRuOsHsCoRhIrMtNiPdPtCuAgAuZnCdHgGaInTlGeSnPbAsSbBiSeTePoBrIAtKrXeRnBAlCSiNPOSFClNeArHeLaAcCeThPrPaNdUPmNpSmPuEuAmGdCmTbBkDyCfHoEsErFmTmMdYbNoLuLr1234567I

6、AIIAIIIA IVAVAVIAVIIA VIIIAIIIB IVBVBVIBVIIBVIIIBIBIIBLanthanidesActinides131119375587412203856882139224072104234173105244274106254375107264476108274577109284678294779304880513314981614325082715335183816345284917355385101836548625789589059916092619362946395649665976698679968100691017010271103Atmophi

7、leLithophileChalcophileSiderophileArtificial轻稀土：镧、铈、镨、钕、钷、钐、铕重稀土：钇、钆、铽、镝、钬、铒、铥、镱、镥1.区域地质概况区域地质概况白云鄂博地区断裂构造示意图2.地质特征2.1 地层白云鄂博矿区地质简图（据Le Bas et al.，1992修改）白云鄂博矿床从东到西，可以划分为三个矿段：东矿矿段、主矿矿段、西矿矿段。矿山的主采区是东矿矿段和主矿矿段。2.2 矿体2.3矿物围岩矿物：白云石、方解石和石英稀土矿物：独居石、氟碳铈矿、黄河矿、氟碳钙铈矿和磷灰石，在赋矿的白云岩中很少能够见到磷钇矿等重稀土矿物。脉石矿物：萤石、霓辉石、钠闪石

8、和重晶石等钠化(钠闪石化、钠长石化、钠辉石化)，萤石化，云母化（黒云母化、金云母化）2.4蚀变作用2.5白云鄂博稀土元素特征 从图中可以看出无论是白云鄂博矿区还是白云鄂博赋矿的白云岩，都表现出轻稀土富集的特征，尤其是赋矿白云岩（H8）表现出明显的右倾型。3.成矿成岩时代3.1白云鄂博云鄂博矿床的年代学研究很早就开展了，包括K-Ar、Sm-Nd、U-Pb、Th-Pb等一些测年 方法，但是年龄结果分散，因此致使关于其形成年龄长期处于争议当中。白云鄂博矿石年代学统计表白云鄂博矿石年代学分布频数图 成矿时代：存在早古生代和中元古代两期成矿作用。4.矿床成因 矿床的稀土元素矿物主要存在白云岩中，白云岩成

9、因成为解释矿形成的关键，前人对于白云岩成因的认识存在严重分歧。导致人们得出不同认识的关键现象是赋矿白云岩具有纹层状构造，夹有砂岩、板岩夹层，具有沉积特征，但其地球化学特征则为火成的。目前主要的成因模型包括(1)火成碳酸岩成矿(2)碳酸岩岩浆沉积交代型(3)沉积变质热液交代成矿(4)沉积微晶丘型(5)海底喷流沉积成矿。就目前来说碳酸岩岩浆沉积交代型最为可靠能够解释大部分的地质事实。4.1白云鄂博 碳酸岩岩浆沉积交代型模型地幔物质上涌，伴随火成碳酸岩浆活动第一阶段：中元古代约13001400Ma稀土含量高，黏度(1.51025103 Pas)密度(2.2 g/cm3)都较低有利于稀土从碳酸岩岩浆的

10、分离结晶中沉淀下来（Jones et al.，1986；Wyllie et al.，2019通过模拟稀土在碳酸盐行为）对碳酸岩浆而言REE不相容的，优先进入熔体，随着方解石的结晶，LREE相对HREE更不相容。残余液相富集LREE,碳酸岩熔体随着温度的缓慢降低和结晶作用,会继续发生碳酸岩熔体与其他盐类(流体)的不混溶作用,在碳酸岩熔体和流体的不混溶过程中,REE 会优先分配到流体中富REE 和其他盐类的流体会沿岩体或构造薄弱带迁移并沉淀形成含稀土矿物在加里东期华北地块向西伯利亚地块发生碰撞拼合，强烈的构造运动使火成碳酸岩的岩浆来源区有所活化第二阶段：早古生代500 400Ma时大量的流体主要组

11、成为OH,SO42,F,Al 和Si逸出并携带着极其丰富的稀土顺H8 和H9 地层中的构造裂隙上升,适宜的地质环境,结晶产出大量稀土矿物。）而其中的含F流体选择性的富集LREE造成白云鄂博稀土矿轻稀土富集,该热液过程产生的稀土量是早期岩浆阶段的数倍或十多倍含F热水溶液选择性的富集LREE 的过程，相对于未第一阶段的碳酸岩分离结晶和不混溶过程全岩LREE 含量和LREE/HREE 比值均有很大的提高。5.富集轻稀土原因前期地幔低程度部分熔融碳酸岩浆富含大量轻稀土，岩浆演化的过程中LREE较HREE不相容性强，造成熔体相LREE富集后期含F流体优先富集LREE,导致进一步轻稀土富集。二、南岭离子吸

12、附型重稀土矿提纲1）离子吸附型矿床简介2）区域地质概况及地质特征3)花岗岩形成时代4）富集重稀土原因1.什么是离子吸附型稀土矿床什么是离子吸附型稀土矿床 离子吸附型稀土矿床又称花岗岩风化壳型矿床，是我国上世纪60年代发现的一种矿床类型，是指稀土元素大部分(比例大于50%)呈交换型阳离子状态赋存于风化壳黏土中的工业富集体。一、离子吸附型矿床一、离子吸附型矿床 一般含稀土花岗岩品位低难以构成工业矿体，需要经过风化作用富集才可形成离子吸附型矿床。离子吸附型矿床首先需要有含矿花岗岩就位成岩，然后经过风化作用将稀土元素吸附富集形成矿床。2.风化作用对稀土矿床的作用风化作用对稀土矿床的作用风化作用的影响因

13、素？1）丰富的大气降水2）大气降水中的氧气3）微生物二、区域地质概况及地质特征二、区域地质概况及地质特征 1.花岗岩中的稀土矿物磷灰石、褐帘石、氟碳铈矿、磷钇矿、独居石、褐钇妮矿、铌钇矿、硅铍忆矿、氟碳钙钇矿等2.蚀变岩体受到不同程度的岩浆晚期或期后的交代蚀变作用,主要有：硅化、钾长石化、钠长石化、云英岩化、电气石化、萤石化、浅色(或绿色)云母化、黄玉化、绿泥石化、碳酸盐化等等。3南岭地区花岗岩体稀土特征 南岭代表性成矿花岗岩的球粒陨石标准化 REE 配分图4.富重稀土花岗岩特征富重稀土花岗岩特征 富HREE花岗岩的主要岩石类型包括黑云母二长花岗岩、黑云母钾长花岗岩、白云母（或二云母）碱长花岗

14、岩、钠长花岗岩、花岗斑岩和石英斑岩等。最常见的副矿物有锆石、石榴石、铊钽铁矿、易解石、黑稀金矿、烧绿石、金红石、钍石、锡石、电气石、萤石、黄玉、硅铍石等，以及大量的稀土矿物：磷钇矿、独居石、褐钇铌矿、钇铌矿、硅铍钇矿、氟碳钙钇矿等。主量元素：富HREE花岗岩都是超酸性的，SiO2含量变化在72%一76%，个别受到硅化影响的岩石达78%，Fe2O3、FeO、MgO、CaO含量都很低，微量元素：总体来说,高高Pb、R b、F,低Sr、B a、V、Co、N i 等的含量和比值特征,无疑表明这类岩石经历了强烈的分异作用。稀土元素：虽然各种类型的富HREE花岗岩有着各自不同的演化机制。但总体显示的左倾。

15、4.1富富HREE花岗岩化学成分花岗岩化学成分三三.南岭花岗岩形成时代南岭花岗岩形成时代 形成时代主要集中在加里东期、印支期和燕山期。发生 风化作用一般发生在第四系。中国南岭不同类型风化壳稀土矿分布时代特征四四.南岭花岗岩形成南岭花岗岩形成HREE矿原因矿原因4.1 碱性花岗岩和花岗碱性花岗岩和花岗岩所占的比重导致总岩所占的比重导致总体形成体形成HREE矿（表层）矿（表层）4.2 花岗质岩浆演化的局部物理化学环境（本质）花岗质岩浆演化的局部物理化学环境（本质）花岗岩浆高度分异演化并且导致轻重稀土分馏是南岭富集花岗岩浆高度分异演化并且导致轻重稀土分馏是南岭富集HREE的最终原因的最终原因 在花岗

16、岩的形成和演化过程中，有五种最主要的方式造成REE的分馏作用：1、部分熔融作用；2、分离结晶作用；3、热重力扩散作用；4、变质一混合岩化作用；5、热液流体作用。其中第2和3种作用是引起HREE富集的最主要过程2）分离结晶在分离结晶作用初期，REEE作为痕量组分，其行为可以用瑞利方程来描述，它们主要呈类质同象置换Ca、Ti等元素进人铁镁矿物、钙质斜长石以及榍石、磷灰石等副矿物中。由于上述矿物的D（LREE）D（HREE），从而使熔体向富集HREE方向演化。随着分异作用进行，岩浆变得更富硅、碱质，各种挥发组分(如H2O、F-、Cl-、HCO3-:一等)含量增高，固相线降低。大量稀土矿物(如褐帘石、

17、硅钛铈矿、独居石、磷钇矿、褐钇铌矿、硅铍钇矿、稀土氟碳酸盐等形成，并成为REE的主要载体。实例：位于湘桂粤北海西印支拗陷区的大东山复式岩体即为一例。随着岩浆经历了较强的分离结晶演化，与此同时，REE发生强烈分馏，Ce/Y降低，导致最晚期岩石以萤石一氟碳钙钇矿一硅铍钇矿一褐钇铌矿组合为特征的HREE富集。3）热重力扩散作用通过热、重梯度在岩浆房中形成对流，并导致垂向与横向的成分分带，其下部和中心偏中性，集中Ti、Mg、Ca、Zr、Sr、Ba等组分，而顶部、边部更为酸性，大大富集Rb、Cs、Nb、Ta、Th、U和HREE以及挥发份F等.（但是这种作用导致HREE的富集往往是局部的，富集 程度低的，

18、变化大。）实例：较好实例是湖南川口含钨花岗岩，从深部到顶部的岩相变化为黑云母花岗岩二云母花岗岩白云母花岗岩，相应的习R E E 逐渐降低，C e/Y 值为2.151.280.97，同时Eu不断亏损。4.3表生环境下REE的地球化学行为1）Ce相对其它轻稀土较多。2）主要由于Ce的在表生地球化学行为，导致风化壳上部富Ce,其他稀土在下部被吸附，因此下部相对富重稀土。HREE矿原因总结：岩浆过程形成富含HREE花岗岩，HREE花岗岩分布广，为风化形成重稀土提供条件。请大家批评指正！讨论1）正常情况下岩浆演化晚期是富LREE,但南方岩浆晚期的花岗岩部分富集HREE？2）为什么含F的流体会选择性的与LREE结合？3）白云鄂博赋矿白云岩广泛发育的层状构造能否用碳酸岩浆与硅酸岩岩浆熔离作用解释？