（二）内生矿床的成矿地质条件和富集因素

2025-04-06 07:17:55

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回答1：

内生稀有稀土金属矿床中，经济意义最大，国内外研究工作最多的，是与碱性岩-碳酸岩有关的碱性岩-碳酸岩型矿床和与酸性岩有关的花岗岩型矿床和花岗伟晶岩型矿床。本节主要论述这几类矿床的成矿地质条件和富集因素。其他各类内生矿床的经济意义和学术意义较小，它们并常与上述几类矿床伴生，成矿地质条件相近，这里不再讨论。

1.碱性岩-碳酸岩型

1）构造：这类矿床多出现在地台区，见于地台边缘的裂谷带内。如内蒙古白云鄂博矿床见于内蒙古地轴北缘白云鄂博裂谷带内，川西牦牛坪矿床见于康滇地轴西缘攀西裂谷带内。前一矿床形成于裂谷发育期，相当于中元古代，后一矿床在裂谷封闭以后形成。这类矿床又位于深断裂带上。白云鄂博矿床位于白云鄂博裂谷带内蒙古地轴北缘深断裂的支断裂宽沟断裂上，牦牛坪矿床位于攀西裂谷带安宁河深断裂的支断裂哈哈断裂上。攀西裂谷带中的断裂在裂谷封闭后受到喜马拉雅构造运动影响，继续活动，成为岩浆及矿液从深处，甚至从地幔上升的通道。白云鄂博矿床，成矿与含矿流体火山喷发沉积作用有关，元古宙时由裂谷活动产生的东高西低、北陡南缓的断陷盆地，成为含矿流体及岩浆汇聚和沉积的场所。牦牛坪矿床，成矿与岩浆及矿液侵入活动有关，矿体赋存于背斜构造内，成矿受褶皱构造及断裂构造联合控制。近年来，地幔柱构造学说兴起，这类矿床的成矿物质常来自地幔，它们有可能是由地幔热柱及其流体上升带来的，并补充上升围岩的成矿物质。惟幔柱学说过于概略，地幔柱构造还难于应用于成矿作用研究。

2）岩浆岩：顾名思义，这类矿床的形成与碱性岩-碳酸岩岩浆活动有关。已知与成矿有关的岩石有碱性花岗岩、英碱正长岩、正长岩、碱性正长岩、霞石正长岩、霓霞正长岩、碳酸岩以及相应成分的喷出岩——粗面岩及正长斑岩等。这些岩石规模一般不大，呈岩株、岩瘤、岩床、岩脉等形式产出。国内几个著名矿床上见到的岩体多为小岩体，且为近地表产物。四川牦牛坪英碱正长岩及内蒙古巴尔哲碱性花岗岩，呈岩株状产出，具特殊的晶洞构造，说明它们为超浅成的小侵入体。这些岩石沿深断裂带分布，又常与超基性岩、基性岩体伴生。矿床所在区域见有碱性超基性岩、碱性玄武岩、碱性辉长岩、辉绿岩以及碱煌岩、云煌岩等。成矿岩石除富含稀有稀土元素外，碱性元素K、Na以及挥发元素P、S、F、C等也大量富集。正是这些元素一方面带来矿质，促成成矿元素富集，一方面作用于原岩，包括已固结的岩浆岩及围岩，导致岩石被交代蚀变，引发霓石化、钠闪石化、钠长石化、微斜长石化、黑云母化、磷灰石化、重晶石化、萤石化及方解石化、白云石化等。作用强烈时形成这些交代蚀变产物的单矿物岩，成为有利的找矿标志。

3）成矿物质来源：这类矿床的成矿物质来源较深，或来源于下地壳或来源于地幔。这从表10-11列出的几个矿床的锶同位素初始值即可看出。表中（⁸⁷Sr/⁸⁶Sr）_i值都小于0.7090，除德昌茨达外，都小于0.7070。内蒙古白云鄂博是世界知名的稀土矿床，已知其稀土氧化物储量占全世界稀土矿床稀土氧化物储量一半以上。这样大的稀土储量需要有一个大的成矿物质来源。可能只有地幔才能供给这样大量的稀土元素以及供给它们上升的热源。

表10-11 碱性岩-碳酸岩型矿床的（⁸⁷Sr/⁸⁶Sr）_i值

图10-11 内蒙古白云鄂博Fe-Nb-REE矿床成矿模式

内蒙古白云鄂博矿床及四川冕宁牦牛坪矿床的成矿模式分别见图10-11及图10-12。

2.花岗岩型

1）构造：讨论这类矿床的构造控制条件不能不涉及地区花岗岩类岩石的起源和形成。这类矿床主要见于造山带，尤其是华南造山系的赣湘桂粤造山带，即大致的南岭地区，是这类矿床最集中分布的地区。造山带内硅铝层地壳厚度增大，有助于硅铝质地壳多次熔融，大量花岗岩浆形成及成矿物质富集。南岭地区自加里东期地槽褶皱回返后，中生代断裂运动代替了褶皱造山运动，而且从区域西北向东南，即从内地向海洋方向断裂构造运动加强。断裂运动是导致地壳重熔并形成花岗质岩浆的主导地质因素。岩石熔融总是硅铝质岩石相对镁铁质岩石先熔，每一次熔融必然导致熔体中岩石酸性组分以及与之亲和的稀有稀土元素含量相对增大。断裂多次活动，地壳岩石多次熔融，以及熔融岩浆的不断分异演化，导致复式花岗岩体形成的晚期岩石稀有稀土元素富集。一个大的花岗岩复式岩体常赋存在背斜轴部，其中的晚期含矿小岩体多见于其两侧。褶皱构造也具一定的控制作用。矿化岩体本身常具带状构造，表现为岩体从下向上，从内向外，不同造岩矿物及稀有稀土矿物的空间带状分布，稀有稀土矿物富集在岩体最上部。带状构造清楚地反映出矿化花岗岩浆的分异演化。花岗岩体与围岩接触带的缓倾产状和围岩的封闭盖层作用，促使稀有稀土元素及一道迁移的挥发分不致散失而储积在岩体顶部的局部凹陷处。

图10-12 四川牦牛坪REE矿床成矿模式

2）岩浆岩：矿化岩体为含矿富碱的酸性花岗岩，根据云母和长石种属，大致可分出黑云母（黑鳞云母）二长花岗岩、黑云母（黑鳞云母）碱长花岗岩、白云母或二云母碱长花岗岩和锂云母碱长花岗岩四类。其中第一类主要富集REE（包括ΣCe及ΣY）及Nb，第四类富集Li、Be、Ta、Nb、Rb、Cs，第二、三两类除Be、Nb、Ta外，还富集W、Sn。矿化岩体具岩株、岩瘤、岩墙、岩脉等小侵入体产状，它们常是大复式岩体的晚期成员。由于富集碱性元素及挥发分元素，花岗岩的熔点明显降低，使岩浆作用逐渐转变为热液作用，导致岩体顶部自交代作用发育，钠长石化、锂云母化、云英岩化、黄玉化、硅化等蚀变作用分别见于岩体顶部的不同部位，自下而上呈现带状构造。岩体最下部常为未蚀变的矿化弱的黑云母二长花岗岩或黑云母碱长花岗岩，向上分别见有钠长石化岩石、云英岩化岩石、黄玉化岩石。岩体最上部直接位于围岩接触带下面的是由粗大长石石英组成的伟晶状花岗岩，它们具有封闭挥发分及矿液不使逸散的作用，成为这类矿床有利的找矿标志。矿化岩体总体上为SiO₂过饱和酸性岩石，但不同的交代蚀变带岩石中SiO₂含量互有增长。强钠长石化和锂云母化带岩石SiO₂含量相对较低，云英岩化和硅化带岩石SiO₂含量相对较高。这也是富碱花岗岩浆分异演化的结果。矿化岩体除富含稀有稀土元素外，常富集W及Sn，但W、Sn矿化更常见于更晚期产于变质围岩中的石英长石脉或石英脉内。

3）成矿物质来源：含矿花岗岩及其母体花岗岩复式岩体均为硅铝过饱和岩石，它们无疑是地壳硅铝层岩石熔融而成的。南岭地区燕山期花岗岩分布广泛，该期花岗岩中的Li、Rb、Cs、Be、Nb、Ta、W、Sn等稀有元素丰度比世界花岗岩类的同类元素丰度要高出一倍以上。据赣南地区统计，燕山晚期花岗岩的Nb₂O₅平均含量比地壳酸性岩高出4.37倍，Ta₂O₅含量高出16.54倍。燕山早、中期花岗岩的RE₂O₃含量比地壳酸性岩高1.27～1.25倍。区域花岗岩类岩石稀有稀土元素背景值高，可作为成矿物质来源于地壳硅铝层岩石的一个有力佐证。下面列出几个矿化岩体的（⁸⁷Sr/⁸⁶Sr）_i值（表10-12），从中可看出它们的成矿物质大多来自于地壳。按照地幔柱学说，地幔热流上升影响区域面积极其广大。以南岭地区为例，燕山期大范围的花岗岩浆活动，使大量地壳岩石被熔融，无疑具有巨大的热源。是否该热源及某些碱性元素即来自地幔，值得考虑。从地幔上涌的热液除导致地壳岩石熔融外，产生的流体多次反复地运移、沉积、再运移，从而导致所携带的稀有稀土元素在流动状态中分异并在局部地段富集。江西大余西华山和全南大吉山矿床成矿模式见图10-13，湖南临武尖峰岭矿床成矿模式见图10-14。图10-14为尖峰岭花岗岩型矿床及香花岭条纹岩型矿床成矿的综合模式。在尖峰岭及香花岭地区除发育Li、Be、Nb、Ta稀有矿化外，也发育W、Sn以及Pb、Zn矿化。不同矿化可能源于同一岩浆源，在空间上从花岗岩向外呈带状分布。

表10-12 花岗岩型矿床的（⁸⁷Sr/⁸⁶Sr）_i值

图10-13 江西西华山-大吉山W-Be-Nb-Ta矿床成矿模式

图10-14 湖南尖峰岭及香花岭Li-Be-Nb-Ta-W-Sn矿床成矿模式

3.花岗伟晶岩型

1）构造：国内的花岗伟晶岩型矿床几乎无例外地形成于造山带中。产于内蒙古地轴上的伟晶岩，形成时代为太古宙，当时区域构造环境既不是地台，也不是地槽，当属例外。国内富稀有元素的花岗伟晶岩型矿床主要成矿时代为海西期及印支期，它们分别赋存于加里东造山带、海西造山带及印支造山带内。造山带内的地背斜及地向斜皆见有花岗伟晶岩产出，惟伟晶岩矿床及其有成因关系的花岗岩类的具体赋存部位为低级的局部的背斜构造。它们或赋存于背斜轴部，或赋存于背斜倾没端。例如新疆阿尔泰伟晶岩，已知有10万多条岩脉，其中稀有稀土金属矿化最强的分布在阿尔泰海西造山带富蕴地背斜中次级背斜的倾没端。福建南平西坑伟晶岩分布在闽西北加里东造山带松溪-建西凹陷更次一级的洋墩-南雅复背斜内。具体的伟晶岩赋存构造是上村复背斜穹状构造的旁侧。四川康定甲基卡伟晶岩分布在松潘-甘孜造山系石渠-雅江地向斜内的甲基卡背斜轴部等。围岩褶皱形态与伟晶岩脉有一定关系。当围岩褶皱开阔，产状平缓时，伟晶岩脉的厚度较小，沿走向延展较稳定。当围岩褶皱紧密时，常产出厚大的短透镜状甚至近等轴状脉体。断裂是伟晶岩脉体局部赋存的重要构造。张裂和两组断裂交会处常有稀有稀土金属矿化强的伟晶岩产出。不同性质围岩受力后会形成不同形态的构造裂隙，这也决定着伟晶岩脉的形态产状。在一个伟晶岩区内，常见到不同类型伟晶岩沿花岗岩或混合花岗岩体外接触带某一方向上呈带状分布。通常富REE、Be、Nb的伟晶岩脉分布在近接触带的地段，富Li、Be、Ta、Nb、Rb、Cs的伟晶岩分布在远离接触带的地段。一条较发育的伟晶岩，尤其是透镜状或近等轴状的伟晶岩，其内部矿物组合分布也具带状构造。脉体边缘常见黑云母-更长石细晶结构带，脉体中心常见长石石英块体带或石英核心带。带状构造是伟晶岩熔体-溶液的分异演化作用和交代蚀变作用的结果。

2）岩石：花岗伟晶岩矿床在成因上和空间分布上与花岗岩类岩石有关。与伟晶岩矿床成因有关的花岗岩类岩石又可分出岩浆成因花岗岩和变质成因花岗岩两类。前一类岩石见有黑云母花岗闪长岩、黑云母二长花岗岩及二云母二长花岗岩，它们呈岩株，个别呈岩基状产出。与之伴随的伟晶岩矿化一般较弱。后一类岩石见有混合花岗岩或片麻状花岗岩。这类岩石是区域混合岩化作用的产物。岩石具块状、片麻状构造，片麻理方向与区域构造线一致，岩石中常见变质围岩残留体。这后一类岩石产出地区，区域变质程度常达角闪岩相，伟晶岩脉的围岩见有各种结晶片晶、变质辉长闪长岩以及大理岩等。变质成因花岗岩正是在广大地区区域变质的基础上形成的，变质作用掩袭面大，从而驱动的稀有稀土元素量也大，与这类岩石有关的伟晶岩矿床稀有稀土元素矿化一般较强。强矿化花岗伟晶岩的形成多半与一定深度的变质作用有关。伟晶岩的围岩性质对伟晶岩脉的产状形态及矿化有重要的控制作用。围岩的构造变形特征往往控制着伟晶岩脉的形态大小及分布。围岩的成分往往影响伟晶岩形成过程中熔体-溶液与围岩间的物质交换。围岩的渗透性直接关系着伟晶岩是否在较封闭的体系中有较长而缓慢的结晶作用过程，其结晶分异作用能充分进行。花岗岩类（包括混合花岗岩）围岩，由于它们和伟晶岩的物理化学性质相近，所以伟晶岩与围岩间界线常不清楚，岩脉形态多不规则，内部带状构造不发育，稀有稀土金属矿化弱。尤其是中生代及其以后的花岗岩，主要产出花岗岩型矿床，其中很少见到矿化伟晶岩。结晶片岩作为伟晶岩的围岩时，伟晶岩脉的走向常与围岩片理一致，倾向相反，多为板状脉，有时通过支脉彼此相连。由于围岩片理发育，挥发分易于向外渗透，熔体冷凝速度较快，一般有细晶岩冷凝边。伟晶岩的带状构造不甚发育，中粒伟晶岩带常见。围岩蚀变有黑鳞云母化、锂蓝闪石化、锂白云母化及铁锂云母化等，说明伟晶岩中的Li等已渗透进入围岩。大理岩作为围岩时常出现夕卡岩化。围岩的Ca、Mg组分也常进入伟晶岩，在脉内形成基性斜长石、榍石、透辉石、透闪石、萤石、电气石等矿物。辉长岩-闪长岩，包括某些角闪斜长片麻岩，由于岩石渗透性弱，挥发分及稀有元素很少从伟晶岩带进围岩。围岩中虽也见到锂白云母化、锂蓝闪石化、萤石化、电气石化等蚀变现象，但发育的范围较小，离脉体距离较近。伟晶岩熔体-溶液处于较封闭的条件下，结晶分异作用较充分，形成具良好带状构造的伟晶岩。另外，辉长岩-闪长岩受力后易形成不规则裂隙，从而形成厚大的伟晶岩脉。如阿尔泰科科托海3号脉赋存在混合花岗岩顶部凹陷内的辉长岩-闪长岩残留体中，脉体呈复杂的草帽状形态。花岗伟晶岩主要由云母、长石、石英及锂辉石等组成。按照矿物共生可以分出不同的伟晶岩类型，如黑云母-更长石-微斜长石型、二云母-钠长石-微斜长石型、白云母-钠长石-微斜长石型、白云母-钠长石-锂辉石型、锂云母-钠长石-锂辉石型等。每一种矿物又有若干世代。以钠长石为例可见到粒状、糖晶状、叶片状、板条状等不同形态。以绿柱石为例可见到白色、浅绿色、深绿色、粉红色等不同颜色，透明或不透明。不同世代矿物是在伟晶岩熔体-溶液不断演化发展过程中出现的，可作为找寻不同稀有稀土元素矿产的找矿标志。

3）结晶分异作用和交代作用：岩浆的结晶分异作用促使稀有元素含量高的花岗岩浆形成。从花岗岩浆分出的伟晶岩熔体-溶液取决于结晶分异作用的充分进行。在一条伟晶岩脉内，结晶分异作用愈充分，带状构造愈明显，稀有元素愈可能汇聚在脉体的中心部位，出现富矿块段。伟晶岩中交代作用与稀有元素矿化具有紧密的共生关系。稀有元素常由导致交代作用的溶液带来。钠长石化、锂云母化、云英岩化、绢云母化等发育地段，稀有元素品位常增高。另一方面，有时交代作用也可能使伟晶岩中富矿段的稀有金属贫化，促成稀有金属在脉中的均匀化分布。四川康定甲基卡矿床各带伟晶岩的水平及垂直分布模式见图10-15。

图10-15 四川康定甲基卡花岗伟晶岩Li、Be、Ta、Nb矿床各亚类伟晶岩带的水平（左）及垂直（右）分布模式

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