冀东麻地碱长花岗岩稀有金属成矿机制研究

苗群峰，齐云飞

（河北省地矿局第八地质大队，河北 秦皇岛 066001）

近年来，河北省地矿局十分重视对“三稀”矿产的找矿工作，花市铷等稀有金属矿为河北省地矿局第八地质大队近年来探获的特大型铷等稀有金属矿床[1]，初步估算Rb2O资源量为180万吨，Rb2O平均品位0.18%，为一碱性长石花岗岩型矿床（钠长石、锂云母花岗岩型钽、铌、锂、铷、铯矿床）。

1 岩体地质特征

麻地岩体形态近似瓢状，长轴呈NW40°方向，出露面积5.35km2。围岩岩性主要为角闪斜长片麻岩（图1）。

麻地岩体为两次侵入活动形成的复式岩体。早期侵入形成肉红色碱长花岗岩（γ52a），主要分布于岩体四周及东南部；晚期侵入形成灰白色碱长花岗岩（γ52b），构成岩体主体，两期岩体为涌动型侵入接触关系。

2 矿床成因类型

研究工作成果表明，稀有金属元素矿化受岩性控制，岩体即矿体。麻地岩体为壳源花岗岩浆高度分异演化的产物。造岩矿物钠长石、天河石、（锂）云母是本类矿床的直接标志，岩体顶部的含天河石碱长花岗岩是富矿发育部位。花市铷等稀有金属矿的矿床类型为碱长花岗岩型。其特点为：

（1）岩体为至少两次侵入活动形成的复式岩体，麻地岩体沿常州沟组和变质结晶基底间的不整合面侵位形成。

图1 麻地岩体地质简图[1]

图2 麻地稀有金属矿化花岗岩成岩成矿模式示意图

（2）岩体岩性特征在垂向上呈现规律性的变化，空间上由下往上，时间上由早到晚，岩性的特征变化是：岩石颜色由红色→灰白色→白色；岩石结构由细粒等粒→细粒不等粒→细粒似斑；钠长石含量逐渐增加，粒度逐渐减小，在白色含天河石碱长花岗岩中钠长石呈极细粒团状分布，微斜长石含量相应逐渐减少。云母种属由锂铁云母→铁锂云母→锂云母转变。

（3）岩体上部含天河石碱长花岗岩和团块状、细脉状伟晶岩内稀有金属矿化相对富集。

3 成矿作用机制

岩浆活动是地球释放物质与能量的一种重要途径。由热力学定律可知，岩浆体系释放能量具有不可逆性，但透岩浆流体可以“戏剧性”地加快或减慢这一过程，并产出副产品—矿产。流体的成矿作用发生在地壳浅部，一是因为流体的相分离发生在地壳浅部，二则地壳浅部的温压条件与源区反差明显从而利于成矿金属的卸载。

由于地壳浅部构造裂隙发育和流体的高度活动性，内生金属成矿作用必然依赖于岩浆。岩浆体可以作为含矿流体的通道和保护者。麻地岩体内钠长石的含量越高，稀有金属元素含量就越高，这些稀有金属元素均属于岩浆系统内的微量元素，若仅靠岩浆自身的分配将导致全岩体均匀化分布，而不可能在岩体顶部富集。也就是说，如果只是岩浆运载微量元素成矿，则由于矿物重力不同而重者下，轻者上，但在麻地岩体中，反而是在岩体顶部铌钽铁矿、细晶石、锆石等密度大的重矿物更为富集，这显然是透岩浆流体所为。

稀有金属的离子半径不是特别大（Rb+、Cs+）就是特别小（Li+），这就决定了稀有金属元素很难固定在其他矿物晶格中类质同象取代，尤其是富钠、钾体系中，很容易被Na+、K+从晶格中挤出，从而显示高度活性状态。只有当迁移到Na+、K+浓度大大降低时，才开始显示地球化学性质，体现在岩浆作用的终端，就是花岗质岩浆柱的最高位置，也即在花岗岩体的顶盖相富集[2]。

基于透岩浆流体成矿理论[3-9]、前人对花岗岩型稀有金属矿床成矿模式的探讨[10,11]以及笔者的研究成果，将麻地稀有金属花岗岩的成岩成矿作用过程概括如下（图2）。

图3 麻地稀有金属矿化花岗岩侵位示意图

（1）在深部地幔热流影响下，下地壳物质（变质杂砂岩类）熔融形成原始花岗岩岩浆库，并伴随马兰峪复式背斜隆升，原始岩浆沿地壳薄弱带上侵。

（2）富钠富挥发分的流体不断注入岩浆柱，通过岩浆从深部到浅部萃取了沿途的稀有金属元素向上迁移，花岗质岩浆在地层不整合界面形成板状复式小岩体，含矿流体大部分被常州沟组石英砂岩阻挡，从而在小岩体内聚集，并在岩体凸起穹隆处富集矿化。

（3）稀有金属元素首先在肉红色碱长花岗岩中得到富集，形成锂铁白云母，含铌钽金红石等矿物。在相对封闭条件下，随流体不断注入，熔体～流体相互作用进一步增强，随着Na+、K+不断地消耗，熔体体系减弱，流体体系增强，稀有金属元素在晚期的灰白色碱长花岗岩中进一步富集矿化，形成了富铷的锂云母、天河石、铌钽锰矿等矿物。

4 矿床模式探讨

麻地岩体稀有金属成岩成矿作用是熔体～流体相互作用导致岩浆发生高度分异演化的过程。岩体上侵就位于上覆常州沟组和变质结晶基底间的不整合界面，在接触带由于温度、压力骤降，导致岩浆的快速冷却、结晶以及部分含矿流体的散失，在岩体边缘形成细粒结构冷凝边。另一方面，上覆常州沟组为一套灰白色石英岩状砂岩，可形成良好的阻隔层，防止含矿流体的大量散失，这些因素共同导致了铷等稀有金属矿化主要发生在岩体内部。铷等稀有金属元素成矿是多种有利因素耦合的结果，“小岩浆体（富稀碱富挥发分）～变质结晶基底（提供通道）～上覆常州沟组沉积盖层（阻隔层）”三元结构，为成矿关键因素（图3）。