矿床地质
MINERAL DEPOSITS
2021年12月December ，2021
第40卷第6期
40（6）：1267~1284
*本文得到科学技术部国家重点研发计划（编号：2019YFC0605202）、湖南省重点领域研发计划项目资助（编号：2019SK2261）、湖南省自然资源厅科研项目（编号：2018-02）、湖南省地质院本级科研项目（编号：201921）、湖南省核工业地质局科研基金（编号：KY2018-311-01、KY2019-311-01）联合资助
第一作者简介张立平，男，1987年生，高级工程师，主要从事资源勘查及科研工作。Email:******************通讯作者刘翔，男，1964年生，研究员级高级工程师，主要从事铀矿及多金属矿勘查和科研工作。Email:*****************收稿日期2021-05-05；改回日期2021-07-01。孟秋熠编辑。
文章编号：0258-7106（2021）06-1267-18
Doi:10.16111/j.0258-7106.2021.06.009
张立平1，李
鹏2，黄志飚1，刘翔3，李建康2，黄小强1，苏俊男1，周芳春1，
曾乐1，陈虎1，姜鹏飞4
（1湖南省核工业地质局三一一大队，湖南长沙
410100；2中国地质科学院矿产资源研究所自然资源部成矿作用与资源评
价重点实验室，北京
100037；3湖南省生态环境事务中心，湖南长沙
410014；4中国地质大学，北京
tlb
100083）
摘
要
湖南仁里稀有金属矿田是中国近年来新发现的一处重要的花岗伟晶岩型铌、钽、锂等稀有金属矿产
地，文章针对矿田含锂伟晶岩地球化学特征、成矿时代及其与花岗岩的关系，选取传梓源锂铌钽矿床内规模最大的206号锂辉石伟晶岩脉开展地球化学和白云母Ar-Ar 定年工作，并与区内其他伟晶岩、花岗岩的地球化学特征、成岩时代对比分析。传梓源206号锂辉石伟晶岩属高分异稀有金属伟晶岩，形成时代为(135.4±1.4)Ma ，岩石地球化学表现为高硅、高铝、低钙、相对富碱、钙碱性及过铝质特征；稀土元素总量很低，以轻稀土元素为主；微量元素富集Cs 、Rb 、U 、Ta 、Nb 、Zr 、Hf ，相对亏损Ba 、Ti ，Zr/Hf 、Nb/Ta 比值低且集中。幕阜山地区稀有金属成矿可分为2期：第1期稀有金属成矿时代约145Ma ，与燕山早期岩浆活动有关；第2期稀有金属成矿时代135~125Ma ，为主成矿期，该期稀有金属伟晶岩与燕山晚期的二云母二长花岗岩存在成因联系，两者为同源岩浆连续结晶分异过程中不同阶段的产物。稀有金属富集成矿经历了岩浆-热液两阶段作用，Be 、Nb 、Ta 、Li 、Rb 、Cs 等稀有元素的富集多发生于岩浆结晶分异晚期，热液作用使Ta 、Li 、Rb 、Cs 再次富集。
关键词
地球化学；仁里矿田；锂辉石伟晶岩；白云母Ar-Ar 年代学；成矿作用；传梓源锂铌钽矿床
中图分类号：P618.6
文献标志码：A
Geochemical characteristics and metallogenic age of the No.206spodumene
pegmatite vein in Renli rare metal ore field,Hunan Province
ZHANG LiPing 1,LI Peng 2,HUANG ZhiBiao 1,LIU Xiang 3,LI JianKang 2,HUANG XiaoQiang 1,SU JunNan 1,
ZHOU FangChun 1,ZENG Le 1,CHEN Hu 1and JIANG PengFei 4
(1311Brigade of Hunan Nuclear Geology,Changsha 410100,Hunan,China;2MNR Key Laboratory of Metallogeny and Mineral Resource Assessment,Institute of Mineral Resources,Chinese Academy of Geological Sciences,Beijing 100037,China;3Hunan Eco-enviromnenal Affairs Center,Changsha 410014,Hunan,China;4China University of Geosciences,Beijing 100083,China)
Abstract
The Renli rare metal ore field in Hunan Province is an important granitic pegmatite type niobium,tantalum,lithium and other rare metal ore field recently discovered in South China.Based on the geochemical characteris ‐tics and mineralization age of the Li-bearing pegmatite in the Mufushan area and its relationship with granitic pa-rent rock,this paper takes Renli rare metal ore field as an example,selecting the No.206spodumene pegmatite
1268矿床地质2021年
vein,which is the largest vein in the Chuanziyuan deposit,to carry out geochemical study and muscovite Ar-Ar dating,and compare the geochemical characteristics and mineralization age with other pegmatites and granites in the Mufushan area.The No.206spodumene pegmatite vein is high differentiation rare metal pegmatite,the for‐mation age is(135.4±1.4)Ma,which is the product of crystallization differentiation in the late magmatic stage. The geochemical characteristics of the spodumene pegmatite are characterized by high silicon,high aluminum, low calcium,relatively rich in alkali,calc alkaline and peraluminous.The content of REE in the pegmatite is very low,mainly LREE.The pegmatite is enriched in Cs,Rb,U,Ta,Nb,Zr and Hf,relatively depleted in Ba and Ti, with low and concentrated Zr/Hf and Nb/Ta ratios.The mineralization of rare metal in the Mufushan area can be divided into two stages:the age of the first stage is about145Ma,which is related to the early
Yanshanian mag‐matic activity.The age of the second stage is about135~125Ma,which is the main mineralization stage and rela-ted to the late Yanshanian magmatic activity,the rare metal pegmatite of this period is genetically related to the two-mica monzogranite,they are the products of different stages of continuous crystallization and differentiation of the same magma.The rare metals are enriched and experienced two stages of magma andhydrothermal minera-lization.During the continuous crystallization of magma,the enrichment of Be,Nb,Ta,Li,Rb,Cs and other rare metal elements mostly occurs in the late stage of magmatic crystallization differentiation,and the Ta,Li,Rb and Cs enrich again by overprinting of hydrothermal process.
Keywords:geochemistry,Renli ore field,spodumene pegmatite,Ar-Ar chronology of muscovite,minera-lization,Chuanziyuan Li-Nb-Ta deposit
仁里稀有金属矿田位于湘东北幕阜山岩体西南部—岩体外接触带伟晶岩密集区，在矿田内分布有仁里超大型铌钽矿床、传梓源中型锂铌钽矿床及5个小型矿床（点）（图1），是近年华南地区新发现的重要铌钽等稀有金属资源基地。矿田内稀有金属矿形成于区域后造山环境，受大型层状构造与燕山期岩浆岩联合控矿，总体具有北铌钽、南锂的特征。围绕幕阜山岩体，伟晶岩从低分异的微斜长石类向高分异的钠长石类、锂辉石类演化，并对应形成了Be→Nb、Ta→Li较为完整的稀有金属演化序列(刘翔等,2019；张立平等,2020)；经过对伟晶岩矿物学、岩石地球化学、成矿年代学、同位素等初步研究， 显示区内稀有金属矿床形成于燕山期大规模成矿作用，伟晶岩表现出相对富碱、过铝质特征，稀有金属成矿发生在岩浆活动的晚期，并经历了岩浆-热液两阶段成矿作用(春,2006；等,2017;2019；周芳春等,2019;Li et al.,2020;Xiong et al.,2020)。
前人主要以仁里铌钽矿床为研究对象，对矿床成矿地质特征，典型伟晶岩脉（5号脉）矿物学、地球化学、成矿年龄等进行过研究（等,2019；刘翔等,2018;2019；王臻等,2019；周芳春等,2019;Li et al.,2020;Xiong et al.,2020），初步构建了仁里矿床模型(,2017；周芳春等,2019)；但对矿田内锂矿成矿研究相对较少，特别是对矿田内传梓源矿床中规模最大的206号锂辉石伟晶岩脉尚未开展细致的研究工作，其次稀有金属成矿作用中铌、钽、锂等稀有元素富集过程研究相对匮乏，稀有金属成矿时代、期次也有待厘定，对稀有金属成矿与燕山期多期次岩浆活动的关系尚不清楚。本文拟对206号锂辉石伟晶岩脉进行全岩地球化学及白云母Ar-Ar年代学研究，分析锂辉石伟晶岩地球化学特征，厘定锂辉石伟晶岩形成时代，并对幕阜山复式花岗岩体及伟晶岩年代学、地球化学特征等统计、对比分析，以进一步探讨稀有金属成矿作用元素富集变化过程及伟晶岩与花岗岩的关系，划分稀有金属成矿期次，为矿田稀有金属矿工作提供指导。
1区域及矿床地质特征
镶嵌图形测验湘东北幕阜山地区位于扬子陆块东南缘江南新元古代造山带中段北缘，区域经历了多期构造事件，特
别是中侏罗世—白垩纪的古太平洋板块与欧亚大陆斜俯冲运动(毛景文等,2004；孙卫东等,2008；刘凯等,2016)，发生了大规模的岩浆侵入活动，为稀有金属成矿提供了有利的地质条件。区域大规模出露新元古界冷家溪变质基底，由沉积韵律特别发育的一套巨厚的碎屑岩、泥质岩和凝灰岩等岩石组成，普遍浅变质；该地层是本区最重要的基底矿源层，同
第40卷第6期张立平等：湖南仁里稀有金属矿田206号锂辉石伟晶岩脉地球化学特征及成矿时代1269
时也是稀有金属伟晶岩脉的围岩。区内构造复杂，多期构造事件形成了以东西向构造为基础、北（北）东向构造为主、北西（西）向构造为次的构造格局(许德如等,2017；刘翔等,2019)，主要深大断裂具有北西早、北东晚，且存在长时间多期复合特征(崔志强等,2016)。区内岩浆活动强烈，存在2个时期侵入岩：①以梅仙、三墩等岩体为代表的新元古代花岗岩，岩体规模小，地表多呈近等轴圆形或北西向延长状，总体呈北西向排布，该期岩体为壳幔成因I型花岗岩，形成于大陆火山弧构造背景(马铁球等,2009；黄志飚等,2018)；②以幕阜山岩体为代表的晚侏罗世—白垩纪花岗岩，岩体呈巨大舌状岩基产出，为中生代构造-岩浆活动形成的多期次复式岩体，岩浆持续活动多期次侵入，从早到晚依次生成了花岗闪长岩、黑云母二长花岗岩、二云母二长花岗岩、白云母二长花岗岩，并在岩浆活动晚期发育了大量伟晶岩。
仁里稀有金属矿田位于幕阜山复式花岗岩体西南缘—岩体内外接触带伟晶岩密集区。沿岩体外接触带
大范围出露云母片岩，构成了近10km宽的片岩带，带内片理发育，为伟晶岩脉侵入提供了空间。矿田位于区域枫林-浆市断裂（F76）与九鸡头-苏姑尖断裂（F51）夹持区，构造以NE(或NNE)向构造为主，复合改造NW向及近EW向构造，呈现立交桥式的构造格局(刘翔等,2019)，其中，片岩带内发育的北西向断裂与北西向片理组合构成层状构造，控制了平行密集分布的伟晶岩脉产出。矿田内伟晶岩十分发育，总体分布于岩体内外接触带附近15km范围内（图1），主要沿断裂、节理、层理或在花岗岩与围岩接触面侵入，形成脉状、透镜状、囊状等形态不一的岩脉，以北西向、北东向为主；围绕舌状岩基，伟晶岩成成带产出，具水平分带特征：从花岗岩体内向外依次可划分出微斜长石伟晶岩带(Ⅰ)→二云母微斜长石钠长石伟晶岩带(Ⅱ)→白云母微斜长石钠长石伟晶岩带(Ⅲ)→白云母钠长石伟晶岩带(Ⅳ)→锂辉石钠长石伟晶岩带(Ⅴ)；不同分带伟晶岩矿物组合及地球化学特征有一定差异，对应形成了较完整的稀有金属演化序：Be→Be+Nb→Be+ Nb+Ta→Be+Nb+Ta+Li+Cs(刘翔等,2019；张立平等,2020)。
越南火娃206号脉为仁里矿田传梓源矿床内规模最大的1条锂辉石伟晶岩脉，脉体位于岩体外接触带的锂辉石钠长石伟晶岩带（V）中（图2a~e），地表出露长约2.3km，宽约14~25m，走向北西，倾向南西，倾角约
47°~81°，脉体斜切片理产出（图2a、b）。206号脉结构分带简单，可分为锂辉石钠长石结构带及白云母钠长石结构带，以前者为主，占脉体面积＞80%，分布于脉体中部，岩性为锂辉石钠长石伟晶岩，
带中锂辉石定向排列（图2c），地表及浅部因锂流失，多变为腐锂辉石，但仍保持定向排列结构（图2d）；白云母钠长石结构带分布于脉体两侧或一侧（图2e），占脉体面积＜20%，岩性为白云母钠长石伟晶岩。206号脉伟晶岩主要矿物为钠长石、石英、锂辉石、白云母，微斜长石，次要矿物为石榴子石、锂云母、绿柱石、锆石等，具伟晶作用“Na-Li”阶段矿物组合特征(邹天人等,1975)。
白云母钠长石伟晶岩，主要由粒径0.3~4.5mm 的板条状钠长石、他形变晶粒状石英、不规则片状白云母、粒状石榴子石构成细晶粒状结构，块状构造（图3a）。其中，钠长石（36%~53%）晶体大小不一（图3e），粒径0.3~6.8mm，板条状、板柱状，具明显的钠长石律聚片双晶（图3f），集合体略显定向排列；石英（15%~30%）他形晶粒状集合体，粒径0.3~4.5mm 粒状，一级亮白干涉，与钠长石互嵌，部分晶体受应力作用略显波状消光；白云母（15%~22%）不规则片状集合体状，干涉鲜艳，集合体显定向排列，分布长英质粒间，部分变质过渡为绢云母、伊利水云母；石榴子石（5%~10%），他形粒状，正高突起，晶体多发育裂纹，均质，分散分布。
锂辉石钠长石伟晶岩具伟晶结构，局部呈不等粒半自形粒状结构。主要由钠长石(35%~42%)、石英(20%~32%)、锂辉石(10%~20%)、钾长石(10%~ 15%)和少量白云母(6%~10%)、锂云母（＜5%）组成。其中，手标本中锂辉石显白、绿、赭红，呈薄板状、毛发状定向排列（图3b、c），柱状晶体粒径较大，可达100mm，镜下锂辉石晶体具近于垂直的解理（图3g），一级干涉，正高突起，分布具有一定的定向性，可见聚片双晶，蚀变强烈，局部发育绢云母化、锂绿泥石化、硅化，仅残留
少量晶体（图3h）；石英，他形粒状，粒径0.5~5.5mm，一级亮白干涉，与钠长石互嵌；钠长石，板片状、叶片状，板柱状，晶体大小不一，粒径0.5~6mm，具钠长石律聚片双晶；白云母颗粒较小，不规则片状集合体状，干涉鲜艳，分布长英质粒间；锂云母沿裂隙分布（图3d），为淡紫，颗粒较小，多呈一向延长的形状，完全节理明显，干涉可达二级（图3i）；钾长石颗粒较大，可见格子双晶(图3i)。
1270矿床地质2021年
图1仁里矿田地质简图(据刘翔等,2019改)
1—第四系；2—白垩系；3—寒武系—震旦系；4—冷家溪；5—燕山晚期第4次侵入体（细粒二云母二长花岗岩）；6—燕山晚期第2次侵入体（中细粒二云母二长花岗岩）；7—燕山晚期第1次侵入体粗(黑云母二长花岗岩)；8—新元古代花岗岩体(中细粒黑云母斜长花岗岩)；9—伟晶岩及编号；10—石英脉；11—地质界线；12—区域断裂及编号；13—次级断裂及编号；14—岩相界线；
空间贴图15—伟晶岩分带及编号；16—取样位置
Ⅰ—微斜长石伟晶岩带；Ⅱ—二云母微斜长石钠长石伟晶岩带；Ⅲ—白云母微斜长石钠长石伟晶岩带；Ⅳ—白云母钠长石伟晶岩带；
Ⅴ—锂辉石钠长石伟晶岩带
Fig.1Simplified geologic map of the Renli ore field(modified after Liu et al.,2019)
1—Quaternary;2—Cretaceous;3—Cambrian—Sinian;4—Lengjiaxi Group;5—The fourth phase intrusion of the Late Yanshanian(fine-grained two mica monzogranite);6—The second phase intrusion of the Late Yanshanian(medium-fine-grained two mica monzogranite);7—The first phase intrusion of the Late Yanshanian(biotite monzogranite);8—Neoproterozoic granitoids(mid-fine-graine
d biotite plagiogranite);9—Pegmatite and numbering;10—Quartz veins;11—Geological boundaries;12—Regional fault structure and numbering;13—Secondary fault structure and numbering;14—Lithofacies boundaries;15—The type and number of pegmatite;16—The position of samples Ⅰ—Microcline pegmatite zone;Ⅱ—Two mica microcline albite pegmatite zone;Ⅲ—Muscovite microcline albite pegmatite zone;
Ⅳ—Muscovite albite pegmatite zone;Ⅴ—Spodumene albite pegmatite zone
第40卷第6期张立平等：湖南仁里稀有金属矿田206号锂辉石伟晶岩脉地球化学特征及成矿时代1271
图2206号脉露头及素描图
a 、b.206号脉地表露头（局部）；c.定向排列锂辉石；d.地表腐锂辉石；e.206号脉素描图
1—浮土；2—云母片岩；3—白云母钠长石结构带；4—锂辉石钠长石结构带；5—白云母测年取样位置；6—全岩样取样位置及编号
Fig.2Outcrops and the sketch map of the No.206pegmatite vein
a,b.No.206pegmatite vein outcrops (local);c.Oriented array of spodumene;d.Surface spodumene;e.Sketch of the No.206vein 1—Top soil;2—Mica schist;3—Muscovite albite pegmatite zone;4—Spodumene albite pegmatite zone;5—The position of sampling
for muscovite dating;6—Sample location and number of whole
括地志rock
2样品采集及测试方法
本次研究选取206号锂辉石脉地表新鲜露头进
影视理论行连续刻槽取样，单样长度1m ，共计采集全岩样品20件，其中，锂辉石钠长石伟晶岩样品16件（H01-H16），白云母钠长石伟晶岩样品4件（H17-H20），并从锂辉石钠长石伟晶岩中挑选岩浆阶段结晶的白云
母进行年龄测定，具体采样位置见图2e 。
样品主量、微量元素、稀土元素及气体成分分析在国家地质实验测试中心进行，其中，主量元素检测方法依据为JY /T015-1996、GB /T 14506.20-2010、GB/T 14506.14-2010、LY/T 1253-1999，测试仪器为Ｘ射线荧光光谱仪（PW440）。微量、稀土元素检测方法依据为GB/T 14506.30-2010，测试仪器为等离子质谱仪（PE300D ）。主量元素分析精度优于2%；
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