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磷灰石地球化学特征对花岗岩锡成矿能力的指示

期刊:地质学报DOI:10.19762/j.cnki.dizhixuebao.2023367

这篇文档属于类型a,即报告了一项原创研究。以下是对该研究的学术报告:

主要作者和研究机构
本研究由陈晓翠、毛凯楠、杨巍、杨梧、闫俊、李朋(通讯作者)、姜海共同完成。研究团队来自贵州理工学院、贵州大学和武汉商学院。该研究发表于《地质学报》(Acta Geologica Sinica)第97卷第11期,网络发表日期为2023年11月27日。

学术背景
锡矿床在全球空间分布上高度不均,其成矿与花岗岩密切相关。花岗岩的锡成矿能力主要受岩浆作用过程控制,包括源岩部分熔融、岩浆结晶分异以及岩浆熔流体分离等过程。磷灰石作为花岗岩中常见的副矿物,其化学组成在示踪花岗岩岩浆源区和成岩过程方面具有独特优势。本研究以滇西腾冲-梁河锡矿带的小龙河锡矿床为例,通过对花岗岩中磷灰石的原位化学成分分析,探讨磷灰石地球化学特征对花岗岩锡成矿能力的指示作用。研究旨在揭示花岗岩锡成矿的关键控制因素,为锡矿床的勘探和评价提供科学依据。

研究流程
1. 样品采集与处理
研究在小龙河矿段和大松坡矿段采集了不同结构的花岗岩样品(编号为xlhy-2、xlhy-6、dspy-1、dspy-5)。样品经过磨制薄片后,挑选出磷灰石单矿物,并进行岩相学、矿物学和地球化学分析。磷灰石颗粒被制成环氧树脂靶,抛光至其厚度的一半,以便进行透射光、反射光显微照相和阴极发光图像分析,选择测试点位。

  1. 主量元素分析
    磷灰石主量元素分析在北京燕都中实测试技术服务有限公司完成,使用配备有4道波谱仪的JEOL JXA-8230电子探针仪器。测试条件为15 kV加速电压、20 nA加速电流和5 μm束斑直径。

  2. 微量元素分析
    微区原位微量元素含量使用激光剥蚀等离子体质谱仪(LA-ICP-MS)完成,激光剥蚀系统为NWR193准分子激光器,ICP-MS型号为Analytikjena MS。详细的仪器参数和分析流程见Zhang et al. (2023)。

  3. 数据分析
    研究对磷灰石的主量元素和微量元素数据进行了详细分析,探讨了磷灰石的化学成分特征与花岗岩成因、岩浆源区、演化过程及物理化学条件之间的关系。

主要结果
1. 磷灰石主量元素特征
磷灰石主量元素主要为CaO、P2O5、F、FeO和MnO。不同结构花岗岩中的磷灰石具有相似的CaO、P2O5、F和Cl含量。F含量较高(2.62%~3.9%),Cl含量较低(0.006%~0.76%),F/Cl比值较高(36~540)。FeO和MnO含量分别为0.06%~0.62%和0.14%~1.0%。

  1. 磷灰石微量元素特征
    磷灰石富集Fe、Mn和稀土元素(REE),Fe和Mn元素含量变化范围分别为1320×10^-6~6310×10^-6和786×10^-6~10300×10^-6。稀土元素总含量(∑REE)为7390×10^-6~30352×10^-6,平均值为14299×10^-6。磷灰石样品具有较为一致的海鸥型稀土元素配分模式,具有明显的负Eu异常。

  2. 花岗岩类型与源区特征
    磷灰石的主微量元素特征表明,小龙河锡矿区的花岗岩为一套高分异花岗岩,显示A型花岗岩特征,主要源于地壳物质熔融。磷灰石的F/Cl比值较高,反映了岩浆熔体具有高的F/Cl比值特征,指示其形成于地壳物质部分熔融。

  3. 岩浆演化与氧逸度
    磷灰石的Sr和Y元素含量变化反映了花岗岩岩浆从高Sr低Y向低Sr高Y含量变化的演化过程。磷灰石中的Mn和Fe元素含量与岩浆分异程度密切相关。磷灰石的稀土元素配分模式显示明显的负Eu异常和轻微正Ce异常,指示岩浆具有低氧逸度特征。

结论
本研究通过磷灰石地球化学特征分析,揭示了小龙河锡矿区花岗岩的成因、岩浆源区、演化过程及物理化学条件。研究表明,磷灰石的化学成分特征可以有效指示花岗岩的锡成矿能力,为锡矿床的勘探和评价提供了重要的科学依据。研究结果对理解花岗岩与锡成矿之间的关系具有重要意义,并为全球锡矿床的研究提供了新的思路。

研究亮点
1. 创新性方法
本研究采用现代微区原位测试技术,首次系统分析了小龙河锡矿区花岗岩中磷灰石的化学成分特征,为花岗岩锡成矿能力的研究提供了新的方法。

  1. 重要发现
    研究发现,磷灰石的F/Cl比值、稀土元素配分模式及Mn、Fe元素含量可以有效指示花岗岩的成因、岩浆源区及演化过程,为锡矿床的形成机制提供了新的证据。

  2. 科学价值
    本研究不仅深化了对花岗岩锡成矿机制的理解,还为全球锡矿床的勘探和评价提供了重要的理论支持,具有重要的科学和应用价值。

其他有价值的内容
研究还探讨了磷灰石中挥发分(F、Cl)对岩浆-热液系统成矿潜力的影响,指出高F含量降低了岩浆的固相线温度和黏度,延长了岩浆演化过程,有利于锡的富集和迁移。这一发现为锡矿床的形成机制提供了新的视角。

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