碳酸巖型稀土礦床是世界上最重要的稀土礦床類型，貢獻(xiàn)了世界稀土資源總量的一半以上?，F(xiàn)有研究表明，富含稀土元素以及H2O、CO2、F、Cl、S等揮發(fā)分的碳酸質(zhì)巖漿通過持續(xù)的分異演化以及后續(xù)的富稀土流體出溶，是導(dǎo)致這類礦床形成的重要過程。在這個過程中，稀土元素在巖漿熱液流體中高效遷移、沉淀對成礦至關(guān)重要，且主要受控于流體的性質(zhì)（成分、溫度等等）。因此，如何定量確定成礦流體性質(zhì)對理解該類礦床稀土成礦機(jī)制有重要意義。相比于其他巖漿-熱液礦床成礦流體較為簡單的H2O-（CO2）-NaCl體系，碳酸巖型稀土礦床成礦流體除Cl-外，還含有大量SO42-、CO32-、PO43- 等離子，體系較為復(fù)雜。前人研究根據(jù)顯微測溫觀察、傳統(tǒng)的壓碎（爆破）-萃取法以及單個包裹體LA-ICP-MS定性分析等手段，確定了該類礦床的成礦流體可能為富硫酸鹽體系。然而，這些研究對成礦流體中各組分普遍缺乏定量的限制（如硫酸鹽礦物的含量、種類等等），并且大多僅針對成礦中后期的流體包裹體，對早期成礦流體性質(zhì)仍缺乏系統(tǒng)約束，制約了對碳酸巖型稀土礦床成礦過程的完整把握。

 

　　針對上述問題，礦床室陳偉研究員團(tuán)隊張偉博士后與澳大利亞國立大學(xué)Terrence P. Mernagh教授合作，對冕寧-德昌稀土礦帶大路槽稀土礦床不同成礦階段的螢石、石英以及氟碳鈰礦中流體包裹體開展了系統(tǒng)巖相學(xué)、顯微測溫以及高精度激光拉曼光譜分析，并對早期富子晶的流體包裹體開展了詳細(xì)的拉曼掃面分析，主要取得了以下認(rèn)識：

 

　　1）確定了大路槽稀土礦床成礦過程可以分為成礦前、成礦期和成礦后三個階段。其中，成礦前階段主要發(fā)育含子晶高鹽度包裹體和富CO2包裹體（Fig. 1a-f），包裹體均一溫度分別為459～>600 °C 和470～538 °C。成礦階段發(fā)育含子晶高鹽度包裹體、富CO2包裹體以及富液相水溶液包裹體（Fig. 1g-h），其中含子晶高鹽度包裹體均一溫度為247～320 °C、富CO2包裹體均一溫度為240～285 °C，富液相水溶液包裹體均一溫度為236～327 °C。成礦后階段包裹體類型與成礦階段一致（Fig. 1i），含子晶高鹽度包裹體均一溫度為232～307 °C、富CO2包裹體均一溫度為225～280 °C，富液相水溶液包裹體均一溫度為231～315 °C。

 

 

圖1：大路槽稀土礦床中不同類型流體包裹體照片

（a-b成礦前富CO2流體包裹體；b-f成礦前階段含子晶高鹽度流體包裹體；

g-h成礦期含子晶高鹽度流體包裹體；i成礦后階段富液相流體包裹體）

 

　　2） 定量確定了不同階段流體組分及變化特點。拉曼掃面分析結(jié)果表明，成礦前流體包裹體中子晶以硫酸鹽為主（92.3%），包括無水芒硝、鉀芒硝、重晶石等，并含有少量的碳酸鹽（4.4%）和NaCl（3.1%）（圖2、圖3）。在包裹體升溫過程中,子礦物消失溫度明顯低于氣泡消失溫度，包裹體最終均一至液相，形成富硫酸鹽的流體。此外，拉曼光譜分析在晚期富液相水溶液流體包裹體中也檢測到硫酸根離子。這些現(xiàn)象說明硫酸鹽是大路槽稀土礦床成礦流體中的主要鹽類。這些結(jié)果表明，稀土元素在成礦流體中主要與SO42-形成絡(luò)合物進(jìn)行搬運，并伴隨了整個稀土成礦過程。

 

　　3）確定降溫是導(dǎo)致大路槽稀土礦床中稀土元素沉淀的主控因素。流體中稀土元素的沉淀是通過破壞稀土-硫酸鹽絡(luò)合物的穩(wěn)定性而達(dá)成，通常受控于流體壓力、溫度、pH值或體系化學(xué)組成的變化等。我們的研究表明，成礦前階段演化至成礦階段的溫度明顯降低，是促進(jìn)該礦床稀土沉淀的主要因素，這可能與流體中稀土-硫酸鹽絡(luò)合物的溶解度顯著降低有關(guān)（Cui et al. 2020）。而其它可能的機(jī)制如流體混合抑或水-巖反應(yīng)等導(dǎo)致的相關(guān)參數(shù)變化，對大路槽稀土礦床中稀土沉淀的影響較小。

 

圖2：含子晶高鹽度流體包裹體掃面分析

 

圖3：含子晶高鹽度流體包裹體中不同子礦物（a）以及鹽類（b）質(zhì)量百分比

 

　　相關(guān)成果已發(fā)表于國際知名礦床學(xué)期刊《Mineralium Deposita》，文章具體信息如下：Zhang W, Chen TW, Mernagh TP, Zhou L (2021) Quantifying the nature of ore forming fluids in the Dalucao carbonatite related REE deposit, Southwest China: implication for the transport and deposition of REEs. Mineralium Deposita. https://doi.org/10.1007/s00126-021-01081-0.

　　該成果由國家自然科學(xué)基金項目（41822303），科技部重點研發(fā)計劃（2017YFC0602302）和中國科學(xué)院前沿科學(xué)重點研究項目（QYZDB-SSW-DQC008）聯(lián)合資助。

　　參考文獻(xiàn)：

　　Cui H, Zhong RC, Xie YL, Yuan XY, Liu WH, Brugger J, Yu C (2020) Forming sulfate- and REE-rich fluids in the presence of quartz. Geology 48: 145-148.