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周金勝等-CG：揭示冷卻速率對偉晶巖脈成礦（Li）潛力的影響

撰稿：發(fā)布時(shí)間：2021-10-12

偉晶巖常常以巖脈群的形式出現在花崗質(zhì)巖體的頂部帶，被認為是花崗質(zhì)巖體分異的最終產(chǎn)物。形成偉晶巖的熔體脫離其母巖體或者源區后，能夠遷移數公里遠的距離。同時(shí)，自然界中部分偉晶巖也可能是富含成礦物質(zhì)的沉積巖直接熔融形成。鋰（Li）是一種重要的戰略金屬，相比于地殼中低的Li豐度，部分偉晶巖中Li含量高達百分級。在富Li偉晶巖的研究中，一個(gè)非常重要的前沿科學(xué)問(wèn)題是Li為何能在偉晶巖中超常富集。因此，識別影響偉晶巖中Li富集程度的因素對理解其成因十分關(guān)鍵。
　　針對這一重要科學(xué)問(wèn)題，中國科學(xué)院廣州地球化學(xué)研究所同位素地球化學(xué)國家重點(diǎn)實(shí)驗室、深地科學(xué)卓越創(chuàng )新中心博士后周金勝、王強研究員、徐義剛院士及其合作者對新發(fā)現的西昆侖白龍山超大型偉晶巖鋰礦及共生巖石進(jìn)行了年代學(xué)、巖石學(xué)、礦物學(xué)、熱模擬和Li同位素分析。對兩件偉晶巖的鈮鉭礦U-Pb定年顯示偉晶巖的侵位年齡為212~214 Ma。貧鋰輝石的偉晶巖脈（δ⁷Li = +2.0‰~+4.9 ‰）具有比含鋰輝石的脈體（δ⁷Li = -1.9‰~+0.8 ‰）更高的δ⁷Li值。通過(guò)對結晶分異、流體出溶和侵位后擴散過(guò)程中的Li同位素模擬（圖1a-c），表明含鋰輝石偉晶巖脈體輕的Li同位素組成可能由流體出溶或者短時(shí)間的擴散分餾引起，而貧鋰輝石偉晶巖脈體重的Li同位素組成則由長(cháng)時(shí)間的擴散分餾導致。結合熱模擬的結果（圖1d），本研究發(fā)現即使是初始富Li的偉晶巖脈，其侵位后如果冷卻緩慢，脈體中的Li將會(huì )通過(guò)顆粒邊界擴散作用遷移彌散到周?chē)牡貙又校@將急劇降低偉晶巖脈中的Li含量（圖1a），從而破壞其成礦潛力。換言之，快速冷卻是形成富Li偉晶巖的必要條件之一（圖1e）。這一新的發(fā)現與偉晶巖礦床中常見(jiàn)的礦化分帶現象一致，即富Li的偉晶巖脈往往遠離偉晶巖區（遠端偉晶巖）的熱場(chǎng)中心（即母巖體），而靠近母巖體的區域通常為不含Li的偉晶巖脈（近端偉晶巖），因為近端偉晶巖脈的圍巖具有更高的溫度，導致偉晶巖脈侵位后冷卻緩慢（圖1d），不利于成礦。

圖1 （a）偉晶巖脈侵位后Li的擴散丟失；（b-c）偉晶巖脈侵位后的Li同位素分餾；（d）遠端和近端偉晶巖脈的冷卻過(guò)程；（e）偉晶巖脈冷卻速率與Li含量和Li同位素的關(guān)系

　　該研究主要受中科院先導（A）項目（XDA2007030402）、國家自然科學(xué)基金（91855215和41630208）和第二次青藏科考（2019QZKK0702）聯(lián)合資助，研究成果近期發(fā)表國際主流地球化學(xué)期刊《Chemical Geology》上。。
　　論文信息：Zhou, J. S., Wang, Q., Xu, Y. G., Cempírek, J., Wang, H., Ma, J. L., Wei, G., Huang, T., Zhu, G., Zhang, L., 2021. Geochronology, petrology, and lithium isotope geochemistry of the Bailongshan granite-pegmatite system, northern Tibet: Implications for the ore-forming potential of pegmatites. Chemical Geology, 584, 120484.
　　論文鏈接：https://doi.org/10.1016/j.chemgeo.2021.120484

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周金勝等-CG：揭示冷卻速率對偉晶巖脈成礦（Li）潛力的影響

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