内蒙古敖包吐萤石矿床的Sr、Nd、Pb同位素地球化学特征

敖包吐萤石矿床是内蒙古北部苏莫查干地区单一萤石矿集区中的一个代表性矿床,产于早二叠世大石寨组火山-沉积岩与早白垩世敖包吐花岗岩的接触带上。文章通过分析该矿床岩、矿石的微量元素和稀土元素,揭示出萤石的成矿作用可分为2个阶段,即交代作用和充填作用。交代作用过程中大石寨组的结晶灰岩可能为萤石的形成提供了部分Ca来源,萤石矿石的稀土元素配分模式与海水基本类似,具有Ce负异常;成矿作用后期主要表现为充填作用,形成颗粒粗大的萤石,表现为重稀土元素富集的特征,并随着萤石的沉淀析出,稀土元素总量逐渐下降,反映出成矿流体经历了较长期的演化过程。各地层单元、花岗岩体和萤石矿石的Sr、Nd、Pb同位素研究表明,萤石的放射性同位素组成具有壳、幔源混合的特点,成矿物质来源具有多源性。早白垩世敖包吐花岗岩可能是萤石中F的主要来源,而大石寨组的结晶灰岩则可能提供了Ca。另外,Pb、Nd同位素的极大不均一性,有可能是成矿流体在运移过程中对艾力格庙群放射性组分的选择性吸收的结果。萤石成矿作用与钾玄岩的时空关系暗示了萤石的成矿过程可能是中国东部岩石圈减薄和下地壳的置换地质事件的结果。在构造转型的过程中,燕山中期富碱的酸性花岗岩浆的活动分异出富含F的成矿流体,与幔源流体混合,沿区域重新活化的深大断裂和大石寨组的层间破碎带上升,交代其间的灰岩透镜体,从而形成敖包吐中型萤石矿床。     

内蒙古敖包吐萤石矿床地质和地球化学特征

笔者总结了敖包吐萤石矿床的地质特征,并通过萤石的稀土元素的地球化学和Nd同位素研究,探讨了该矿床的成矿作用和成矿物质来源。敖包吐萤石矿床产出于下二叠统大石寨组火山—沉积岩与燕山中期花岗岩的接触带,为单一萤石矿床。萤石矿石的稀土元素的含量(∑REE)变化范围为(8.04～30.04)×10-6,平均为19.42×10-6;轻重稀土LREE/HREE值0.24～0.65,平均0.52;LaN/YbN为0.07～0.62,平均0.26;δEu为0.42～0.90,平均0.60,具Eu负异常和明显重稀土富集的特征。岩矿石的Nd同位素研究表明,萤石矿石的εNd(t)都表现为很大的负值,以成矿主期年龄138Ma计算的εNd(138Ma)为-7.30～-30.55,具有古陆壳的演化特征,暗示其成矿的物质来源主要是壳源物质。在Moller的Tb/La-Tb/Ca成因判别图解中,敖包吐矿床的萤石的结晶作用表现为重新活化的趋势,反映流体具有混源的特征,既有热液成因,又有沉积成因。二叠世的海相火山活动通过海底喷气和喷流的作用形成了初始矿源层,而燕山中期花岗岩浆的侵位与结晶分异,又对初始矿源层的活化和富集提供了流体和热能的来源。成矿流体在经历了长期的演化后在大石寨组的构造薄弱破碎的的部位沉淀析出,形成敖包吐萤石矿床。