伟晶岩岩浆-热液演化体系中矿物同位素定年方法对比研究

As one type of independent deposit, pegmatites are enormously economically valuable in rare metal exploitation and are also excellent indicators of tectonic evolution. The Altay Orogenic Belt, an important part of the CAOB (The Central Asia Orogenic Belt), has great potential for the exploitation of super-large and large sized rare metals deposits which can be found out from huge numbers of pegmatites. The chronology research on rare metal pegmatites is an effective approach with important scientific significance to trace the tectonic evolution and geodynamic process of the Central Asian Orogenic Belt. Besides that, an opposite understanding about the evolution time limitation of magmatic-hydrothermal process has been presented based on various methods of isotope chronology and thermal simulated calculation at home and abroad. However, study in low degree and significant result variation base on different methods, all the current situation of chronology research on pegmatites in Altay severely restrict the proceeding of problems solution. For these reasons, combining with the finished zircon U-Pb chronology results from five mineral association zones in Kelumute No. 112 rare metal pegmatite, chronology studies of tantalite-columbite and apatite U-Pb, garnet Sm-Nd and muscovite Ar-Ar will be carried out in this project, aim to reveal the time limitation of magmatic-hydrothermal evolution process, distinguish the most suitable chronology method for rare-metal pegmatite and provide more scientific evidences for the development of precise chronology study of pegmatites in the Altay Orogenic Belt.

伟晶岩作为一种独立的矿床类型，不但在矿床学上占有不可忽视的地位，而且在示踪大地构造演化的过程中同样具有重要意义。作为中亚造山带的重要组成部分，阿尔泰造山带分布有数量可观的伟晶岩型稀有金属矿，开展稀有金属伟晶岩的年代学研究对示踪中亚造山构造演化及大陆动力学过程具有重要科学意义。此外，国内外分别基于同位素年代学和热模拟计算对高度演化伟晶岩体系内岩浆-热液过程的演化时限的认识截然相反。而阿尔泰伟晶岩年代学研究程度低、不同年代学方法得出的年龄差异较大等现状严重制约了上述问题的解决。由此，在已有的锆石U-Pb年代学研究基础上，本项目拟以阿尔泰柯鲁木特112号稀有金属伟晶岩为对象，针对其5个结构带系统开展铌钽矿和磷灰石U-Pb、石榴石Sm-Nd、白云母Ar-Ar的年代学对比研究，揭示岩浆-热液过程的演化时限，遴选出最适合稀有金属伟晶岩定年的年代学方法，为阿尔泰伟晶岩精确年代学研究的开展提供科学依据。

伟晶岩作为一种独立的矿床类型，不但在矿床学上占有不可忽视的地位，而且在示踪大地构造演化的过程中同样具有重要意义。作为中亚造山带的重要组成部分，阿尔泰造山带分布有数量可观的伟晶岩型稀有金属矿，开展稀有金属伟晶岩的年代学研究对示踪中亚造山构造演化及大陆动力学过程具有重要科学意义。此外，国内外分别基于同位素年代学和热模拟计算对高度演化伟晶岩体系内岩浆-热液过程的演化时限的认识截然相反。而阿尔泰伟晶岩年代学研究程度低、不同年代学方法得出的年龄差异较大等现状严重制约了上述问题的解决。由此，在已有的锆石U-Pb年代学研究基础上，本项目以阿尔泰柯鲁木特112号稀有金属伟晶岩为对象，在精细矿物学研究的基础上，针对其5个结构带系统开展铌钽矿和磷灰石U-Pb、石榴石Sm-Nd、白云母Ar-Ar的年代学对比研究。研究结果表明，112号脉中的矿物期次复杂，体现在光谱学或主/微量成分差异上。通过建立Mn-Fe，Nb-Ta，K-Rb以及REEs等地球化学指标，对上述矿物的期次进行了辨别。在此基础上，选择了I、III和V带中的石榴子石、磷灰石和铌钽矿以及II和IV带中的白云母分别进行Sm-Nd、U-Pb和Ar-Ar年代学对比研究。发现石榴子石和磷灰石记录了三期年龄，分别对应岩浆(239-228 Ma)，岩浆-热液(220-210 Ma)和热液(200-180 Ma)阶段的演化时间；铌钽矿记录了两期年龄，对应岩浆和岩浆-热液阶段；而早期和晚期形成的白云母均只显示一组年龄，对应晚期热液活动年龄。综上所述，本此研究认为高度分异演化的伟晶岩岩浆经历了数十个百万年的分异演化过程。此外，针对不同的伟晶岩类型提出了比较合适的同位素定年方法。