Sr、Nd同位素

Sr、Nd同位素~

袁忠信等（1995）分析了冕宁稀土矿床矿石中方解石和重晶石的Sr、Nd同位素组成，方解石的87Sr/86Sr:0.70615～0.70663（4件样品）、143Nd/144Nd:0.512363～0.512413（4件样品），重晶石的87Sr/86Sr:0.70625～0.70648（4件样品）、143Nd/144Nd:0.512404（1件样品）。可见两种脉石矿物的Sr、Nd同位素组成不具明显差别，与本区碳酸岩（87Sr/86Sr:0.706020～0.706149,143Nd/144Nd:0.512385～0.512420）和正长岩（87Sr/86Sr:0.705888～0.706340,143Nd/144Nd:0.512379～0.512419）的Sr、Nd同位素组成基本一致；虽然其Nd同位素组成与本区花岗岩的Nd同位素组成（0.512370～0.512403）相近，但Sr同位素组成与花岗岩的Sr同位素组成（0.725747～0.726017）明显不同。同样证实该区稀土成矿物质来源与正长岩－碳酸岩密切相关，成矿物质具有幔源性。

表3-4为拾金坡岩体寄主花岗岩和二长质包体代表性样品的Sr-Nd同位素组成结果。从中可看出，寄主花岗岩和二长质包体的Sr、Nd同位素组成十分接近，二者的（87Sr/86Sr）i和εNd（t）值分别为0.70753～0.70898、-2.427～-1.761和0.70651～0.70917，-2.199～-0.004，表现出壳幔混源花岗岩类岩石的Sr、Nd同位素特征。为了消除结晶分异导致的147Sm/144Nd值变化对单阶段Nd模式年龄的影响（Depaolo et al.，1992），对Nd模式年龄的计算采用了两阶段模式，结果表明，寄主
表3-4 拾金坡岩体寄主花岗岩和二长质包体代表性样品的Sr-Nd同位素组成


花岗岩和包体的T2DM非常接近，分别为1292～1346 Ma和1149～1327 Ma，平均值为1295 Ma，代表了本区地壳的平均存留年龄（陈江峰等，1999）。在εNd（t）-t图解中（图3-14），寄主花岗岩和包体的投影点都位于早—中元古代地壳的上方，表明成岩过程中有幔源组分的参与。在Sr-Nd同位素演化图解上（图3-15），寄主花岗岩和二长质包体样品落入上地幔、上地壳和下地壳组成的三角区域内，亦表明上地幔部分熔融形成的原始岩浆与地壳物质之间发生过混合作用，而寄主花岗岩与二长质包体的组成比较接近，表明岩浆混合作用过程中同位素交换较为充分。

图3-14 拾金坡岩体寄主花岗岩和包体εNd （t）-t关系图


图3-15 拾金坡岩体寄主花岗岩和包体εNd （t）-（87Sr/86Sr）i关系图

表9-3列出冕宁稀土矿床萤石的Sr、Nd同位素组成，萤石的⁸⁷Rb/⁸⁶Sr和147Sm/¹⁴⁴Nd比值较低，由成矿年龄t=30Ma计算的（⁸⁷Sr/⁸⁶Sr）₀和（¹⁴³Nd/¹⁴⁴Nd）₀与测定的⁸⁷Sr/⁸⁶Sr和¹⁴³Nd/¹⁴⁴Nd（现代值）不存在明显的差别。从该表中可见，5件不同颜色、产于不同矿石类型、不同REE特征萤石的Sr、Nd同位素组成基本一致，其⁸⁷Sr/⁸⁶Sr和¹⁴³Nd/¹⁴⁴Nd变化范围分别0.706031～0.706237和0.512409～0.512437，ε_Sr和ε_Nd也不具明显差别，分别为22.22～25.15和-4.48～-3.65；1件远离矿体萤石（样品号MNP-151）的⁸⁷Sr/⁸⁶Sr（0.706084）、¹⁴³Nd/¹⁴⁴Nd（0.512412）、ε_Sr（22.98）和ε_Nd（-4.26）均在矿体萤石相应值变化范围之内。在（⁸⁷Sr/⁸⁶Sr）₀-（¹⁴³Nd/¹⁴⁴Nd）₀图上（图9-10），本区全部萤石样品位于EM1和EM2之间的狭小区域，相对更靠近EM1。这些特征表明矿区萤石具有同源性，与REE地球化学研究所得结果一致。

表9-3　冕宁稀土矿床萤石Sr、Nd同位素组成

注：样品由中国科学院地质与地球物理研究所分析。

对比前文资料，冕宁稀土矿床萤石的Sr、Nd同位素组成与矿区其他脉石矿物方解石的Sr、Nd同位素组成不具明显区别，如袁忠信等（1995）分析本区4件方解石的⁸⁷Sr/⁸⁶Sr:0.70615～0.70663、¹⁴³Nd/¹⁴⁴Nd:0.512363～0.512413、ε_Sr:23.8～30.6、ε_Nd：-5.0～-4.1,4件重晶石的⁸⁷Sr/⁸⁶Sr:0.70625～0.70648、ε_Sr:25.2～28.5,1件重晶石的¹⁴³Nd/¹⁴⁴Nd:0.512404、ε_Nd：-4.2；在（⁸⁷Sr/⁸⁶Sr）₀-（¹⁴³Nd/¹⁴⁴Nd）₀图上（图9-10），三种脉石矿物均位于EM1和EM2之间的狭小区域，相对更靠近EM1。这些特征暗示矿区脉石矿物具有同源性。

冕宁稀土矿床萤石（及其他脉石矿物）的Sr、Nd同位素组成也与矿区出露的碳酸岩〔7件样品，（⁸⁷Sr/⁸⁶Sr）₀:0.706074～0.706149、（¹⁴³Nd/¹⁴⁴Nd）₀:0.512385～0.512420、ε_Sr:22.88～23.95、ε_Nd：-4.15～-3.70〕和正长岩〔4件样品，（⁸⁷Sr/⁸⁶Sr）₀:0.705888～0.706340、（¹⁴³Nd/¹⁴⁴Nd）₀:0.512379～0.512419、ε_Sr:21.44～26.12、ε_Nd：-4.25～-3.72〕的Sr、Nd同位素组成基本一致；在（⁸⁷Sr/⁸⁶Sr）₀－（¹⁴³Nd/¹⁴⁴Nd）₀图上（图9-10），本区萤石（及其他脉石矿物）、碳酸岩和正长岩均位于EM1和EM2之间的狭小区域，相对更靠近EM1。表明矿区脉石矿物和碳酸岩、正长岩具有共同来源，与前文所获结论“本区成矿物质和成矿流体主要来源于碳酸岩－正长岩”一致。

图9-10　萤石的（⁸⁷Sr/⁸⁶Sr）₀-（¹⁴³Nd/¹⁴⁴Nd）₀图

◇爱尔兰Galway地区产于花岗岩中的萤石（Menuge et al.,1997），■西班牙Sierra del Guadarrama地区产于花岗岩中的萤石（Galindo et al.,1994），●阿根廷Sierras Pampeanas地区产于花岗岩中的萤石（Galindo et al.,1994），▲印度Amba Dongar地区产于碳酸岩中的萤石（Simonetti and Bell,1996）；本区萤石资料据表9-3，

碳酸岩资料据表7-10，正长岩资料据表7-4；方解石和重晶石资料据袁忠信等（1995）

在（⁸⁷Sr/⁸⁶Sr）₀-（¹⁴³Nd/¹⁴⁴Nd）₀图上（图9-10），矿区萤石明显不同于爱尔兰Gal-way地区（Menuge et al.,1997）、西班牙Sierra del Guadarrama地区（Galindo et al.,1994）和阿根廷Sierras Pampeanas地区产于花岗岩中的萤石（Galindo et al.,1994），也不同于印度Amba Dongar地区产于碳酸岩中的萤石（Simonetti and Bel l,1996）。上述列举地区萤石的Sr同位素组成都位于两个（或两个以上）地质体之间，因而认为其成矿流体为混合流体（Galindo et al.,1994,1997；Simonetti and Bell,1995；Menuge et al.,1997）。如印度Amba Dongar地区产于碳酸岩中的萤石的（⁸⁷Sr/⁸⁶Sr）₀（0.70910～0.71729）位于矿区碳酸岩和砂岩的（⁸⁷Sr/⁸⁶Sr）₀之间（分别为0.70549～0.70628和0.75359～0.78274），Simo-netti and Bell（1995）认为该区成矿流体为源于碳酸岩中的富F流体和地壳流体的混合产物。冕宁稀土矿床中的萤石的Sr同位素组成与区内碳酸岩和正长岩的Sr同位素组成基本一致，而与区内花岗岩的Sr同位素组成（前文）具有明显差别，表明其成矿流体可能不是混合流体，而是一种来源于碳酸岩—正长岩的单一流体。此外，Flanlo等（1998）和Simonetti and Bell（1995）的研究结果均表明，如果萤石成矿流体为源于不同Sr同位素组成的地质体的混合流体，其（⁸⁷Sr/⁸⁶Sr）₀与1/Sr之间存在明显的线性关系。图9-11显示，研究区萤石的（⁸⁷Sr/⁸⁶Sr）₀与1/Sr之间不存在线性关系，同样证实本区成矿流体没有发生明显的混染现象。

图9-11　萤石的（⁸⁷Sr/⁸⁶Sr）₀-1/Sr图

大量研究资料表明，碳酸岩岩浆演化过程中能分异出富F流体（Deans and Powell,1968；Gittins,1989；Jago and Git-tins,1991；Simonetti ad Bell,1995），而萤石中的REE主要来源于成矿流体中的REE的F^-络合物，因此，萤石的Nd同位素组成可示踪成矿流体中F的来源。在图9-10中，虽然本区萤石的（⁸⁷Sr/⁸⁶Sr）₀与印度Amba Dongar地区产于碳酸岩中的萤石明显不同，但其（¹⁴³Nd/¹⁴⁴Nd）₀却与后者相似。Simonetti and Bell（1995）根据Amba Dongar地区萤石的（¹⁴³Nd/¹⁴⁴Nd）₀（0.51240～0.51247）与碳酸岩的（¹⁴³Nd/¹⁴⁴Nd）₀（0.51248～0.51253）相近，认为成矿流体中的F主要由碳酸岩提供。因而，笔者认为冕宁稀土矿床成矿流体中的F应主要来源于碳酸岩—正长岩岩浆。

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