Genesis of the newly discovered rubidium deposit in Hami, Xinjiang: evidence from deposit geology and geochemistry
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摘要:
新疆哈密新发现的张宝山铷矿床是近年东天山地区典型的超大型稀有金属矿床。为研究花岗岩成矿作用、指导东天山地区稀有金属找矿工作,在详实的野外地质调查的基础上,开展了岩相学、矿物学和岩石地球化学研究,揭示矿床成因。地球化学研究表明,岩体高硅、富碱,且Na2O＞K2O、高F(＞2%)、高Rb,∑REE含量介于21.4×10-6~190.4×10-6之间,具强烈的负Eu异常特征。稀土元素配分模式具“M”型四分组效应。微量元素以富含Li、Rb、Cs、W、Sn、Nb、Hf、Th、Ga等稀有、稀散元素为特征,为稀有金属矿化提供了物质基础。岩浆演化不同相带中F含量高,且寄主于云母中,F与稀有金属元素形成络合物迁移到岩体中。电子探针分析表明,铷主要以类质同象赋存在造岩矿物钾长石及白云母中,且矿脉中Rb的品位与这2种矿物含量呈正比,含铷岩体先后侵入淡色花岗岩、含天河石花岗岩、天河石花岗岩、含黄玉天河石花岗岩、黄玉钠长石花岗岩、含天河石花岗伟晶岩脉。越演化到晚期,Rb品位越高。综合分析认为,张宝山铷矿经历了多阶段的演化过程,属岩浆结晶分异和交代成因,类型属岩浆-热液型矿床,形成时代为印支晚期。
Abstract:The newly discovered Zhangbaoshan rubidium deposit,located in Hami,Xinjiang,is a typical super-large,rare metal deposit in the East Tianshan area. Based on geological field surveys,mineralogy petrology,and geochemistry studies were conducted to study the granite mineralization and guide the prospecting of rare metals in this region to reveal the ore genesis. Research around the geochemical analysis of major and trace elements,rare earth elements (REE) shows that the petrochemical composition of rock mass was characterized by high silicon,alkali rich,Na2O>K2O,high F (>2%),high Rb,and ∑REE contents ranging from 21.4×10-6 to 190.4×10-6,with strong negative Eu anomaly. The distribution pattern of lanthanon has an "M" type REE tetrad effect. The trace elements are characterized by rich rare and scattered elements such as Li,Rb,Cs,W,Sn,Nb,Hf,Th,and Ga,which provide a material basis for rare metal mineralization. Element F,hosted in mica,has a high content in different phase bands of the magmatic evolution stage. F and rare metal elements form a series of complex compounds,which will migrate to the rock mass. Electron probe analysis indicates that element Rb presents isomorphism in the rock-forming minerals potassium feldspar and muscovite. The concentration of Rb in the veinis positively connected with the amount of potassium feldspar and muscovite. The rubidium-bearing rock body successively invaded the light granite,amazonite-bearing granite,amazonite granite,topaz-bearing amazonite granite,topaz albite granite,and amazonite-bearing granite pegmatite veins. The comprehensive analysis argues that the Zhangbaoshan rubidium deposit experienced multi-stage evolution and belongs to the magmatic crystallization and differentiation along with the metasomatismgenesis. The deposit type is a magmatic-hydrothermal deposit,whose formation era is in the late Indosinian period.
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图 6 张宝山岩体球粒陨石标准化稀土元素配分模式图(a)和原始地幔标准化微量元素蛛网图(b) (原始地幔值和球粒陨石值据Boynton, 1984)
Figure 6.
表 1 张宝山铷多金属矿主要矿体特征
Table 1. Main orebody characteristics of rubidium multimetallic ore in Zhangbaoshan
矿体编号 长度/m 平均厚度/m 斜深/m 平均品位(R2O)/% 矿体产状 形态 Rb2-2 1280 6.60 80~230 0.13 306°∠11° 似层状 Rb2-3 1180 4.16 150~365 0.10 306°∠11° 似层状 Rb2-6 3600 11.46 70~560 0.11 320°~347°∠7°~36° 似层状 Rb2-7 1200 3.15 45~80 0.10 310°∠12° 似层状 Rb2-8 1200 13.68 95~370 0.10 310°∠23° 似层状 Rb2-9 1200 2.69 80~120 0.10 310°∠12° 似层状 Rb2-14 2600 23.04 60~400 0.10 312°~340°∠20°~35° 似层状 Rb2-18 2600 6.21 130~210 0.10 315°~343°∠16°~62° 似层状 
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表 2 矿石能谱检测和单矿物分析结果④
Table 2. Ore energy spectrum detection and single mineral analysis results table
矿物名称 矿物含量/% Rb2O/% 金属量/% 钠长石 41.02 0 0 正长石 22.91 0.35 69.53 白云母 4.98 0.71 30.47 黑云母 0.034 0 0
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表 3 张宝山铷多金属矿不同岩相花岗岩主量和微量元素含量
Table 3. Content of major and trace elements in granite of different stages in Zhangbaoshan rubidium polymetal
岩性 淡色花岗岩 含天河石花岗岩 天河石花岗岩 含黄玉天河石花岗岩 黄玉钠长石花岗岩 伟晶岩 样号 D307QY
-1D2213QY
-1TC3QY
-3Qy-2 Qy-6 Qy-7 TC3QY
-2PM07QY
-3Qy-8 TC3QY
-1PM07QY
-2PM07QY
-1Qy-9 TC4QY
-1Qy-10 ZBSQK
-7ZBSQK
-8SiO2 76.9 73.4 75.7 74.0 76.3 73.6 76.6 77.3 76.6 77.1 73.9 73.6 74.2 74.7 66.8 70.04 73.92 Al2O3 12.9 14.4 13.0 14.5 12.7 15.0 12.8 12.3 12.5 13.4 14.5 15.0 15.3 15.1 18.4 15.85 14.61 Fe2O3 0.03 0.45 0.45 0.56 0.35 0.10 0.08 0.14 0.23 0.02 0.19 0.24 0.13 0.19 0.02 0.01 0.01 FeO 0.66 0.45 0.47 0.04 0.47 0.29 0.56 0.58 0.36 0.44 0.38 0.06 0.14 0.10 0.07 0.50 0.50 CaO 0.42 1.53 0.55 1.16 0.58 0.32 0.36 0.46 0.19 0.20 0.40 0.71 0.38 0.32 0.81 0.33 0.26 MgO 0.05 0.23 0.07 0.19 0.09 0.03 0.04 0.05 0.05 0.02 0.04 0.03 0.04 0.05 0.06 0.01 0.01 K2O 3.81 4.06 4.34 4.54 4.28 4.78 4.40 4.02 7.00 4.54 4.70 3.52 3.71 3.66 6.63 4.93 4.41 Na2O 4.81 4.24 4.68 3.89 4.48 5.55 4.51 4.42 2.68 3.74 5.26 6.18 5.52 5.36 6.62 5.18 5.11 TiO2 0.01 0.09 0.04 0.05 0.01 0.01 0.02 0.01 0.01 0.02 0.01 0.02 0.01 0.02 0.04 0.01 0.01 P2O5 0.01 0.05 0.01 0.04 0.01 0.01 0.01 0.01 0.01 0.01 0.01 0.01 0.02 0.01 0.01 0.01 0.01 MnO 0.17 0.04 0.05 0.04 0.09 0.13 0.13 0.15 0.10 0.14 0.13 0.09 0.12 0.12 0.02 0.18 0.11 烧失量 0.12 0.98 0.53 0.92 0.54 0.23 0.38 0.38 0.17 0.29 0.40 0.55 0.36 0.38 0.44 0.53 0.28 H2O+ 0.33 0.55 0.69 0.71 0.51 0.17 0.38 0.36 0.21 0.41 0.48 0.34 0.29 0.50 0.16 1.1 1.06 H2O- 0.15 0.10 0.24 0.14 0.16 0.09 0.13 0.12 0.07 0.14 0.08 0.09 0.07 0.12 0.05 3.52 3.32 F 2041 2040 2570 1610 2310 1540 2140 2100 1060 1390 2230 2490 5860 1910 2980 96.57 96.34 Cr 232 2.12 293 93.6 227 2.18 238 267 161 1.53 159 2.08 1.47 88.5 3.42 65.28 65.55 Ni 5.05 1.71 4.80 30.6 3.35 1.66 11.8 3.48 3.19 2.48 4.67 1.78 2.11 39.5 1.18 4.17 4.7 Co 1.51 18.9 1.55 23.3 1.60 17.6 1.64 1.61 1.51 25.0 1.5 22.7 19.2 24.4 5.66 132 93 Li 3.47 23.5 80.3 60.1 77.1 103 140 114 144 195 172 145 171 59.0 23.4 0.84 0.36 Rb 527 294 569 260 560 983 742 598 1450 780 945 738 818 589 1090 0.7 0.49 Cs 7.96 10.3 24.4 16.2 26.3 40.8 29.0 21.4 43.5 37.7 32.3 22.4 26.4 9.64 22.0 262 316 W 1.59 316 3.52 337 5.93 308 3.40 5.9 3.29 361 3.89 345 338 440 110 1474 1278 Sr 8.17 148 4.50 96.7 3.97 0.67 1.22 0.94 2.61 0.82 0.77 0.72 1.63 2.23 28.8 23.9 36 Ba 3.47 541 13.7 361 4.51 1.72 1.6 1.52 4.94 8.07 1.68 1.62 6.37 9.06 98.8 3.87 2.76 V 13.6 3.31 20.1 0.05 13.7 0.05 11.0 13.5 12.1 2.26 5.51 0.05 0.05 0.05 0.05 8.8 5.66 Sc 7.64 7.39 6.25 7.65 7.04 8.52 6.48 7.55 6.06 6.00 8.54 8.44 10.4 7.97 11.1 9.21 8.94 Nb 16.4 11.1 41.5 14.0 46.8 18.8 21.2 18.2 34.2 17.2 24.5 79.1 38.3 52.3 33.0 54.5 37.5 Ta 6.33 2.21 6.73 2.89 6.68 9.62 5.88 5.22 8.5 4.53 5.94 15.8 8.03 9.14 7.90 15.9 15.6 Zr 68.0 67.9 72.2 36.9 85.5 54.2 62.1 70.4 24.5 63.4 53.9 62.4 49.9 51.1 28.4 42.7 35.4 Hf 14.7 3.57 9.59 2.15 11.6 14.7 13.0 13.7 7.01 13.5 14.9 17.5 15.5 15.8 10.3 11.6 7.39 Be 6.14 7.3 7.41 8.37 9.2 10.9 8.58 6.31 10.4 6.99 8.21 10.2 7.85 6.63 8.10 5.92 7 Ga 26.1 29.9 25.7 28.2 26.6 34.9 28.0 26.2 27.7 28.3 34.7 39.1 36.4 34.2 43.5 35.1 30.4 Sn 28.6 7.41 20.4 13.9 18.8 48.2 50.0 26.3 46.7 47.6 56.6 54.2 50.2 54.1 15.3 42.2 32.9 U 5.70 2.25 4.05 2.45 6.00 1.86 2.36 6.80 1.55 2.33 2.74 3.45 2.50 2.97 0.77 1.4 0.78 Th 9.41 9.26 9.86 7.84 16.4 4.38 8.94 7.68 4.32 4.43 5.16 5.95 3.85 5.28 3.6 3.86 2.78 注：主量元素含量单位为%，微量元素含量单位为10-6
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表 4 张宝山铷多金属矿不同岩相花岗岩稀土元素含量
Table 4. Contents of rare earth elements in granite at different stages in Zhangbaoshan rubidium polymetallic deposit
10-6 样号 岩性 La Ce Pr Nd Sm Eu Gd Tb Dy Ho Er Tm Yb Lu Y ∑REE (La/Yb)n δEu D307QY-1 淡色花岗岩 4.36 14.1 2.25 12.4 8.85 0.03 11.3 3.16 24.6 5.42 16.1 2.91 20.5 2.78 149 128.8 0.15 0.01 D2213QY-1 8.91 25.4 3.83 18.1 10.2 0.12 9.15 2.66 19 3.52 9.82 1.85 13 1.56 54.8 127.1 0.49 0.04 TC3QY-3 6.34 21.4 3.68 20 13.7 0.01 16.2 4.57 35.2 7.49 22.4 4.26 31 4.18 186 190.4 0.15 0.00 Qy-2 5.13 22.8 3.66 17.8 11.3 0.01 8.63 2.73 19.1 3.22 8.68 1.68 11.9 1.34 37.1 118.0 0.31 0.00 Qy-6 5.82 20.4 3.66 17.6 10.9 0.01 8.58 2.56 17.8 3.1 8.29 1.55 11 1.25 38.6 112.5 0.38 0.00 Qy-7 含天河石
花岗岩4.06 16.8 2.34 9.59 5.69 0.03 4.04 1.32 9.35 1.52 4.09 0.77 5.48 0.62 17.1 65.7 0.53 0.02 TC3QY-2 5.89 21.8 3.7 18.7 12.4 0.00 11.2 3.42 25.2 4.52 12.2 2.28 15.9 1.87 64.9 139.1 0.27 0.00 PM07QY-3 6.86 24.5 4.36 21.7 13.9 0.00 12.5 3.63 25.9 4.74 13.1 2.47 17.5 2.07 69.4 153.2 0.28 0.00 Qy-8 天河石花岗岩 3.1 10.8 1.75 8.56 6.29 0.00 5.69 2.01 15.9 2.95 8.66 1.74 12.9 1.51 27.7 81.9 0.17 0.00 TC3QY-1 2.9 9.75 1.7 8.01 5.28 0.01 4.25 1.5 12.4 2.38 7.28 1.56 11.9 1.42 23.2 70.3 0.17 0.01 ZBSQK-4 6.64 23.2 4.06 20.4 13.1 0.01 11.1 3.23 21.7 3.47 8.33 1.37 8.9 0.97 45.9 126.5 0.54 0.00 PM07QY-2 含黄玉天河
石花岗岩4.28 14.8 2.14 7.78 3.9 0.03 2.54 0.77 5.23 0.84 2.26 0.44 3.2 0.34 8.18 48.6 0.96 0.03 PM07QY-1 3.19 12.1 1.91 8.03 4.74 0.01 3.44 1.12 8 1.31 3.51 0.67 4.7 0.53 13.7 53.3 0.49 0.01 Qy-9 黄玉钠长
石花岗岩3.83 12.9 2.19 10.3 6.53 0.02 5.38 1.85 14.4 2.67 7.67 1.52 11.4 1.33 26.9 82.0 0.24 0.01 Qy-10 1.96 5.34 0.74 2.88 1.61 0.07 1.22 0.4 2.98 0.52 1.37 0.26 1.8 0.22 5.7 21.2 0.78 0.14 ZBSQK-7 伟晶岩 5.92 22.7 3.73 17.2 10.5 0.00 8.43 2.59 18.2 3.1 8.06 1.44 9.93 1.1 40.6 112.9 0.43 0.00 ZBSQK-8 2.69 10.4 1.78 8.54 5.71 0.00 5.02 1.62 11.7 2.06 5.44 1 6.99 0.79 28.9 63.7 0.28 0.00
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