离子吸附型稀土矿床基岩的稀土元素分异机制研究
发布时间：2021-06-22 02:04
离子吸附型稀土矿床供应全球80%的重稀土资源,因而其矿床成因在国际矿床学界备受关注。南岭地区是全球著名的离子吸附型稀土矿床资源基地,是研究此类矿床成因的理想场所。该区域发育众多类型的离子吸附型稀土矿床,但对于成矿岩体的稀土元素分异机制尚不清楚。因此,选取益将高铕-富钪轻稀土矿床为例,开展详细的岩相学、矿物学、年代学和地球化学研究,并系统对比南岭地区离子吸附型稀土矿床成矿岩体的地球化学特征,揭示成矿岩体中控制稀土元素分异的制约机制。主要成果如下:（1）益将石英闪长岩锆石LA-ICP-MS U-Pb年龄为436.9±3.3Ma（MSWD=1.7,n=20）,表明该成矿岩体形成于加里东期。（2）查明了益将岩体中钪-铕-轻稀土元素的赋存状态:钪元素富集于富锆和铁镁质的矿物,如角闪石;铕元素富集于富钙的矿物,如斜长石;轻稀土元素富集于副矿物,如磷灰石。（3）明确了益将岩体岩石成因、岩浆性质与钪-铕元素富集的制约机制:a.益将岩体主要形成于下地壳物质的部分熔融,可能有少量幔源物质的混入,形成高钪、铁、镁含量的岩浆,利于形成富集钪元素的角闪石、辉石矿物;b.该岩浆还原的性质和低的分异程度,使得铕元素...
【文章来源】：中国地质大学(北京)北京市 211工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：111 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
稀土元素和钪元素离子半径的大小
2通常包括Gd-Lu+Y；而钪元素（Sc）将作为一种特殊的稀土元素单独表述。稀土元素属于第三副族（ⅢB），具有相似的电子构型和地球化学性质，均属于不相容元素。这些元素在自然界中的离子状态通常呈正三价，而Ce和Eu元素在氧化还原的条件下，具有变价元素，可呈Ce4+和Eu2+的离子状态存在。另外，随着原子序数的增大，REE3+的离子半径（La-Lu:103pm-86pm；Shannon,1976）呈减小的趋势（图1-1），称为“镧系收缩”。稀土元素在地壳中的丰度值存在差图1-2稀土元素地壳丰度值(Rudnicketal.,2014)异性（图1-2），总体来说，轻稀土元素具有高的丰度值，例如，La、Ce和Nd元素在上地壳的丰度值分别为31ppm、63ppm和27ppm；重稀土元素中除Y元素以外，其他元素具有低的丰度值，例如，Tb和Tm元素在上地壳的丰度值分别为0.70ppm和0.30ppm（Rudnicketal.,2014）。因此，重稀土元素在自然界中更难富集成矿。钪元素属于第三副族（ⅢB），为最轻的过渡元素。在自然界中主要以Sc3+离子的形式存在，不存在变价元素。因此，钪元素的富集成矿过程不受氧化还原环境的影响。在岩浆演化过程中表现出相容性的地球化学性质。钪元素的离子半径为75pm（Shannon,1976）（图1-1），比稀土元素中离子半径最小的Lu元素小13.5%，而与Mg2+（72pm；Shannon,1976）和Fe2+（78pm；Shannon,1976）的离子半径相近，使得其在岩浆过程中通过与主量元素发生类质同象替换作用进入辉石、角闪石等铁镁质矿物（Williams-Jonesetal,2018）。钪在上地壳中的丰度值约14ppm，下地壳可达31ppm（Rudnicketal.,2014），而在太阳系和原始地幔中的丰度值分别为5.8ppm和16ppm（Palmeetal.,2014）。
5富集HREE为特征；而与次生成矿作用相关的离子吸附型稀土矿床以富集HREE和Y元素为特征。同时，与原生成矿作用相关的稀土矿床中稀土元素主要以矿物相富集且具有高的Th、U等放射性元素，而与次生成矿作用相关的离子吸附型稀土矿床中稀土元素以离子态形式赋存且具有低的Th、U等放射性元素，使得其具有易选娶回收率高、开采成本低的特点，因而其矿床成因在国际矿床学界备受关注。图1-3不同类型稀土矿床的稀土元素配分模式离子吸附型稀土矿床，是指稀土元素（比例大于50%）呈阳离子状态赋存于风化壳的黏土矿物（高岭土和埃洛石）中，形成具有经济价值的工业富集体，可采用NaCl、（NH4）2SO4等电解质溶液进行交换提取（MoldoveanuandPapangelakis,2012;Burcher-Jonesetal.,2018）。自1960年，在赣州龙南地区发现第一批离子吸附型稀土矿床以来，随后在湖南、广东、福建、广西、云南、安徽等地有陆续的发现（赵芝等，2017；王登红等，2019），近年来，在菲律宾、越南、缅甸、智利、马达加斯加等国家也有此类矿床的报道（Sanematsuetal.,2016；赵芝等，2019）。该类型稀土矿床大量分布于华南地区，该区域已发现超过170个离子吸附型稀土矿床，其中10%的稀土矿床富集重稀土资源（Lietal.,2017）。对离子吸附型稀土矿床的对比研究，表明南岭地区的离子吸附型稀土矿床无论从规模和品位，还是母岩的多样性和稀土种类均优于其他地区，是全球著名的离子吸附型稀土矿床聚集区（王登红等，2019；赵芝等，2017）。自该类型稀土矿床被发现以来，对成矿岩体的分布及形成时代、岩石类型、
本文编号：3241892
【文章来源】：中国地质大学(北京)北京市 211工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：111 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
稀土元素和钪元素离子半径的大小
2通常包括Gd-Lu+Y；而钪元素（Sc）将作为一种特殊的稀土元素单独表述。稀土元素属于第三副族（ⅢB），具有相似的电子构型和地球化学性质，均属于不相容元素。这些元素在自然界中的离子状态通常呈正三价，而Ce和Eu元素在氧化还原的条件下，具有变价元素，可呈Ce4+和Eu2+的离子状态存在。另外，随着原子序数的增大，REE3+的离子半径（La-Lu:103pm-86pm；Shannon,1976）呈减小的趋势（图1-1），称为“镧系收缩”。稀土元素在地壳中的丰度值存在差图1-2稀土元素地壳丰度值(Rudnicketal.,2014)异性（图1-2），总体来说，轻稀土元素具有高的丰度值，例如，La、Ce和Nd元素在上地壳的丰度值分别为31ppm、63ppm和27ppm；重稀土元素中除Y元素以外，其他元素具有低的丰度值，例如，Tb和Tm元素在上地壳的丰度值分别为0.70ppm和0.30ppm（Rudnicketal.,2014）。因此，重稀土元素在自然界中更难富集成矿。钪元素属于第三副族（ⅢB），为最轻的过渡元素。在自然界中主要以Sc3+离子的形式存在，不存在变价元素。因此，钪元素的富集成矿过程不受氧化还原环境的影响。在岩浆演化过程中表现出相容性的地球化学性质。钪元素的离子半径为75pm（Shannon,1976）（图1-1），比稀土元素中离子半径最小的Lu元素小13.5%，而与Mg2+（72pm；Shannon,1976）和Fe2+（78pm；Shannon,1976）的离子半径相近，使得其在岩浆过程中通过与主量元素发生类质同象替换作用进入辉石、角闪石等铁镁质矿物（Williams-Jonesetal,2018）。钪在上地壳中的丰度值约14ppm，下地壳可达31ppm（Rudnicketal.,2014），而在太阳系和原始地幔中的丰度值分别为5.8ppm和16ppm（Palmeetal.,2014）。
5富集HREE为特征；而与次生成矿作用相关的离子吸附型稀土矿床以富集HREE和Y元素为特征。同时，与原生成矿作用相关的稀土矿床中稀土元素主要以矿物相富集且具有高的Th、U等放射性元素，而与次生成矿作用相关的离子吸附型稀土矿床中稀土元素以离子态形式赋存且具有低的Th、U等放射性元素，使得其具有易选娶回收率高、开采成本低的特点，因而其矿床成因在国际矿床学界备受关注。图1-3不同类型稀土矿床的稀土元素配分模式离子吸附型稀土矿床，是指稀土元素（比例大于50%）呈阳离子状态赋存于风化壳的黏土矿物（高岭土和埃洛石）中，形成具有经济价值的工业富集体，可采用NaCl、（NH4）2SO4等电解质溶液进行交换提取（MoldoveanuandPapangelakis,2012;Burcher-Jonesetal.,2018）。自1960年，在赣州龙南地区发现第一批离子吸附型稀土矿床以来，随后在湖南、广东、福建、广西、云南、安徽等地有陆续的发现（赵芝等，2017；王登红等，2019），近年来，在菲律宾、越南、缅甸、智利、马达加斯加等国家也有此类矿床的报道（Sanematsuetal.,2016；赵芝等，2019）。该类型稀土矿床大量分布于华南地区，该区域已发现超过170个离子吸附型稀土矿床，其中10%的稀土矿床富集重稀土资源（Lietal.,2017）。对离子吸附型稀土矿床的对比研究，表明南岭地区的离子吸附型稀土矿床无论从规模和品位，还是母岩的多样性和稀土种类均优于其他地区，是全球著名的离子吸附型稀土矿床聚集区（王登红等，2019；赵芝等，2017）。自该类型稀土矿床被发现以来，对成矿岩体的分布及形成时代、岩石类型、
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