华北克拉通辽宁李家堡子早前寒武纪花岗伟晶岩型铌钽成矿的年龄证据

　　华北克拉通辽宁李家堡子早前寒武纪花岗伟晶岩型铌钽成矿的年龄证据

　　铌(Nb)、钽(Ta)广泛应用于全球高新科技领域，是不可替代的稀有金属资源，在中国，铌钽属于紧缺战略性矿产。铌钽成矿主要与内生作用有关，国内外目前发现的铌钽矿床几乎都产于过铝质花岗岩、花岗伟晶岩、碱性花岗岩、碳酸岩等侵入体中。

　　国外大型一超大型铌钽矿床主要分布于古老克拉通内部，形成于各类前寒武纪侵入体中，尤其是早前寒武纪花岗伟晶岩中，例如西澳地区2.8Ga的Wodgina矿床和加拿大2.6Ga的Tanco矿床(Melcheretal．，2017)。中国目前可供工业利用的铌钽矿床主要分布在华南等地区的过铝质花岗岩和花岗伟晶岩中，主要形成于燕山期，成矿与中国东部显生宙强烈的构造岩浆活动有关。

　　华北克拉通虽然是世界上规模最大的古老克拉通之一，具有38亿年的构造演化历史，但目前尚未发现早前寒武纪铌钽矿床。华北克拉通东北缘的辽宁省新宾县李家堡子铌钽矿床的矿体为铌钽矿化花岗伟晶岩脉，产出于太古宙变质岩系中，可能代表了中国成矿时代最老的铌钽矿床，但目前尚无可靠的成矿年代学约束。本文通过铌钽矿化花岗伟晶岩中铌钽铁矿LA-ICP-MSU-Pb测年，约束铌钽成矿时代，以期为丰富华北克拉通铌钽矿床成矿理论和探索新找矿方向提供支撑。

　　1.样品特征和研究方法

　　李家堡子铌钽矿床位于辽宁省新宾县，构造位置处于华北克拉通东北缘，是近年来东北地区探明的唯一具有开采价值的伟晶岩型稀有金属矿床李家堡子铌钽矿化伟晶岩脉全部产于新太古代鞍山群通什村组斜长角闪岩和角闪斜长片麻岩中，沿北西向和北东走向2组断裂产出，与矿区新太古代末期混合花岗岩无明显共生关系。含铌钽矿化伟晶岩脉的新太古代变质岩系部分被侏罗纪安山岩和凝灰岩及第四纪沉积物覆盖。含铌钽伟晶岩主要由钠长石、微斜长石、石英、白云母、锂云母等组成，副矿物为铌钽铁矿、磷灰石、锆石等。花岗伟晶岩矿化均匀，品位较稳定，其中Nb2O5平均含量0.0045%，Ta2O5平均含量0.0312%(Fuetal．，2022)。

　　李家堡子铌钽矿床地表覆盖严重，但该矿床在20世纪60-70年代曾作为云母矿床进行开发。本次采集的2件铌钽矿化伟晶岩样品（LJP-12和LJP-4）取自李家堡子矿床一号伟晶岩脉的地表废弃坑口，样品新鲜，岩性为富钠长石花岗伟晶岩，含巨片白云母及锂云母。部分样品磨制光薄片并经偏光显微镜鉴定，结合地球化学分析结果(Fuetal．，2022)，选取铌钽含量较高的样品，利用比重液和磁选方法初选、在双目镜下挑选出铌钽铁矿。将挑选出的铌钽铁矿粘到环氧树脂制靶，然后利用背散射图像观察铌钽铁矿物形貌及内部结构，选取颗粒较大、成分均一、内部裂／包体较少的颗粒进行测试。

　　铌钽铁矿U-Pb测年在自然资源部成矿作用与资源评价重点实验室联用ResolutionS-155型193nm准分子激光剥蚀系统和ThermoFisherElementXR电感耦合等离子质谱仪完成。同位素分馏校正采用铌钽铁矿Coltan139作外标，铌钽铁矿002-2作监控标样，元素含量采用NIST610作外标。激光束斑直径24μm，剥蚀频率4Hz，能量密度4J/cm2。

　　2.研究结果

　　分别对花岗伟晶岩样品LJP-12和LJP-4中的15颗铌钽铁矿进行了U-Pb定年，各获得15个测点数据，全部位于Tera-WasserburgU-Pb年龄谐和线上或其附近。这些测点对应的铌钽铁矿呈短柱状或不规则状，长宽比介于1：1～4：1之间，长100～300μm，在背散射图像上明暗均匀，说明颗粒内部化学成分均一。

　　样品LJP-12的15个测点具有很低的Th含量(<1.26×10-6)，较大变化范围的U和Pb含量(72×10-6～877×l0-6和48×10-6～601×10-6)。这些测点的207Pb/206Pb年龄值集中分布于2522～2456Ma之间，对应的年龄加权平均值为2495±10Ma(MSWD=1.4)。样品LJP-4的15个测点也具有很低的Th含量(<0.30×l0-6)，但u和Pb含量变化范围较小(572×10-6～989×l0-6和411×l0-6～684×l0-6)。这些测点207Pb/206Pb年龄值集中分布于2526～2465Ma之间，对应的年龄加权平均值为2501±11Ma(MSWD=1.8)。2件样品测点计算获得的年龄加权平均值在误差范围内一致，表明李家堡子铌钽矿化花岗伟晶岩的形成时代为2.51～2.49Ga。

　　研究表明，华北克拉通北缘含有大量条带状铁建造的鞍山群变质岩系的沉积时代约为2.55Ga，并在约2.5Ga遭受了构造一岩浆事件的改造，导致区域性高级变质作用、深熔作用和壳源花岗岩的形成(Guoetal．，2022)，李家堡子花岗伟晶岩的形成可能与华北克拉通新太古代末期构造—岩浆事件有关。最近，笔者在华北克拉通辽东地区的鞍山式铁矿床中发现，富铁矿体边部富绿泥石蚀变岩发育铌钽矿化，初步研究表明，铌钽成矿时代也与约2.5Ga的花岗质岩浆活动有关（李立兴等，2022）。这表明，华北克拉通东北缘具有早前寒武纪铌钽成矿和找矿潜力。

　　形成于1.4～1.3Ga的白云鄂博矿床是中国目前已知的形成时代最老的铌钽矿床，成矿与碳酸岩岩浆活动有关，而与花岗质岩浆活动有关的最老的铌钽矿床产于桂北元宝山和黔东梵净山地区，成矿时代约为0.82Ga(Xiangetal．，2020)。辽宁李家堡子铌钽矿床的成矿时代为新太古代末期，是中国形成时代最老的铌钽矿床。

　　3.结论

　　华北克拉通东北缘辽宁新宾李家堡子花岗伟晶岩铌钽矿床成矿时代为2.51～2.49Ga，是中国已知成矿时代最老的铌钽矿床。华北克拉通在新太古代末期大范围发育2.5Ga左右的花岗质岩浆活动，同时考虑到全球稀有金属花岗伟晶岩集中形成于早前寒武纪，华北克拉通很可能与国外的古老克拉通一样，具备形成大规模早前寒武纪铌钽矿床的成矿潜力，在太古宙岩系中寻找稀有金属矿化花岗伟晶岩值得重视。

　　摘自《地质通报》2023年第6期