碳酸岩–碱性岩岩浆–热液演化与稀土成矿作用
批准号:
41930430
项目类别:
重点项目
资助金额:
303.0 万元
负责人:
范宏瑞
依托单位:
学科分类:
矿床学
结题年份:
2024
批准年份:
2019
项目状态:
已结题
项目参与者:
范宏瑞
中文摘要
稀土元素被称为“工业维生素”,是世界强国觊觎的战略性矿产资源,对稀土矿床的成因及分布规律的研究具有十分重要的意义。与火成碳酸岩–碱性岩有关的矿床是世界上最重要的稀土成矿类型,该类矿床往往也赋存大量铌、钪、钍等稀有金属元素。为深入揭示碳酸岩–碱性岩岩浆活动与稀土成矿的成因联系,本项目拟选取华北克拉通内典型的稀土矿床(内蒙白云鄂博、鲁西微山)与不成矿的岩体(鲁西莱芜–淄博碳酸岩、山西紫金山碳酸岩–碱性岩杂岩)开展对比研究。通过同位素示踪、矿物微区原位成分分析、熔/流包裹体原位成分测试、水/岩作用实验模拟等手段厘定成矿与非成矿岩体的源区性质和岩浆演化过程的异同点,阐述地幔交代过程对稀土成矿潜力的控制,约束岩浆–热液演化过程中稀土和铌等稀有金属元素的地球化学行为,试图回答为什么有的岩体成矿,而有的岩体不成矿这一关键问题。研究成果对丰富稀土成矿理论、指导矿产深部勘查和高效利用具有重要意义。
英文摘要
The rare-earth elements (REE) have unique and diverse properties that make them as “industrial vitamin” and thus, many countries consider them as strategically important resources. The increasing demand for REE has driven studies on REE ore genesis and exploration. Most REE deposits in the world are genetically related to carbonatitic-alkaline magmatism. Such a type of deposit may also contain appreciate amounts of rare metals, such as Nb, Th and Sc. In order to better understand the genetic relationship between REE mineralization and carbonatitic-alkaline magmatism, the proposed study will select two carbonatite-alkaline intrusion-related REE deposits (e.g., Bayan Obo in Inner Mongolia, Weishan in the western Shandong province) and two non-mineralized intrusions (e.g., carbonatite in the western Shandong province and carbonatite-alkaline complex in the Shanxi province) in North China Craton to conduct a comparative study. A comprehensive dataset will be obtained for the above-mentioned objectives, including bulk-rock elemental and isotopic data, in-situ mineral elemental and isotopic data, melt/fluid inclusion compositional data. We also plan to conduct a set of laboratory fluid/rock interaction experiments. The results will be used to characterize magma sources and evolutions processes of both mineralized and non-mineralized carbonatitic-alkaline intrusions, and also used to define the properties and evolution processes of REE ore-forming fluids. On this basis, we will evaluate the controls of mantle metasomatism and fluid-melt evolution on REE ore formation, and to better understand why some carbonatitic-alkaline intrusions could produce REE mineralization while some could not. Such a proposed study will largely increase our knowledge on REE ore genesis, and also have a great potential to provide guidance for explorations and efficient utilization of REE and certain rare metals.
与火成碳酸岩–碱性岩有关的矿床是全球最重要的稀土成矿类型,并赋存大量铌、钪等稀有金属元素。本项目以华北克拉通内蒙古白云鄂博稀土矿床、鲁西微山稀土矿床为重点研究对象,对比区内不成矿的鲁西莱芜–淄博碳酸岩、山西临县紫金山碳酸岩–碱性岩杂岩等,揭示碳酸岩–碱性岩岩浆活动与稀土成矿的成因联系,已取得多项创新性成果:(1)根据重新汇编的全球碳酸岩数据集,认为碳酸岩和金伯利岩记录的长期增长趋势和短期波动,反映了20亿年来地球热-构造演化的协同性,提出构造体制由以浅-热俯冲为特征的早期板块构造逐渐演变为以深-冷俯冲为代表的现代板块构造;(2)准确限定了白云鄂博矿床形成历史,提出巨量稀土堆积受控于中元古代碳酸岩浆活动,认为早、晚古生代热液事件导致稀土活化但没有外来稀土的明显加入,建立了白云鄂博找矿预测实体模型,推算出白云鄂博矿区500~1000米以浅稀土潜在资源为3.33亿吨,颠覆了对稀土(特别是轻稀土)保有供给和全球配置格局的认知;(3)连续在白云鄂博矿床发现并获批三个关键金属新矿物:鄂博铌矿、翟钪闪石和福元铌矿,丰富了铌、钪矿物种类,提升了碳酸岩型矿床铌、钪超常富集的理论认识,也为白云鄂博矿床巨量铌、钪等战略资源的开发利用提供了重要科学依据;(4)确认微山稀土矿成矿流体为中高温、高盐度、富CO2和SO42-流体,成矿流体受控于碱性岩浆,提出矿区南侧深部可能是成矿流体来源方向,存在较好的成矿潜力,并得到了探矿验证;(5)对比鲁西成矿与不成矿碳酸岩,认为源区稀土的富集与演化程度都难以解释两者含矿性的差异,而挥发分可提高稀土在岩浆和流体中的溶解度,促使稀土大量迁移和富集,是岩体成矿与不成矿的重要原因。成果获2023年度中国稀土学会科学技术奖特等奖,已发表学术论文33篇(其中第一标注SCI论文16篇、北大中文核心期刊论文2篇),授权发明专利2项。骨干1人入选国家万人计划青年拔尖人才,2人晋升为研究员,培养出站博士后4人、毕业博士5人。
钴在沉积—造山旋回中超常富集的机理
-
批准号:42330804
-
项目类别:重点项目
-
资助金额:230.00万元
-
批准年份:2023
-
负责人:范宏瑞
-
依托单位:
胶西北巨量金堆积成矿系统时空结构与演化
-
批准号:41672094
-
项目类别:面上项目
-
资助金额:90.0万元
-
批准年份:2016
-
负责人:范宏瑞
-
依托单位:
胶西北深部金矿流体成矿系统演化及对构造环境的指示
-
批准号:41173056
-
项目类别:面上项目
-
资助金额:75.0万元
-
批准年份:2011
-
负责人:范宏瑞
-
依托单位:
苏鲁超高压变质岩中地质流体印迹与板片俯冲和折返史
-
批准号:40673032
-
项目类别:面上项目
-
资助金额:40.0万元
-
批准年份:2006
-
负责人:范宏瑞
-
依托单位:
白云鄂博巨型稀土矿床流体成矿系统演化及对构造环境的指示
-
批准号:40472057
-
项目类别:面上项目
-
资助金额:35.0万元
-
批准年份:2004
-
负责人:范宏瑞
-
依托单位:
鲁东中生代构造转折期地质流体演化及其成岩成矿效应
-
批准号:40273024
-
项目类别:面上项目
-
资助金额:28.0万元
-
批准年份:2002
-
负责人:范宏瑞
-
依托单位:
白云鄂博矿床富含稀土流体成矿作用与精细年代学研究
-
批准号:49972036
-
项目类别:面上项目
-
资助金额:17.0万元
-
批准年份:1999
-
负责人:范宏瑞
-
依托单位:
豫西爆破角砾岩筒区多类型金矿化流体成矿作用研究
-
批准号:49773193
-
项目类别:面上项目
-
资助金额:15.0万元
-
批准年份:1997
-
负责人:范宏瑞
-
依托单位:
构造蚀变岩型金矿成矿过程中的水-岩反应
-
批准号:49102021
-
项目类别:青年科学基金项目
-
资助金额:4.5万元
-
批准年份:1991
-
负责人:范宏瑞
-
依托单位:
国内基金
海外基金