湘南上堡晚白垩世高分异花岗岩成因与锂铌钽成矿机制

南岭地区是全球重要的稀有金属成矿区之一,地质历史时期经历了印支期、燕山早期和燕山晚期三次主要岩浆-成矿事件。其中,燕山晚期稀有金属花岗岩数量相对较少,其成因及稀有金属成矿机制仍有待进一步研究。湘南上堡Li-Nb-Ta多金属矿化区的晚白垩世花岗岩为探讨燕山晚期花岗岩演化与稀有金属成矿作用提供了良好的研究对象。本文基于系统野外地质调查,对该矿床不同岩相的花岗岩开展了岩相学、全岩地球化学、锆石-独居石-铌铁矿U-Pb年代学及锆石Hf同位素研究,为理解南岭燕山晚期稀有金属成矿过程提供新的岩石学和地球化学约束。上堡岩体自深至浅发育一套由含电气石黑云母花岗岩向铁锂云母钠长石花岗岩演化的岩相序列。铁锂云母钠长花岗岩是区内主要的稀有金属赋矿岩石,成矿类型属于花岗岩型Li-Nb-Ta稀有金属矿床。其中,锂主要赋存在铁锂云母中,而铌、钽主要富集于铌铁矿族矿物。锆石和独居石U-Pb年代学结果表明,上堡花岗岩的结晶时代集中于96.4±1.0Ma~92.5±0.8Ma,不同岩性花岗岩之间无明显差异。铌铁矿核部(G1)U-Pb年龄为96.1±4.6Ma~89.9±2.7Ma,代表与花岗岩成岩作用同期的铌钽主成矿阶段;部分铌铁矿记录约75Ma的年龄,表明可能存在后期岩浆-热液叠加改造事件。上堡花岗岩锆石εHf(t)值为-0.7~+3.4,结合前人Sr-Nd和B同位素结果,指示岩浆主要源于华夏地块中元古代基底的部分熔融。其锆石两阶段Hf模式年龄集中于1200~1000Ma,明显年轻于湘南燕山期稀有金属花岗岩普遍记录的1900~1400Ma,反映其岩浆源区中古老地壳物质的贡献相对较低。上堡岩体的岩性变化、全岩地球化学、矿物学特征及结晶分异模拟结果表明,岩体自深部含电气石黑云母花岗岩向浅部铁锂云母钠长花岗岩演化过程中经历了约30%~60%的结晶分异,导致Li、Nb、Ta等稀有金属在晚期高度演化花岗质熔体中显著富集。