第七届青年地学论坛

    碳酸岩-碱性岩杂岩体是REEs（特别是LREEs）的重要来源，因此这类杂岩体是各个国家重要的勘探目标（Mariano 1989; Sheard et al., 2012）。已知全球的碳酸岩杂岩体有527处，且大部分杂岩体的REEs含量都很高，然而只有个别杂岩体中的REEs含量达到了具有经济价值且可以开采的程度（Woolley and Kjarsgaard 2008; Verplanck et al., 2016）。因此，揭示导致REEs在这类杂岩体中矿化富集的关键因素或精细过程一直是近十几年来稀土矿床研究的热点（Xie et al., 2009; Pandur et al., 2014; Hou et al., 2015; Smith et al., 2016; Song et al., 2018）。目前，人们普遍认为，碳酸岩杂岩体中REEs的富集过程主要包括原始岩浆演化过程中富集（如：the Mountain Pass, California, USA）（Castor, 2008），碳酸岩-碱性岩岩浆高度分异的晚期流体中富集（如：牦牛坪，四川，中国），或者是上述两个过程的结合（Pandur et al., 2014; Broom-Fendley et al., 2016）。同时也有一些证据表明晚期岩浆热液或外来流体对早期碳酸岩或碱性岩中REEs的再分配会促进REEs的局部再富集，如：Thor Lake 和Strange Lake矿床（Salvi and Williams-Jones， 1996；Sheard et al., 2012; Gysi and Williams-Jones, 2013; Cheng et al., 2018; Cangelosi et al., 2020）。然而，热液改造对此类稀土矿床的潜在贡献程度尚未得到明确的认识。尤其是，这一尚未解决的科学问题可能会引起某些具有明显晚期热液叠加证据的碳酸岩相关的稀土矿床成因的争论。因此，白云鄂博REE-Nb-Fe矿床可能就是一个典型实例，其中原始的矿物和结构经历了多期热液的改造（Smith et al., 2015）。有人认为该矿床中晚期热液流体是导致REEs矿化的主要原因（Ling et al., 2013; Yang et al., 2017），相反，也有人认为早期岩浆过程是稀土矿化的关键（Yang et al., 2019）。
    位于中国中部南秦岭的庙垭碳酸岩-碱性岩杂岩体（~430 Ma）是一个很好的研究对象去评估晚期热液流体对碳酸岩杂岩体稀土成矿的意义。虽然，庙垭稀土矿床目前还没有被开采，但是已知它的稀土氧化物的储量高达121万吨，平均品位高达1.5wt.%（Qain and Li, 1996）。庙垭稀土矿化被认为是热液成因，且稀土矿化被杂岩体所限制，但是稀土矿物的U-Pb定年获得一个年轻的年龄（230-210 Ma）（Xu et al., 2014; Ying et al., 2017; Zhang et al., 2019a）。鉴于此，一些学者认为这些年轻的稀土矿物可能是早期稀土矿化再活化的产物（Ying et al., 2017, 2020; Zhang et al., 2019a），或者是直接从叠加在杂岩体上的晚期富REEs的外来流体中沉淀出来（Xu et al., 2015; Cimen et al., 2018）。然而，就目前而言，大多数数据是通过分析全岩挑选的单矿物获得的，因此这些解释的可靠性无法得到很好的验证（Ying et al., 2017, 2020; Cimen et al., 2018; Zhang et al., 2019a, 2019b）。此外，流体的性质和来源也尚未进行全面的研究。
    本文详细的描述了庙垭杂岩体中的稀土矿化过程，并且重点研究了稀土矿物和其他热液矿物之间的结构关系以及各种脉石/矿石矿物的内部结构特征。同时，我们还重建了杂岩体的矿物生成顺序。此外，我们通过电子探针分析（EMP），激光剥蚀等离子体质谱仪（LA-ICPMS）和激光剥蚀多接收器等离子质谱（LA-MC-ICPMS）等手段获得各种岩浆（如：磷灰石和方解石）和热液（如：独居石和氟碳铈矿）矿物的主、微量以及Sr-Nd同位素成分。通过基于磷灰石和方解石的质量平衡计算，使我们能够很好的探索流体交代过程中REEs的活化和质量转化。从而，有力的限定了稀土的来源，以及早期岩浆和晚期热液过程对稀土成矿的贡献程度。此外，我们还利用拉曼光谱和显微测温等分析方法对晚期流体的性质和潜在来源进行了限定。

磷灰石,方解石,稀土活化与矿化,热液改造,庙垭碳酸岩-碱性岩杂岩体