Mineralización de magma de fuente de manto no orogénico en cinturones orogénicos, tomando Maoniuping como ejemplo
El depósito de tierras raras de Maoniuping en Sichuan es el depósito de tierras raras más grande descubierto en mi país en los últimos años, ocupando el tercer lugar en el mundo entre depósitos similares (Yang Zhengxi et al., 2001). Dado que no hay escasez de recursos de tierras raras en nuestro país, el país ha implementado una minería protectora y la inversión en trabajos geológicos es extremadamente limitada. Por lo tanto, los trabajos de perforación generalmente solo se controlan a una profundidad de 400 m, pero la mayoría de los yacimientos en realidad continúan. se extienden hacia abajo y, al mismo tiempo, se crearon algunos nuevos yacimientos. Por tanto, Maoniuping es un depósito mineral con mucho potencial. El depósito es de alta calidad y los elementos de tierras raras se concentran principalmente en unos pocos minerales como la bastnasita. Los minerales tienen partículas de gran tamaño y son fáciles de extraer y seleccionar. Los beneficios económicos de la mina son muy importantes. Esta bastnasita de gran tamaño se distribuye a menudo en rocas carbonatadas ricas en elementos de tierras raras. Sin embargo, el origen de las rocas carbonatadas ha sido debatido durante más de una década. Una opinión es que las rocas carbonatadas son de origen magmático (Pu Guangping, 1988, 1993, 2001; Chen Congde et al., 1991; Jiang, 1992; Niu Caihe, 1994). Otra opinión es que son de origen hidrotermal y carbonatadas. Las rocas deberían llamarse vetas de calcita (Yuan Zhongxin et al.; 1995). En los últimos años, durante el proceso de extracción, se ha descubierto que las vetas de calcita que contienen minerales dispersas en la superficie a menudo se penetran entre sí en profundidad, con un ancho de hasta 40 o 50 m, e intruyen parcialmente en sienita alcalina. Sin embargo, debido a la mineralización en múltiples etapas y a la intensa modificación de la superposición hidrotermal, a menudo es difícil distinguir el carbonato magmático y las vetas hidrotermales de un vistazo (esta puede ser una de las razones de la diferente comprensión de las vetas de calcita). Sin embargo, se puede ver claramente que la roca carbonatada está cortada por pórfido de granito alcalino y vetas de cuarzo que contienen minerales, lo que indica que la roca carbonatada se formó antes que el pórfido y las vetas de respuesta hidrotermal.
Según la zona minera y las características geológicas regionales (las rocas carbonatadas magmáticas también se encuentran en vaguadas continentales y otros lugares), considerando que las rocas carbonatadas están compuestas principalmente por calcita, acompañada de sodalita, feldespato potásico y neón. Los minerales de silicato como el nitrito de sílice y los minerales de tierras raras como la bastnasita son rocas típicas de carbonato de calcita de grano grueso (S? Viet), con un alto contenido de elementos de tierras raras, un fuerte enriquecimiento de tierras raras ligeras y una relación Th/U. de y alta composición de isótopos de carbono y oxígeno (δ13 CPDB = -6‰~-7‰; δ18 osmow = 7‰~ 8‰), que es lo mismo que las rocas magmáticas pero diferente de la calcita hidrotermal (Wang et al., 2001) . Combinado con la comparación de otras rocas carbonatadas nacionales y extranjeras, se cree que se trata de una roca carbonatada magmática. Este tipo de roca carbonatada magmática se encuentra generalmente en zonas de rift continental, como el valle del Rift de África Oriental, y corresponde al adelgazamiento de la corteza terrestre. La roca carbonatada de Maoniuping se encuentra en el área de la pendiente del manto Longmenshan-Jinpingshan (Figura 6-1), que es un cinturón orogénico del Cenozoico. La edad de formación de la roca carbonatada es exactamente la misma que la del cinturón orogénico, y es un. Roca carbonatada magmática sinorogénica. Además de las rocas carbonatadas, también existen en la zona una serie de rocas alcalinas relacionadas con la mineralización de tierras raras (Figura 6-2), que suelen encontrarse en zonas de valles del rift.
Figura 6-1 Profundidad de Moho y divisiones estructurales profundas en la zona del Rift de Panxi
(Según Zhang Yunxiang et al., 1988)
Figura 6- 1 Moho Profundidad de la superficie de Moho y el fondo estructural profundo de la zona de rift de Panxi
1—Isobata de Moho; 2—Líneas de zonificación estructural profundas 3—Pendiente del manto que se inclina lentamente en el oeste; -Área de pendiente del manto de Jinpingshan que se inclina suavemente; 5-Área de pendiente del manto oriental; 6-Área de depresión del manto de Liangshan; 7-Área de elevación del manto de Kangdian; 8-Área de depresión del manto de Yunnan occidental
Figura 6-2 Diagrama esquemático de la estructura geológica del cinturón de mineralización de tierras raras de Panxi
(Según Pu Guangping 2001)
Figura 6-2 Diagrama esquemático de la estructura geológica del cinturón de mineralización de tierras raras de Panxi
1-sienita de cuarzo rica en tierras raras y granito alcalino; 2-sienita; 3-granito rico en álcalis; 5-fractura de basamento; área de distribución mesozoica marina de 7-margen continental; 8-áreas de distribución pre-Siniana 9-Paleozoica y Mesozoica terrestre
En resumen, la aparición de rocas carbonatadas y rocas alcalinas durante la orogenia cenozoica en Maoniuping y otros lugares muestra que solo los carbonatos La aparición de rocas y Las rocas alcalinas no pueden probar que el ambiente tectónico en ese momento fuera un valle del rift continental, y mucho menos los datos geoquímicos de las rocas. En otras palabras, el método actualmente popular de juzgar el entorno tectónico a través de mapas geoquímicos basados en datos litogeoquímicos tiene limitaciones.
2. Características geoquímicas isotópicas del yacimiento de Maoniuping.
Las tierras raras del depósito de Maoniuping se concentran principalmente en rocas carbonatadas. Desde una perspectiva macro, las rocas carbonatadas se pueden dividir en rocas carbonatadas de color rojo claro y rocas carbonatadas incoloras, las cuales están dominadas por calcita de grano grueso. En las rocas de carbonato blanco, la calcita representa más del 95%, mientras que en las rocas de carbonato de color rojo carne, el contenido de calcita varía mucho (50 ~ 90%), y también contiene feldespato microclinal, neonita, biotita y anfíbol, anfíbol y xenotima. , pirocloro y otros minerales comunes en rocas carbonatadas magmáticas típicas. El tamaño de partícula de la calcita es generalmente superior a 1 cm, por lo que puede denominarse carbonato de calcita grueso (Sévita). Otros tipos de rocas carbonatadas, como carbonato de calcita fina (alumita), carbonato de ankerita (ankerita (carbonatita) y carbonato de magnesio (). beverita) todavía son raros. Los propios carbonatos fueron cortados por vetas de cuarzo mineral en una etapa posterior. Las vetas estacionales también contienen minerales útiles como fluorita y bastnasita, pero su distribución es limitada y el ancho de la veta es de sólo 20 a 50 centímetros.
Se tomaron muestras y analizaron las rocas carbonatadas expuestas en la sección minera de Maoniuping en el área minera central de Maoniuping. Cada muestra pesa aproximadamente 1 kg, que primero se tritura y luego se tamiza y luego se analiza en el Centro de Geoquímica de Isótopos del Servicio Geológico de China (Yichang). Los datos de isótopos de plomo, estroncio y neodimio se enumeran en las Tablas 6-1 y 6-2. Entre ellos, la muestra MN-1-2 es roca de carbonato de bastnasita que contiene fluorita, MN-1-4 es roca de carbonato de sodalita y MN-2-10 y MN-2-7 son roca de sal de ácido carbónico blanco, MN-2. -6 es roca carbonatada de bastnasita de barita y MN-40 es calcita gruesa de color rojo claro. La Figura 6-3 muestra la composición isotópica de las rocas carbonatadas de Maoniuping y la compara con rocas carbonatadas de otras áreas. Como se puede ver en la Figura 6-3, la roca carbonatada de Maoniuping tiene una composición isotópica relativamente uniforme, que es similar a la composición isotópica del manto del miembro final EMII, pero es diferente de la roca carbonatada sódica que hizo erupción en la erupción Oldoinyo Lengai de 1993. en la Zona del Rift de África Oriental en Uganda (los carbonatos de los miembros finales del manto tipo HIMU) y Amba Dongar en la India son significativamente diferentes. Estas diferencias también reflejan la heterogeneidad en la composición isotópica del manto terrestre.
Tabla 6-1 Composición de isótopos de plomo del carbonato de Maoniuping, Sichuan
Nota: Unidad de prueba: Centro de Geoquímica de Isótopos del Servicio Geológico de China (Yichang).
Tabla 6-2 Composiciones de isótopos de estroncio y neodimio de rocas carbonatadas de Maoniuping en Sichuan
Nota: Las muestras de calcita se obtuvieron del laboratorio de isótopos del Instituto de Geología del antiguo Ministerio de Geología. y Recursos Minerales según la determinación de Yuan Zhongxin et al (1995). El resto son datos de este artículo, medidos por el Centro de Geoquímica de Isótopos del Servicio Geológico de China (Yichang).
Figura 6-3 Mapa de isótopos de roca carbonatada de Maoniuping
Figura 6-3 Mapa de composición de isótopos de roca carbonatada de Maoniuping
Círculo abierto—— Círculo relleno—Oldoinyo; Lengai (Bell y Simonetti, 1996); triángulo: Amba Dongar (Simonetti et al., 1995) manto rico en EMI-I; manto rico en Emii-II; manto alto µ; OIB - basalto de la isla oceánica; NHRL - línea de referencia del hemisferio norte
3 Discusión: proceso dinámico de mineralización
(1) Antecedentes estructurales de la zona minera de Maoniuping
Las rocas magmáticas alcalinas, incluidas las rocas carbonatadas, generalmente se forman en valles de rift y ambientes extensionales (Bai Ge et al., 1985). El depósito de tierras raras de Maoniuping está ubicado en la sección media de la falla de Haha en el borde norte del valle del Rift de Panxi. El valle del Rift de Panxi es un rift intracontinental o de margen continental desarrollado sobre la base de la plataforma del Paleozoico temprano. El rifting comenzó al final del Paleozoico Temprano, se desarrolló en el Paleozoico Tardío y el Mesozoico, y se cerró con el Movimiento del Himalaya en el Cenozoico. Por lo tanto, la formación de depósitos de rocas carbonatadas y tierras raras de Maoniuping no tiene una relación sustancial con el valle del Rift de Panxi. Según los datos de Yuan Zhongxin et al. (1993), la edad de formación y mineralización de la roca de Maoniuping es de 40,3 ma ~ 12,2 ma, que pertenece a la mineralización cenozoica.
Durante este período, una serie de fallas y pliegues norte-noreste convergieron aquí, lo que en realidad era un ambiente tectónico de compresión y torsión y era parte del cinturón orogénico intracontinental cenozoico Longmenshan-Jinping (Luo Yaonan et al., 1998). Los datos geofísicos muestran que el área de Maoniuping se encuentra en la zona de transición entre el levantamiento del manto Kangdian y la pendiente del manto Longmenshan-Jinpingshan (Zhang Yunxiang et al., 1988).
(2) Comparación entre Maoniuping y otros ambientes diagenéticos de rocas carbonatadas.
Las rocas carbonatadas se forman principalmente en áreas de plataformas estables, pero también pueden aparecer en cinturones orogénicos e incluso áreas de arcos de islas. Por lo tanto, los ambientes geológicos son diversos, pero la mayoría de ellos se forman durante el proceso de extensión del rift (. Feng Zhongyan, 1985). Más de 500 complejos de rocas carbonatadas/alcalinas en el mundo se concentran principalmente en la zona del Rift de África Oriental, el norte de Escandinavia-península de Kola, el este de Canadá y el sur de Brasil. Están estructuralmente afectados por el interior del continente y limitados por el entorno. fallas profundas (Kamitani y Hirano, 1990). El más típico es una serie de complejos de rocas alcalinas y carbonatadas del Cenozoico en la Zona del Rift de África Oriental. Aunque Maoniuping se encuentra en la parte norte de la zona del rift de Panxi, ha estado en la etapa de evolución intracontinental desde el Cenozoico, especialmente en la etapa de mineralización, y es parte del cinturón orogénico intracontinental Cenozoico Longmenshan-Jinping (Luo Yaonan et al., 1998). Las rocas carbonatadas y las rocas alcalinas en sí mismas tienen algunas características geoquímicas de extensión intracontinental y cinturones orogénicos (Figura 6-4), lo que en realidad refleja la complejidad del proceso orogénico, o sea, que la corteza se está espesando y el material del manto se está elevando. El granito Zheduoshan ubicado en el norte del mismo cinturón estructural (gran cinturón estructural de deslizamiento de rumbo de Xianshuihe) tiene un área expuesta de 800 km2 y fue intruído a 12,8 Ma (Xu Zhiqin et al., 1997). El área de Maoniuping se encontraba en la etapa de levantamiento orogénico en ese momento, en lugar de una grieta continental.
Figura 6-4 Diagrama estructural de perlas de oligoelementos en roca carbonatada y su pedernal de feldespato asociado
(Parte de los datos se cita de Yuan Zhongxin et al., 1995)
La Figura 6-4 muestra las muestras de carbonatita y nordmarkita en el mapa de estructura de oligoelementos perlados
VAG - granito de arco volcánico; WPG - granito de sincolisión verde azufre intraplaca; -granito de la dorsal oceánica; granito anormal de la dorsal oceánica
(3) Mecanismo geodinámico de la formación y mineralización de las rocas carbonatadas de Maoniuping.
De lo anterior se puede ver que el entorno de extensión del rift no es una condición necesaria para la roca carbonatada y la mineralización relacionada, pero la existencia y el afloramiento efectivo de materiales del manto altamente activos son la clave para la formación del Depósito de tierras raras de Maoniuping. Teniendo en cuenta que las rocas alcalinas de pequeña escala no pueden penetrar fácilmente la corteza en crecimiento, se especula que puede haber fuertes cámaras de magma alcalino o mantos enriquecidos en las profundidades, que pueden invadir eficazmente fallas profundas y grandes para formar cinturones de rocas alcalinas carbonatadas que contienen minerales. . En este punto, aunque la mayor parte del material magmático del manto no puede penetrar fácilmente la corteza cada vez más espesa, algunos fluidos de magma altamente móviles aún ascenderán a la superficie cercana a través de fracturas profundas. Fue en tales condiciones que el complejo carbonato-alcalino en el área de Maoniuping finalmente formó un cinturón de mineralización de tierras raras relacionado con el complejo carbonato-alcalino en el lado oeste de la zona de falla de Anninghe. En 1994, se descubrió el segundo gran depósito de tierras raras en la depresión continental, a unos 130 kilómetros al sur de Maoniuping. En otras palabras, no es casualidad que después de Maoniuping se descubrieran más depósitos de tierras raras.
Cabe señalar que la composición isotópica de las rocas carbonatadas de Maoniuping tiene las características de los miembros finales del manto tipo EMI (Figura 6-3), y el manto tipo EMI es un manto enriquecido y no puede ser corteza oceánica. o el producto del reciclaje de sedimentos (Hart, 1988). La razón de su enriquecimiento son los fluidos metasomáticos y fundidos a pequeña escala (Richardson et al., 1982). Ejemplos típicos de EMI son Walvis Ridge y Hawaii (White, 1985), que son productos de pluma del manto con el contenido más bajo de plomo radiactivo. Con base en la composición isotópica de las rocas carbonatadas, se infiere que las rocas carbonatadas en Maoniuping provienen del manto enriquecido y no están significativamente contaminadas por sedimentos de la corteza (Figura 6-3). Las pruebas de isótopos de helio de las vetas sensibles al tiempo que intruyen rocas carbonatadas en la última zona minera de Maoniuping muestran que las proporciones más altas de 3He/4He son 1,95×10-4 y 3×10-4 respectivamente, y proporciones tan altas sólo se encuentran en las profundidades. manto.
Por tanto, las rocas carbonatadas de Maoniuping (y otras rocas magmáticas alcalinas asociadas) significan que es una ventana para investigar la actividad de los materiales del manto en el Cenozoico.
Teniendo en cuenta que las rocas carbonatadas y otras rocas magmáticas alcalinas asociadas en Maoniuping se emplazaron cuando se formó el cinturón orogénico Longmenshan-Jinping, la fuerte compresión de la superficie solo permitió que el material altamente móvil del manto alcanzara rápidamente la corteza superior. evitando así la contaminación obvia del material de la corteza terrestre y también ayuda a que el fluido de magma que contiene mineral se junte para formar una gran área de concentración de minerales sin dispersarse. Por lo tanto, sin extrusión, la mineralización puede resultar difícil de concentrar. Por lo tanto, el rápido ascenso del fluido derretido del manto profundo y la formación simultánea de cinturones orogénicos superficiales (eventos de acoplamiento) restringieron la formación de rocas carbonatadas de Maoniuping y sus depósitos de tierras raras.