Lithos:地大武汉|磷块岩变质过程中微量元素和同位素的地球化学行为研究

学术   2025-01-13 00:00   湖北  

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来源:地学之家

磷灰石是一种广泛存在于不同岩石类型中的磷酸盐矿物,由于其化学成分对地质环境的敏感性,不同的地质过程很可能会导致磷灰石具有不同的微量元素和同位素组成变化。在变质过程中,磷灰石的地球化学成分变化可能是多样且复杂的。磷块岩是一种独特的沉积岩,其变质过程中磷灰石的元素再分配机制尚不清楚。最近,中国地质大学(武汉)资源学院和紧缺战略矿产资源协同创新中心蒋少涌教授团队的邓承来博士,对湖北黄麦岭沉积变质型磷矿中的磷灰石开展了详细的岩相学和地球化学研究,为理解磷灰石在变质过程中的地球化学行为提供了新的视角。研究取得了以下认识:

1)根据磷灰石的产状和共生矿物组合的不同,可将黄麦岭磷矿中的磷灰石分为四种类型。1类磷灰石呈层状产出,且与锰白云石共生;2类磷灰石也呈层状产出,主要与钾长石共生;3类磷灰石呈浸染状分布,主要与石英共生;4类磷灰石粒度较大,与石英和白云母共生(1)。磷灰石U-Pb定年结果显示其变质作用发生在218-215Ma,与大别造山带的退变质阶段相近(2)。

图1. 不同类型磷灰石TIMA扫描结果图

图2. 黄麦岭磷矿磷灰石U-Pb定年结果

2)与原生未变质磷块岩中磷灰石相比,本研究中的变质磷灰石明显亏损流体活动性元素Ba3a),指示了变质流体的影响。此外,与锰白云石共生的1类磷灰石更为富集Mn,说明Mn在变质过程中发生了迁移。2类磷灰石中存在的微弱Eu正异常和较高的Sr同位素组成(4)则可能是由于变质过程中钾长石的溶解释放了EuSr同位素。3类磷灰石则在变质过程中保留了部分原生磷灰石的地球化学特征,这可能是其与其他元素含量均极低的石英共生所导致。与4类磷灰石共生的独居石和白云母的溶解可能导致其更为富集Th, Pb, Na, LREESr同位素(34)。这说明变质过程中,共生矿物组合的不同会影响磷灰石的地球化学组成。

图3. 不同类型变质磷灰石和未变质磷灰石微量元素组成箱线图

图4. 黄麦岭磷灰石87Sr/86Sr同位素比值图

论文信息

该研究成果近期发表在地球科学领域SCI期刊《Lithos》上,论文第一作者为中国地质大学(武汉)邓承来博士,论文通讯作者为中国地质大学(武汉)蒋少涌教授。本研究受国家自然科学基金项目(项目号:42030811)资助。

Deng Cheng-Lai, Jiang Shao-Yong*, 2025.The mobilization of trace elements in apatite during metamorphic recrystallization: A record from the Huangmailing metamorphosed phosphorite, Hubei Province, Central China. Lithos, 494-495, 107897.

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