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近年来,相继发现了一套与稀有金属矿化密切相关的富磷岩浆岩,已有的研究表明,磷可降低硅酸盐熔体粘度和固、液相线温度,增加水在熔体中的含量,影响熔体中变价离子的氧化状态,扩大石英的液相线场,使残余熔体向富钠长石方向演化。无疑,岩浆体系中高磷含量的存在,将对岩浆分异演化和稀有元素的成矿作用产生重要的影响。稀有金属矿物在硅酸盐熔体中的溶解度是控制矿物结晶的重要参数,是理解稀有金属成矿机理的关键因素。矿物在硅酸盐中的溶解度除受温度、压力和熔体性质等制约以外,还受到熔体中挥发份的影响。到目前为止,有关磷对稀有金属矿物溶解度影响的实验研究还未系统开展,从而制约了富磷岩浆体系与稀有金属成矿关系的深入认识。本文利用人工合成的简单花岗岩作为实验初始物玻璃,人工合成的铌锰矿和钽锰矿作为晶体矿物,实验研究了100MPa、800℃下铌锰矿和钽锰矿在水饱和的无磷和含磷简单花岗质熔体中的溶解度。通过上述实验,获得了如下的结论:
(1)铌锰矿、钽锰矿在过碱质熔体中的溶解度远高于其在准铝质和过铝质熔体中的溶解度。铌锰矿、钽锰矿在水饱和的过碱质熔体中的溶解度相差不大,而在准铝质和过铝质熔体中铌锰矿的溶解度要明显低于钽锰矿的溶解度。
(2)铌锰矿、钽锰矿在过碱质熔体中的溶解度与体系中P2O5存在线性相关性,即logKNbsp=-0.29*P2O5-2.05(R2=0.96)和logKTasp=-0.29*P2O5-1.79(R2=0.98),随体系中P2O5含量增大而降低;铌锰矿、钽锰矿在准铝质熔体中溶解度则随体系中P2O5含量增大而呈升高趋势。在过铝质体系中,铌锰矿、钽锰矿的溶解度随体系中P2O5含量增大,表现为先降低而后增大的趋势,在体系含有~3wt%P2O5处存在铌锰矿和钽锰矿的溶解度的最低值。上述实验结果产生的主要原因很可能与Nb、Ta在硅酸盐熔体中的溶解机制以及P在不同化学组成的硅酸盐熔体中表现出不同的结构作用有关。