稀有金属(包括Nb-Ta-W-Sn),具有一定的经济价值,被称为“战略资源”或“重要材料”。通过对稀有金属花岗岩中造岩矿物及副矿物的研究,有助于了解稀有金属元素在岩浆热液阶段的行为特征,指示岩浆结晶分异演化的程度。本文以江西松树岗富Ta花岗岩以及黄山富Nb花岗岩为研究对象,通过光学显微镜,扫描电镜,电子探针以及激光剥蚀等离子体质谱仪等方法,对造岩矿物及副矿物进行一系列的研究,重点关注稀有金属元素在岩浆热液过程中的行为特征。同时通过锆石SIMS以及铌钽矿LA-ICP-MS U-Pb定年,准确厘定铌钽成矿时代。松树岗岩体和黄山岩体位于赣东北灵山岩体周围。灵山岩体位于钦杭成矿带东部,赣东北深大断裂东南侧,周围出现大量的稀有金属矿床,其中最著名的是黄山富Nb岩体和松树岗富Ta岩体。黄山岩体根据是否存在铌钽氧化物可分为两部分:中粒花岗岩含有富Nb云母,缺乏大量铌钽氧化物;细粒花岗岩及伟晶岩含有大量铌钽氧化物。黄山中粒花岗岩又可分为含Li-Fe云母花岗岩(MA)和含黑鳞云母花岗岩(MP)。这两种花岗岩全岩地球化学结果表明均具有较高含量的 Nb 含量(144 ppm MA;158 ppm MP)和 Nb/Ta 比值(15.3 MA;31.2 MP)。但是缺少大量铌钽氧化物,而几乎所有的Nb元素聚集于云母中。其中铁云母平均含有1,347 ppm Nb,黑鳞云母平均含有884 ppm Nb,为目前为止稀有金属矿床中所报道云母Nb含量最高值。根据估算可知,整个黄山中粒花岗岩含有约80 kt的Nb,表明黄山中粒花岗岩为一种新型的Nb矿床,未来具有一定的开采意义。黄山细粒花岗岩以及伟晶岩中存在大量铌钽氧化物。铌钽氧化物普遍富Nb贫Ta,其中Ta/(Ta+Nb)≤0.5,Mn/(Mn+Fe)小于0.2,属于铌铁矿。铌钽氧化物内部具有非常复杂的环带,伴随着Nb或者Ta的骤增。该环带的形成是由两种不同的岩浆(富Nb和富Ta岩浆)相互混合,导致熔体中岩浆成分发生改变。松树岗富Ta隐伏岩体位于灵山岩体西部,其Ta储量42 kt,是中国最大的Ta矿床。松树岗主岩体为黄玉钠长石花岗岩,其上依次覆盖层状黄玉钾长石花岗岩,云英岩以及伟晶岩。花岗岩为强过铝质花岗岩。铌钽氧化物,锆石以及锡石在各个花岗岩中均具有明显的两阶段特征。早期形成的铌钽矿较为自形(CGM-Ⅰ),Mn/(Mn+Fe)及Ta/(Nb+Ta)比值较低。后期富Ta铌钽氧化物(CGM-Ⅱ)呈脉状穿插进入铌铁矿(CGM-Ⅰ)中或包围在Nb-Ta-Sn-W矿物共生组合外侧。CGM-Ⅱ中Mn/(Mn+Fe)变化范围较大(0.15-0.88),成分从钽铁矿变化为钽锰矿,同时伴有不同含量的W,Sn,Ti。早期锆石被晚期锆石包裹,并具有不同的Hf含量,边部HfO2含量可达28.13 wt%。岩相学和矿物学特征表明早期铌钽氧化物和锆石形成于岩浆结晶的早期,而后期稀有金属成矿发生于岩浆-热液转换阶段,受流体作用的影响较大。云母作为造岩矿物,包含大量铌钽氧化物,同样具有明显的两阶段特征。松树岗云母具有较高含量的 SiO2(44.94-47.57 wt%),FeO(8.97-11.81 wt%)以及 Li2O(估算值为 3.08-4.09 wt%),属于铁锂云母。云母从核部(Znw-Ⅰ)到边部(Znw-Ⅱ)均富集Rb和Nb(核部109-313 ppm,边部16.3-108 ppm),是岩浆结晶分异的结果。但是其他稀有金属元素Ta,W和Sn没有明显变化,表明后期云母结晶受岩浆期受热液影响较小。云母两阶段结晶与副矿物两阶段成矿具有同时性,表明云母同时亦能指示稀有金属成矿过程。最后,由于稀有金属花岗岩中锆石普遍具有较高的U含量,且常发生蜕晶化作用,导致锆石U-Pb定年厘定稀有金属成矿年龄较为困难。因此,本次研究中,我们直接采用铌钽氧化物U-Pb定年,并利用锆石SIMS原位U-Pb定年进行佐证,精确厘定了松树岗岩体与黄山岩体具有相同的成矿年龄,为130 Ma,成矿时期为燕山晚期(早白垩)。该年龄与文献中报道相似,且与灵山岩体侵入年龄一致,表明尽管岩性不同三个岩体形成于同时期。总之,通过对黄山富Nb岩体以及松树岗富Ta岩体详细矿物学研究,表明铌钽氧化物在一定程度上能反映岩浆成分变化,并且指示岩浆热液演化过程。富Nb云母具有潜在开采价值,且云母中的微量元素,特别是稀有金属元素可用于指示稀有金属成矿,对稀有金属矿床的找矿勘察具有一定指示作用。铌钽氧化物U-Pb定年在一定程度上解决了稀有金属矿床定年难的问题,精确厘定了黄山和松树岗成岩成矿年龄,证明了燕山晚期稀有金属成矿事件的存在,丰富了华南稀有金属矿床的年龄框架。