LCT伟晶岩是Li、Be、Rb、Cs、Nb、Ta等关键稀有元素的主要来源。通常，LCT伟晶岩的形成可以通过岩浆分异过程或者通过固体原岩的部分熔融（London, 2018），这主要是因为中酸性岩浆中主要的造岩矿物（如长石和石英）与稀有元素强不相容。高分异形成伟晶岩的过程已经得到了很好的限定，然而，深熔作用与伟晶岩形成和稀有金属矿化之间的联系仍缺乏研究。数值模拟提出了一种模型，认为LCT伟晶岩可以来源于两阶段的部分熔融，即变沉积岩的部分熔融可以产生富锂的花岗岩熔体并汇聚和固结，之后花岗岩体再经历深熔作用，从而实现锂的显著抽取和富集（Koopmans et al., 2024）。然而，还需要更多来自野外地质证据和地球化学数据来验证这一假设。

中国地质大学（北京）王瑞教授课题组，选择新疆北部的阿尔泰造山带作为研究对象开展了系统的野外地质考查、全岩地球化学、年代学、锆石Hf-O同位素研究，证明了在造山带尺度上两阶段熔融可以有效促进稀有金属伟晶岩浆的形成。

研究表明，中国阿尔泰造山带LCT伟晶岩（400？150 Ma）、S型花岗岩（500？350 Ma）以及哈巴河群变沉积岩（HGMRs，600？450 Ma）存在明显的时代差异，且三类岩石的锆石εHf(t)的变化范围由老到新逐渐收缩（图1）。野外地质观察和锆石Hf-O同位素结果表明，LCT伟晶岩的形成是S型花岗岩的熔融作用的结果。一致的Nd同位素和微量元素配分模式指示这些花岗岩最初是由哈巴河群变沉积岩部分熔融产生的熔体固结形成（Jiang et al., 2016）。熔融模拟和计算结果显示，稀有元素的含量从变沉积岩到S型花岗岩再到LCT伟晶岩逐步增加，这与自然样品的结果一致。两阶段熔融过程显著富集了稀有元素，其中Li、Be、Rb、Cs、Nb、Ta的最大富集倍数分别达到20、31、31、120、45和44（图2）。显著的金属富集可以使锂辉石、绿柱石、铯榴石和铌钽矿等矿石矿物达到饱和，从而形成有经济价值的稀有金属矿床。

图1 A. 中国阿尔泰造山带地质图，B. 区域内LCT伟晶岩、S型花岗岩以及哈巴河群变沉积岩的年龄和锆石εHf(t)值

图2 自然样品和模拟熔体中稀有金属变化对比图

本研究得到了自然科学基金委战略性关键金属超常富集成矿动力学重大研究计划培育项目“深熔伟晶岩熔融机制和稀有金属元素富集”（92162104）、国家杰出青年科学基金项目（42225204），中央高校基本科研业务费项目（2652023001），教育部高等学校学科创新引智计划（111计划）和美因茨大学资助，研究成果发表在国际地学期刊Geology上。论文第一作者为中国地质大学（北京）刘思宇，通讯作者为王瑞教授。

论文信息：Liu, S., Wang, R#., Botcharnikov, R. E. and Sha, H., 2024, Formation of rare-element pegmatites in the Chinese Altai: Contribution of two-stage melting. Geology. DOI: https://doi.org/10.1130/G52880.1