我国阿尔泰造山带发育了10万多条伟晶岩脉，其中可可托海3号脉结构最为典型，Li-Be-Ta-Nb-Cs-Rb-Hf成矿达超大型规模。该伟晶岩矿床开采历史近九十年，几代中国矿业工作者在这里献出了智慧与青春，为国家提供了大量的铍、锂等稀有金属矿产资源，成为名副其实的功勋矿山。它是世界上研究最为深入的伟晶岩型稀有矿床，被誉为中外地质学者心目中的“耶路撒冷”。但是关于其成矿模式，仍然饱含争议，近些年的大量同位素精确定年，确认，确认其最初形成于2.1-2.2亿年的晚三叠世，截止于约1.7亿年前。
2021-2022年，中国地质大学(武汉)韩金生教授和中国科学院广州地球化学研究所赵振华、陈华勇研究员，对可可托海3号脉坑底北部出露的球状花岗岩（中国科学院地球化学研究所张辉研究员课题组2013年发现，面积约13 × 10 m2）（图1）开展了较详细的野外和室内研究工作，通过对球状花岗岩进行铌钽铁矿及磷灰石U-Pb定年，获得铌钽铁矿U-Pb年龄为182.3±1.0 Ma,磷灰石U-Pb年龄为184.9±4.3 Ma,二者在误差范围内一致，属于早侏罗世。该精确年龄值明显晚于可可托海伟晶岩的形成年龄220-210 Ma，从而揭开了可可托海三号伟晶岩形成约五千万年的岩浆事件，为研究该伟晶岩成岩、成矿作用及演化提供了新的数据和视角。
图1可可托海坑底球状花岗岩产状
图2可可托海坑底球状花岗岩铌钽铁矿及磷灰石U-Pb定年结果
对可可托海坑底球状花岗岩进行了岩相学观察，全岩主微量成分及云母、铌钽铁矿及磷灰石主微量成分分析，电气石的B同位素分析及全岩的Hf同位素分析。可可托海三号脉坑底花岗岩可定名为白云母钠长石花岗岩，其主、微量元素成分显示为典型的高演化花岗岩。该花岗岩与可可托海伟晶岩具有相似的矿物组成，二者所含的铌钽铁矿、磷灰石主微量元素特征、电气石B同位素特征和全岩的Hf同位素特征均相似。
一般情况下，一个浅成的侵入体其岩浆的结晶分异持续时间最多可以达数万年，当侵入体比较大，且侵位比较深的时候，持续时间可能会延长达约一百万年。大的花岗岩基的岩浆演化时间会明显变长，比如美国华盛顿北瀑布山脉的Mount Stuart岩基，其体积可达1400 km3，而其演化时间可以持续达5.5百万年，过程中伴随着多期多个小的岩枝侵入。在大多数情况下，一个演化时间超长的岩浆作用由多个多期小的岩株的侵入过程共同组成。比如与不列颠哥伦比亚省Gibraltar斑岩Cu-Mo矿床成矿相关的岩基由多期次的英云闪长岩组成，其持续时间达25个百万年。瑞士云霞正长岩型的伟晶岩其体积极小，岩浆演化时间由212.5 Ma到190 Ma，持续长达30 Ma，其演化过程由源于交代地幔的三期岩浆作用组成，其体积却仅有100 m3。产出超大型钽铌锂伟晶岩矿床的湘鄂交界幕阜山花岗岩基，由花岗闪长岩、黑云母二长花岗岩、二云母花岗岩和白云母花岗岩组成，其锆石年龄由154Ma到127Ma，持续约30Ma。
已有研究推测，可可托海伟晶岩的形成深度在11 km左右。该伟晶岩的直接围岩辉长岩年龄为408 Ma，周围黑云母二长花岗岩年龄409~404 Ma，黑云母花岗岩399~388 Ma，二云母花岗岩396 Ma；距三号伟晶岩脉约15 km外的阿拉尔花岗岩基主要由黑云母花岗岩、黑云母二长花岗岩和钾长花岗岩组成（面积约1 300 km2），其年龄232~210 Ma虽与三号脉年龄相近，但其Hf同位素组成及典型地球化学参数与伟晶岩明显不同，与可可托海3号伟晶岩脉的空间距离也超出了理论模拟值（10km）范围。上述数据均不支持可可托海3号脉形成与周缘花岗岩及阿拉尔花岗岩有关，表明可可托海三号脉应源自独立的、深熔伟晶岩岩浆系统。结合本文中球状花岗岩与可可托海伟晶岩的相同的矿物组合、极为相似的指标矿物及全岩地球化学特征，球状花岗岩和可可托海伟晶岩应具有相同的源区，另外，在三号脉的第II、V、VI和VII内部结构带已获得184-198Ma的年龄数据，这一致表明，可可托海深部应该有一个大的岩浆房，坑底部出露的球状花岗岩可能为源自这个深源岩浆房的一个岩枝。这个深源的岩浆房提供了发生深熔作用所需的热量和部分成矿物质，使得可可托海伟晶岩的演化持续了较长的时间，形成演化时间超长的岩浆系统。花岗岩枝的温度（锆石Ti温度计：710-642℃）及其中发现的众多副矿物（铌钽铁矿、磷灰石）及全岩分析所发现其含有的高含量的Li、Be，表明不同时期的岩枝为超长时的岩浆系统演化提供了源源不断的成矿物质来源（如Li、Be、Nb、Ta等）、热量及挥发分，是形成超大型规模稀有金属伟晶岩矿床重要因素。
此外，中哈、中俄边境友谊峰木孜他乌、阿勒泰北东尚克兰、可可托海东北阿克沙特等花岗岩锆石年龄为195-198Ma,喀拉通克地区粗安岩锆石年龄为181Ma；一些伟晶岩的，锆石、铌钽铁矿定年也获得了早侏罗世年龄（185—198Ma），如佳木开、卡鲁安、库威-结别特、阿拉散等。可可托海东北别也萨麻斯锂铍铌钽伟晶岩矿床年龄为150-160Ma的中侏罗世。阿尔泰地区从北西到南东这些早、中侏罗世的花岗岩、伟晶岩年龄一致表明，阿尔泰区晚三叠世稀有金属伟晶岩成矿高峰约五千万年后，又发生了早、中侏罗世的岩浆事件，这次岩浆事件的时空分布及成岩成矿作用特点研究薄弱，应进一步深入研究。
全文发表于GSA Bulletin,
https://pubs.geoscienceworld.org/gsa/gsabulletin/article/doi/10.1130/B36513.1/617781/A-50-m-y-melting-model-for-the-rare-metal-rich,
published online 23 September 2022
作者：Jinsheng Han1(韩金生), Zhenhua Zhao2(赵振华), Pete Hollings3, Huayong Chen2(陈华勇)
论文题目：A 50 m.y. melting model for the rare metal–rich Koktokay pegmatite in the Chinese Altai: Implications from a newly identified Jurassic granite
