川西花岗- 伟晶岩型锂矿科学钻探：科学问题和科学意义

松潘-甘孜造山带是一条锂-铍-钽稀有元素超常富集的地带。针对锂矿资源上游勘探开发的瓶颈,实施川西锂矿3000m科学钻探,穿过变质岩、伟晶岩和花岗岩,建立多学科地壳锂柱。围绕"花岗-伟晶岩型锂矿的构造成因"、"与锂矿有关的花岗岩属性和成因类型"、"花岗岩与伟晶岩的关系及分异作用"、"稀有金属的"源-运-储-剥"过程"、"变形-变质-岩浆-成矿的造山过程:从热量耗损到锂的富集",以及"含稀有元素极端条件下微生物的特异性、多样性及与深度关系"等关键科学问题,实现为锂矿的找矿突破提供构造背景、制约要素、参考数据和科学依据,为找矿远景预测靶区提供科学标志,并力图建立创新性锂矿成因理论,具有重要的科学意义和应用价值。     

片麻岩穹窿与伟晶岩型锂矿的成矿规律探讨

"片麻岩穹窿"是指中下地壳热动力过程产生的与岩浆作用(或混合岩化作用)密切相关的穹状构造,是折返造山的产物.片麻岩穹窿的形成经历了从垂直上升的地壳流导致的岩浆上涌的挤压收缩到岩体侵位的顶部伸展机制的转化过程,这一过程有利于富含锂-铯-钽型(LCT)型伟晶岩的生成和锂族元素的富集.研究表明,位于青藏高原北部的中国松潘-甘孜-甜水海印支造山带是中国大型"伟晶岩型"锂矿资源赋存的基地,松潘-甘孜东南部的超大型甲基卡型伟晶岩型锂矿带,产于具有巴罗式"低/中压-高温"变质组合的三叠纪复理石围岩中,早中生代花岗岩以及衍生的大量含锂稀土矿物的伟晶岩脉侵位有成因关系.研究认为,探究片麻岩穹窿的形成过程和构造成因机制;识别花岗岩-含矿伟晶岩的地球化学属性,揭示花岗岩浆分异作用与含矿伟晶岩相演变的成因联系,以及锂元素迁移、富集熔浆的过程;圈定三叠纪地层中巴罗式变质相带的展布,探明富锂伟晶岩矿带赋存的有利变质相带及形成的P-T条件;揭示"变形-变质-岩浆深熔-成矿"的时空耦合、制约与相互作用,再造造山过程中锂资源富集和保存的规律,以及建立成矿动力学模式;是揭示片麻岩穹窿与伟晶岩型锂矿的成矿规律的重要科学途径.     

伟晶岩型锂矿成矿构造背景研究

锂是银白色的、自然界最轻的金属,广泛应用于纺织、陶瓷、冶金、核能、新能源等领域,有“高能金属”、“21世纪的能源金属”之称。锂矿床按成因类型可分为内生和外生两种类型,内生型可具体分为花岗伟晶岩型、花岗岩型、云英岩型和岩浆热液型,外生型则包括盐湖型及地下卤水型（赵一鸣等,2004）。伟晶岩型锂矿主要开采锂辉石、透锂云母、锂云母、磷铝锂石等,是锂矿资源的重要来源。     

试论中国大陆“硬岩型”大型锂矿带的构造背景

地球中矿床,记录了地球的物质组成、流体性质与成分、热演化历史、成岩成矿物理化学条件及构造环境乃至地球深部驱动力的各种信息。富含稀土金属元素的锂(铍铌钽铯铷)资源已从普通的矿产资源变成未来的新能源,具有重大的经济和战略意义。中国"硬岩型"伟晶岩脉型锂矿的重大找矿突破使其成为未来国家新能源战略的"重心"!此脉型锂矿尽管在伟晶岩的成分分带、新矿物的发现、地球化学的演化与稀有金属的富集机制、熔体—流体的来源与结晶分异、成岩成矿的物理化学条件等研究方面已经取得了重要进展,但是对于伟晶岩及其相关成矿作用发生的大地构造背景与地球动力学还处于探索阶段。本文从中国大陆大型"硬岩型"锂矿带的成矿构造背景的视角出发,探讨锂矿资源在碰撞型和增生型造山带中的构造成因及其找矿前景。研究表明:中国大陆马尔康-雅江-喀喇昆仑巨型锂矿带分布在青藏高原北缘的横贯2800km的松潘-甘孜-甜水海地体中,为古特提斯大洋闭合、地体汇聚碰撞形成的巨型印支碰撞造山带;以马尔康、甲基卡和大红柳滩伟晶岩型的锂矿床为代表的锂矿带的形成,与具有时空上相关联的印支造山期花岗岩浆作用、局部熔融的花岗伟晶脉侵位以及三叠纪复理石地层的高温巴罗式变质作用的"片麻岩穹窿"构造有关。中亚造山系的阿尔泰增生造山带为古亚洲洋形成过程中大陆边缘增生的结果,具有在古生代造山过程中"岩浆-深熔-变质-成矿"四位一体的"片麻岩穹窿"构造背景,以及与古生代花岗岩成因无关的三叠纪含稀土伟晶岩脉的发育。作者认为松潘-甘孜-甜水海造山带是中国大陆具有战略意义、最有远景的巨型硬岩型锂矿带,查明三叠纪"片麻岩穹隆"形成机制和构造演化历史,四位一体的"岩浆-熔融-变质-变形"在造山过程中的时空关系和自组织行为,以及对成矿的制约;查明含矿伟晶岩脉与花岗岩岩浆结晶分异演化的关系以及锂元素迁移、富集熔浆的就位过程;追寻锂、铍、铌、钽等稀土元素的物源,实施重点锂矿集区的科学钻探工程,建立片麻岩穹隆的"构造-岩性-成矿"科学剖面,开展大型锂矿带构造背景与大陆动力学的多学科地学基础研究,是找矿突破的科学途径。     

基墨里造山与松潘-甘孜锂矿链成因的探讨

晚三叠世—早侏罗世,基墨里大陆和泛华夏陆块与欧亚大陆的碰撞,形成了4000 km 长的基墨里造山带。位于三大陆之间、现今青藏高原北部的松潘 甘孜地体的造山属性的确定,对于探索松潘 甘孜锂矿链的成因有重要意义。松潘 甘孜地体西部和北部的早侏罗世陆相火山岩、底砾岩和煤系地层(~201 Ma)不整合在晚三叠世褶皱地层及花岗岩体之上,为晚三叠世—早侏罗世的基墨里造山时限提供了直接证据。松潘 甘孜地体中的甲基卡、可尔因、扎乌龙和白龙山 大红柳滩等稀有金属矿集区具有共同特征：赋存在由核部高分异S型花岗岩和幔部中晚三叠世浊积岩组成的片麻岩穹隆构造中、经历了巴罗 巴肯变质作用、含锂伟晶岩脉侵位在花岗岩体上部的伸展空间。通过对松潘 甘孜地体区域地质调查和对矿集区的变质、变形、岩浆和成矿作用及同位素年代学研究,提出该地体经历晚三叠世—早中侏罗世的基墨里造山过程：① 230~220 Ma：地壳缩短和加厚阶段,以盖层大规模强烈褶皱、逆冲带,盖层与基底之间向南的滑脱变形为特征,伴随深熔和巴罗式变质作用;② 220~190 Ma：地壳减压折返阶段,大量花岗岩侵位在中晚三叠世浊积岩中、形成片麻岩穹隆并伴随巴肯式变质作用。由于花岗质岩浆的高度分异及岩浆不混溶作用,导致侵位在片麻岩穹隆顶部伸展空间的伟晶岩稀有金属富集成矿。此外,伟晶岩型锂矿科学钻探(JSD)揭示了甲基卡矿集区多层次穹状花岗岩席控制含锂伟晶岩脉的成矿机制,推测大规模中下地壳基底深熔驱动岩浆上升,岩浆体沿上地壳中的构造面推叠形成岩席。     

新疆大红柳滩伟晶岩型锂矿深部结构与区域成矿模型解释

为揭示花岗岩- 伟晶岩型锂等稀有金属矿成矿系统的深部结构,对西昆仑造山带大红柳滩伟晶岩型锂矿集区开展了大地电磁测深法(MT)探测。通过MT三维反演电阻率模型,探测到两个0~20 km深度范围的高阻体,反映了出露于地表的大红柳滩复式花岗岩基和半隐伏的大红柳滩东花岗岩基;20~80 km深度范围内发现的大范围高导异常,则反映了深达上地幔的地壳重熔形成的大规模长英质岩浆储库。可见,成矿母岩大红柳滩花岗岩基是有根的,而且是规模巨大深达上地幔的岩浆储库,它们为超大型大红柳滩伟晶岩型锂矿的形成提供了物源和热源。与松潘- 甘孜甲基卡超大型伟晶岩型锂矿集区对比,尽管川西甲基卡地区地表出露的花岗岩有限,但MT三维反演电阻率模型显示,其也存在深达上地幔的大范围高导异常,同样反映了大规模长英质岩浆储库的存在,只是剥蚀深度浅,上侵的花岗岩未被剥蚀出来而已。从而,深剥蚀的大红柳滩地区表现为大面积花岗岩出露的“热隆”特征,而浅剥蚀的甲基卡地区则表现为花岗岩围岩“片麻岩穹隆”热变质构造特征。西昆仑- 松潘- 甘孜伟晶岩型锂等稀有金属巨型成矿带两端的晚三叠世超大型矿床是大规模地壳重熔长英质岩浆作用中心的产物,由于锂等稀有金属的喜水性,H2O的饱和度是造就伟晶岩型锂超常富集的关键,并在长英质岩浆储库、上侵花岗岩和伟晶岩不同分异演化阶段,锂的“预富集”为大规模伟晶岩型锂矿成矿奠定了重要基础。     

河南省卢氏县蔡家花岗伟晶岩型锂矿地质特征及矿床成因分析

为进一步研究东秦岭地区稀有金属矿产特征,指导河南省卢氏县蔡家锂矿的勘查工作,本文通过对蔡家锂矿野外地质调查、岩心及薄片观察和地球化学分析,结合区域花岗伟晶岩成矿作用规律,对蔡家锂矿的地质特征和矿床成因进行了分析。结果表明,该矿床成因类型属于花岗伟晶岩型;矿石类型为微斜长石-钠长石型、锂辉石-钠长石型、锂云母-钠长石型;矿石矿物以锂辉石、锂云母为主,其次为磷锂铝石、铌锰矿、钽锰矿、铌钽铁矿、绿柱石等。在此基础上,对该区花岗伟晶岩矿脉的母岩和花岗伟晶岩密集区的形成机理进行探讨,表明研究区花岗伟晶岩母岩为桃坪花岗岩体,具有高级分异特征,主要赋存在背斜带次级构造内。     

LCT型伟晶岩及其锂矿床成因概述

花岗伟晶岩具有与低共熔花岗岩相似的矿物和化学组成,通常与高分异花岗岩具有成因联系。花岗伟晶岩划分为富Li-Cs-Ta (LCT)、富Nb-Y-F (NYF)和混合的LCT+NYF型,其中LCT型伟晶岩以过铝质,富集助熔组分(H₂O、F、P、B)、稀有元素(Li、Rb、Cs、Nb、Ta、Be、Sn),极其低的Nb/Ta比值(<5)为特征。通常LCT型伟晶岩显示内部分带,主要包括边界带、壁带、中间带和核部带;此外,可能还发育交代体、层状细晶岩和晶洞。大多数LCT型伟晶岩形成与(同造山)-晚造山的过铝质S型、I型或混合的S+I型花岗岩具有成因联系。对于壳源沉积岩小比例部分熔融直接形成的伟晶岩,通常形成于伸展背景下的晚造山和造山后阶段,侵入于典型的低压角闪岩-高绿片岩相的变沉积岩中。伟晶岩外带(包括边缘带、壁带、细晶岩)中的细粒和细晶岩结构、UST (单向固结结构)是液相线过冷所致,而伟晶岩内带(中间带、核部带)中粗大矿物形成、矿物分带以及稀有金属矿物的饱和结晶是助熔组分(H₂O、B、P、F)、稀有金属(Li、Rb、Cs、Be、Nb、Ta)通过...     

松潘- 甘孜造山带南部江浪穹隆中侏罗世花岗岩及构造意义

新火山和乌拉溪花岗岩体侵位于松潘-甘孜造山带南部的江浪穹隆中,是理解松潘-甘孜造山带的构造演化的重要窗口.锆石U-Pb定年结果表明新火山和乌拉溪花岗岩体的结晶年龄为162±1～170±0.5 Ma.岩体主要由石英、斜长石、钾长石和少量黑云母组成,具有低A/CNK(1.10～0.99)、TFeO/MgO(8.55～2.83)和K2O/Na2O(1.34～0.51),较低的Zr+Nb+Ce+Y浓度(平均258×10-6),Al2O3、P2O5与SiO2呈负相关,相当于I型花岗岩的特征.一些主微量元素具有明显的关联性,说明在岩浆演化过程中发生了分离结晶(例如:角闪石和钛铁矿).富集轻稀土和大离子亲石元素,亏损高场强元素,并具有较低的Mg#值(38.7～17.3)和Y/Nb值(0.45～0.16)以及多数为负的εHf(t)值(-24.8～-7.6),证明岩浆可能起源于古老地壳的部分熔融并受到幔源或者新生地壳熔融混染.松潘-甘孜地块的中侏罗世岩浆活动是在造山运动向陆内伸展这一构造体制转化背景下,由于地壳伸展造成了古老中基性地壳的部分熔融.     

川西可尔因地区伟晶岩型锂矿地球化学指标定位矿体的方法

可尔因地区是松潘?甘孜成矿带的大型稀有金属矿集区之一,围绕可尔因岩体分布了大量花岗伟晶岩脉,如何在数百平方千米伟晶岩田中定位稀有金属矿脉一直是该区伟晶岩型锂稀有金属矿找矿难点之一。通过对可尔因岩体二云母花岗岩、伟晶相微斜钠长花岗岩、不同类型伟晶岩及典型矿床开展系统的岩石地球化学分析,总结了可尔因地区伟晶岩地球化学元素空间分布和变化规律,提出了寻找锂矿的特征元素指标、指示指标和品位指标等地球化学指标。特征元素指标包括Li、B、Sn、Rb、Be、Nb、Ta等元素;平面指示指标包括Cs、Tl、F、Zr、Y、ΣREE等元素及TiO₂/Ta、Zr/Hf、Ta/Zr、Nb/Ta、K/Na等值;垂向指示指标包括B、U、Zr、Be、Sn、Rb、Sr、Ba、Tl、In等元素。通过特征元素指标及指示指标的值和变化规律,可辅助定位稀有金属矿化伟晶岩位置,指示矿体深部延伸情况。品位指标主要包括铝饱和指数（A/CNK、A/NK）、里特曼指数（σ）、K+Na和K/Na值等,Li品位与铝饱和度呈正相关、与碱度呈负相关,品位指标的变化趋势指示了矿体中锂的富集部位。      

从超大陆旋回看前寒武纪伟晶岩型锂矿的形成

金属矿床的形成与地球内动力过程密切相关,在某种程度上是全球构造特别是大陆演化的结果。因此,深入理解全球超大陆旋回与金属矿床之间的联系,既可以加强对区域成矿规律的把握,又可以提升对大陆演化过程的认识。在"碳中和"和"碳达峰"背景下,作为"能源金属"重要矿产,锂矿在近几年备受关注。该文总结了全球前寒武纪伟晶岩型锂矿的地质特征及其与前寒武纪超大陆旋回之间的联系,指出前寒武纪伟晶岩型锂矿主要形成于2.6 Ga、1.8 Ga和1.0~0.9 Ga 3个时段,与造山作用有关,与S型花岗岩具有密切联系,且与古老地壳物质的再造有关;超大陆聚合的陆-陆碰撞造山过程引起的地壳物质循环、活化和再富集是形成伟晶岩型锂矿的先决条件。     

川西扎乌龙地区卡吉亚二云母花岗岩、稀有金属伟晶岩的地球化学、年代学特征及二者的成矿关系

锂- 铍等稀有金属是中国乃至世界上重要的战略性关键金属矿产,美国、澳大利亚和日本等国早已将其列为禁止出口矿产名录,其战略地位非同一般。中国锂- 铍矿产资源丰富,成矿背景优越,但地表第四纪覆盖严重,且分布不均。近年甜水海- 松潘- 甘孜造山带花岗伟晶岩型锂矿资源逐步被勘探发现,引起国内外学者广泛关注。川西石渠县扎乌龙锂矿作为该造山带中部重要的花岗伟晶岩型锂矿点,厘清该矿床锂资源聚集主控因素及其稀有金属富集规律将为甜水海- 松潘- 甘孜造山带下一步战略找矿行动提供指导和重要决策依据。本文对扎乌龙地区锂辉石钠长石伟晶岩脉、白云母钠长伟晶岩脉、电气石钠长石伟晶岩脉、卡吉亚二云母花岗岩体以及岩体边部的含电气石细晶岩、十字石黑云母片岩等进行系统采样分析,利用LA- ICP- MS独居石U- Th- Pb同位素定年技术,确定扎乌龙卡吉亚二云母花岗岩形成于晚三叠世213~211 Ma,含电气石细晶岩约形成于210 Ma,白云母钠长石伟晶岩约形成于210~200 Ma,富锂伟晶岩可能在205 Ma集中产出。结合前人年代学资料,综合分析认为扎乌龙矿区由二云母花岗岩、电气石细晶岩到白云母钠长石伟晶岩和锂辉石钠长石伟晶岩形成时代逐步年轻。     

Thrust tectonics in crystalline domains: The origin of a gneiss dome

Structural geological field work, microscopic and magnetic fabric studies have been applied in order to assess the structural origin of a gneiss dome, based on a regional example from the Neoproterozoic Pan-African Belt of NE Africa, the Wadi Hafafit Culmination (WHC). The culmination is dominated by a number of major shear zones, which form both the boundaries between the gneissic core and surrounding low grade successions as well as those of minor structural units within the gneisses. These shear zones form a linked fault system, which, based on shear criteria, fault-bend fold and overall geometric interrelationships, can be classified as an antiformal stack. The relative age sequence of the shear zones/thrusts with the highest thrust oldest and the lowermost youngest points to a forward-propagating thrust system. This, together with the shear criteria, exclude an origin of the WHC as a metamorphic core complex, where the highest shear zone should be youngest. The geometry of the WHC antiformal stack is documented by maps and sections as well as section balancing and restoration. Microscopic work showed brittle deformation in feldspar and dynamic recrystallization in quartz ribbons. The asymmetry of the fabric confirmed the macroscopically determined shear sense. However, there is one example of an earlier, perhaps extensional shear movement. Mylonitic foliation and transport-parallel lineation have also been determined by magnetic fabric studies. The observations suggest that thrusts may cut across both previously folded crystalline rocks as well as homogeneous granitoid plutonic bodies. According to the regional tectonic picture the large-scale structure of the gneiss dome originated after a phase of (late-orogenic) extensional collapse. It is speculated that during late-orogenic cooling the upper part of the lithosphere was sufficiently strong to allow brittle thrusting whilst the lithosphere as a whole was still weak enough to allow large-scale compressional deformation, perhaps in a transitional stage from lateorogenic to intra-cratonic deformation.     

四川盆地北部砂岩型铀矿床矿物学特征与矿床成因

本文基于对四川盆地北部砂岩型铀矿体地表露头和坑道伽玛强度测量、铀矿物特征分析,通过样品岩矿测试与鉴定、扫描电镜分析等手段,对铀矿床(点)铀矿石的铀品位、矿物组成、化学成分、结构构造和铀的存在形式进行了研究。结果显示,铀矿石为钙质胶结岩屑石英细-中粒砂岩,其中岩屑以变质岩为主,含有火山岩和花岗岩碎屑,反映铀成矿物质来源于米仓山基底花岗岩和下震旦统铁船山组火山岩;铀矿物主要是铀石,少量沥青铀矿;铀矿石具交代结构,反映了铀矿床的后生富集成因。     

新疆尉犁县风屏北山片麻杂岩地质特征及原岩成因探讨

对风屏北山片麻杂岩进行了同位素年龄确定,采用SHR IMP放射性同位素测年,确定同位素定年结果为2 484±20 Ma。根据岩石化学、稀土、微量元素等特征,对片麻杂岩进行了分析研究,认为该片麻岩原岩为I型花岗岩,经区域变质作用形成。     

川西里伍式富铜矿床成矿地质条件及找矿前景分析

川西江浪穹隆以发育里伍式富铜矿床而著称。本文在系统总结前人资料的基础之上,详细论述了富铜矿床的基本地质特征。江浪穹隆具有优越的成矿地质条件:里伍岩群为富铜矿床的形成提供充足的成矿物质,韧性剪切带及重力滑脱作用引起的脆、韧性变形为成矿过程提供有利的构造条件,燕山期花岗岩可能为成矿提供热动力来源和部分成矿流体。结合以往的物探、化探信息,提出江浪穹隆北部柏香林-挖金沟-中咀-笋叶林及南部黑牛洞-里伍一带的深部及边部找矿前景良好。