世界伟晶岩型锂矿床地质研究进展

稀有金属伟晶岩主要分为LCT (Li-Cs-Ta)型和NYF (Nb-Y-F)型,其中LCT型伟晶岩是全球重要锂矿来源。本文分析了全球伟晶岩型锂矿床的地质勘查和研究成果,简要介绍了各大陆代表性伟晶岩型锂矿床,发现锂矿空间分布不均匀,成矿时间具有多期性和阶段性,成矿事件主要发生在汇聚造山作用的晚期,伴随超大陆汇聚事件。LCT型伟晶岩富含挥发分,与后碰撞S型花岗岩密切相关,多产于中高级变质岩区,就位深度较大,多沿断裂构造贯入。     

中国花岗伟晶岩的研究历程及发展态势

我国是稀有金属资源大国,产出了众多独具特色的稀有金属花岗伟晶岩矿床。国内外学者对这些花岗伟晶岩的研究较大地促进了世界伟晶岩理论的发展。在世界伟晶岩研究历程中,虽然有学者认为伟晶岩形成于热液交代作用,但从较早的Jahns-Burnham模型,到后来的London提出的岩浆非平衡结晶模型和Thomas提出的岩浆液态分离模型,都强调了岩浆分异作用对于伟晶岩形成的重要性。我国花岗伟晶岩研究继承于苏联科学家的伟晶岩理论,并逐渐与国际接轨,在对阿尔泰、川西等地区典型花岗伟晶岩的研究过程中,提出了基于云母和长石的花岗伟晶岩分类方案;发展出变质分异型、超变质分异型和重熔岩浆分异型等伟晶岩成因模型;建立了指示高分异伟晶岩熔体-流体演化的矿物标型特征;通过对伟晶岩中富晶体包裹体的深入研究,揭示出我国典型花岗伟晶岩形成于较高温压条件的特点;同位素定年和示踪技术的发展,提升了对我国伟晶岩时空分布和物质来源的认识程度。在今后,我国应该重视矿物学、成矿流体、高温高压实验研究,重视稀有金属伟晶岩的综合绿色开发利用,揭示典型伟晶岩的形成机制,创新伟晶岩成岩成矿理论,实现我国稀有金属资源找矿行动和资源开发利用的进步。     

阿尔泰可可托海3号脉花岗伟晶岩侵位机制、熔-流体演化、稀有金属富集机理及待解之谜

新疆阿尔泰可可托海3号脉以独特的实心礼帽形态、完美的同心环状结构分带和复杂的稀有金属矿化组合闻名于世,是我国最重要的稀有金属矿床之一。可可托海3号脉伟晶岩岩浆具有不均一性和高度演化特征。伟晶岩岩浆沿缓倾斜节理上侵,在周缘断裂的帮助下通过岩浆顶蚀形成实心礼帽形态。岩浆就位后经历了岩浆阶段、岩浆-热液阶段和热液阶段,分别伴随Be-Nb-Ta、Li-Be-Nb-Ta和Ta-Cs-Rb-Hf矿化。结晶分异作用和液相不混溶控制着3号脉的稀有金属富集和沉淀序列,流体交代可影响稀有金属再分配。外部带(Ⅰ～Ⅳ带)的强烈结晶分异过程和发生于Ⅳ带与Ⅴ带间的流体大规模出溶,有利于岩浆达到锂饱和浓度,开始锂的大规模沉淀。指出熔-流体演化过程的精细刻画、稀有金属成矿机理的进一步解析、岩浆成因的深入探讨、挥发分P、F、B、Li和CO₂对稀有金属成矿的影响以及缓倾斜帽沿深部找矿为未来研究方向。     

中国铍矿成矿规律

中国是世界铍资源大国,本次工作统计到中国铍资源产地241处。铍矿床可分为内生型和外生型。根据岩浆系统的碱铝属性,内生铍矿床可分属于过铝性、偏铝性、过碱性成矿系统;根据流体演化阶段,再分为岩浆型、伟晶岩型、岩浆热液型等3个类型;然后根据赋矿环境进一步分为伟晶岩型、花岗岩型、石英脉型、矽卡岩型、云英岩型等多个矿化形式。过铝性系统的矿石矿物主要为绿柱石;偏铝性系统的矿石矿物主要为硅铍石、羟硅铍石、日光榴石等;碱性系统的矿石矿物主要为硅铍钠石、斜方板晶石、硅钡铍矿、硅铍石、羟硅铍石、硅铍钇矿等。不同赋矿环境产生不同类型的铍矿床,对应不同的矿物组合、矿化分带、矿石结构。统计结果表明,中国铍矿床主要产于过铝性的成矿系统,偏铝性、碱性成矿系统的铍矿床较少。多数铍矿床形成于中生代,主要产于新疆阿尔泰、川西、南岭等成矿带。碱性成矿系统的铍矿床多分布在板块边缘的深断裂或裂谷,过铝性成矿系统的铍矿床主要形成于褶皱造山带,具有一定的定向分布特征。过铝性-偏铝性成矿系统的铍成矿作用可用表示不同岩浆演化阶段和成矿环境的成矿模型描述。笔者建议:在阿尔泰和川西成矿带,重点考虑花岗伟晶岩型锂铍铌钽资源的综合找矿工作;在华南地区,注意与钨锡共(伴)生的铍资源的综合利用;着重在地质找矿和科研工作程度较低的地区,包括在东南沿海、大兴安岭地区寻找火山岩型和岩浆热液型铍矿床;加大西部铍资源空白区的找矿工作。     

新疆可可托海伟晶岩田岩浆活动时限与伟晶岩形成

可可托海伟晶岩田是新疆阿尔泰造山带内众多伟晶岩田中最重要的伟晶岩集中区.区内发育大量花岗岩体和伟晶岩脉.本文针对出露于该岩田中部—西部区域的4个不同岩相的花岗岩体以及3号伟晶岩脉石英-锂辉石带开展了锆石U-Pb的LA-ICP-MS测年研究,获得了变质黑云母二长花岗岩、变质细中粒黑云母花岗闪长岩、似斑状中粒二云母花岗岩和黑云母花岗岩的加权平均年龄分别为(408.9±1.1)Ma(MSDW=1.7)、(398.6±1.3)Ma(MSDW=0.67)、(395.5±1.3)Ma(MSDW=0.50)和(388.4±1.1)Ma(MSDW=1.8),3号脉石英-锂辉石带中的锆石样品加权平均年龄为(209.4±1.3)Ma(MSDW=0.33).综合前人大量可靠的年代学成果,表明可可托海伟晶岩田内存在两期岩浆活动:早泥盆世到中泥盆世时期包括基性和酸性岩浆的侵入,其峰值在400 Ma左右.另一期则是三叠纪中—晚期(218—210 Ma)发育的花岗岩浆及与之有成因联系的伟晶岩岩浆-热液(211—202 Ma)的侵入活动,它们构成了一个完整的花岗-伟晶岩体系.     

喜马拉雅琼嘉岗超大型伟晶岩锂矿的形成时代、源区特征及分异特征

喜马拉雅新生代淡色花岗岩带是近年来提出的与高度结晶分异、异地深成淡色花岗岩有关的稀有金属战略远景区,目前其金属组合以铍-铌-钽（-锡-钨）为主。秦克章等（2021a）报道了在高喜马拉雅带珠峰地区发现的琼嘉岗锂矿,是喜马拉雅首例具有工业价值的伟晶岩型锂矿。本次研究重点揭示喜马拉雅琼嘉岗伟晶岩型锂矿的成矿特征、形成时代和源区特征。琼嘉岗矿区矿石矿物主要为锂辉石、铌铁矿-铌锰矿、少量锡石和绿柱石,特征性长柱状锂辉石主要产于块体微斜长石+锂辉石带和分层细晶岩带内。琼嘉岗锂辉石伟晶岩各结构分带的K/Rb含量较为相似,锂含量从边部细粒钠长石带（~100×10-6）到分层细晶岩带（~1000×10-6）,再到块体微斜长石+锂辉石带（>3000×10-6）逐渐升高,而Cs含量逐渐降低。独居石和铌钽铁矿族矿物LA-ICPMS定年结果显示,琼嘉岗锂辉石伟晶岩形成于新喜马拉雅阶段早期（25~24Ma）,与高喜马拉雅地区淡色花岗岩时代相近。矿物化学和独居石Nd同位素结果显示该稀有金属伟晶岩结晶于高度演化的花岗伟晶岩熔体,源区特征与高喜马拉雅结晶岩系一致。本研究所揭示的琼嘉岗成矿特征、形成时代和源区特征将为高喜马拉雅其它地区找寻大型花岗伟晶岩型锂矿提供重要借鉴意义。     

广西某地钽铌铍花岗伟晶岩矿床地质特征

矿床产于Ｆ１与Ｆ２两个北北东向大断裂所夹持的次级北东向构造裂隙中，其特点是：伟晶岩的分异作用不好，脉体内不具分带现象，脉体即是矿体，稀有元素矿化与分异作用的好坏无关，含挥发分和稀碱金属矿物少，稀有元素矿化（和锡、钨）均与伟晶岩晚期结晶的钠长石有密切关系，矿田内伟晶岩脉具水平分带现象。     

湖南仁里铌钽矿床辉钼矿Re-Os同位素年龄及其地质意义

仁里铌钽矿床是我国东部近年来新发现的超大型高品位花岗伟晶岩型铌钽矿,已探明的Ta2O5资源量10791t,Nb2O5资源量14057 t, Ta2O5平均品位0.036%, Nb2O5平均品位0.047%,矿床仍具有较大的找矿潜力。为了厘定铌钽等稀有金属矿的成矿年龄,研究其成矿物质来源,为下一步勘查及成矿预测指明方向,本次对5号主矿脉钻孔ZK1616中的4件辉钼矿样品进行了Re-Os同位素年龄测试,获得的4件辉钼矿Re-Os平均模式年龄为130.5±1.1 Ma(MSWD=0.17), 4件辉钼矿中Re含量为76.59～106.33μg/g,平均值为96.81μg/g。综合研究表明稀有金属成矿作用发生在中生代早白垩世,成矿年龄为130.5 Ma左右,成矿物质来源于壳幔混合源,以及岩浆演化晚期富F、Cl热液流体对冷家溪群地层稀有金属元素的释出、迁移和叠加。     

胶西北三山岛伟晶岩型脉状钼矿化成因及对胶东钼成矿的指示意义

胶东是我国重要的金矿集中区,同时也是重要的铜钼多金属成矿区。胶东中东部地区分布有一些不同规模的钼矿床,但是在胶西北地区,尚没有钼矿化的报道。随着深部探矿工作的不断推进,近来在胶西北三山岛金矿区,已发现含辉钼矿化的伟晶岩发育于胶东群和玲珑岩体内。伟晶岩主要由钾长石、石英、白云母、辉钼矿、萤石、黄铁矿组成,此外还含有少量的斜长石、黄铜矿、闪锌矿和赤铁矿等矿物。辉钼矿Re-Os模式年龄为149.9~151.3Ma,加权平均值为150.0±1.0Ma,Re-Os等时线年龄为149.7±1.5Ma,表明伟晶岩形成于约150Ma。钾长石中还发育有大量的矿物包体,包括黄铁矿、方铅矿、赤铁矿、金红石、氧化铬、重晶石、萤石、天青石、碘化锑以及一些含Fe、Mn、Mg、Ca、Sb的碳酸盐矿物,表明原始流体富含金属元素,具备形成金属矿床的潜力。石英中流体包裹体主要有两种类型:纯CO2包裹体和CO2-H2O包裹体,并且一些包裹体中存在少量的CH4、N2等组分。显微测温结果显示,纯CO2包裹体初熔温度的分布范围为-57.3~-56.6℃,部分均一温度的分布范围为18.5~25.1℃,包裹体的密度为0.71~0.79g/cm3。CO2-H2O包裹体的初熔温度为-57.4~-56.6℃,部分均一温度为9.4~31.1℃,笼合物消失温度为4.1~8.3℃,均一温度分布范围为279~350℃,其对应的盐度为3.33%~10.33%NaC leqv,包裹体的密度为0.74~1.00g/cm3。显微测温结果表明流体为富含挥发分、中低盐度的H2O-CO2-NaC l型热液。石英中流体包裹体的δD值的范围为-69.6‰~-56.3‰,δ18O值的分布范围为3.2‰~5.6‰,黄铁矿的δ34S值的范围为4.1‰~5.0‰,表明伟晶岩的形成与岩浆热液关系密切。钾长石的Pb同位素分析结果:206Pb/204Pb=16.7212~17.0287,207Pb/204Pb=15.4093~15.5139,208Pb/204Pb=37.4811~37.9003,其特征与玲珑花岗岩相似,而与胶东群变质岩和中生代脉岩的Pb同位素组成不同。辉钼矿Re含量变化范围为4.66×10-6~29.20×10-6,平均15.49×10-6。Re含量介于壳源与壳幔混源之间,但更偏向壳源,表明成矿物质主要来自于地壳。综合以上的研究成果,本文认为伟晶岩形成于玲珑花岗岩岩浆期后热液,其中辉钼矿化的出现对胶东钼矿化具有重要的指示意义。