徐興旺 李杭 石福品 姚佛軍 陳建中 楊智全 洪濤 柯強

1. 中國科學(xué)院地質(zhì)與地球物理研究所，中國科學(xué)院礦產(chǎn)資源研究重點實驗室，北京 1000292. 中國科學(xué)院大學(xué)，北京 1000493. 中國科學(xué)院地球科學(xué)研究院，北京 1000294. 新疆地礦局第三地質(zhì)大隊，庫爾勒 8410005. 中國地質(zhì)科學(xué)院礦產(chǎn)資源研究所，自然資源部成礦作用與資源評價重點實驗室，北京 100037

稀有金屬作為自然界中儲量和分布稀少(一般地殼豐度為100×10-6以下)的金屬，是新興的關(guān)鍵礦產(chǎn)資源，在新材料、新能源和信息技術(shù)等新興產(chǎn)業(yè)中具有不可替代的重大用途。稀有金屬被許多國家列為戰(zhàn)略關(guān)鍵金屬資源(Linnenetal., 2012; Chakhmouradianetal., 2015)，也是我國的關(guān)鍵金屬資源。

近年來新的調(diào)查與研究結(jié)果顯示阿爾金中段吐格曼地區(qū)是我國潛在的花崗偉晶巖型稀有金屬成礦區(qū)。2014～2015年，新疆地礦局第三地質(zhì)大隊承擔新疆維吾爾自治區(qū)地質(zhì)勘查基金項目管理中心礦調(diào)項目《新疆若羌縣塔什薩依一帶鉛鋅、錳礦調(diào)查評價》過程中在吐格曼地區(qū)發(fā)現(xiàn)稀有金屬礦化點(新疆地礦局第三地質(zhì)大隊,2016(1)新疆地礦局第三地質(zhì)大隊. 2016. 新疆若羌縣塔什薩依一帶鉛鋅、錳礦調(diào)查評價報告. 1-240)。2016～2017年，河南地礦局第二地質(zhì)勘查院在開展《新疆阿爾金北緣拜什托格拉克一帶1:5萬三幅區(qū)域地質(zhì)礦產(chǎn)調(diào)查》項目過程中在瓦石峽南發(fā)現(xiàn)稀有金屬偉晶巖脈(河南地礦局第二地質(zhì)勘查院, 2018(2)河南地礦局第二地質(zhì)勘查院. 2018. 新疆阿爾金北緣拜什托格拉克一帶1:5萬三幅區(qū)域地質(zhì)礦產(chǎn)調(diào)查報告. 1-200)。2018年，新疆地礦局第三地質(zhì)大隊和中國科學(xué)院地質(zhì)與地球物理研究所在共同承擔地勘基金項目《新疆若羌縣吐格曼一帶偉晶巖型稀有金屬礦及紅柱石礦、石墨礦調(diào)查評價》過程中在吐格曼地區(qū)稀有金屬礦化點的基礎(chǔ)上發(fā)現(xiàn)2個稀有金屬礦床(新疆地礦局第三地質(zhì)大隊, 2019(3)新疆地礦局第三地質(zhì)大隊. 2019. 新疆若羌縣吐格曼一帶偉晶巖型稀有金屬礦及紅柱石礦、石墨礦調(diào)查評價報告. 1-210)，同時中國科學(xué)院地質(zhì)與地球物理研究所(2019(4)中國科學(xué)院地質(zhì)與地球物理研究所. 2019. 新疆若羌縣吐格曼一帶偉晶巖型稀有金屬礦及紅柱石礦、石墨礦綜合研究報告. 1-203)對新發(fā)現(xiàn)的2個礦床及礦區(qū)地質(zhì)進行了綜合研究。本文基于新完成的調(diào)查與研究結(jié)果，并結(jié)合ASTER遙感巖性識別與異常提取結(jié)果，介紹阿爾金中段吐格曼地區(qū)花崗偉晶巖型稀有金屬成礦特征并預(yù)測潛在的找礦靶區(qū)。

1 區(qū)域地質(zhì)背景與成礦條件

阿爾金中段吐格曼地區(qū)位于新疆若羌縣城南側(cè)的阿爾金山，構(gòu)造上屬于阿中地塊(圖1)。吐格曼地區(qū)出露的地層主要有新太古界米蘭巖群(Ar1-2M)、中元古界阿爾金巖群(Pt2A)與復(fù)理石建造(fw(Pt2))、長城系貝殼灘組(Chb)與薊縣系金雁山組(Jxj)(圖2)。其中，米蘭巖群為一套強烈變形變質(zhì)的碎屑巖、碳酸鹽巖夾火山巖建造，普遍含有藍晶石、十字石、石榴石、夕線石等變質(zhì)礦物，局部有透輝石、紫蘇輝石等麻粒巖相變質(zhì)礦物，主要巖石類型包括藍晶石榴黑云斜長片麻巖、石榴黑云斜長片麻巖、十字夕線藍晶黑云片巖、石榴斜長角閃巖、大理巖、石英巖與變粒巖等，分布于研究區(qū)的東南；阿爾金巖群廣泛出露于研究區(qū)的中部及西南部，主要為一套由變質(zhì)碎屑巖、碳酸鹽巖和變質(zhì)火山(碎屑)巖組成的綠片巖相-角閃巖相變質(zhì)巖系；中元古界復(fù)理石建造為英格里克構(gòu)造蛇綠混雜巖的組成部分，呈北東-南西向分布于研究區(qū)中南部，為主要由石榴石十字石二云石英片巖、斜長二云石英片巖、黑云斜長變粒巖與二云母片巖等構(gòu)成的綠片巖相-角閃巖相變質(zhì)巖系，其與南北兩側(cè)的米蘭巖群和阿爾金巖群地層間為斷層接觸；長城系貝殼灘組由灰白、灰-深灰色中厚層狀石英巖、黑云石英巖、變質(zhì)粗粒長石巖屑砂巖、二云石英片巖與斜長白云母石英片巖等綠片巖相變質(zhì)巖組成；區(qū)內(nèi)薊縣系金雁山組分布于庫木加克溝兩側(cè)，大致呈近東西向展布，巖性主要為一套大理巖。

圖1 阿爾金中段地區(qū)地質(zhì)簡圖(據(jù)康磊等, 2016 修編)Fig.1 Simplified geographic map of the middle part of Altyn Tagh (after Kang et al., 2016)

吐格曼地區(qū)花崗巖發(fā)育，巖石類型主要有片麻狀黑云二長花崗巖、 層狀二長花崗巖、 黑云二長花崗巖與黑云斜長花崗巖，規(guī)模較大的巖體從北向南依次主要分布有庫魯賽、阿亞格、托巴、吐格曼、薩拉姆五個巖體。其中，吐格曼花崗巖是2018年野外地質(zhì)調(diào)查過程新識別的大型層狀巖體(簡稱吐格曼巖體)，巖體產(chǎn)出于中元古界復(fù)理石建造中(圖2)，出露面積約30km2；巖體層狀構(gòu)造發(fā)育，包括不同礦物組成花崗巖的巖性層及其內(nèi)部礦物分帶而顯示的層狀構(gòu)造；巖體巖石類型多樣，有黑云母二長(更長+鉀長)花崗巖、二云母二長(更長+鉀長)花崗巖、二云母鉀長花崗巖、白云母堿長(鉀長+鈉長)花崗巖、白云母鈉長花崗巖和電氣石石榴子石鈉長花崗巖；層狀黑云母二長花崗巖分布于巖體的外側(cè)與邊緣(圖2)，而其它巖性層構(gòu)成的淡色層狀花崗巖體是巖體的主體；層狀淡色花崗巖中發(fā)育從二云母二長花崗巖到二云母鉀長花崗巖、白云母堿長花崗巖和白云母鈉長花崗巖的連續(xù)結(jié)晶分異與演化的多個韻律組合。白云母鈉長花崗巖層頂部可發(fā)育電氣石與石榴子石相對富集的鈉長花崗巖。阿亞格與托巴巖體及附近的3個黑云斜長花崗巖是基于ASTER遙感巖性信息提取(張玉君等, 2006; 耿新霞等, 2008; 姚佛軍等, 2012)而識別的，其在遙感圖像上表現(xiàn)出與地層截然不同的褐紅色(圖3)。這些花崗巖呈北東向平行區(qū)域構(gòu)造線方向展布(圖2)。初步的野外調(diào)查顯示黑云斜長花崗巖頂部和邊部發(fā)育石榴子石電氣石二云母花崗巖。

圖2 阿爾金中段吐格曼地區(qū)區(qū)域地質(zhì)圖(據(jù)廣西壯族自治區(qū)地質(zhì)調(diào)查研究院, 2003(5)廣西壯族自治區(qū)地質(zhì)調(diào)查研究院. 2003. 1:25萬瓦石峽幅地質(zhì)圖修編)

Fig.2 Geological map of the Tugeman area in the middle part of Altyn Tagh

圖3 吐格曼地區(qū)ASTER遙感花崗巖體和偉晶巖脈分布圖(a)及不同光譜特征偉晶巖(b-d)與Google Earth衛(wèi)片偉晶巖(b-1、d-1)特征的對比(a)中紫色線條勾畫的黃色脈體為偉晶巖脈，白色線條圈出的為花崗巖體.(b)與(b-1)分別為吐格曼礦區(qū)含綠柱石花崗偉晶巖的ASTER與Google Earth遙感圖片;(c)為瓦石峽南礦區(qū)含鋰輝石花崗偉晶巖的ASTER遙感圖片;(d)與(d-1)分別為吐格曼塔什薩依河旁的黑云二長花崗偉晶巖的ASTER與Google Earth遙感圖片F(xiàn)ig.3 ASTER remote sensing image displaying distribution of granitoid and pegmatite dkyes in the Tugeman area (a) and comparison of pegmatites with different spectral features (b-d) to those in the Google Earth images (b-1, d-1)The yellow veins with purple boundary line are pegmatites, whereas the white lines outline for granite bodies in Fig.3a. (b) and (b-1) are the ASTER and Google Earth images for beryl-bearing pegmatites in the Tugeman deposit, respectively; (c) is an ASTER image with spodumene-bearing pegmatite in the Washixia south area; (d) and (d-1) are the ASTER and Google Earth images for biotite monzogranitic pegmatites along the Tashisayi river

2 吐格曼地區(qū)偉晶巖類型與分布特征

圖4 吐格曼地區(qū)花崗偉晶巖部分類型照片(a)黑云二長花崗巖中的黑云母二長花崗偉晶巖；(b)電氣石鈉長石偉晶巖；(c)電氣石綠柱石鉀長石英偉晶巖；(d)鋰輝石偉晶巖；(e)白云母金綠寶石石榴子石石英偉晶巖；(f)鋰云母鈉長石英偉晶巖Fig.4 Images of different granitic pegmatite in the Tugeman area(a) biotite monzonitic pegmatite in a biotite monzonite granite; (b) tourmaline-albite-quartz pegmatite; (c) tourmaline-beryl-bearing feldspar-quartz pegmatite; (d) spodumene-bearing pegmatite; (e) muscovite-chrysoberyl-garnet quartz pegmatite; (f) lepidolite-albite-quartz pegmatite

圖5 吐格曼巖體北部阿爾金群地層中形態(tài)不規(guī)則的鈉長石石英偉晶巖脈(a)及其內(nèi)部分帶特征(b)Fig.5 Field images of irregular shaped albite-quartz pegmatite dyke (a) with an enlargement showing inner zone characteristics (b) in the Altyn Group north to the Tugeman granite

吐格曼地區(qū)花崗偉晶巖多數(shù)沿破裂或斷層充填、其形態(tài)相對規(guī)則，但一些發(fā)育于片麻巖地層的偉晶巖脈其形態(tài)可呈不規(guī)則透鏡狀或囊狀(圖5a)。

基于ASTER遙感巖性識別結(jié)果(圖3)和脈狀異常與已查證偉晶巖類型的對比，發(fā)現(xiàn)研究區(qū)不同礦物組成的偉晶巖具可識別的光譜特征：含綠柱石的花崗偉晶巖脈呈淺黃綠色(圖3b)，含鋰輝石與鋰云母的花崗偉晶巖脈呈淡藍色(圖3c)，黑云二長花崗偉晶巖呈亮白-粉白色(圖3d, d-1)，而介于淺黃綠色與淡藍色之間的淺藍綠色可能為含綠柱石與鋰輝石的花崗偉晶巖脈。據(jù)此，可識別與圈定不同類型花崗偉晶巖的分布特征(圖2)。其中，含黑云母的花崗偉晶巖主要分布于阿亞格巖體的東北側(cè)和吐格曼巖體西南側(cè)的閃長玢巖中，在阿亞格巖體南緣接觸帶發(fā)育有大量的含鋰輝石的花崗偉晶巖脈，在托巴巖體中段發(fā)育有含綠柱石與鋰輝石的花崗偉晶巖脈，在瓦石峽南鋰鈹?shù)V區(qū)東側(cè)發(fā)育一些弱礦化的花崗偉晶巖脈。總之，吐格曼層狀淡色花崗巖體內(nèi)部偉晶巖脈Be(Li)含量較高，吐格曼北鋰鈹?shù)V床Li較Be元素含量高，瓦石峽南稀有金屬礦床主要含Li元素。據(jù)此推測巖漿流動中心在吐格曼層狀巖體深部。

值得指出的是，對比吐格曼鈹鋰礦區(qū)ASTER遙感光譜異常圖與Google Earth遙感圖并經(jīng)野外查證，發(fā)現(xiàn)一些位于含綠柱石花崗偉晶巖附近的坡積物具有與含綠柱石花崗偉晶巖相似，甚至更強的光譜異常(黃綠色)特征(圖3b, b-1)，這可能意味著這些坡積物中含有較多的、具異常光譜特征的巖屑或礦物(綠柱石)。這種具光譜異常的坡積物的發(fā)育是尋找與預(yù)測稀有金屬花崗偉晶巖或花崗偉晶巖型稀有金屬礦的重要依據(jù)與標志。

3 典型礦床特征

吐格曼地區(qū)已發(fā)現(xiàn)3個花崗偉晶巖型稀有金屬礦床：位于吐格曼淡色花崗巖層狀巖體中心一帶的吐格曼鈹鋰礦床、吐格曼層狀巖體北接觸帶的吐格曼北鋰鈹?shù)V床及吐格曼層狀巖體之西25km的瓦石峽南鋰礦床。已發(fā)現(xiàn)的鋰鈹?shù)V床在空間上具一定的分帶特征，3個礦床分別以發(fā)育含綠柱石、鋰輝石與鋰云母的花崗偉晶巖為特征。下面就吐格曼鈹鋰金屬礦與吐格曼北鋰鈹?shù)V特征和成礦時代簡要介紹。

3.1 吐格曼鈹鋰稀有金屬礦

吐格曼礦區(qū)稀有金屬花崗偉晶巖發(fā)育于吐格曼層狀淡色花崗巖中(圖2)。花崗巖主要巖相有二云母二長花崗巖、二云母鉀長花崗巖與白云母堿長花崗巖(圖6a)。其中二云母二長花崗巖與二云母鉀長花崗巖發(fā)育層狀構(gòu)造。

礦區(qū)內(nèi)發(fā)現(xiàn)偉晶巖脈43條，其中長度大于100m的有24條(圖6a)，最長的脈體tγρ1長度大于1300m；脈體寬1～7m。花崗偉晶巖呈較規(guī)則的陡傾脈帶產(chǎn)出，礦區(qū)東北部與西南部的脈帶其脈體呈近東西向展布，而中南部的脈帶呈北東向展布。出露較好的中南部脈帶部分脈體呈樹枝狀與雁列式展布(圖6b)。其中脈體tγρ20從北東向南西方向多次分叉，這可能意味著形成偉晶巖的巖漿流體是從其東北方向注入的(Xuetal., 2016)；脈體tγρ15無論是水平方向(圖6b)還是剖面垂向方向(圖6c)均呈雁列式分布的特征，并表現(xiàn)出局部分叉的現(xiàn)象，這意味著這些脈體是沿破裂構(gòu)造注入的、是在同構(gòu)造變形過程形成的。

礦區(qū)花崗偉晶巖脈其礦物組成類型主要有電氣石微斜長石偉晶巖、石英微斜長石偉晶巖、電氣石綠柱石微斜長石偉晶巖、微斜長石偉晶巖、白云母電氣石微斜長石偉晶巖和石英偉晶巖。一些較長和較寬的偉晶巖脈在側(cè)向、縱向與垂向都表現(xiàn)出一定的分帶特征。例如，脈體tγρ1從東往西依次為：電氣石二長花崗巖、白云母鈉長石帶、微斜長石白云母石英帶、白云母石英帶及綠柱石微斜長石白云母石英帶。脈體tγρ16側(cè)向礦物分帶明顯，從邊部向中心依次為電氣石鈉長花崗巖、電氣石鈉長石帶、電氣石微斜長石石英帶、微斜長石石英帶與綠柱石石英帶(圖6d)。脈體tγρ15中tγρ15-1段也表現(xiàn)出明顯的分帶結(jié)構(gòu)，從邊部到中心依次發(fā)育細粒電氣石鈉長花崗巖帶→梳狀電氣石鈉長石帶→電氣石微斜長石帶→綠柱石微斜長石石英帶；在垂向上tγρ15-4段其中下部為電氣石鈉長石條紋長石石英偉晶巖，上部為電氣石微斜長石偉晶巖。吐格曼礦區(qū)稀有金屬花崗偉晶以富含綠柱石與微斜長石為特征，綠柱石晶體較大者其長柱長達20cm，綠柱石多發(fā)育在鉀長石英帶(圖6d, e)或電氣石鉀長石英帶(圖4b)，位于鉀長石與石英之間。礦區(qū)偉晶巖中綠柱石的產(chǎn)狀與共生礦物組合與典型的含綠柱石花崗偉晶巖的特征相似(London, 2005; London and Kontak, 2012)。

通過槽探圈定了17條鈹?shù)V體、1條鋰鈹?shù)V體，礦體長55～630m，寬0.5～5.9m，BeO品位0.04%～1.78%、Li2O品位0.26%～3.66%、伴生Cs、Nb、Ta。初步估算鈹鋰金屬資源量已達中型礦床規(guī)模。

圖6 吐格曼鈹鋰礦區(qū)遙感地質(zhì)圖(a)及其局部放大(b)和偉晶巖露頭照片(c-e)(a-c)中的白色體為花崗偉晶巖脈. AG-白云母堿長花崗巖；MKG-二云母鉀長花崗巖；MMG-二云母二長花崗巖；tγρ1-花崗偉晶巖編號. (c)中五角星及旁側(cè)的編號為測年樣品的采樣位置與編號Fig.6 Remote sensing geological map of the Tugeman Be-Li deposit (a) with enlargements both of remote sensing (b) and outcrop images (c-e) of pegmatite dykesThe white colored veins in Fig.6a-c are the pegmatite dykes. AG-alkali-feldspar granite; MKG-muscovite-biotite K-feldspar granite; MMG-muscovite-biotite monzogranite; tγρ1-the number of pegmatite dyke. The purple pentagram and the Numbers on the side in Fig.6c showing location and number of the dating sample

3.2 吐格曼北鋰鈹?shù)V

吐格曼北鋰鈹?shù)V位于吐格曼巖體的北接觸帶(圖2)，產(chǎn)出于黑云二長花崗巖及其北側(cè)的石榴子石十字石云母斜長石英片巖中。區(qū)內(nèi)發(fā)現(xiàn)58條花崗偉晶巖脈，長200～1000m，寬1～35m。相對于吐格曼鈹鋰礦區(qū)的花崗偉晶巖具富含電氣石、微斜長石與綠柱石的特征，吐格曼北鋰鈹?shù)V內(nèi)的偉晶巖以富含青綠色鐵白云母、鈉長石、條紋長石和青色鋰輝石為特征，發(fā)育多條鋰輝石鈉長石石英偉晶巖脈。礦區(qū)已圈定了31條鋰鈹?shù)V體，共生Nb、Ta、Rb、Cs；礦體長50～700m，寬1～23m，Li2O品位0.57%～6.1%、BeO品位0.04%～2.6%、Nb2O5品位0.014%～0.029%、Ta2O5品位0.008%～0.078%、Rb2O品位0.051%～0.27%、Cs2O品位0.04%～1.96%。初步估算鋰鈹金屬資源量已達中型礦床規(guī)模。

3.3 年代學(xué)特征

為研究與確定吐格曼地區(qū)稀有金屬成礦時代，我們選擇吐格曼鈹鋰金屬礦區(qū)的偉晶巖樣品開展了鋯石U-Pb定年研究。樣品采自吐格曼地區(qū)鈹鋰金屬礦區(qū)脈體tγρ15的tγρ15-4段中部(圖6c)，巖石類型為電氣石鈉長石英偉晶巖(圖7a)，編號18BAEJ02-5。鋯石分選在河北區(qū)域地質(zhì)礦產(chǎn)調(diào)查研究所實驗室完成；鋯石制靶、陰極發(fā)光圖像及鋯石U-Pb同位素定年分析在武漢上譜分析科技有限責任公司完成。利用多接收電感耦合等離子體質(zhì)譜儀(LA-ICP-MS)對鋯石U-Pb同位素進行分析，詳細的儀器參數(shù)和分析流程見Zongetal. (2017)。鋯石的LA-ICP-MS U-Pb定年分析結(jié)果如表1，單顆粒鋯石的微量元素分析結(jié)果如表2。

樣品18BAEJ02-5鋯石長50～140μm、寬30～60μm，長寬比1.1～4.0，以半自形-自形短柱狀、不規(guī)則六邊形為主，少數(shù)呈長柱狀。鋯石多無色、透明，晶形較好，少數(shù)鋯石具碎裂現(xiàn)象。鋯石CL圖像呈灰黑色、個別鋯石殘留隱約環(huán)帶構(gòu)造，發(fā)育亮白色的斑點(圖7b)。這與偉晶巖中鋯石的一般特征相似，鋯石經(jīng)歷了強烈的蛻晶化或重結(jié)晶(Wangetal., 2007; 任寶琴等, 2011; Zhouetal., 2015b)。

表1吐格曼鈹鋰金屬礦區(qū)電氣石鈉長偉晶巖樣品(18BAEJ02-5)的鋯石LA-ICP-MSU-Pb定年結(jié)果

Table 1 The LA-ICP-MS U-Pb results of zircons from tourmaline albite pegmatite (Sample 18BAEJ02-5) in the Tugeman Be-Li deposit

測點號含量(×10-6)同位素比值年齡(Ma)ThUPb207Pb/206Pbσ207Pb/235Uσ206Pb/238Uσ206Pb/238Uσ139638994730.06580.00170.64060.01540.07120.0012443.17.1253144855630.06000.00120.61020.01230.07390.0010459.45.9337625713370.06310.00140.63430.01470.07270.0009452.65.5419019531970.05510.00090.55660.01000.07290.0007453.54.4514118741820.05910.00110.60960.01220.07440.0008462.74.6631223462920.06140.00110.60980.01120.07170.0007446.44742217063750.09410.00380.96560.04220.07320.0007455.54.5832025523310.06360.00120.65080.01190.07400.0007460.44.4986439045370.06120.00120.62720.01290.07400.0008459.94.81048027553570.06170.00120.63700.01360.07430.0007462.14.21116626322720.06460.00110.62390.01110.06960.0005433.83.31217125072410.05800.00100.60070.01040.07470.0006464.43.61367763990.06460.00140.66720.01300.07550.0012469.27.11447630513710.06060.00120.63510.01210.07560.0008469.94.51511224682210.05740.00120.60250.01100.07630.0008473.74.61643339825350.06680.00120.68640.01200.07430.0006462.13.51735744904140.05840.00090.57970.00930.07190.0006447.43.91828429503620.06940.00160.70390.01420.07410.0007460.64.31914225442530.06200.00120.63520.01330.07410.0006460.73.92049348905860.06610.00130.67650.01440.07390.00078459.94.7

圖7 吐格曼鈹鋰金屬礦區(qū)電氣石鈉長石石英偉晶巖樣品(18BAEJ02-5)的標本照片(a)、鋯石陰極發(fā)光(CL)圖像(b)、鋯石U-Pb年齡圖(c)、鋯石的球粒隕石標準化稀土元素配分圖(d, 標準化值據(jù)Sun and McDonough, 1989, 巖漿鋯石數(shù)據(jù)據(jù)Xu et al., 2014)及鋯石Ce/Ce*-(Sm/La)N圖解 (e, 底圖據(jù)Hoskin, 2005)Fig.7 Image of hand specimen (a), Cathodeluminescence (CL) image (b), 207Pb/235U vs. 206Pb/238U diagram (c), chondrite-normalized REE patterns (d, normalized after Sun and McDonough,1989; data of magma zircon after Xu et al., 2014) and Ce/Ce*-(Sm/La)N diagram (e, base map after Hoskin, 2005) of zircons from tourmaline albite-quartz pegmatite tγρ15-4 (Sample 18BAEJ02-5) in the Tugeman Be-Li deposit

鋯石的LA-ICP-MS U-Pb分析結(jié)果顯示：該偉晶巖鋯石U、Th與Pb含量分別為238U含量763×10-6～4890×10-6，232Th含量67×10-6～864×10-6，206Pb含量99×10-6～586×10-6，Th/U比值0.045～0.247。20個鋯石的206Pb/238U年齡在443.1～473.7Ma之間，沒有獲得諧和年齡，但20個鋯石點在誤差范圍內(nèi)基本一致、206Pb/238U加權(quán)平均年齡為459.9±3.7Ma。數(shù)據(jù)置信度95%，數(shù)據(jù)可信度高(表1、圖7c)。

樣品鋯石具高的稀土總量(1586×10-6～6720×10-6)，平均值為4544×10-6。球粒隕石標準化稀土元素配分曲線整體呈左傾趨勢，重稀土明顯富集、輕稀土相對虧損。稀土配分曲線具明顯的正Ce異常(Av.=2.48)、明顯的負Eu異常(Av.=0.04)(圖7d)。與典型巖漿鋯石相比，樣品鋯石的輕稀土含量升高、曲線左傾趨勢變緩(Hoskin and Ireland, 2000; Belousovaetal., 2002; Rubatto, 2002; Hoskin and Schaltegger, 2003; Liu and Liou, 2011)。樣品鋯石具異常高的P(563×10-6～1793×10-6)、Y(1191×10-6～4615×10-6)、Yb(854×10-6～3738×10-6)與Hf(20909×10-6～36466×10-6)含量，及低的Ce/Ce*值與(Sm/La)N值，顯示出典型的熱液鋯石特征(圖7e, Hoskin, 2005)。這意味著樣品鋯石為巖漿鋯石在偉晶巖熱液階段蛻晶化或重結(jié)晶的鋯石(楊紅等, 2017)，其可代表偉晶巖的形成年齡。

因此，可以認為吐格曼鈹鋰金屬礦區(qū)的偉晶巖形成于中奧陶世晚期(460Ma)。前人研究成果顯示：吐格曼地區(qū)南側(cè)的南阿爾金洋在中奧陶世閉合、柴達木地塊與阿中地塊發(fā)生碰撞，中奧陶世晚期階段阿爾金中段地區(qū)處于后碰撞伸展階段(康磊等, 2016; 楊文強等, 2012; Wangetal., 2014)，這意味著吐格曼稀有金屬花崗偉晶巖及其母巖漿形成于后碰撞伸展階段，這與世界上許多花崗偉晶巖和淡色花崗巖形成于同碰撞、后碰撞的構(gòu)造背景是一致的(Pearceetal., 1984; Harrisetal., 1986; Pitcher, 1997; Barbarin, 1999; 吳福元等, 2015; 秦克章等, 2017; Maetal., 2018)。

4 花崗偉晶巖型稀有金屬找礦預(yù)測

吐格曼地區(qū)ASTER遙感花崗巖與偉晶巖信息提取與識別結(jié)果顯示，除已發(fā)現(xiàn)的3個礦床外，研究區(qū)還有一些地區(qū)發(fā)育大量的稀有金屬花崗偉晶巖，其中重要的找礦靶區(qū)有兩個：托巴稀有金屬花崗偉晶巖區(qū)與阿亞格巖體南接觸帶稀有金屬花崗偉晶巖帶(圖2)。預(yù)測的依據(jù)包括3個方面：1)遙感顯示有大量偉晶巖發(fā)育；2)遙感巖性識別異常顯示這些偉晶巖可能是含礦的偉晶巖；3)與偉晶巖共生的花崗巖中發(fā)育二云母花崗巖，即存在高分異花崗巖與稀有金屬富集成礦的動力學(xué)背景。

圖8 托巴花崗偉晶巖區(qū)ASTER (a)與Google Earth (b)遙感影像圖和地質(zhì)解譯圖中白色線示花崗巖和地層的邊界，黃色脈體為推測的花崗偉晶巖. AG-堿長花崗巖；BMG-黑云二長花崗巖；MMG-二云母二長花崗巖. bγρ1-遙感光譜異常體與花崗偉晶巖編號，fw(Pt2)-中元古界復(fù)理石建造，Pt2A-阿爾金群(其中藍色體可能為鈣質(zhì)片巖或大理巖). F1、F2與F3為礦區(qū)的3條斷層，其中F1為控制托巴巖體北部邊界的斷層. (c)中白色點線示片狀構(gòu)造Fig.8 ASTER (a) and Google Earth (b) images showing distribution of granite and pegmatite dykes in the Tuoba targetThe white lines in the figure outline the boundary of granite and strata, whereas the yellow lines for granitic pegmatites. AG-Alkali-feldspar granite; BMG-biotite monzogranite; MMG-muscovite-biotite monzogranite. tγρ1-the number of pegmatite dykes; fw(Pt2)-Middle Proterozoic flysch formation; Pt2A-Altyn Group (the blue bodies in Fig.8a displaying calcareous schist or marble). F1, F2 and F3 are the three faults in the target area, among which F1 is the fault controlling the northern boundary of Tuoba pluton. The white dotted lines in Fig.8c showing schistoid structure

4.1 托巴稀有金屬花崗偉晶巖區(qū)

托巴稀有金屬花崗偉晶巖區(qū)位于托巴巖體中部(圖2)。在ASTER遙感巖性光譜異常圖中區(qū)內(nèi)可圈出脈體22條(圖8a)。其中，規(guī)模較大的有兩條，即位于靶區(qū)東側(cè)的bγρ1脈和位于靶區(qū)中部的bγρ5脈。bγρ1脈呈近等邊三角形狀，邊長約為600m，面積約為0.18km2，主體淺黃綠色，在西側(cè)邊界發(fā)育長約60m的淺藍綠色脈。bγρ5脈體呈蘑菇狀，其上部蓋體寬450m，主體長150m、高450m，主體呈淡藍綠色、中心呈黃白色。bγρ5脈周邊的bγρ2、bγρ3、bγρ4、bγρ6與bγρ7也呈淡藍綠色。靶區(qū)西部的大部分脈體沿兩條北東向斷層或其旁側(cè)分布，全部或部分呈淡藍綠色。除bγρ1脈與bγρ5脈外，靶區(qū)其它脈體形態(tài)都為規(guī)則脈狀，長60～1000m、寬10～50m。

圖9 阿亞格花崗巖體南緣接觸帶3個典型區(qū)塊Google Earth遙感影像與花崗偉晶巖脈體解譯圖(a-c)(d)示aγρ16脈體在ASTER遙感巖性圖中呈淺藍綠色的光譜特征;(e)示aγρ16偉晶巖脈的標本照片. 圖片中紅色線條圈出的花崗偉晶巖脈體. aγρ1為花崗偉晶巖脈編號Fig.9 Google Earth images with identified the granitic pegmatite dykes of three typical districts at southern margin of the Ayage granite pluton (a-c)The aγρ16 granitic pegmatite has light blue-green spectral characteristics in ASTER image (d) and was mainly composed of muscovite, garnet, tourmaline and albite (e). Pegmatite veins were circled in red in Fig.9a-c. aγρ1 is the labeled number of granitic pegmatite dyke

對比ASTER遙感巖性光譜異常圖與Google Earth遙感衛(wèi)片圖，發(fā)現(xiàn)三角形狀的bγρ1脈實為一坡積扇，該異常脈不是含礦的花崗偉晶巖脈，而其它脈體為花崗偉晶巖脈(圖8b)、且部分脈體的實際大小較光譜異常顯示的要大?；谕赂衤貐^(qū)不同類型含礦偉晶巖在ASTER遙感巖性光譜異常圖上的標志特征，推測靶區(qū)bγρ2～22脈體為含礦花崗偉晶巖，可能包括含綠柱石花崗偉晶巖(淺黃綠色)與含綠柱石和鋰輝石的花崗偉晶巖(淺藍綠色)。面積較大的、具淺黃綠色異常的三角狀bγρ1脈的發(fā)育，也意味著靶區(qū)附近含有含綠柱石的花崗偉晶巖脈。另外，對比結(jié)果還顯示靶區(qū)內(nèi)還有在ASTER遙感巖性圖上異常不夠明顯的、寬度窄一點的花崗偉晶巖脈體(如bγρ6脈與bγρ7脈之間的bγρ23脈與bγρ24脈)、并存在一些疑似的脈體(如bγρ25脈)。這些脈體是否為稀有金屬偉晶巖脈及其含礦性特征待野外查證后確定。

另外，無論是ASTER遙感巖性圖還是Google Earth遙感衛(wèi)片圖，托巴巖體包含不同顏色與類型的花崗巖?；谕赂衤◢弾r體不同巖相在Google Earth遙感衛(wèi)片中的顏色特征，推測托巴巖體包含黑云二長花崗巖、二云母二長花崗和堿長花崗巖，它們在ASTER遙感巖性圖分別表現(xiàn)為深紫色、紫色和粉紫色(圖8a)，在Google Earth遙感衛(wèi)片中分別表現(xiàn)為藍灰色、土黃色和白色。高分辨的Google Earth遙感衛(wèi)片還顯示，托巴巖體中的花崗巖片麻狀構(gòu)造發(fā)育(圖8c)，可能為片麻狀花崗巖。

對于吐格曼地區(qū)花崗偉晶巖型稀有金屬礦的找礦，實現(xiàn)突破的關(guān)鍵是尋找與發(fā)現(xiàn)規(guī)模大的含礦偉晶巖脈，托巴稀有金屬花崗偉晶巖區(qū)可能是實現(xiàn)新的突破的理想靶區(qū)。

4.2 阿亞格巖體南接觸帶稀有金屬花崗偉晶巖區(qū)

阿亞格靶區(qū)位于阿亞格巖體南接觸帶(圖2)，脈體整體走向呈北東向，與接觸帶產(chǎn)狀一致。Google Earth遙感衛(wèi)片上顯示阿亞格巖體南接觸帶阿爾金群地層中發(fā)育大量巖脈，圖9展示了3個區(qū)塊脈體的分布特征。3個區(qū)塊中長度大于100m的脈體有37條。其中區(qū)塊a中aγρ6號脈體斷續(xù)分布，長達575m(圖9a)；區(qū)塊b中aγρ16號脈體長達297m、寬達30m(圖9b)；區(qū)塊c中脈體多呈不規(guī)則透鏡體產(chǎn)出，其中aγρ39號脈體長215m、寬44m(圖9c)。靶區(qū)規(guī)模較大的脈體在ASTER遙感巖性異常圖中有顯示，如aγρ16號脈體具淡藍綠色的光譜特征(圖9d)，推測其為含綠柱石和鋰云母的花崗偉晶巖。新疆地礦局第三地質(zhì)大隊魏夢元等2016年曾對aγρ1與aγρ2號脈體檢查，認為是石英巖，但指出aγρ1脈中有白云母鉀長偉晶巖(新疆地礦局第三地質(zhì)大隊,2016)；基于aγρ1脈中石英與偉晶巖的關(guān)系推測脈體中的石英巖為偉晶巖邊部和頂部的石英巖殼。新疆地礦局第三地質(zhì)大隊楊智全等2018年(私人通訊)曾對aγρ16號脈體查證，結(jié)果為含綠柱石和鋰云母的石榴子石電氣石花崗偉晶巖(圖9e)。據(jù)此推測，阿亞格片麻狀二長花崗巖體南接觸帶的脈體可能多為花崗偉晶巖脈，其它脈體的含礦性和靶區(qū)的成礦潛力待進一步地質(zhì)調(diào)查與評價。

另外，塔什薩依黑云母花崗巖中含金綠寶石石榴子石花崗偉晶巖的發(fā)現(xiàn)意味著研究區(qū)有尋找花崗偉晶巖型金綠寶石礦床的潛力。

5 結(jié)論

新疆阿爾金中段吐格曼地區(qū)花崗偉晶巖型鈹鋰稀有金屬成礦條件優(yōu)越，已發(fā)現(xiàn)的礦床包括吐格曼鈹鋰礦、吐格曼北鋰鈹?shù)V和瓦石峽南鋰鈹?shù)V。3個礦床在空間上呈規(guī)律性分布，它們分別位于吐格曼花崗巖體的中心與北部接觸帶及托巴花崗巖體的西側(cè)。吐格曼鈹鋰金屬礦區(qū)偉晶巖形成于早古生代中奧陶世晚期(460Ma)南阿爾金洋閉合后阿中地塊與柴達木地塊碰撞過程的后碰撞階段。ASTER遙感花崗巖與花崗偉晶巖識別與提取結(jié)果顯示吐格曼地區(qū)仍有大量花崗偉晶巖脈待調(diào)查與研究，其中托巴稀有金屬花崗偉晶巖區(qū)與阿亞格巖體南緣接觸帶稀有金屬花崗偉晶巖帶是2個潛在的稀有金屬找礦靶區(qū)。因此，阿爾金中段吐格曼地區(qū)稀有金屬找礦潛力大，并有望成為新疆乃至我國新的鈹鋰稀有金屬找礦勘探與戰(zhàn)略資源儲備基地。

致謝本成果為中國科學(xué)院地質(zhì)與地球物理研究所和新疆地礦局第三地質(zhì)大隊阿爾金項目的集體成果，參加相關(guān)工作的還有任龍飛、余昶慶、鄧浪江、劉承、吳楚、張國梁、牛磊、馬垠策與劉善科等同志，他們也是成果的共同完成人。本項工作得到中國科學(xué)院地質(zhì)與地球物理研究所、新疆自然資源廳、新疆地礦局和新疆地礦局第三地質(zhì)大隊的大力支持。野外工作過程中得到了若羌縣政府有關(guān)部門的大力支持，得到了當?shù)赜袷V經(jīng)理王向河先生的幫助與協(xié)助，得到了司機師傅韓偉君與袁國海的鼎力協(xié)助。研究過程得到翟明國、侯增謙、吳福元、李獻華、秦克章、范宏瑞、李曉峰、劉偉、曾慶棟和李光明等專家的有益建議。在此，向他們一并致以衷心的感謝！