川西甲基卡偉晶巖型鋰礦礦床地質(zhì)特征及成礦機(jī)制研究

紀(jì)德寶，栗豫豐，向云燕，杜金銳

（1.四川省地質(zhì)礦產(chǎn)勘查開發(fā)局地質(zhì)礦產(chǎn)科學(xué)研究所，四川成都 610000；2.核工業(yè)二八0 研究所，四川廣漢618300；3.成都理工大學(xué)，四川成都610059；4.四川省礦產(chǎn)資源儲(chǔ)量評(píng)審中心，四川成都 610045）

甲基卡偉晶巖型鋰礦位于青藏高原東北緣、鮮水河斷裂西側(cè)［1］、特提斯成礦域東北部的松潘甘孜造山帶中部雅江穹窿群中的甲基卡穹窿［2］，是我國規(guī)模最大的稀有金屬礦田之一，位于康定、道孚、雅江三縣交界（圖1），鋰礦田內(nèi)花崗偉晶巖脈498條，其中含礦偉晶巖脈114條［3］，富集Li、Be、Cs、Rb、Ta、Hf、W、Sn等稀有分散元素［4］，其中，偉晶巖型氧化鋰資源儲(chǔ)量超過200萬噸，位居世界前列［5］。本文根據(jù)甲基卡區(qū)域地質(zhì)背景及花崗偉晶巖地質(zhì)特征，分析甲基卡偉晶巖型鋰礦床成礦特點(diǎn)，探討其成礦模式。

1 區(qū)域地質(zhì)概況

松潘-甘孜造山帶位于中國大陸西南緣，羌塘地塊、昆侖-柴達(dá)木地體、揚(yáng)子陸塊交接部位，東南緣通過義敦島弧帶與羌塘地塊相連，東部以龍門山前陸俯沖帶與揚(yáng)子陸塊東北緣相接。先后經(jīng)歷了新元古代羅迪尼亞古陸的裂解、古生代古特提斯洋的離散聚合、早中生代印支期大規(guī)模造山運(yùn)動(dòng)、以及新特提斯洋的閉合等多期次構(gòu)造運(yùn)動(dòng)，造就了松潘-甘孜造山帶的復(fù)雜性。造山帶的基底是新元古代結(jié)晶-變質(zhì)核雜巖，蓋層為三疊紀(jì)“西康-巴顏喀拉群”復(fù)理石沉積［6］。松潘-甘孜造山帶中分布有大量穹窿，包括“彭灌式”穹窿群、“丹巴式”穹窿群以及“雅江-馬爾康式”穹窿群［2］。研究區(qū)甲基卡偉晶巖型鋰礦田位處松潘-甘孜造山帶中部，屬于“雅江-馬爾康式”穹窿群（圖1）。

圖1 甲基卡鋰礦田區(qū)域位置圖，修自文獻(xiàn)［6］

松潘-甘孜造山帶地層是前震旦、震旦紀(jì)、古生代、三疊紀(jì)的變質(zhì)巖系，主要為一系列多層次滑脫構(gòu)造片的疊置組合體［7］。由于經(jīng)歷多期次構(gòu)造變質(zhì)作用，地層原始巖石組分已發(fā)生很大變化。付小方等人［7］按構(gòu)造-巖石地層學(xué)準(zhǔn)則，建立了區(qū)域構(gòu)造-巖石柱，整理總結(jié)了松潘-甘孜造山帶東緣構(gòu)造-巖石地層系統(tǒng)，其中，新近系、古近系-侏羅系地層大部缺失，寒武系及震旦系部分地區(qū)缺失，如表1所示。

表1 松潘-甘孜造山帶東緣構(gòu)造-巖石地層系統(tǒng)，據(jù)文獻(xiàn)［7］修改

2 礦田地質(zhì)特征

甲基卡偉晶巖型鋰礦田位處松潘-甘孜造山帶中部，巴顏喀拉山-甘孜褶皺帶西南部的次級(jí)構(gòu)造帶-雅江褶皺-推覆帶中段［8］，平均海拔4600m。地層分區(qū)屬巴顏喀拉區(qū)瑪多-馬爾康分區(qū)雅江小區(qū)，主要出露三疊系西康群砂泥質(zhì)復(fù)理石沉積，下伏古生界地層主要于鋰礦田周邊。西康群由下至上分為：雜谷腦組（T3z）、侏倭組（T3zw）、新都橋組（T3xd）、兩河口組（T3lh）等四個(gè)地層單元（圖2），其中侏倭組（T3zw）主要為長石石英砂巖與板巖韻律互層；新都橋組一段主要為板巖夾少量長石石英砂巖；新都橋組二段主要為條帶狀粉砂質(zhì)板巖夾薄層細(xì)砂巖，新都橋組三段主要為粉砂質(zhì)板巖夾長石石英砂巖。

礦田以中生代S型二長花崗巖馬頸子巖體為中心，周圍西康群淺變質(zhì)復(fù)理石沉積受片麻巖穹窿改造的變質(zhì)巖系可分為：十字石片巖帶-紅柱石片巖帶-堇青石片巖帶-黑云母片巖帶［7］（圖2），在變質(zhì)相系中屬于“巴羅式相系”中/低壓-高溫的變質(zhì)組合［9-10］，片巖產(chǎn)狀均向馬頸子巖體中心傾斜，呈現(xiàn)出翼部傾角大，頂部產(chǎn)狀平緩的特征。

圖2 甲基卡鋰礦田地質(zhì)簡圖

甲基卡偉晶巖型鋰礦礦田出露大量偉晶巖脈體，根據(jù)偉晶巖造巖礦物特征，可將礦區(qū)偉晶巖劃分為微斜長石型、鈉長石型、鋰輝石型、鋰（白）云母型［3,11,12］（圖3）。偉晶巖脈多位于花崗巖體周邊，系馬頸子二長花崗巖巖體的析出物，大多數(shù)呈水平板狀、似層狀、透鏡狀侵位于穹窿頂部。變質(zhì)片巖蓋層中偶見穿插圍巖的長英質(zhì)脈體或石英脈體。

圖3 甲基卡鋰礦田不同變質(zhì)分帶中的片巖

3 成巖成礦時(shí)代及成礦模式

甲基卡偉晶巖型鋰礦田主要受構(gòu)造-巖漿-變質(zhì)穹窿控制，穹窿體主要由花崗巖體、偉晶巖脈和變質(zhì)片巖組成［13］。根據(jù)年代學(xué)證據(jù)，其成巖成礦時(shí)間為216Ma～223Ma［11］。研究表明，印支造山晚期（穩(wěn)定期），垂直地殼流動(dòng)產(chǎn)生垂直底辟、側(cè)向地殼流動(dòng)產(chǎn)生隧道流以及具有垂直與側(cè)向分量的地殼流動(dòng)造成巖漿的擠出，巖漿擠出導(dǎo)致區(qū)域增溫引起造山帶上部三疊系復(fù)理石沉積的局部熔融，形成富Li富F的S型花崗巖漿［7］，侵位的花崗質(zhì)巖漿以穹窿頂部為中心，按照溫度梯度對(duì)應(yīng)礦物，形成十字石、紅柱石、堇青石、黑云母片巖等變質(zhì)巖分帶。巖漿上侵時(shí)壓力驟降導(dǎo)致花崗巖漿發(fā)生液態(tài)不混溶分離出富揮發(fā)性、貧硅酸鹽的熔體和貧揮發(fā)性、富硅酸鹽的熔體［14］（圖4）。對(duì)應(yīng)富揮發(fā)性、貧硅的熔體冷凝形成偉晶巖，貧揮發(fā)性、富硅熔體形成花崗巖，花崗質(zhì)巖漿發(fā)生不混溶作用的同時(shí)伴隨著稀有金屬元素的礦化，Li傾向于富集在揮發(fā)性較強(qiáng)的熔體中，偉晶巖中富集大量的Li，最終在變質(zhì)蓋層中形成透鏡狀-似層狀的富Li偉晶巖脈［15-16］。

圖4 甲基卡鋰礦田偉晶巖分帶圖，修改自文獻(xiàn)［3］

圖5 甲基卡花崗偉晶巖型鋰礦床成礦模式，據(jù)文獻(xiàn)［16］修改