阿爾金地區(qū)稀有金屬成礦規(guī)律及成礦模型討論

華克強，陳德本，劉 承

（新疆維吾爾自治區(qū)地質礦產(chǎn)勘查開發(fā)局第三地質大隊，新疆 庫爾勒 841000）

1 區(qū)域成礦地質背景

阿爾金地區(qū)地處青藏高原北緣，塔里木板塊與柴達木地塊的交接部位（圖1），其主體屬阿爾金構造帶中段阿中地塊。阿爾金構造帶構成了塔里木地塊和柴達木地塊地質邊界，形成的阿爾金山系，成為塔里木盆地和柴達木盆地的地理分界線，它是青藏高原的北部走滑轉換邊界[1]。

圖1 阿爾金地區(qū)區(qū)大地構造位置及稀有金屬礦產(chǎn)地質簡圖

區(qū)內，經(jīng)歷了多期造山作用，同時誘發(fā)了頻繁、強烈、多期次的構造～巖漿活動。晉寧期、加里東期、海西～印支期、燕山期均有不同規(guī)模的巖漿活動，導致了區(qū)內侵入巖廣泛分布。尤其是古生代巖漿活動與阿爾金地區(qū)稀有金屬成礦關系密切（圖1）。

2 與成礦有關的巖漿巖

區(qū)域經(jīng)歷了多期造山作用，同時誘發(fā)了頻繁、強烈、多期次的構造-巖漿活動。其中以中酸性侵入巖為主體，分布廣泛，新元古代、早古生代、中生代等均有規(guī)模不等的中酸性巖侵入（圖2），多沿阿爾金山呈北東向帶狀展布，巖石類型復雜、多成因、來源多樣，充分反映了造山帶花崗巖豐富多樣的特點。

圖2 阿爾金地區(qū)地質簡圖

本次依據(jù)阿爾金地區(qū)巖漿巖侵入時代，進一步將阿爾金構造帶中段阿中地塊可進一步劃分為北帶、中帶和南帶3個次級構造-巖漿巖帶[2]?？臻g上以卡爾恰爾-闊實斷裂（阿中斷裂）、約馬克其-庫蘭勒格斷裂為界由北向南初步劃分為北帶、中帶、南帶等3個構造-巖漿巖帶（圖2）。

北帶主要分布于卡爾恰爾-闊實斷裂（阿中斷裂）北側，NE向帶狀分布，呈大小不等的巖株狀或巖基狀侵入新元古代地層中。主要巖石組合以奧陶紀中酸性侵入體為主（形成時代449Ma～482Ma），夾少量前寒武紀變質侵入體。已發(fā)現(xiàn)的鋰鈹?shù)认∮薪饘俚V點多分布于奧陶紀侵入體外接觸帶附近。

中帶北側卡爾恰爾-闊實斷裂（阿中斷裂）為界、南側以約馬克其-庫蘭勒格斷裂為界，呈大小不等的巖株狀或巖基狀產(chǎn)出，侵入新太古代-古元古代地層中。主要巖石組合以前寒武紀變質侵入體為主（形成時代867Ma～1035Ma），夾少量奧陶紀中酸性侵入體。

南帶主要分布于約馬克其-庫蘭勒格斷裂南側，沿阿爾金南緣斷裂帶北側分布，呈大小不等的巖株狀或巖基狀侵入于元古代地層中。主要巖石組合以奧陶紀-寒武紀多源混合中酸性侵入體為主（形成時代為496.9Ma±1.9Ma～523Ma），夾少量前寒武紀變質侵入體。

徐興旺等人于2018～2019年，獲吐格曼含礦偉晶巖形成時代為468Ma～454Ma（表1，編號21），與北帶巖漿巖形成年齡462Ma～487Ma相近。

表1 吐格曼-拜什礦區(qū)含礦偉晶巖脈定年結果

綜合研究，認為含稀有金屬礦偉晶巖形成與北帶花崗巖系列形成關系密切。

3 稀有金屬礦成礦規(guī)律

3.1 稀有金屬礦空間分布規(guī)律

3.1.1 地層對稀有金屬礦空間展布的控制

阿爾金地區(qū)稀有金屬礦于地層內分布較廣，早元古代-新元古代地層內均有分布。圍巖的物理性質對偉晶巖的發(fā)育程度、性質和封閉條件的好壞具有一定影響，而這些條件又直接關系到偉晶巖的形態(tài)、規(guī)模和結晶作用的完善程度。

區(qū)內偉晶巖礦床主要產(chǎn)于在強變形帶和奧陶紀侵入體發(fā)育的地區(qū)。而且主要產(chǎn)于各地層云母石英片巖段，少量在產(chǎn)于片麻巖中[3]。主要在于以云母石英片巖為主的結晶片巖具有強烈吸收揮發(fā)份和堿金屬的巖石，而片麻巖對它們的吸收是較小的。

區(qū)內含礦花崗偉晶巖脈的延伸與片理面或地層走向節(jié)理方向基本一致。這亦說明以云母石英片巖為主的片巖對區(qū)內含礦花崗偉晶巖脈的形態(tài)、規(guī)模及其展布具有一定的控制作用。

3.1.2 構造對稀有金屬礦空間展布的控制

區(qū)內斷裂均勻發(fā)育，脆—韌性剪切變形強烈，尤其是斷裂構造及脆—韌性剪切帶、糜棱巖化帶對礦產(chǎn)的空間展布有明顯的控制作用。

（1）斷裂構造對稀有金屬礦空間展布的控制。

阿爾金地區(qū)斷裂構造十分發(fā)育，它為巖漿期后熱液的活動提供了十分便利的條件；深部巖漿中的含礦揮發(fā)組分匯集富集形成含礦熱液；斷裂構造為Li、Be等成礦物質的遷移與富集提供了礦液運移的通道和礦質賦存的空間?？柷?闊實大（阿中斷裂）斷裂是調查區(qū)內主要的導礦-構造，控制如瓦石峽（大型）、吐格曼、塔什達坂等稀有金屬礦點的分布，該類礦點均產(chǎn)于該斷裂附近或其次一級的北東向斷裂內。

綜合認為，卡爾恰爾-闊實大（阿中斷裂）斷裂對區(qū)內稀有金屬礦點的展布控制明顯。

（2）脆-韌性剪切帶對稀有金屬礦空間展布的控制。

卡爾恰爾-闊實大（阿中斷裂）斷裂兩側主要其北部發(fā)育有大量的脆-韌性剪切帶，稀有金屬礦與韌性剪切帶有著密切的成因聯(lián)系，其原因在于韌性剪切帶形成于深部構造層次，流體來源深，溫度壓力高，這種構造環(huán)境非常有利于高溫、高壓流體長期穩(wěn)定的存在。

由于后期造山運動的影響，使這些形成于深部的韌性剪切帶及其含礦流體被抬升至淺部，隨著溫度壓力的降低，物理化學條件的改變及地表水的參與，易于含礦流體沉淀，形成稀有金屬礦。此外，韌性剪切帶內巖石較之圍巖具有較大的滲透性，有利于成礦物質的遷移與富集。

因此區(qū)內卡爾恰爾-闊實大（阿中斷裂）斷裂以北的稀有金屬礦點多分布于脆-韌性剪切帶中或其附近。

3.1.3 巖漿活動對稀有金屬礦空間展布的控制

調查區(qū)侵入巖發(fā)育，總體呈北東—南西向展布，受斷裂構造控制明顯；時間上巖漿活動限于新元古代和早古生代，巖性以中—酸性侵入巖為主；區(qū)內巖漿活動不僅提供了成礦熱液，還促使圍巖中各成礦元素活化遷移富集，常伴隨一定的成礦作用，在巖體或巖體周圍常形成一定的礦產(chǎn)，與巖體存在一定的依從關系。

區(qū)內早古生代中酸性侵入巖與區(qū)內稀有金屬礦成礦關系十分密切，已發(fā)現(xiàn)的鋰鈹?shù)认∮薪饘俚V均產(chǎn)于區(qū)內奧陶紀侵入體外接觸帶約0.1km～4km附近，由此認為區(qū)內奧陶紀侵入的分布與區(qū)內稀有金屬礦點的空間展布有極大的關聯(lián)性。

3.2 成礦時間演化規(guī)律

3.2.1 區(qū)內含礦偉晶巖形成時代

稀有金屬花崗偉晶巖測年的方法較多，有鋯石U-Pb、云母Ar-Ar、K-Ar和全巖Rb-Sr等定年方法。近年來，鈮鉭礦與錫石等礦物U-Pb定年也被應用到稀有金屬花崗偉晶巖定年。然而，研究發(fā)現(xiàn)一些礦床不同方法給出的結果差異較大。

本次我單位委托中國科學院地質與地球物理研究所開展“阿爾金西段鋰鈹稀有金屬礦綜合研究”項目，于阿爾金地區(qū)吐格曼鋰鈹?shù)V區(qū)中含礦偉晶巖累計采集6件樣品開展了系統(tǒng)的同位素年代學研究。其中，對ρ13號脈含鋰輝石花崗偉晶巖樣品進行鋯石U-Pb測試和白云母40Ar/39Ar測試、對ρ8號脈含錫石鋰輝石偉晶巖樣品進行鋯石U-Pb和錫石U-Pb測試、對ρ9號脈含鈮鉭鐵礦偉晶巖樣品進行鈮鉭鐵礦U-Pb測試及對ρ58號含電氣石綠柱石花崗偉晶巖脈樣品進行鋯石U-Pb測試。

分析結果顯示，含鋰輝石花崗偉晶巖中錫石206Pb/238U年齡與含鈮鉭鐵礦花崗偉晶巖偉晶巖中鈮鉭鐵礦206Pb/238U年 齡 分 別 為468Ma±8.7Ma、464Ma±2.7Ma， 兩 件含鋰輝石花崗偉晶巖樣品中鋯石206Pb/238U年齡分別為458.7Ma±2.3Ma、454.7Ma±4.0Ma，含鋰輝石偉晶巖中白云母40Ar/39Ar坪年齡為350.2Ma±2Ma。具體分析結果見表1。

綜合認為，阿爾金地區(qū)鋰鈹花崗偉晶巖形成于468～454Ma，成礦作用主要發(fā)生在早古生代奧陶紀。

3.2.2 成礦時間演化

太古-古元古代，包括調查區(qū)在內的阿爾金地區(qū)總體處于地殼演化的早期階段，構造不穩(wěn)定的盆地沉積和火山噴發(fā)事件形成了富含稀有金屬等多金屬的太古-古元古代火山-沉積建造。高熱流作用使地殼深部重融形成大規(guī)模的重融型古花崗巖套，太古-古元古代地層發(fā)生角閃巖相動力熱流變質，活化并富集了多金屬成礦物質，形成了區(qū)內富含Li、Be等稀有金屬、Cu、Zn、W、Sn等成礦元素的結晶基底。

從成礦時代上看，阿爾金地區(qū)含鋰鈹?shù)认∮薪饘俚V偉晶巖其主要形成于468Ma～454Ma，奧陶紀為阿爾金地區(qū)內稀有金屬礦主要成礦期。

由此推測，早古生代超大陸解體的板塊裂離-俯沖～碰撞-晚造山期伸展階段。在調查區(qū)形成一系列以北東向為主斷裂構造。在晚寒武世-奧陶世板塊俯沖碰撞。這一階段形成了阿爾金俯沖-碰撞型中酸性侵入巖。巖漿熱液侵入不同的深度冷凝結晶并發(fā)生分異。在此過程中，巖漿中的揮發(fā)組分攜帶著稀有金屬向巖體的頂部及邊部集中，形成富含Li、Be等稀有金屬的高揮發(fā)分熔漿[4]。在巖漿熱能的驅動下沿斷裂帶運移，同時萃取圍巖中的成礦物質。在淺表環(huán)境，由于溫度、壓力等物理化學條件的改變，在斷裂帶的張裂隙沉淀形成Li、Be等稀有金屬礦床。

3.3 礦床成因

區(qū)內稀有金屬礦床的成因類型屬偉晶巖型鉭、鈮、鋰、銣、銫、鈹稀有金屬礦床。

4 成礦模型

阿爾金地區(qū)是一個經(jīng)歷了新太古-元古代基底演化時期、青白口紀-早古生代板塊構造演化時期、晚古生代-中生代陸內演化早期、白堊紀末-新生代高原隆升—阿爾金斷裂系發(fā)育時期。早古生代板塊構造演化階段是區(qū)內含礦偉晶巖形成的主要構造-巖漿事件。

區(qū)內目前已發(fā)現(xiàn)的偉晶巖型稀有金屬礦點多分布于早-中奧陶世黑云（二長）花崗巖外接觸帶0.1km～4km之間。本次研究認為其與區(qū)內稀有金屬成礦有一定的專屬性。

區(qū)域大斷裂卡爾恰爾-闊實（阿中）大斷裂于阿爾金地區(qū)中部通過，為熱液運移的良好通道，其次一級斷層、節(jié)理、裂隙區(qū)內極為發(fā)育，既是含礦熱液運移的良好通道，也是含礦體賦存的有利部位，為偉晶巖型稀有金屬礦的富集提供了良好空間。

經(jīng)歷寒武紀晚期-早奧陶世超大陸裂離-解體階段。早奧陶世末-中奧陶早期，北阿爾金地塊向中阿爾金地塊俯沖、碰撞作用下，碰撞帶的巖石發(fā)生強烈的變質變形。同時導致下地殼部分熔融生成了大面積奧陶紀S型花崗巖向上侵位于不同的深度冷凝結晶。其中，黑云（二長）花崗巖向上侵位過程中，巖漿中的揮發(fā)組分攜帶著稀有金屬向巖體的頂部及邊部集中，形成富含稀有金屬的高揮發(fā)分熔漿—即成礦巖漿（源）。在巖漿熱能的驅動下沿斷裂帶運移（動），同時萃取圍巖中的成礦物質，在淺表環(huán)境（深度約5km～10km）由于溫度、壓力等物理化學條件的改變，在斷裂帶的張裂隙沉淀成礦（儲），成礦作用方式以充填作用和交代作用為主。賦礦巖石主要為花崗偉晶巖，主要金屬礦物為鋰輝石、綠柱石等，近礦圍巖蝕變?yōu)楣杌?、白云母化、鈉長石化等。主要產(chǎn)于各地層云母石英片巖段，少量生產(chǎn)于片麻巖中。主要在于以云母石英片巖為主的結晶片巖具有強烈吸收揮發(fā)份和堿金屬的巖石，而片麻巖對它們的吸收是較小的。

礦體的富集受斷層、節(jié)理、裂隙構造控制明顯。區(qū)內礦體一般與區(qū)域構造線方向基本一致，多順層內或小角度斜切片理、節(jié)理裂隙面產(chǎn)出。

區(qū)內吐格曼、塔什達坂等鋰鈹?shù)认∮薪饘俚V多產(chǎn)于早-中奧陶世黑云（二長）花崗巖外接觸帶附近石英片巖中。斷裂構造發(fā)育對區(qū)內礦床形成具重要作用，成因類型為偉晶巖型。

根據(jù)控礦因素，結合相似的偉晶巖型稀有金屬礦成礦理論、阿爾金地區(qū)構造演化格架、古生代構造巖漿巖形成機制與演化以及典型礦床的時空分布與形成機制，建立了阿爾金一帶鋰鈹?shù)认∮薪饘俚V床的區(qū)域成礦模型（圖3）。

圖3 阿爾金地區(qū)偉晶巖型稀有金屬礦成礦模型