四川甲基卡稀有金属花岗伟晶岩矿床成因

鞠天应，周晓波

（四川省地质矿产勘查开发局一○八地质队，四川 崇州 611230）



四川甲基卡稀有金属花岗伟晶岩矿床成因

鞠天应，周晓波

（四川省地质矿产勘查开发局一○八地质队，四川 崇州 611230）

摘要：甲基卡稀有金属花岗伟晶岩矿床以锂为主，伴生有铍、铌钽矿。伟晶岩脉主要产于甲基卡二云母花岗岩的周围，受花岗岩体的控制。矿脉按主要矿物含量及共生组合关系分为五种类型，各类型的伟晶岩脉沿二云母花岗岩体呈水平分带。研究伟晶岩脉的产出特征对今后的类似的稀有金属矿床的找矿工作具一定的找导意义。

关键词：锂矿；花岗伟晶岩；矿床成因；甲基卡

四川甘孜州甲基卡锂辉稀有金属花岗伟晶岩矿床目前是我国最大的富锂稀有金属伟晶岩矿床。区内共发育有各类伟晶岩脉400余条，总体以富锂的花岗伟晶岩脉为主。含矿伟晶岩脉主要产于甲基卡二云母花岗岩的周围，受花岗岩体的控制。按矿脉的分布形态分为东、南、西、北、中五个矿段，提交的稀有金属资源储量：Li2O超大型、伴生的BeO、（Nb+Ta）2O5达大型，矿床总体规模达超大型。

1 区域地质概况

矿区位于松潘～甘孜地槽褶皱系（Ⅰ）的巴颜喀拉冒地槽褶皱带（Ⅱ）中石渠～雅江地向斜（Ⅲ）弧形构造南端，北东与鲜水河～折多山北西向褶皱构造带相邻，处于雅江旋卷构造的近核心部位，区域构造线方向呈北北西-南南东及北西—南东走向。褶皱、断裂多具压扭性特征。广泛分布地层主要为三迭系地层和部分古生代地层。属浅—中海相的类复理式建造。矿区内岩浆分布广泛，且多属印支期产物。出露面积从不足1平方公里到大至上千平方公里，多受断层控制。该期岩浆岩同位素测定年龄为212ma、192ma，伟晶岩脉为181.2ma、183ma、188ma。表明岩浆岩体在三叠纪末期生成。

图1　甲基卡区域地质图（穹窿构造）

2　矿区地质特征

2.1地层

矿区地层属雅江小区，主要出露上三叠统，以冒地槽复理石砂、泥质碎屑岩为主，由老至新为：

1）侏倭组（T3zh）：分布于容须卡、甲基卡穹窿核部，未见底。以灰白色薄—厚层状粘土质粉—细砂岩为主，夹凝灰质、钙质粉砂岩、玄武质凝灰岩。

2）新都桥组（T3xd）、以泥岩为主夹砂岩的岩性组合，按岩性可分为三段：

下段：（T3xd1）：围绕容须卡、甲基卡穹窿翼部呈环状出露，以厚—巨厚层状片岩为主，夹少量细砂岩、粉砂岩、泥质粉砂岩。与侏倭组整合接触。

中段（T3xd2）：沿下段外侧呈环状分布。为浅灰色厚层条带状砂质泥岩夹薄—中厚层状粉—细粒石英砂岩。以具条带状、层纹状构造为特征。与下段整合接触。

上段（T3xd3）：出露于区域南缘，为厚—巨厚层粉砂质泥岩、粉砂岩、片岩夹少量砂岩，从西向东，砂岩减少、变薄，泥质岩增多，与中段整合接触。

区内地层整体以单斜为主，为陆源碎屑沉积岩系，后经多期变质作用形成不同类别的变质岩，在印支期—燕山期褶皱的造山作用下，局部地层发生形变形成褶皱。

2.2构造

该区位于石渠—雅江地向斜的雅江弧形构造南端，区域上位于容须卡—甲基卡穹窿状构造体系中。矿体产于穹窿状构造近核部位（图1），构造线方向继承区域构造格局。区域构造产生的次级构造，发育有相对紧闭的小型复式背斜和向斜构造，区内主要发育大量张性裂隙、在伟晶岩脉的两侧多呈羽状排列。

1）褶皱：甲基卡小复式背斜：位于矿区中部，呈南北向延伸。轴面直立，略向西倾，轴部地层较两翼陡，核部被甲基卡二云母花岗岩体破坏，两翼由新都桥组下段地层中第一亚段的中细粒含十字石红柱石石英二云片岩组成。翼部形态复杂，由一小型背斜和向斜构成，属甲基卡南背斜的组成部分，向北延伸约50m后被第四系覆盖，向南倾没于二云母花岗岩株中。

区内小型褶曲十分发育，往往成群分布，形态多样，常与所处断裂构造和岩脉侵入有成因联系。

2）断裂：区内断裂以成矿前为主，成矿后断裂不发育。在矿区内无规模较大的断裂构造。仅发育有规模较小有次级断层，多由层间剪切作用形成的平移断层为主。断层长度一般几十至几百米，宽几十厘米至几米。

3）裂隙：区内裂隙十分发育，具多期次特征。而控脉裂隙以近南北向、北北东向的陡倾剪裂隙为主。具体控脉形式是：二云母花岗岩体内冷缩纵、横裂隙，控制Ⅰ类型伟晶岩的产出，岩体外接触带缓倾的层间剥离裂隙控制着Ⅱ、Ⅲ类型伟晶岩脉的分布，远离接触带的陡倾裂隙控制Ⅳ、Ⅴ类型伟晶岩脉的产出，是重要的锂、铌、钽矿脉的控矿构造。

表1　二云母花岗岩化学成分表

2.3岩浆岩

印支期的岩浆岩活动强烈，矿区内主要岩体为甲基卡二云母花岗岩。围绕花岗岩体派生的伟晶岩、石英脉发育十分广泛，构成本区的主要含矿脉体。

1）甲基卡二云母花岗岩沿甲基卡背斜轴部侵入，向北收缩向南膨胀，产状南陡而北缓的趋势，即入侵熔融点应由南端开始，而后向北逐步熔融，形成东西两侧侵入产状亦缓且呈港湾状侵位方式，岩体在平面上呈“镰刀”状的岩株产出。岩体同位素测定绝对年龄值212ma。岩体成份见表1，硅酸含量高，Ca、Mg、Fe组分低，属铝过饱和系列，并富含稀有、挥发组分。岩体中普遍含Li、Be、Nb、Ga、Sr、Ba、Zr、Pb、Cu、Bi等微量元素。其中Li含量高，可达0.06%～0.15%。

岩体中常见有石英脉、低类型的伟晶岩及云英岩脉产出。各种岩脉一般均呈板状，石英脉厚1～10cm，伟晶岩脉一般厚5～100cm，伟晶岩中可见有少量的绿柱石产出，在成因上多属微斜长石型和微斜长石钠长石型。

图2　甲基卡伟晶岩田水平分带示意图

2）伟晶岩脉主要围绕着甲基卡二云母花岗岩产出，呈有规律性的带状展布。同位素年龄测定值181.2ma，与岩体同属印支期产物。花岗岩与伟晶岩化学成分一致，且在几种特征元素Li 、Be、F、Nb、Ta、Rb、Cs等的含量上，具有从花岗岩向伟晶岩呈递增变化特征。表明在化学成分上，伟晶岩对花岗岩具明显的地球化学继承性，属花岗岩的派生物。根据伟晶岩中的微斜长石、钠长石、石英、锂辉石、白云母和锂云母六种矿物（表2）在岩脉中的含量及其共生组合关系，伟晶岩脉分为五个类型：即微斜长石型（Ⅰ）、微斜长石钠长石型（Ⅱ）、钠长石型（Ⅲ）、钠长石锂辉石型（Ⅳ）、钠长石（锂）白云母型（Ⅴ）。各类型的伟晶岩自岩体接触带向外依次出现（图2）。各类型含矿性能均有所不同（表2）。按各类型的矿脉群所处的空间和地里位置和矿化类型等因素，矿区分为东、南、西、北、中五个矿段见图3，东矿段为Ⅳ、Ⅴ类型伟晶岩集中区，西、南、北为锂矿脉分布区，中矿段了Ⅰ、Ⅱ类型的伟晶岩的密集区，为铍矿的集中产地，但规模小。

表2　不同类型伟晶岩脉基本特征一览表

各类型伟晶岩脉形成于伟晶岩融体统一演化过程的一定阶段，相邻类型总体具一定程度的继承发展特征，即各类型存在过渡特征。伟晶岩体规模大小不等，出露宽度约在几米至几十米，长约几十米至数百米，个别超过1km，是稀有金属矿的主要赋存体。

根据已有的工作成果，Ⅰ、Ⅲ类型伟晶岩分别具一定的铍矿化及铌矿化，未形成工业矿床，Ⅱ类形成工业意义的铍矿床，Ⅳ类形成工业化锂矿床，Ⅴ类是形成铌钽矿床的唯一类型。

3）石英脉主要分布于伟晶岩脉群的外围，少量出露于岩株的附近。多呈脉状、透镜状，一般长约几米至几百米，宽约2～20m左右，是工业硅石和水晶矿的主要赋矿脉。

3　矿体地质特征

稀有金属矿体主要产在伟晶岩脉中，矿区共发现伟晶岩脉498条，其中微斜长石型（Ⅰ）21条、微斜长石钠长石型（Ⅱ）123条、钠长石型（Ⅲ）144条、钠长石锂辉石型（Ⅳ）105条、钠长石（锂）白云母型（Ⅴ）105条。以钠长石锂辉石型（Ⅳ）伟晶岩为区内的主要稀有金属矿体；伟晶岩中的含矿性根据已有成果，钠长石锂辉石型（Ⅳ）伟晶岩具工业矿体的矿化率较高，达76.85%，其它的类型的伟晶岩中含矿率低，分别为9.5%、8.1%、4.8%、16.6%。

图3　甲基卡矿段分布图

3.1矿体的规模、形态

稀有金属矿体的规模主要受伟晶岩脉的规模控制，Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅴ 类含矿的伟晶岩规模较小，一般长度50～100m，最长达500m，脉厚一般1～3m，最厚达20m。Ⅱ类含矿伟晶岩的规模变化大，脉长7～1200余米，脉厚0.7～30m，Ⅳ类锂辉石伟晶岩矿脉规模较大，脉长一般100～300m，最长达1 450m，脉厚一般5～10m，最厚可达100m以上。稀有金属伟晶岩总体产出形态以脉状为主，次为透镜状、板状、串珠状。产状变化大，Ⅰ类含矿岩脉多沿岩体的纵横残隙贯入，倾角较陡（60°～85°），沿层间裂隙贯入者，倾角较缓（5°～30°）。Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ、Ⅴ类型的含矿伟晶岩脉，多发育于二云母花岗岩的外接触带，产状随伟晶岩的贯入前的裂隙产状而定，倾角一般较陡，在40°～80°之间。矿体走向，东矿段的矿体多为北北东向、近南北向分布，向西倾斜。西、北段的矿体产状变化大，走向北北东、北北西和北东，向南或向西倾斜；南矿段的矿体总体走向北东，向北西倾斜。矿体的延深变化大，一般30～200余米，根据现有的工程控制，矿体的延深最大可达385m（№134矿脉）。

3.2矿石特征

1）结构构造，按矿石的不同类型和特征，各类型的矿石主要有细粒结构、不等粒结构、似斑状结构、交代熔蚀结构等；按结晶程度可分为根据矿石中矿物结晶程度，还可分为自形、半自形、它形晶结构。构造主要有块状、稀疏及绸密浸染状构造，斑杂状构造、带状构造等。

2）稀有元素的赋存状态，矿区内各类矿石中的稀有元素赋存状态如下：

锂：主要赋存在锂辉石中，少量呈磷锂矿、锂云母、磷锂锰矿、腐锂辉石等形式产出。

铌钽：赋存状态有三种；①呈化合物的形式赋存于铌钽铁矿中；②呈机械混入物存在，即呈固态包体或固溶体存在于锡石及钠长石、石英、白云母中；③呈分散状态于白云母、锂辉石、钠长石等矿物晶格中。以第一种状态存在的铌、钽为主。铍：主要赋存于绿柱石中，少量呈类质同象赋存于钠长石、锂辉石、白云母、微斜长石等矿物晶格。

3）富集规律：①稀有元素的矿化类型与富集程度，与伟晶岩的类型有关：矿化类型在矿田内，围绕母岩形成带状分布，由母岩向外，元素矿化顺序为：Be（Nb）→Li （Be、Nb、Ta）→Ta（Nb、Li、Be、Cs、Rb）、Sn。铍矿床主要为Ⅱ类型，锂矿床主要为Ⅳ类型，铌钽矿床主要为Ⅴ类型。②稀有元素的矿化与伟晶岩、产状、规模有关：区内陡倾斜的脉状、不规则状的伟晶岩含矿性好，缓倾斜、似层状伟晶岩的含矿性差，其他如团状、板状的伟晶岩含矿性差或不具工业矿化（大部分Ⅰ类型伟晶岩属此类）。③稀有元素与伟晶岩构造及交代作用关系明显：在Ⅰ、Ⅱ类型伟晶岩中，矿化常富集于全分异块状伟晶岩中，一般无矿化。在Ⅲ、Ⅳ、Ⅴ类型伟晶岩中，矿化常于中心带（内带）、外侧带发育，边缘带矿化贫，一般无工业意义。伟晶岩交代作用的种类及强度，常决定稀有元素的矿化类型及矿化强度。④稀有元素在伟晶岩中的富集部位：交代作用较强的锂、铌、钽矿脉，一般除脉壁带、尖灭端外基本具全脉矿化。元素品位沿走向、倾斜和厚度方向均变化不大。分异完整的锂、铍矿脉，一般膨大部位品位较富，狭缩部位品位较低，在缓倾斜矿脉中，矿化一般上盘富、下盘贫，地表和深部变化不大。⑤在同一矿脉中，Li2O 与BeO、Nb2O5、Ta2O5间无明显的依存关系，但Nb2O5和Ta2O5常呈正消长关系（图4）。

图4　NO.134伟晶岩脉Li2O、BeO、Nb2O5、Ta2O5纵向品位变化曲线图

4　矿床成因

据矿区以往工作成果，显示花岗伟晶岩矿床的形成与二云母花岗岩体关系密切，与区内的次级构造（裂隙、节理）相关。

1）伟晶岩与围岩呈侵入接触，二者接触界线清楚，伟晶岩发育不同程度的带状构造，长柱状、长条状态的矿物晶体垂直脉壁生长，不同类型伟晶岩矿物共生组合和稀有元素矿化差异明显。

2）各类伟晶岩依类型围绕甲基卡二云母花岗岩作有规律的带状分布，伟晶岩与花岗岩在物质成分上具有酸度大、稀有元素浓度高、挥发组分高以及高价阳离子低的共同特点。在生成时间上，均为印支晚期的产物。

3）伟晶岩的容矿构造，为各种类型的构造裂隙、节理。

以上事实说明，甲基卡花岗伟晶岩系独立的伟晶岩融体溶液所形成，这种融体溶液是甲基卡二云母花岗岩分异演化的派生物。

本区不同类型的伟晶岩及稀有元素不同富集的产生，取决于花岗伟晶岩融体溶液不同的地球化学性质。这种不同的性质主要是主导元素由于自身不同的发展历史，在岩浆源中依照一定的程序调整演化显现出来的。类型的出现是伟晶岩融体溶液演化过程的反映，是不同阶段演化体的产物，矿化类型和矿化富集程度的演变，说明稀有元素的演化发展趋势与伟晶岩类型的转变是紧密相关的，且与它们的地球化学行为是吻合的。

二云母花岗岩浆后期的结晶分异作用随压力、温度及物质组分等发生变化，富含钾、钾钠的岩浆溶液一般就近岩体分离，而富含挥发份的钾钠锂岩浆溶液多远离岩体形成。伟晶岩熔体—溶液的演化大致可分为：K（Be）→K、Na、Li （Be、Nb）→Na（Be、Nb、Ta） →Na、Li（Be、Nb、Ta）→K、Na、Li （Be、Nb、Ta、Cs）、Sn五个地球化学阶段；它们分别形成微斜长石型、微斜长石钠长石型、钠长石型、钠长石锂辉石型、钠长石锂辉石型、锂长石锂（白）云母型伟晶岩（图2）。

5　结语

综上所述，该区花岗伟晶岩矿床是在甲基卡二云母花岗岩岩浆活动晚期，富含稀有金属挥发份的岩浆融体，随压力、温度及物质组分的变化，按不同的演化规律在岩体周围侵入于围岩的构造裂隙及节理中形成稀有金属矿（脉）体。

Ore Genesis of the Jiajika Rare-Metal Granitic Pegmatite Deposit in West Sichuan

JÜ Tian-ying ZHOU Xiao-bo
(No.108 Geological Team,BGEEMRSP,Chengdu 611230)

Abstract:The Jiajika rare-metal granitic pegmatite deposit is a Li deposit associated with Be,Nb and Ta.Ore-bearing pegmatite dykes occur round the Jiajika binary granite rock mass and are controlled by the rock mass.The dykes may be divided into 5 types based on ore-forming elements and is characterized by horizontal zoning.

Key words:Li ore; granitic pegmatite; ore genesis; Jiajika

作者简介：鞠天应（1972-），男，贵州省遵义人，工程师，长期从事矿产资源勘查评价及基础地质调查工作

收稿日期：2015-02-25

DOI：10.3969/j.issn.1006-0995.2016.01.009

中图分类号：P618.71

文献标识码：A

文章编号：1006-0995（2016）01-0042-05