喜马拉雅吉隆淡色花岗岩-伟晶岩中云母的矿物学研究：对锂富集过程的指示*

周威 谢磊,2** 王汝成,2 吴福元 田恩农 刘晨 刘小驰

1. 南京大学内生金属矿床成矿机制研究国家重点实验室, 南京大学地球科学与工程学院, 南京 210023

2. 南京大学关键地球物质循环前沿科学中心，南京 210023

3. 中国科学院地质与地球物理研究所，岩石圈演化国家重点实验室, 北京 100029

4. 中国科学院大学地球与行星科学学院，北京 100049

锂是重要的战略性关键金属(李顺庭等，2011；李会谦和刘雪琴，2017)，它的内生型成矿主要赋存在花岗岩和花岗伟晶岩中，通常与岩浆高度分异演化有关(London, 2018)。我国花岗岩及伟晶岩型锂矿床主要分布在新疆阿尔泰、川西、南岭等成矿带(中国科学院地质研究所，1963；Barton and Young, 2002；李建康等，2014，2017；王登红等，2017)，这些矿床中锂成矿作用通常与铍成矿作用伴生，成为可利用的重要资源。近年来，为了满足我国对锂铍等关键金属资源日益增长的需求，这些富集锂铍的花岗岩-伟晶岩成矿体系成为科学研究关注的焦点和找矿勘探的重要对象。

喜马拉雅造山带出露大量的淡色花岗岩体，是全球最大的淡色花岗岩区(张宏飞等，2005；吴福元等，2015)。从二十世纪二十年代开始就有零星的文献报道在该区域淡色花岗岩及相关伟晶岩中发现稀有金属矿物(Heron, 1922; 吴福元等，2021及其中所引文献)。近年来，多项研究工作确认了该带大多数淡色花岗岩体都具有稀有金属矿化的特征，主要表现为广泛存在的花岗质伟晶岩相关的铍矿化作用(Wangetal., 2017；Wuetal., 2020；Xieetal., 2020)。此外，在普士拉(卓木古、琼嘉岗)、热曲和库曲等岩体中发现的锂辉石伟晶岩脉，珠峰前进沟发现的锂电气石-锂云母伟晶岩脉等显示了该带同样有很好的锂成矿潜力(Liuetal., 2020；刘晨等，2021; 刘小驰等，2021；周起凤等，2021)。在全国的锂地球化学图上，喜马拉雅造山带中多个区域显示出元素异常富集，中部的吉隆地区就是显著的锂异常富集区域之一(王学求等，2020)。

因此，为了探索吉隆岩体的花岗岩是否存在富锂特征，并了解锂的赋存状态，本次研究采集了吉隆岩体的二云母花岗岩、伟晶岩和细晶岩样品并开展了相关研究工作。通过系统的野外考察、细致的显微镜观察、详细的矿物微区原位主量和微量元素含量分析等研究工作，发现了二云母花岗岩、伟晶岩和细晶岩样品中含有富锂云母(如铁锂云母和锂白云母)，伟晶岩-细晶岩样品中还常见绿柱石，它也是锂富集的示踪矿物(陶湘媛等，2020)。因此本次研究通过云母族矿物产状、成分特征及变化过程，结合全岩地球化学数据和绿柱石的成分，对吉隆岩体的锂富集过程和稀有金属成矿潜力有了初步认识。

1 地质背景及岩相学特征

喜马拉雅造山带是世界上最年轻的陆-陆碰撞型造山带，形成于印度与亚欧板块开始于60～55Ma的强烈碰撞作用(Huetal., 2015; Zhuetal., 2017)。根据出露的主要岩石-构造单元，喜马拉雅造山带自北向南依次划分为特提斯喜马拉雅结晶岩系(THS)、高喜马拉雅结晶岩系(GHS)和低喜马拉雅结晶岩系(LHS)，这三个构造单元分别以藏南拆离系(STDS)和主中央逆冲断裂(MCT)为界。出露在特提斯单元中的淡色花岗岩称为特提斯喜马拉雅淡色花岗岩带(北带)；沿着藏南拆离系东西向分布有大量淡色花岗岩，称为高喜马拉雅淡色花岗岩带(南带)(图1a)。

图1 喜马拉雅淡色花岗岩分布图(a，据吴福元等，2015)和吉隆地区地质简图(b，据王晓先等, 2017；董昕等, 2017)Fig.1 The distribution of the Himalaya leucogranites (a, modified after Wu et al., 2015) and simplified geological map of the Gyirong district (b, modified after Wang et al., 2017；Dong et al., 2017)

吉隆岩体位于高喜马拉雅淡色花岗岩带中部地区(图1b)，出露有高喜马拉雅结晶岩系、新生代淡色花岗岩、伟晶岩和细晶岩等。高喜马拉雅结晶岩系分布于研究区南部，由聂拉木岩群和寒武纪变质花岗岩组成，其中聂拉木岩群主要分布于吉隆沟一带，由江东岩组和曲乡岩组组成，发育有变粒岩、片麻岩，其上部存在韧性变形(张振利等, 2006)。在该地区，藏南拆离系呈东西向展布，南北宽约10km。新生代淡色花岗岩分布于藏南拆离系的上部，其主体为二云母花岗岩，在藏南拆离系部分发生构造变形，厚约3km，侵入藏南拆离系顶部，未变形新生代淡色花岗岩呈不规则岩株至岩基状侵入藏南拆离系和高喜马拉雅结晶岩系中(张振利等, 2006；Yangetal., 2009；王晓先等, 2017)。

本文样品主要采于吉隆地区的糜棱岩化淡色花岗岩露头，其中细晶岩样品的石英、云母和长石等矿物具有弱的定向排列。二云母花岗岩侵入高喜马拉雅结晶岩系中，伟晶岩则主要以宽3～6cm的细脉形式侵入二云母花岗岩中；细晶岩分布于伟晶岩脉边部，或单独以宽2～4cm的脉体形式侵入二云母花岗岩中(图2a, b)。

二云母花岗岩粒径介于0.4～1.5mm之间，具花岗结构(图2e)，主要矿物组成包括石英(～33vol%)、钾长石(～30vol%)、钠长石(～27vol%)、黑云母(～6vol%)和白云母(～3vol%)(图2d，f)，副矿物包括电气石、铌铁金红石、磷灰石、锆石、独居石、晶质铀矿、磷钇矿以及萤石等。

图2 吉隆二云母花岗岩、伟晶岩及细晶岩的野外露头(a、b)、手标本(c、g)、显微照片(d、e、h、j)和背散射电子(BSE)图像(f、i、k、l)

伟晶岩粒径介于0.4～1.0cm之间，主要矿物有钾长石(～35vol%)、钠长石(～27vol%)、石英(～23vol%)、电气石(～8vol%)和白云母(～5vol%)。钠长石与钾长石均为半自形-他形板状，电气石常呈团簇状或柱状产出(图2g，h)。副矿物包括磷灰石、锆石、独居石、晶质铀矿和绿柱石等。绿柱石呈柱状产出，长度约1.5cm，分布于造岩矿物晶间，常与磷灰石、电气石等矿物共生，偶见钾长石包裹体(图2i)。

细晶岩主要矿物组成包括钠长石(～43vol%)、石英(～27vol%)、钾长石(～20vol%)、白云母(～6vol%)和黑云母(～2vol%)；副矿物包括石榴子石、电气石、铌铁金红石、磷灰石、锆石、独居石、磷钇矿等。局部石英、长石和白云母弱定向排列(图2j)。绿柱石呈半自形柱状充填于晶间，见六方形底面，具有微弱的环带(图2l)。

2 分析方法

全岩主量元素分析在核工业二三〇研究所分析测试中心完成，采用湿化学分析方法，氟含量利用离子活度计测定，其他元素使用X射线荧光光谱仪测定，具体分析步骤参见国家标准GB/T 14506-2010和 DZG93-05，所有主量元素分析结果的相对偏差优于5%。全岩微量元素(包括稀土元素)分析在聚谱检测科技有限公司(南京)使用ICP-MS完成，仪器型号为Agilent 7700X，分析方法参见Qietal.(2000)，使用标样USGS的BHVO-2，AGV-2和W-2，以及GeoPT9的OU-6用于校准，微量元素的分析精度优于10%。

本文研究样品背散射电子(BSE)图像以及云母族矿物和绿柱石的主量元素分析在南京大学内生金属矿床成矿机制研究国家重点实验室使用电子探针JEOL JXA-8230完成。工作条件为：加速电压15kV，电子束电流20nA，束斑直径为5μm(云母族矿物)和1μm(绿柱石)，矿物主要元素的峰位时间设定为10s，次要元素峰位时间设定为20s，背景测定时间为峰位时间的一半。使用以下标样：角闪石(Na、K、Al、Si)、黑云母(Fe)、金红石(Ti)、磷灰石(Ca)、铁橄榄石(Mn)、黄玉(F)、铯沸石(Cs)、RbTiPO5(Rb)、和Ba5(PO4)3Cl(Cl)。数据使用ZAF程序统一校正。

云母和绿柱石的原位微区微量元素分析在南京大学内生金属矿床成矿机制研究国家重点实验室使用激光剥蚀-电感耦合等离子体质谱仪(LA-ICP-MS)完成。该仪器由Thermo Fisher Scientific公司生产的i-Cap Q型的电感耦合等离子体质谱仪和Australian Scientific Instruments公司生产的RESOlution S-155型激光剥蚀系统构成。分析条件如下：束斑直径为29μm(铁锂云母为13μm)，剥蚀频率为4Hz、能量密度4.4J/cm2。通常采用80s的单点计数时间，峰位时间为40s，背景测定时间为40s。实验过程中均选取美国国家标准技术研究院的标准玻璃NIST SRM 610和NIST SRM 612作为外标，美国地质调查局玄武岩玻璃BCR-2G和GSE-1G作为监测标样，校准分析元素的灵敏度并确认测试的准确性(Gaoetal., 2013)。数据处理统一使用ICPMSData Cal程序进行离线数据处理(Liuetal., 2008)，并使用29Si作为内标来校正仪器漂移，含量相对偏差优于±10%。

云母中的Li2O含量可以通过LA-ICP-MS进行精确的测定，也可以通过电子探针数据SiO2和F等与Li2O具有晶体化学关系的经验方程进行估算。本次研究的大部分云母核部可以进行原位测定，但颗粒的边部较窄(<15μm)，难以进行原位测定，因此选择少量足够大小的边部区域进行测定获得精确Li2O数据，同时利用探针数据和经验公式计算获得Li2O含量，将测定和估算值进行对比，验证经验公式的可靠性，随后将公式应用到其他未能进行LA-ICP-MS测定的云母颗粒中获得Li2O值。本文中云母矿物的Li2O含量计算主要采用两种经验公式。Tindle and Webb(1990)发现三八面体型云母中SiO2与Li2O含量呈正比，因此三八面体中云母Li2O含量使用下列经验公式进行计算：

Li2O (%)=0.287×SiO2(%)-9.552

(1)

而二八面体型云母则利用Li2O与F之间相关性的经验公式来进行计算(Tischendorfetal., 1997):

Li2O (%)=0.3935 × F1.326(%)

(2)

3 岩石地球化学

表1列出了吉隆二云母花岗岩和细晶岩的全岩主、微量元素组成分析结果。二云母花岗岩和细晶岩富硅富铝，SiO2和Al2O3含量分别大于71.3%和14.5%。二云母花岗岩含有较低的CaO、MgO和TiO2含量，分别为1.0%、0.19%和0.13%，细晶岩中这些成分的含量更低，分别为0.45%、0.04%和0.02%；二云母花岗岩和细晶岩均富碱，Na2O+K2O含量接近(～9.0%)，但K2O和Na2O的含量有差异，二云母花岗岩的K2O含量大于Na2O，K2O/Na2O的质量比值为1.2，而细晶岩的K2O/Na2O的质量比值为0.8。两种岩石的Fe2O3含量接近，约为0.50%，而FeO有差异，细晶岩的FeO含量(0.11%)低于二云母花岗岩的含量(0.76%)。两种岩石均显示过铝质特征(ACNK=1.06～1.26)。

吉隆二云母花岗岩样品的稀土总量为69×10-6，Eu负异常明显(δEu=0.33)，轻稀土(LREE)含量明显高于重稀土(HREE)，LREE/HREE约为6.0，而细晶岩的轻稀土总量明显降低，仅为10.5×10-6，具有更明显的Eu负异常(δEu=0.15)， 轻稀土相对于重稀土的富集程度不明显，LREE/HREE为2.5(图3)。二云母花岗岩和细晶岩中Li含量均较高，分别为312×10-6和206×10-6。细晶岩还含有较高B含量，为228×10-6。二云母花岗岩的Nb/Ta比值(7)略高于细晶岩(5)，而Rb/Sr比值(9)低于细晶岩(77)。

表1 吉隆淡色花岗岩全岩主量(wt%)与微量(×10-6)元素成分Table 1 Whole-rock major (wt%) and trace (×10-6) element compositions of the Gyirong two-mica granite and aplite

图3 吉隆二云母花岗岩和细晶岩的球粒陨石标准化稀土元素配分曲线 (标准化值据Sun and McDonough, 1989; 文献数据引自王晓先等，2017，取平均值)Fig.3 Chondrite-normalized REE patterns of the Gyirong two-mica granite and aplite (normalization values from Sun and McDonough, 1989; the published data shown as the average from Wang et al., 2017)

4 云母矿物学特征

二云母花岗岩、伟晶岩和细晶岩中的云母族矿物主要包括了铁叶云母和白云母，以及少量的铁锂云母、锂白云母出现在铁叶云母和白云母的边部，少见有单颗粒。

铁叶云母在二云母花岗岩和细晶岩中均有出现，呈半自形-自形片状产出，颗粒大小变化大，约为30～300μm。背散射电子图像显示，铁叶云母颗粒有成分差异，核部成分均一，常会出现暗色边，二云母花岗岩中边部的铁叶云母更富锂，边部一般小于15μm(图4a)；而出现在细晶岩中的铁叶云母的边部从内向外依次出现铁锂云母±锂白云母。铁锂云母一般宽度为8～20μm，多数铁锂云母与铁叶云母界限截然(图4b)，少数与核部残留的铁叶云母共生，界限不清(图5a)。比较特别的是，铁锂云母还可见与石英共生形成后成合晶的结构，它们局部替代了铁叶云母颗粒，后成合晶部分甚至可以占原生铁叶云母颗粒的60%以上(图4c, d、图5)。这种具有后合成晶的铁叶云母周围常见到共生的钾长石，钾长石颗粒靠近云母一侧边界不截然，局部呈现溶蚀的港湾状(图4c，d)。锂白云母偶尔出现在铁锂云母的边部，形成2～5μm的窄边，与铁锂云母之间的界限截然但不规则(图4b、图5a、图6a)。

白云母在三种岩相中均有出现，也具有成分分带特征，核部成分均一。在二云母花岗岩中，白云母呈自形-半自形片状，偶见具有富Fe的边部，并与绿泥石(内部有铁叶云母残留)、萤石和钾长石共生(图4e); 在细晶岩和伟晶岩中的白云母呈片状，常具有锂白云母的蚀变边(图4f)，或铁锂云母和锂白云母共同出现在边部(图6a)，方解石和萤石等矿物也可以在边部共生出现(图6)。钾长石常与白云母共生，两者边界不规则，偶见微粒石英被包裹在白云母中(图4f)。钾长石边部见被次生白云母替代(图5)。

云母族矿物的主量和微量元素成分见表2。二云母花岗岩中铁叶云母的核部和边部成分存在差异(图7a-c)。二云母花岗岩中铁叶云母核部Al2O3、FeO、MgO和TiO2含量平均值分别为～20.7%、～24.1%、～2.5%和～1.5%，Fe/(Fe+Mg)(apfu)比值为～0.84，而F含量变化范围大，介于0.59%～2.6%，平均～1.7%。与之相比，边部的铁叶云母的FeO、MgO和TiO2含量略低(分别为～16.6%、～1.9%和～0.1%)，Al2O3含量和Fe/(Fe+Mg)比值均与核部的接近(分别为～21.8%和～0.83)，其F含量为3.5%～6.1%，平均含量(～4.8%)高于铁叶云母核部成分。与二云母花岗岩中铁叶云母核部相比，细晶岩中铁叶云母核部具有相对略高Al2O3含量(～23.0%)，略低的FeO、MgO(图7a, b)和TiO2含量，分别为～22.7%，～0.45%和～0.83%，但Fe/(Fe+Mg)(apfu)比值稍高，为～0.97，同时含有1.1%～2.2% F含量(图7c)。利用LA-ICP-MS对不同岩相中铁叶云母核部进行分析，二云母花岗岩中的铁叶云母核部的Li、Rb、Cs含量分别为～3967×10-6、～2829×10-6、～990×10-6，K/Rb比值为～27，而W、Sn、Nb和Ta含量分别为～2.5×10-6、～100×10-6、～134×10-6和～23×10-6。相较于前者，细晶岩中铁叶云母具有更高的Li(～8697×10-6)、Rb(～4290×10-6)、Cs(～1160×10-6)，且W(～16×10-6)、Sn(～221×10-6)、Nb(～715×10-6)和Ta(～268×10-6)也较高，而K/Rb比值(～16)降低(图8)。

三种岩相中白云母成分略有差别(图7d-f)。二云母花岗岩中的白云母含有较高的Al2O3(～34.7%)，MgO(～0.82%)和TiO2含量(～0.43%)，较低的FeO含量(～2.6%)，F含量大都低于检测限。伟晶岩中的白云母具有更低的MgO(～0.20%)和TiO2含量(～0.08%)，FeO含量与二云母花岗岩中白云母的FeO含量接近，为～2.4%(图7e)；它还含有少量F，最高达到0.12%。三种岩相中，细晶岩的白云母具有最高的FeO含量(～4.3%)，较低的MgO(～0.29%)和TiO2含量(～0.07%)，F含量较高，平均含量为～0.21%。二云母花岗岩中的白云母富Fe边部含有～7.2% FeO和～1.6% MgO含量，较低的TiO2含量(～0.15%)。钾长石边部出现的白云母接近端元组分，仅含有0.18%的FeO含量，且MgO和F含量低于检测限。

对三种岩相中的白云母进行LA-ICP-MS分析(表2、图8)，二云母花岗岩中白云母含有～863×10-6Li，～1006×10-6Rb、～37×10-6Cs、～16×10-6W、～112×10-6Sn、～41×10-6Nb和～2.7×10-6Ta含量，其K/Rb比值最高，且变化范围较大(67～124)。相比之下，伟晶岩和细晶岩中的白云母微量元素成分相似，它们具有更高的Li(～1980×10-6和～1589×10-6)、Rb(～2384×10-6和～2168×10-6)、Cs(～185×10-6和～126×10-6)、Nb(～241×10-6和～190×10-6)、Ta(～11×10-6和～37×10-6)、W(～27×10-6和～39×10-6)和Sn含量(～388×10-6和～263×10-6)，更低的K/Rb比值(～38和～35)。

图4 吉隆二云母花岗岩和伟晶岩(细晶岩)中云母的背散射电子图像(a)二云母花岗岩中云母集合体，铁叶云母具有富锂边，白云母边部富Fe；(b)细晶岩中铁叶云母边部有铁锂云母和锂白云母产出；(c)细晶岩中铁锂云母和石英呈后成合晶结构，生长在铁叶云母和钾长石之间；(d)细晶岩中铁锂云母和石英呈后成合晶结构替代了大部分铁叶云母颗粒，集合体与钾长石、绿柱石等矿物共生；(e)二云母花岗岩中的白云母边部富Fe，与绿泥石、萤石共生；(f)细晶岩中白云母边部有锂白云母增生，与钾长石、石英共生. Fe-Ms-富Fe白云母；Fl-萤石；Chl-绿泥石；Tri-锂白云母Fig.4 Backscattered electron (BSE) images of micas from the Gyirong two-mica granite and the pegmatite (aplite)(a) siderophyllite and muscovite occur as aggregates in the two-mica granite, the rim of the siderophyllite is rich in lithium and the rim of the muscovite rich in Fe; (b) siderophyllite overgrown by zinnwaldite and trilithionite; (c) the symplektitic aggregate of zinnwaldite and quartz between siderophyllite and K-feldspar in aplite with the irregular boundary; (d) the aggregate of zinnwaldite and quartz replace the siderophyllite in aplite, neighboring with K-feldspar and beryl; (e) muscovite with Fe-rich rim, intergrown with chlorite and fluorite in the two-mica granite; (f) trilithionite overgrowth on muscovite in the aplite, intergrown with K-feldspar and quartz. Fe-Ms: Fe-rich muscovite; Fl-fluorite; Chl-chlorite; Tri-trilithionite

图5 吉隆细晶岩中云母的背散射电子图像和元素面扫描图(a)云母背散射电子图像，铁锂云母和石英集合体取代了铁叶云母，铁锂云母和锂白云母中心有残留铁叶云母核部；(b)为图(a)局部的F元素分布图，数值为对应部分的F含量(%)；(c、d)Fe和Mg元素分布图；颜色代表对应元素相对高低Fig.5 Backscattered electron (BSE) image and the elemental mappings of micas from the Gyirong aplite(a) siderophyllite replaced by the aggregate of zinnwaldite and quartz, and in the bottom of the grain irregular remnants of siderophyllite as the inner zoning included in the zinnwaldite and trilithionite; (b) F mapping of the part of Fig.5a, digits corresponding to F contents (%) in the micas; (c, d) Fe and Mg mappings. colors represent the relative contents of each element

铁叶云母和白云母边部的铁锂云母的主微量元素含量存在差别(图7、图8)。铁叶云母边部的铁锂云母成分区间比较大，SiO2、FeO和MgO含量为41.4%～49.5%(平均值～45.0%)、8.5%～14.2%(平均值～11.6%)和0.19%～1.5%(平均值～0.35%)，F含量为3.3%～6.2%(平均值4.5%)(图7f)。白云母边部的铁锂云母成分比较集中，SiO2、FeO和MgO含量分别为～48.1%，～6.3%和～0.19%，F含量则为～6.0%(图7f)。微量元素特征上，铁叶云母边部的铁锂云母具有更高的Li含量(21149×10-6)，K/Rb比值为22，且Cs含量(416×10-6)、Sn含量(87×10-6)、Nb含量(282×10-6)和Ta含量(144×10-6)降低，而Rb、W含量与核部的铁叶云母接近，分别为3952×10-6和5.5×10-6和(图8)。白云母边部的铁锂云母具有更高的Li(～24133×10-6)和Cs含量(～436×10-6)，但Sn(～95×10-6)、Nb(～82×10-6)和Ta含量(～4.1×10-6)含量降低，其K/Rb比值稍高(～42)，Rb(～2026×10-6)和W含量(～22×10-6)与核部的白云母接近(图8)。

锂白云母出现在伟晶岩和细晶岩中的白云母边部和铁锂云母边部。出现在白云母边部的锂白云母成分差别较小(图7e，f)，细晶岩中的含有～20.6% Al2O3，～0.14% FeO，～4.6% Li2O和～6.4% F；伟晶岩中锂白云母成分与细晶岩中接近，含有Al2O3含量为～20.7%，稍高的FeO(～0.81%)、Li2O(～5.5%)和F含量(～7.4%)。而在细晶岩中铁叶云母边部的锂白云母相对于其它锂白云母具有稍高的Al2O3含量(～20.7%)，更高的FeO含量(～3.6%)，其Li2O含量(～4.2%)和F(～5.9%)略低(图7b, c)。

5 绿柱石矿物学特征

吉隆地区的绿柱石主要出现在细晶岩和伟晶岩中，粒径一般在30～300μm，伟晶岩中的绿柱石颗粒粗大，野外肉眼可见，底面宽1～2cm，长度可达2～3cm。绿柱石主要以半自形-自形的颗粒产在造岩矿物晶间，可见良好的柱状晶形或六方底面，BSE图像显示这些绿柱石颗粒具有明显的环带结构，偶尔包裹石英、长石、云母等矿物(图2f, h)。

伟晶岩和细晶岩中的绿柱石的成分接近，含有BeO 13.8%～16.2%(表3)。存在于绿柱石晶体结构通道中的K、Na、Li、Cs、Rb等碱金属含量在不同样品中差异较小(图9a，b)。电子探针数据显示，吉隆绿柱石含有较低的Na2O含量(<0.5%)和K2O含量(<0.04%)。LA-ICP-MS数据显示，细晶岩和伟晶岩中的绿柱石的Cs含量分别为～428×10-6和～930×10-6，而Rb含量接近，分别为～39×10-6和～45×10-6(表3)。绿柱石样品中的Li含量较低，介于360×10-6和-844×10-6之间，平均值为642×10-6。因此，从碱金属含量上进行分类，吉隆伟晶岩和细晶岩中的绿柱石都属于含碱绿柱石。

所有绿柱石样品中的FeO含量变化不大，主要在0.2%～0.7%之间，而MgO含量较低<0.1%，Mg/Fe(apfu)比值仅为0.15(图9c)。绿柱石中的CaO含量小于0.03%，Mn的含量低于85×10-6，含有一定的Zn(90×10-6～355×10-6)，Sc和Ga含量分别低于32×10-6和99×10-6。稀土元素含量较低，均低于检测限。

6 讨论

6.1 吉隆花岗质岩石中不同类型云母的形成机制

吉隆地区的花岗质岩石包括二云母花岗岩、伟晶岩和细晶岩，其中产出的云母族矿物主要为铁叶云母和白云母，它们具有特殊成分分带，核部成分均一，富锂云母以增生边或替代原生云母形式产出。铁锂云母是铁叶云母与多硅锂云母或铁云母与锂白云母为端元组分的中间成分矿物，而锂云母则是以白云母、锂白云母、多硅锂云母为端元组分的矿物(Riederetal., 1999)。锂在花岗岩体系中通常富集在锂云母、锂辉石、透锂长石等矿物中，而在云母作为唯一富锂矿物的岩石中，云母的Li含量可以基本反映全岩中的Li富集程度(王汝成等，2019)。因此，具有环带结构的云母成分可以帮助了解体系中锂变化的过程。Li是不相容元素，随着岩浆演化程度的升高，花岗岩-伟晶岩中云母的锂含量也会升高(李洁和黄小龙，2013；Lietal., 2015；Breiteretal., 2017；Tianetal., 2021)，铁锂云母和锂云母可以是岩浆的产物，这种情况下全岩Li含量可以达到1000×10-6以上，当锂云母大量出现时对应的全岩Li含量更高，如我国江西宜春、法国Beauvoir花岗岩中全岩Li达到5000×10-6(Cuneyetal., 1992; Huangetal., 2002)。而吉隆花岗岩体系中虽然出现了铁锂云母和锂云母，而且成分与宜春(李洁和黄小龙，2013；Lietal., 2015)、可可托海三号脉(Wangetal., 2007)以及珠峰前进沟(刘晨等，2021)等地典型的铁锂云母和锂云母成分相似(图7a)，但其全岩的Li含量仅为200×10-6～300×10-6。因此，该岩体中的富锂云母很难在岩浆期Li达到饱和时结晶而成。

表3 吉隆伟晶岩和细晶岩中绿柱石主量(wt%)与微量(×10-6)元素成分Table 3 Major (wt%) and trace (×10-6) element compositions of beryls in the Gyirong pegmatite and aplite

图6 吉隆伟晶岩中白云母的背散射电子图像和元素面分布图(a)白云母边部有铁锂云母和锂白云母分布；(b-e)Al、Fe、Na、F元素面分布图；(f)边部有萤石和方解石共生. 面分析中颜色代表元素相对含量的高低.(b)图上可见激光剥蚀点的位位置Fig.6 Backscattered electron (BSE) image and the elemental mappings of micas from the Gyirong pegmatite(a) siderophyllite and trilithionite occur as the rim of the muscovite grain; (b-e) Al, Fe, Na and F mappings for the mica grain; (f) fluorite (Fl) and calcite (Cal) in the F mappings. Colors represent the relative contents of each element. Small holes in Fig.6b are spots of laser-ablation analyses

图7 吉隆二云母花岗岩与伟晶岩(细晶岩)云母族矿物(a、d)分类图和化学组分图解(b、c、e、f)(底图据Rieder et al., 1997; Brigatti et al., 2001修改)文献中典型富锂云母：宜春(李洁和黄小龙，2013; Li et al., 2015)、可可托海三号脉(Wang et al., 2007)、珠峰前进沟(刘晨等，2021)Fig.7 Classification (a, d) and compositional variation (b, c, e, f) of micas from the Gyirong two-mica granite and pegmatite (aplite) (modified after Rieder et al., 1997; Brigatti et al., 2001)The published data from Yichun (Li and Huang, 2013; Li et al., 2015), Koktakay 3# pegmatite (Wang et al., 2007), Hermit Gorge in Qomolangma (Liu et al., 2021)

吉隆花岗质岩石中的铁锂云母和锂白云母以增生边的形式出现在成分均一的铁叶云母和白云母边部，或铁锂云母与石英形成蠕虫状后成合晶替代核部原生铁叶云母，还常见与云母共生的钾长石无平整边界，明显具有被蚀变-溶蚀-分解的痕迹，且在钾长石颗粒的边部还有纯白云母出现(图5)。云母成分特征显示核部和边部的成分大都没有重叠的区域(图7)，这些特征都显示原生的铁叶云母和白云母发生了溶解，形成了次生的富锂云母，除了铁锂云母之外也并无其他的富集Fe和Al的矿物形成。而部分颗粒铁叶云母被分解，并被铁锂云母和石英的组合所替代，很明显其产物含有更多的Si组分，但Fe组分却降低了，因此可以推断共生的钾长石发生了溶解，并提供了相应的组分。另一方面，云母反应式两边的摩尔体积变化也可以验证云母蚀变反应进行的可能性，但由于铁锂云母并非端元组分的矿物，无法获得精确的摩尔体积。通过估算得到铁叶云母、铁锂云母、锂白云母的摩尔体积接近，介于138～156cm3/mol，根据反应式(3)，1mol铁叶云母形成2mol铁锂云母，体积增加，需要更多的空间。反应式(3)的反应物和产物的摩尔体积相近，分别大约为370cm3和331.88cm3。因此从摩尔体积来看，形成铁锂云母和石英的组合需要溶解钾长石。因此，结合观察到的钾长石颗粒与云母颗粒共生，且在两者边界出都发生了溶蚀，形成了铁锂云母和石英组成的蠕虫状后成合晶结构，由此推断钾长石参加了蚀变反应，提供了物质与空间。云母蚀变形成次生矿物的过程还体现在二云母花岗岩中白云母边部出现富Fe白云母，共生的矿物有绿泥石(中心有铁叶云母的残留)，可以推断铁叶云母蚀变为绿泥石时也为白云母的蚀变提供了充足的Fe(图4a, e)。而当白云母与富Li-F流体反应的时候可以形成铁锂云母与锂白云母的组合，F可以形成萤石，方解石的出现体现了流体中富含CO32-(反应式4)。类似的过程在一些花岗岩-伟晶岩中也有提及，如白云母具有富Fe边，铁锂云母和锂白云母置换白云母，锂云母在白云母边部增生，这些通常都被认为是在岩浆晚期体系中出现Li-F富集的流体时形成的(Charoyetal., 1995; Breiteretal., 2022)。因此，可以推断吉隆花岗质岩石的体系中，原生的铁叶云母和白云母受到后期Li-F流体作用，形成了次生的铁锂云母和锂白云母，主要反应式如下：

图8 吉隆二云母花岗岩和伟晶岩(细晶岩)中云母族矿物微量元素图解Fig.8 Variable trace elements concentrations of the micas from the Gyirong two-mica granite and pegmatite (aplite)

KFe2Al3Si2O10OH2+2 KAlSi3O8+(Li+F)(aq) → 2 KFeLiAl2Si3O10F2+2 SiO2+K+(aq)

铁叶云母+ 钾长石+ Li, F+水→ 铁锂云母+ 石英+ K+

(3)

白云母(含Fe)+ Li, F+水+ Ca2+(流体)→ 铁锂云母+ 锂白云母+ 萤石+ 方解石

(4)

3 KAlSi3O8+H2O → KAl3Si3O10OH2+6 SiO2+2K+(aq)

钾长石+ 水→ 白云母+ 石英+ K+

(5)

图9 吉隆伟晶岩和细晶岩中绿柱石成分图解(c,据Merino et al., 2013修改)文献数据：普士拉和前进沟(Liu et al., 2020)和库曲(陶湘媛等，2020)Fig.9 Chemical compositions of beryls from the Gyirong pegmatite and aplite (c, modified after Merino et al., 2013)Data sources: Pusila and Hermit Gorge (Liu et al., 2020), and Kuqu (Tao et al., 2020)

值得一提的是，如果反应产物SiO2在流体中不断被迁移带出体系，如形成石英脉等，这将促进反应式(3)进行，钾长石也可能会形成次生的具有端元成分的白云母(反应式5)作为反应产物在反应式(3)中出现。

吉隆花岗质岩石中云母成分环带和边部富Li特征，并非是单个持续不间断结晶过程导致的(Michaud and Pichavannt, 2020)，而是后期富Li-F流体作用与原生云母反应之后再平衡的产物，该流体作用在不同岩相中也是广泛存在的。

6.2 云母对岩浆-热液演化的指示

云母是岩浆分异演化和稀有金属富集的重要指标矿物，如云母中稀有金属Li、Rb、Cs随着分异演化程度增加而升高，而K/Rb和K/Cs比值随之降低(Rodaetal., 2007; van Lichterveldetal., 2008; 刘莹等，2018；Yinetal., 2019; 王汝成等，2019)，同时云母还常常是稀有金属元素Nb、Ta、W、Sn等的主要载体，白云母和黑云母对这些元素具有不同的相容性，据此也可以了解稀有金属元素在花岗岩体系中不同阶段的富集和变化趋势(Stepanovetal., 2014; Breiteretal., 2022)。本次研究的吉隆地区的三种岩相(二云母花岗岩、伟晶岩、细晶岩)中云母成分的变化，总体而言，白云母中K/Rb比值明显降低，铁叶云母中的K/Rb比值也呈现了同样的趋势，不过二云母花岗岩中K/Rb比值的变化大于细晶岩，因此，虽然两类云母都体现了伟晶岩和细晶岩具有的相对较高的演化程度，但细晶岩中原生铁叶云母的富锂程度高于二云母花岗岩中的铁叶云母，且其Rb和Cs含量也是所有云母中最高的。结合全岩成分，细晶岩对于二云母花岗岩全岩的Nb/Ta比值变低(7.2到5.1)，Rb/Sr比值相对较高(9到77)，稀土总量降低(69×10-6到11×10-6)，这些证据都佐证了本区细晶岩具有较高的演化程度，这也符合前人研究所获得的结论(Linnen and Keppler, 2002)。然而，边部的铁锂云母虽然Li含量急剧增加，但与其核部的铁叶云母或白云母的K/Rb比值相比，并无明显的变化趋势，这显示了在流体活动阶段，整个体系中的演化程度并未有明显的增加。

不同类型云母的微量元素含量对比可见，白云母对W和Sn具有相对高的相容性，W含量最高达60×10-6，Sn含量最高为600×10-6(图8c)，而铁叶云母对Nb和Ta的相容性最高，含有120×10-6～1100×10-6Nb和20×10-6～400×10-6Ta(图8d)，该值接近铌钽矿床中含Fe云母中已知的最高Nb含量数量级(如：江西黄山岩体，～1800×10-6，Zhuetal., 2018；江苏苏州岩体，～1500×10-6, Tianetal., 2021)，而在次生的富锂矿物中这些稀有金属元素的含量都较低。在花岗岩岩浆-热液成矿体系中，铌钽因其流体/熔体的分配系数极低而主要富集在熔体中，且很难进入流体中(van Lichterveldeetal., 2008)，传统意义上W是亲流体成矿元素，主要形成热液矿床(康永孚和李崇佑，1991; 袁晶等，2017)，晚期热液流体中结晶的白云母中Sn可以达到1500×10-6(Breiteretal., 2022)。据此，可以推断在吉隆的花岗岩体系中具有初始的Nb-Ta富集，具有随着演化进一步富集的潜力，但流体阶段并没有W和Sn元素的富集特征，因此热液成矿作用发生的可能性较低。

6.3 矿物对吉隆岩体锂富集的指示意义

绿柱石普遍含有Rb、Li、Cs等碱金属元素，通过碱金属元素之间的相关性可以反映结晶介质的地球化学特征，结合Mg/Fe比值还能进一步了解绿柱石的成因特征(Nováketal., 2003；Merinoetal., 2013; 陶湘媛等，2020)。吉隆伟晶岩和细晶岩中绿柱石都具有极低的Mg/Fe(apfu)比值(图9c)，结合它们的产状，判断它们是岩浆期产物。陶湘媛等(2020)的研究发现绿柱石中Li含量受控于岩浆中Li富集程度和晶体形成条件，尽管绿柱石不能成为岩浆分异演化程度的指标，但能一定程度上反映源区中Li的富集程度。岩浆成因的且演化程度较高的岩浆中产出的绿柱石还具有较高的Cs含量和Cs/Na比值。普士拉和库曲地区均有锂辉石伟晶岩产出，而珠峰前进沟有铁锂云母和锂云母产出，将吉隆地区的绿柱石成分与这三个具锂矿化特征的岩体中的绿柱石对比发现，吉隆岩体与珠峰前进沟中绿柱石成分相当，含量较低，且Rb2O、Cs2O含量以及Cs/Na比值为所有对比样品中最低。这显示了吉隆绿柱石结晶时，岩浆体系中的Li并未富集，这与原生铁叶云母和白云母中的低Li特征相符。

然而，吉隆岩体晚期岩浆中有高度富集Li-F流体出现，发生交代作用形成了富锂矿物，显示该过程也是锂富集的重要过程。最新研究表明，无论是在卤水型矿床或是伟晶岩型锂矿床中，锂分配进岩浆挥发相中是锂的重要富集机制之一，这些富锂岩浆挥发相常被云母矿物所捕获赋存在层间，云母是锂的重要储库(Munketal., 2018；Trochetal., 2022；Ellisetal., 2022)。中国锂地球化学分布图上显示吉隆地区位于雅鲁藏布江地球化学省，该地区具有极高的锂富集异常(王学求等，2020)。因此，可以推断吉隆花岗质岩石中锂富集云母的出现可能是导致该地区锂异常富集的原因之一。

7 结论

(1)吉隆二云母花岗岩、伟晶岩和细晶岩中造岩矿物铁叶云母和白云母具有成分分带，边部有铁锂云母和锂白云母的增生边，或铁锂云母和石英的后成合晶替代早期的云母颗粒，体现了云母族矿物早期岩浆阶段的生长叠加晚期富Li-F流体交代作用的形成过程。

(2)全岩和云母成分显示吉隆伟晶岩和细晶岩具有比二云母花岗岩更高的演化程度，Nb-Ta在原始岩浆中富集，流体中不富集W-Sn，因此，该岩体可能具有岩浆期Nb-Ta成矿潜力。

(3)原生云母和绿柱石成分显示吉隆花岗质岩浆初始Li并不富集，晚期岩浆中富Li流体活动可能是该地区Li异常富集的重要过程之一。

致谢本文在准备过程中得到中国科学院地质与地球物理研究李晓峰研究员的支持和帮助，在此表示感谢。感谢审稿人对本文提出的宝贵意见。