劉麗君，王登紅，楊岳清，付小方，郝雪峰，潘　蒙，唐　屹，陳振宇（1.中國地質大學（北京），北京　10008；.中國地質科學院礦產資源研究所，國土資源部成礦作用與資源評價重點實驗室，北京　10007；.四川省地質調查院，成都　610081）

四川甲基卡新三號稀有金屬礦脈成礦特征的初步研究

劉麗君1，2，王登紅2，楊岳清2，付小方3，郝雪峰3，潘蒙3，唐屹3，陳振宇2
（1.中國地質大學（北京），北京100083；2.中國地質科學院礦產資源研究所，
國土資源部成礦作用與資源評價重點實驗室，北京100037；3.四川省地質調查院，成都610081）

介紹了近年來在四川甲基卡稀土金屬礦區(qū)外圍北部發(fā)現(xiàn)的新三號（X03號）超大型礦脈特征，通過對ZK1101鉆孔巖心的詳細研究，初步查明：甲基卡新三號脈的稀有金屬礦化以鋰為主，共伴生有鈹、鈮鉭、錫等金屬，在頂?shù)装鍑鷰r中存在紅柱石礦化和銫的金屬礦化；金屬礦物主要是鋰輝石，少量綠柱石、鈮鉭鐵礦等；礦石類型主要有偉晶型、細晶型和混合型；礦化分帶不太發(fā)育，主要是由于多階段的交代和充填結晶作用反復進行而使得結構帶復雜化；圍巖蝕變主要是紅柱石化、堇青石化、電氣石化等。綜合分析，甲基卡新三號脈在成因上與新疆的可可托海三號脈既有共性也有區(qū)別：前者在成因上受控于甲基卡熱-變質-巖漿穹窿構造，后者主要定位于輝長角閃巖內部的封閉環(huán)境。

稀有金屬；礦化特點；礦石組構；鋰輝石；新三號脈；甲基卡

鋰作為最輕的金屬，因其特殊的物化性質在稀有金屬礦產和戰(zhàn)略性新興礦產資源中占據(jù)著重要的地位。近年來，各國對于金屬鋰的關注和重視程度亦越來越高［1-4］。甲基卡稀有金屬礦床作為亞洲最大的鋰輝石礦床，在20世紀80年代探明的Li2O儲量就達92萬t。近年來，該礦區(qū)北部更是取得了突破性的找礦進展，新三號脈的發(fā)現(xiàn)使得新增Li2O資源儲量達64.31萬t。目前甲基卡礦田Li2O的資源總量已達到188.77萬t，超過澳大利亞格林布什而成為世界第一大固體鋰礦床［5-7］；但是，進一步的勘查工作還在進行，找礦難度越來越大，迫切需要深入研究典型礦床的成礦規(guī)律，以期指導下一步的找礦工作。本文通過對甲基卡新三號脈（X03號脈）主要鉆孔之一的ZK1101所揭示的礦石結構、構造，主要礦石礦物鋰輝石等特征，介紹新三號脈的主要礦化特點，以期有助于下一步的勘查工作。

1　礦床地質概況

甲基卡花崗偉晶巖型鋰多金屬礦床位于四川省西部康定、雅江、道孚三縣交界處，海拔4 300 ～4 500 m，面積約62 km2，距國道川藏公路塔公站25 km，有簡易公路相通。礦床地處青藏高原東南緣，松潘甘孜地槽褶皺系東緣、石渠雅江地向斜核心部位四級構造單元甲基卡穹隆狀短軸背斜中［8］。礦區(qū)內出露地層為三疊系西康群砂頁巖，經區(qū)域變質和接觸變質作用而形成的黑云母石英片巖、二云母石英片巖和紅柱石、十字石石英片巖等中淺變質巖系。印支期含鋰二云母花崗巖株沿甲基卡短軸背斜侵入（圖1），與成礦作用關系密切。圍繞花崗巖內外接觸帶派生出一系列花崗偉晶巖脈，已發(fā)現(xiàn)含鋰、鈹、鈮、鉭的偉晶巖礦脈114條，其中鋰礦脈78條、鈹?shù)V脈18條、鈮鉭礦脈18條［5］。整個礦區(qū)共探明的氧化鋰儲量居中國第一，為超大型花崗偉晶巖型稀有金屬礦床，共生的氧化鈹儲量也達到大型礦床規(guī)模［9］。2011年以來，“中國三稀資源戰(zhàn)略調查”項目組將甲基卡作為重要遠景區(qū)部署了一系列工作［3］，通過地質填圖、物化探測量和遙感解譯，圈定了3條近南北向的高阻異常帶，根據(jù)零星偉晶巖露頭和殘坡積物分布特點，配合少量淺鉆，發(fā)現(xiàn)了多條新礦脈。其中對甲基卡A區(qū)，于2013年6—7月完成第1期5個驗證鉆孔的施工，總進尺545.35 m，孔孔見礦，141件樣品的Li2O含量為0.8% ～2.81%，平均品位達1.61%，初步肯定了其工業(yè)價值［6］。隨后又加強了地質調查工作，至2014年8月底，宏觀上控制了新發(fā)現(xiàn)礦脈的礦化范圍和經濟價值，估算333+ 3341資源儲量達64.31萬t，相當于6個大型鋰輝石礦床。

2　礦體特征

綜合分析以往發(fā)現(xiàn)的近500條偉晶巖脈和近年來發(fā)現(xiàn)的9條偉晶巖脈，以新發(fā)現(xiàn)的新三號脈（X03號脈）規(guī)模最大，因此本文作了較詳細的研究。X03號脈位于甲基卡二云母花崗巖巖株北部，至巖體直線距離約3 km。脈體在地表被第四系覆蓋，零星露頭，深部具有分枝復合特點，走向近南北，傾向西，傾角25°～35°，長度大于1 050 m，平均厚度66.4 m，最厚達110.17 m（在03線），南、北兩側礦體延伸尚未控制 （圖2）。X03號脈全脈礦化，Li2O平均品位1.51%。初步控制延深200余m，但深部尚未圈閉。

圖2　甲基卡新三號脈地質平面圖（a）和剖面圖（b）Fig.2　Geological map（a）and profile（b）of X03 veinin Jiajika field

本文研究的ZK1101鉆孔，位于X03號脈的中部靠南側，孔深126.49 m，采集巖心樣品123件，磨制光薄片123件，巖心粉末化學分析樣44件。從ZK1101鉆孔揭示的巖性組合看，自上而下總體上可以分為4大段：①0～41.97 m為含鋰輝石偉晶巖；②42.97～69.80 m為紅柱石二云母石英片巖；③69.80～80 m為含鋰輝石偉晶巖；④80～126.49 m為紅柱石二云母石英片巖。

2.1主要礦種及元素分布概況

甲基卡新三號脈的稀有金屬礦化以鋰為主，共伴生有鈹、鈮鉭、錫等金屬，在頂?shù)装鍑鷰r中存在紅柱石礦化和銫的金屬礦化。根據(jù)ZK1101鉆孔巖心連續(xù)劈心 （每個樣長2 m）取樣分析，偉晶巖礦體的 Li2O品位 0.23%～1.72%，平均1.06%；Be含量（10.20～232.00）×10-6，平均168.63×10-6；Rb（521.00～1 889.00）×10-6，平均1 255.15×10-6；Nb（16.50～142.00）×10-6，平均98.20×10-6；Ta（1.48～43.70）×10-6，平均27.60×10-6；Sn（37.20～199.00）×10-6，平均76.38×10-6；Cs（70～250）×10-6，平均124× 10-6。根據(jù)對ZK1101鉆孔19件不同類型含鋰偉晶巖手標本樣品的分析測試，Li2O含量變化于0.1%～7.7%，平均4.7%。

表1所列為含鋰偉晶巖代表性標本及圍巖標本的分析測試結果，樣品相對較小且均勻，所測結果 （含量）較工程取樣要高 （鉆孔巖心連續(xù)劈心取樣的樣品有時候是偉晶巖和片巖夾石的混合物）。Li、Be、Rb、Cs、Nb和Ta的平均含量：在偉晶巖中分別為10 015.83×10-6、203.04×10-6、575.96×10-6、73.95×10-6、75.13×10-6和25.55×10-6；在片巖中分別為 813.45×10-6、13.04×10-6、411.30×10-6、137.97×10-6、16.80×10-6和2.67×10-6。Sn的含量一般小于5 ×10-6，但高含量樣品平均可達91.76×10-6（偉晶巖中）和62.00×10-6（片巖中），說明錫礦化比鋰更趨于分散，可大量進入圍巖而導致分散。

在空間分布特點上，由X03號脈ZK1101巖心粉末樣中主要成礦元素隨深度變化的折線圖圖3可以看出，該巖心自上而下所體現(xiàn)出來的礦化現(xiàn)象是：偉晶巖部分富集鋰、鈹、鈮、鉭、銫、錫等元素，鈮含量比鉭含量總體相對偏高，除銫的富集在深度上呈現(xiàn)多峰式特點之外，其他幾個元素在偉晶巖和圍巖中的富集程度存在顯著差異。因此，鉆孔ZK1101揭示的主要是偉晶巖型礦化，只有Cs可能在圍巖中出現(xiàn)富集，這是今后綜合評價時需要注意的。

表1　甲基卡新三號脈ZK1101巖心手標本樣品主要成礦元素分析測試結果Table 1　Contents of rare metals of samples from Drill hole ZK1101 across X03 pegmatite vein in Jiajika　wB/10-6

圖3　甲基卡新三號脈ZK1101巖心主要成礦元素含量隨深度變化圖Fig.3　Contents change of rare-metal elements with depth of the samples from ZK1101，X03 pegmatite vein，Jiajika

2.2礦石礦物和脈石礦物

甲基卡礦區(qū)新三號偉晶巖脈由ZK1101鉆孔見到的礦物主要有微斜長石、鈉長石、石英、白云母、鋰輝石、腐鋰輝石、電氣石、磷鋰錳礦、黃鐵礦、磷灰石、磁黃鐵礦、磁鐵礦、鋰藍閃石、鋰云母、磷鋰鋁石、錳鋁榴石、鋯石、榍石、綠柱石、鉭鈮鐵礦、鈮鉭鐵礦、錫石等。最常見的礦石礦物是鋰輝石，少量綠柱石、鈮鉭鐵礦、錫石等；具有找礦意義的脈石礦物主要是電氣石、紅柱石、堇青石等。鋰礦物比較簡單，主要是鋰輝石（還見到有磷錳鋰礦），但鋰輝石的產出特點很復雜，從鉆孔ZK1101看，鋰輝石的產出狀態(tài)至少可分為4種情況：①微晶毛發(fā)狀；②細晶狀；③中粒條形梳狀；④粗粒狀。該鉆孔巖心以細晶狀和微晶毛發(fā)狀鋰輝石為主，局部中間交代有梳狀和粗粒狀的鋰輝石。由表2可以看出，不同深度的鋰輝石中，主量元素含量有所變化，尤其是FeO和MnO含量表現(xiàn)出明顯的隨埋藏深度加大而降低的趨勢（圖4）。

鋰輝石主要賦存在細-中粒石英鈉長石鋰輝石交代帶中，礦石一般較富，且礦化連續(xù)均勻，但結晶較細（圖5a—e）；鈮鉭鐵礦主要賦存在偉晶巖中，呈黑色-紅褐色自形短柱狀產出，粒度細小，一般長約0.2～0.5 mm，主要產于各類交代結構帶中 （圖5f）；磷錳鋰礦比較少見，與鋰輝石共生，細粒結構，他形粒狀產出 （圖5g）；綠柱石常呈他形粒狀，粒度細小，偶見于鋰輝石交代結構帶中；錫石呈他形不規(guī)則狀產出，具交代殘余結構，常被石英等礦物交代，粒度細小，一般為0.1～0.5 mm（圖5h）；黃鐵礦在偉晶巖中罕見，但在圍巖（片巖）中呈星點狀出現(xiàn)。

表2　甲基卡新三號脈ZK1101鉆孔巖心中鋰輝石的電子探針分析結果Table 2　Results of electron probe analysis of spodumene from ZK1101，X03 pegmatite vein，Jiajika　wB/%

圖4　鋰輝石的主量元素隨深度變化散點圖Fig.4　Scatter plots of oxide contents with depth of spodumene from ZK1101，X03 pegmatite vein，Jiajika

2.3礦石類型和礦化分帶

甲基卡礦區(qū)未見新疆可可托海3號脈那樣具有良好分帶性的礦脈，但鋰礦石類型也比較復雜，僅從ZK1101就可以看到偉晶型、細晶型、混合型等主要鋰礦石類型。偉晶型鋰礦石主要指含有粗粒狀鋰輝石的礦石；細晶型指的是鋰輝石呈細粒狀、毛發(fā)狀產出的礦石；而混合型則是既有粗晶鋰輝石又有細晶狀、毛發(fā)狀鋰輝石的礦石。這3種鋰礦石類型在化學成分上變化不大，細晶狀和毛發(fā)狀鋰輝石為主的礦石（細晶型）含鋰甚至高于偉晶型鋰礦石（表1）。3種類型礦石在野外肉眼可見的區(qū)別明顯，但是細粒狀的鋰輝石以及毛發(fā)狀鋰輝石的橫截面常常難以區(qū)分是鋰輝石還是糖粒狀鈉長石等細粒狀礦物，導致野外鑒定時可能漏掉重要的礦化線索。因此，強調細晶型鋰礦石的存在是非常必要的。新三號礦脈的礦石構造常見的主要有稀疏浸染狀構造、梳狀構造和斑雜狀構造；結構主要有交代結構、包含結構、文象結構、蠕蟲交代結構、壓碎結構等。

甲基卡新三號脈的礦化分帶不是太發(fā)育，主要是由于多階段的交代和充填結晶作用反復進行，而使得結構帶復雜化。

2.4圍巖蝕變和蝕變分帶

圖5　甲基卡新三號脈ZK1101鉆孔巖心中主要礦物的顯微特征Fig.5　Characteristics of major rare metal minerals under microscope from ZK1101，X03 pegmatite vein，Jiajika Ab—鈉長石；Ms—白云母；Spd—鋰輝石；col-Tan—鈮鉭鐵礦；Cst—錫石

甲基卡新三號脈的圍巖蝕變主要是紅柱石化、堇青石化、電氣石化、黃鐵礦化等。圍巖具斑狀變晶結構，變斑晶常為堇青石、紅柱石等礦物?？傮w而言，宏觀上圍巖蝕變局限于偉晶巖脈附近且分帶性不明顯，范圍也較局限；但從ZK1101鉆孔巖心薄片鑒定的結果可以看出，自上而下，圍巖中的變斑晶 （紅柱石、堇青石）顏色呈現(xiàn)淺灰白色→黑褐色→褐黃色的變化特點，鉆孔底部巖心的圍巖變斑晶顏色變化又反之，且局部變斑晶甚至可見環(huán)帶狀顏色變化，這都是變斑晶不同程度被交代的結果。紅柱石和堇青石在手標本上可見截面呈現(xiàn)不規(guī)則的正方形和長方形，粒度細小，一般粒徑為2 ～3 mm。數(shù)量上，變斑晶自上而下也呈現(xiàn)出從有到無，往下再出現(xiàn)的特點，在變斑晶數(shù)量減少甚至沒有的局部位置，圍巖呈鱗片細粒狀變晶結構，致密塊狀構造。電氣石化主要出現(xiàn)在偉晶巖和圍巖的接觸部位。蝕變帶寬一般為0.1～0.5 m，電氣石多為黑色長柱狀、針狀自形晶體，長0.5～1 mm，有的甚為細小，密集排列分布，呈現(xiàn)一定的定向性。黃鐵礦在圍巖中主要呈半自形-他形粒狀零星分布，且在圍巖中段相對較為常見，并有黃鐵礦化明顯而Li含量低的趨勢 （表3）。富含紅柱石圍巖的Al2O3的含量最高達到26.00%，故可作為高鋁材料綜合評價。

表3　甲基卡新三號脈ZK1101鉆孔巖心中蝕變圍巖的化學成分Table 3　Chemical composition of schist samples from ZK1101 drill hole，X03 pegmatite vein，Jiajika

3　成因初探

甲基卡礦田中有500多條偉晶巖脈，主要呈透鏡體狀圍繞礦田中南部的馬頸子巖體分布 （圖1），但新發(fā)現(xiàn)的新三號脈與眾不同：一方面是遠離巖體分布，而且規(guī)模巨大，并不符合“含礦偉晶巖圍繞巖體分布，遠離巖體礦化強度降低”的一般認識；另一方面則是在平面上呈現(xiàn)“佛手瓜”式的分布形態(tài)而剖面上呈現(xiàn)出板狀分布特點 （圖2）。后一特點與世界上最大鋰輝石礦床——澳大利亞的格林布什主礦體相似，但格林布什礦體產于角閃巖相變質巖中，礦體產狀與變質巖的片理方向一致而順層產出，成礦于約27億年的新太古代［1，11-12］。從圖2和ZK1101鉆孔編錄可知 （圖6），甲基卡新三號脈是切層礦體，即礦體產狀向西傾而圍巖片理面產狀是向東傾的。礦石特征也顯示出巖漿熔融體充填結晶的特點，梳狀鋰輝石主要出現(xiàn)在偉晶巖礦體的邊部，而偉晶巖的內部則是細粒、粗粒鋰輝石均存在，細粒鋰輝石常常交代粗粒鋰輝石（圖5c）。

新疆的可可托海3號脈是中國最著名的偉晶巖脈，以其分帶復雜、完整而聞名于世［13-16］，其與澳大利亞格林布什的相似之處均是產于角閃巖和斜長角閃巖中，但格林布什的角閃巖圍巖屬于深度變質巖，而可可托海的角閃巖屬于侵入巖的可能性不能排除。盡管有爭議，無論是侵入的角閃巖還是變質的角閃巖，都有利于提供一種相對封閉的成礦環(huán)境，有助于稀有金屬的聚集成礦。相對而言，甲基卡的X03號脈 （及其他礦脈）主要賦存在片巖之圍巖中，成礦熔融體可能來自于花崗質巖漿的結晶分異，但不排除區(qū)域變質過程中的初始富集，成礦機制則以充填+交代成礦作用為主。

綜合分析，甲基卡新三號脈在成因上與澳大利亞的格林布什、新疆的可可托海3號脈既有共性也有區(qū)別，前者在成因上受控于甲基卡熱-變質-巖漿穹窿構造，后二者主要定位于輝長角閃巖內部的封閉環(huán)境。

4　結論

四川甲基卡新三號脈的稀有金屬礦化以鋰為主，共伴生有鈹、鈮鉭和錫等金屬，在頂?shù)装鍑鷰r中存在紅柱石礦化和銫的金屬礦化；金屬礦物主要是鋰輝石，少量綠柱石、磷錳鋰礦、鈮鉭鐵礦和錫石等；礦石類型主要有偉晶型、細晶型和混合型；礦化分帶不是太發(fā)育，主要是由于多階段的交代和充填結晶作用反復進行而使得結構帶復雜化；圍巖蝕變主要是紅柱石化、堇青石化、電氣石化等。新三號脈在成因上與新疆的可可托海3號脈和澳大利亞格林布什鋰輝石礦床既有共性也有區(qū)別，前者在甲基卡熱-變質-巖漿穹窿構造的片巖環(huán)境中提供充填-交代成礦作用而形成，后者主要定位于輝長角閃巖內部的封閉環(huán)境。

致謝：感謝審稿專家的意見和建議！

圖6　甲基卡新三號脈ZK1101鉆孔柱狀圖Fig.6　Drill column of ZK1101 across X03 pegmatite vein，Jiajika

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Metallogenic characteristics of X03 rare metal vein in Jiajika of Sichuan

LIU Li-jun1，2，WANG Deng-hong2，YANG Yue-qing2，F(xiàn)U Xiao-fang3，
HAO Xue-feng3，PAN Meng3，TANG Yi3，CHEN Zhen-yu2
（1.China University of Geosciences（Beijing），Beijing 100083，China；2.MLR Key Laboratory of Metallogeny and Mineral Resource Assessment，Institute of Mineral Resources，Chinese Academy of Geological Sciences，Beijing 100037，China；3.Sichuan Geological Survey，Chengdu 610081，China）

The largest lithium-bearing pegmatite reported in Jiajika is in the eastern part of Tibet plateau，which is also the largest spodumene deposit in Asia.With the newly discovery of X03 Li-bearing pegmatite in Jiajika ore field，the total lithium reserves are generally larger than that of Greenbushes in Australia and rank at the top of the world.By the study of the cores from ZK1101 drilling of X03 pegmatite，it is clear that X03 pegmatite is featured by Li-dorminated mineralization，associated with beryllium，niobium，tantalum and tin，with the presence of andalusite and cesium mineralization in the hanging wall and foot wall.The major economic minerals include spodumene and a small amount of beryl，niobium tantalite.Rare metal ores can be divided into three types：the main types of pegmatite type，fine grain type and mixed type.Mineralization zoning is not very developed，mainly due to the multi-stage metasomatism and filling crystallization repeatedly and makes the structure complicated.Wall rock alteration is featured by tourmalinization aorund the pegmatite and in the andalusite and cordierite hornfels replaced by sericite and others.In general，comparing with the No.3 vein in Keketuohai of Xinjiang and Li-bearing pegmatites in Greenbushes in Australia，the X03 super-large Li-bearing pegmatite in Jiajiaka is formed by infill and metasomatism of magma-fluids originated from granitic magma chamber，trapped with the thermal-metamorphism-magmatic dome，while the latter mainly concentrated within the enclosing metamorphic rocks of hornblendite.

rare metal；mineralization characteristics；fabric of ores；spodumene；X03 pegmatite vein；Jiajika

P618.7

A

1674-9057（2016）01-0050-10

10.3969/j.issn.1674-9057.2016.01.008

2015-10-15

中國地質調查局項目 （12120114039701；12120114039601）

劉麗君 （1991—），女，碩士研究生，研究方向：稀有金屬礦床，774240156@qq.com。

王登紅，博士，研究員，wangdenghong@sina.com。

引文格式：劉麗君，王登紅，楊岳清，等.四川甲基卡新三號稀有金屬礦脈成礦特征的初步研究［J］.桂林理工大學學報，2016，36（1）：50-59.