摘要:戰(zhàn)略性關(guān)鍵金屬指現(xiàn)今社會(huì)必需、安全供應(yīng)存在高風(fēng)險(xiǎn)的稀有金屬、稀土金屬、稀散金屬、稀貴和部分其他金屬。近年來(lái),Li、Be、Rb、Cs、Nb、Ta、Zr、Hf、W、Sn等稀有金屬因其重要戰(zhàn)略意義而列入中國(guó)和歐、美、日等國(guó)關(guān)鍵礦產(chǎn)資源目錄。花崗偉晶巖作為賦存稀有金屬礦產(chǎn)的重要巖石類型之一,長(zhǎng)期以來(lái)被認(rèn)為是花崗質(zhì)巖漿分異演化晚期殘余巖漿固結(jié)的產(chǎn)物。本文通過(guò)大量閱讀近30年來(lái)國(guó)內(nèi)外偉晶巖及其相關(guān)的稀有金屬礦床的研究文獻(xiàn),并結(jié)合近20年來(lái)我課題組對(duì)阿爾泰造山帶偉晶巖科學(xué)研究實(shí)踐,較系統(tǒng)闡述偉晶巖基本特征(包括定義、概念、專業(yè)術(shù)語(yǔ))、組成與結(jié)構(gòu)、成因分類、內(nèi)部分帶模式、LCT型偉晶巖巖石成因、時(shí)空分布特征以及相關(guān)鋰礦床的成因,旨在推動(dòng)我國(guó)的偉晶巖及其相關(guān)的稀有金屬礦床研究。偉晶巖及相關(guān)稀有金屬礦產(chǎn)廣泛分布于我國(guó)的阿爾泰造山帶、天山造山帶、松潘-甘孜造山帶、西昆侖造山帶、秦嶺-大別造山帶、喜馬拉雅造山帶、三江造山帶、武夷-云開造山帶和江南造山帶,因此,開展偉晶巖巖石學(xué)和礦床學(xué)研究不但具有巖石成因?qū)W和大陸動(dòng)力學(xué)研究的科學(xué)意義,而且對(duì)指導(dǎo)稀有金屬礦床的找礦與勘查具有重要應(yīng)用價(jià)值。
關(guān)鍵詞:大地構(gòu)造;鋰礦床類型;巖性組合;分布特征;資源綜合利用
引言
鋰資源在新興產(chǎn)業(yè)中發(fā)揮著舉足輕重的作用,是低碳化發(fā)展的關(guān)鍵元素。鋰及其化合物因具有高儲(chǔ)能、軟質(zhì)地、輕比重、大比熱、低能耗與強(qiáng)電化學(xué)活性等多種卓越的性能,在新能源、可控核聚變、航空航天工業(yè)等領(lǐng)域發(fā)揮著顯著的作用,有著“21世紀(jì)的新能源”之稱,被各國(guó)列為關(guān)鍵金屬,其戰(zhàn)略地位不斷提升,掀起了世界各國(guó)新一輪的礦產(chǎn)資源爭(zhēng)奪熱潮和新興材料研究熱潮。Vikstr?m等認(rèn)為世界各主要國(guó)家對(duì)鋰的需求將不斷增大,預(yù)測(cè)直到21世紀(jì)90年代才會(huì)達(dá)到最大產(chǎn)能。
1礦床地質(zhì)特征
作為自然界最輕的金屬,鋰元素十分活潑,導(dǎo)致內(nèi)生型鋰礦的形成過(guò)程中總會(huì)受到構(gòu)造環(huán)境的約束,全球偉晶巖型鋰礦主要產(chǎn)出于相對(duì)穩(wěn)定、封閉的大地構(gòu)造環(huán)境,如古老結(jié)晶地盾、地塊等;但也有部分產(chǎn)出于活躍的造山構(gòu)造環(huán)境中(如美國(guó)阿帕拉契亞褶皺帶產(chǎn)出的金斯山鋰輝石礦床、中國(guó)川西甲基卡鋰礦床等),其中,穹窿構(gòu)造、復(fù)背斜、復(fù)向斜等是產(chǎn)出由褶皺控制的花崗偉晶巖型鋰礦的主要構(gòu)造環(huán)境。花崗偉晶巖型鋰礦床常賦存在大型花崗巖侵入體上部(或邊緣)的交代偉晶巖礦脈中,呈似層狀、脈狀產(chǎn)出,根據(jù)前人研究,花崗偉晶巖型鋰礦產(chǎn)出部位還受構(gòu)造形成的裂隙的影響[。富含揮發(fā)分和鋰等稀有元素的偉晶巖漿從母花崗巖漿中分離出來(lái),沿著母巖體周圍地層的構(gòu)造裂隙,上升、充填,在相對(duì)封閉和穩(wěn)定的環(huán)境中緩慢結(jié)晶并分餾形成微斜長(zhǎng)石型、微斜長(zhǎng)石鈉長(zhǎng)石型、鈉長(zhǎng)石型、鈉長(zhǎng)石鋰輝石型、鋰(白)云母型等偉晶巖。
2典型鋰礦床類型
2.1(花崗)偉晶巖型礦床
鋰作為自然界中最輕的堿性金屬,其離子半徑較小,化學(xué)性質(zhì)十分活潑,有獨(dú)特的物理性能,在循環(huán)中易于富集在上地殼。由于巖漿中富含大量的揮發(fā)成分,鋰礦床與鎢、錫、鈮、鉭、銣等稀有金屬礦產(chǎn)具有成因上的聯(lián)系,分析認(rèn)為,(花崗)偉晶巖型鋰礦大多情況位于高分異過(guò)鋁質(zhì)-偏鋁質(zhì)花崗巖體的接觸帶外部,說(shuō)明(花崗)偉晶巖型鋰礦與酸性巖漿活動(dòng)的聯(lián)系較為密切。在大陸俯沖邊緣與后期松弛移動(dòng)過(guò)程中,地球深部軟流圈所形成的巖漿上侵可能會(huì)導(dǎo)致上部物質(zhì)的混合重熔,又促使深部巖漿發(fā)生多期次多階段侵位,進(jìn)而形成富含鋰元素的酸性巖漿,該巖漿逐步結(jié)晶分異出偉晶巖漿,高密度富含揮發(fā)成分的偉晶巖漿再經(jīng)過(guò)一系列的分異演化。
2.2不分帶偉晶巖
(unzoned pegmatites)不是所有的偉晶巖都顯示內(nèi)部分帶的,通常,內(nèi)部組構(gòu)均勻的偉晶巖只能由其粒徑大小(數(shù)厘米或更大)來(lái)定義的,其中斜長(zhǎng)石和石英呈他形,具有一致的晶體大小,而鉀長(zhǎng)石傾向于斑狀的,常常顯示骸晶或文象花崗巖共生。巖石組構(gòu)顯示各向同性,晶體分布和取向是隨機(jī)的,或者晶體取向由主要樹枝狀鉀長(zhǎng)石巨晶確定。不分帶偉晶巖主要存在于小的淺色花崗巖穹頂?shù)膬?nèi)部以及緊靠著淺色花崗巖邊緣,是長(zhǎng)石、石英、云母原料的主要來(lái)源,通常稱之為“陶瓷”偉晶巖,“偉晶花崗巖”或者“花崗巖-偉晶巖類”。
3巖性組合特征
一般認(rèn)為,(花崗)偉晶巖鋰礦床含礦地層類型復(fù)雜多樣,大部分鋰礦床主要形成于偉晶巖脈中,但(花崗)偉晶巖鋰礦床的容礦巖石種類又比較少,主要為蝕變花崗巖和花崗偉晶巖。含礦巖體大多為石英-鋰輝石、鈉長(zhǎng)石-鋰輝石、鈉長(zhǎng)石化花崗巖和云英巖、石英閃長(zhǎng)巖、二長(zhǎng)花崗巖、花崗閃長(zhǎng)巖等。例如,柴北緣地區(qū)巖漿巖主要為堿長(zhǎng)花崗巖、二長(zhǎng)花崗巖、花崗閃長(zhǎng)巖、花崗偉晶巖脈、石英正長(zhǎng)巖、正長(zhǎng)花崗巖等。阿爾泰-西昆侖鋰成礦有利區(qū)、川西鋰成礦有利區(qū)以及秦嶺鋰成礦有利區(qū)等,侵入巖體多呈巖脈、巖枝及巖株?duì)町a(chǎn)出,與巖漿活動(dòng)相關(guān)的富鋰偉晶巖脈主要有鈉長(zhǎng)花崗巖、二云二長(zhǎng)花崗巖、花崗斑巖脈、花崗偉晶巖脈、黑云鉀長(zhǎng)石花崗巖、黑云二長(zhǎng)花崗巖、二云花崗巖、花崗細(xì)晶巖脈、閃長(zhǎng)巖脈、云英巖脈等。華南鋰礦床成礦有利區(qū),如江西鋰礦床成礦區(qū)帶上,含礦巖體主要為中粗粒斑狀黑云二長(zhǎng)花崗巖、中細(xì)粒少斑黑云二長(zhǎng)花崗巖及細(xì)粒正長(zhǎng)花崗巖等,礦體為花崗偉晶巖脈等,巖性主要是鈉長(zhǎng)石花崗偉晶巖、鈉長(zhǎng)石-鋰輝石偉晶巖等,主要含鋰礦物為鋰輝石等。
結(jié)束語(yǔ)
鋰作為新興產(chǎn)業(yè)最重要的礦產(chǎn)資源之一,各國(guó)對(duì)鋰的需求增長(zhǎng)旺盛?;◢弬ゾr型鋰礦由于其分布廣品位高,帶動(dòng)了全球的勘查熱潮,也取得了重大進(jìn)展。通過(guò)本次研究,可以得出以下結(jié)論:1)花崗偉晶巖型鋰礦品位高,資源量大,開采選冶技術(shù)成熟,盡管鋰是稀有金屬,但花崗偉晶巖型鋰礦床在全球分布廣泛,是鋰礦儲(chǔ)量和產(chǎn)量的主要類型。2)在時(shí)空分布方面,花崗偉晶巖型鋰礦的成礦時(shí)代跨度很大,產(chǎn)出的時(shí)代可古老至太古宙,年輕至新生代;成礦構(gòu)造環(huán)境從穩(wěn)定的地臺(tái)區(qū)到活躍的造山帶均有。3)在成礦規(guī)律方面,花崗偉晶巖型鋰礦床一般以中高壓、中溫成礦流體為主,并具有低鹽度的特征;花崗偉晶巖中的鋰元素來(lái)源具有多樣性,傳統(tǒng)觀點(diǎn)認(rèn)為花崗巖漿的結(jié)晶分異富集是鋰元素的主要來(lái)源,而最新的研究表明也可從沉積巖中繼承鋰元素。
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作者簡(jiǎn)介:張偉豪,1993.8--,男,漢族,內(nèi)蒙古人,成都理工大學(xué),地球科學(xué)學(xué)院,地質(zhì)學(xué)專業(yè),碩士研究生在讀。