四川甲基卡稀有金屬花崗偉晶巖礦床成因

鞠天應，周曉波

（四川省地質礦產勘查開發局一○八地質隊，四川 崇州 611230）

?

四川甲基卡稀有金屬花崗偉晶巖礦床成因

鞠天應，周曉波

（四川省地質礦產勘查開發局一○八地質隊，四川 崇州 611230）

摘要：甲基卡稀有金屬花崗偉晶巖礦床以鋰為主，伴生有鈹、鈮鉭礦。偉晶巖脈主要產于甲基卡二云母花崗巖的周圍，受花崗巖體的控制。礦脈按主要礦物含量及共生組合關系分為五種類型，各類型的偉晶巖脈沿二云母花崗巖體呈水平分帶。研究偉晶巖脈的產出特征對今后的類似的稀有金屬礦床的找礦工作具一定的找導意義。

關鍵詞：鋰礦；花崗偉晶巖；礦床成因；甲基卡

四川甘孜州甲基卡鋰輝稀有金屬花崗偉晶巖礦床目前是我國最大的富鋰稀有金屬偉晶巖礦床。區內共發育有各類偉晶巖脈400余條，總體以富鋰的花崗偉晶巖脈為主。含礦偉晶巖脈主要產于甲基卡二云母花崗巖的周圍，受花崗巖體的控制。按礦脈的分布形態分為東、南、西、北、中五個礦段，提交的稀有金屬資源儲量：Li2O超大型、伴生的BeO、（Nb+Ta）2O5達大型，礦床總體規模達超大型。

1 區域地質概況

礦區位于松潘～甘孜地槽褶皺系（Ⅰ）的巴顏喀拉冒地槽褶皺帶（Ⅱ）中石渠～雅江地向斜（Ⅲ）弧形構造南端，北東與鮮水河～折多山北西向褶皺構造帶相鄰，處于雅江旋卷構造的近核心部位，區域構造線方向呈北北西-南南東及北西—南東走向。褶皺、斷裂多具壓扭性特征。廣泛分布地層主要為三迭系地層和部分古生代地層。屬淺—中海相的類復理式建造。礦區內巖漿分布廣泛，且多屬印支期產物。出露面積從不足1平方公里到大至上千平方公里，多受斷層控制。該期巖漿巖同位素測定年齡為212ma、192ma，偉晶巖脈為181.2ma、183ma、188ma。表明巖漿巖體在三疊紀末期生成。

圖1　甲基卡區域地質圖（穹窿構造）

2　礦區地質特征

2.1地層

礦區地層屬雅江小區，主要出露上三疊統，以冒地槽復理石砂、泥質碎屑巖為主，由老至新為：

1）侏倭組（T3zh）：分布于容須卡、甲基卡穹窿核部，未見底。以灰白色薄—厚層狀粘土質粉—細砂巖為主，夾凝灰質、鈣質粉砂巖、玄武質凝灰巖。

2）新都橋組（T3xd）、以泥巖為主夾砂巖的巖性組合，按巖性可分為三段：

下段：（T3xd1）：圍繞容須卡、甲基卡穹窿翼部呈環狀出露，以厚—巨厚層狀片巖為主，夾少量細砂巖、粉砂巖、泥質粉砂巖。與侏倭組整合接觸。

中段（T3xd2）：沿下段外側呈環狀分布。為淺灰色厚層條帶狀砂質泥巖夾薄—中厚層狀粉—細粒石英砂巖。以具條帶狀、層紋狀構造為特征。與下段整合接觸。

上段（T3xd3）：出露于區域南緣，為厚—巨厚層粉砂質泥巖、粉砂巖、片巖夾少量砂巖，從西向東，砂巖減少、變薄，泥質巖增多，與中段整合接觸。

區內地層整體以單斜為主，為陸源碎屑沉積巖系，后經多期變質作用形成不同類別的變質巖，在印支期—燕山期褶皺的造山作用下，局部地層發生形變形成褶皺。

2.2構造

該區位于石渠—雅江地向斜的雅江弧形構造南端，區域上位于容須卡—甲基卡穹窿狀構造體系中。礦體產于穹窿狀構造近核部位（圖1），構造線方向繼承區域構造格局。區域構造產生的次級構造，發育有相對緊閉的小型復式背斜和向斜構造，區內主要發育大量張性裂隙、在偉晶巖脈的兩側多呈羽狀排列。

1）褶皺：甲基卡小復式背斜：位于礦區中部，呈南北向延伸。軸面直立，略向西傾，軸部地層較兩翼陡，核部被甲基卡二云母花崗巖體破壞，兩翼由新都橋組下段地層中第一亞段的中細粒含十字石紅柱石石英二云片巖組成。翼部形態復雜，由一小型背斜和向斜構成，屬甲基卡南背斜的組成部分，向北延伸約50m后被第四系覆蓋，向南傾沒于二云母花崗巖株中。

區內小型褶曲十分發育，往往成群分布，形態多樣，常與所處斷裂構造和巖脈侵入有成因聯系。

2）斷裂：區內斷裂以成礦前為主，成礦后斷裂不發育。在礦區內無規模較大的斷裂構造。僅發育有規模較小有次級斷層，多由層間剪切作用形成的平移斷層為主。斷層長度一般幾十至幾百米，寬幾十厘米至幾米。

3）裂隙：區內裂隙十分發育，具多期次特征。而控脈裂隙以近南北向、北北東向的陡傾剪裂隙為主。具體控脈形式是：二云母花崗巖體內冷縮縱、橫裂隙，控制Ⅰ類型偉晶巖的產出，巖體外接觸帶緩傾的層間剝離裂隙控制著Ⅱ、Ⅲ類型偉晶巖脈的分布，遠離接觸帶的陡傾裂隙控制Ⅳ、Ⅴ類型偉晶巖脈的產出，是重要的鋰、鈮、鉭礦脈的控礦構造。

表1　二云母花崗巖化學成分表

2.3巖漿巖

印支期的巖漿巖活動強烈，礦區內主要巖體為甲基卡二云母花崗巖。圍繞花崗巖體派生的偉晶巖、石英脈發育十分廣泛，構成本區的主要含礦脈體。

1）甲基卡二云母花崗巖沿甲基卡背斜軸部侵入，向北收縮向南膨脹，產狀南陡而北緩的趨勢，即入侵熔融點應由南端開始，而后向北逐步熔融，形成東西兩側侵入產狀亦緩且呈港灣狀侵位方式，巖體在平面上呈“鐮刀”狀的巖株產出。巖體同位素測定絕對年齡值212ma。巖體成份見表1，硅酸含量高，Ca、Mg、Fe組分低，屬鋁過飽和系列，并富含稀有、揮發組分。巖體中普遍含Li、Be、Nb、Ga、Sr、Ba、Zr、Pb、Cu、Bi等微量元素。其中Li含量高，可達0.06%～0.15%。

巖體中常見有石英脈、低類型的偉晶巖及云英巖脈產出。各種巖脈一般均呈板狀，石英脈厚1～10cm，偉晶巖脈一般厚5～100cm，偉晶巖中可見有少量的綠柱石產出，在成因上多屬微斜長石型和微斜長石鈉長石型。

圖2　甲基卡偉晶巖田水平分帶示意圖

2）偉晶巖脈主要圍繞著甲基卡二云母花崗巖產出，呈有規律性的帶狀展布。同位素年齡測定值181.2ma，與巖體同屬印支期產物。花崗巖與偉晶巖化學成分一致，且在幾種特征元素Li 、Be、F、Nb、Ta、Rb、Cs等的含量上，具有從花崗巖向偉晶巖呈遞增變化特征。表明在化學成分上，偉晶巖對花崗巖具明顯的地球化學繼承性，屬花崗巖的派生物。根據偉晶巖中的微斜長石、鈉長石、石英、鋰輝石、白云母和鋰云母六種礦物（表2）在巖脈中的含量及其共生組合關系，偉晶巖脈分為五個類型：即微斜長石型（Ⅰ）、微斜長石鈉長石型（Ⅱ）、鈉長石型（Ⅲ）、鈉長石鋰輝石型（Ⅳ）、鈉長石（鋰）白云母型（Ⅴ）。各類型的偉晶巖自巖體接觸帶向外依次出現（圖2）。各類型含礦性能均有所不同（表2）。按各類型的礦脈群所處的空間和地里位置和礦化類型等因素，礦區分為東、南、西、北、中五個礦段見圖3，東礦段為Ⅳ、Ⅴ類型偉晶巖集中區，西、南、北為鋰礦脈分布區，中礦段了Ⅰ、Ⅱ類型的偉晶巖的密集區，為鈹礦的集中產地，但規模小。

表2　不同類型偉晶巖脈基本特征一覽表

各類型偉晶巖脈形成于偉晶巖融體統一演化過程的一定階段，相鄰類型總體具一定程度的繼承發展特征，即各類型存在過渡特征。偉晶巖體規模大小不等，出露寬度約在幾米至幾十米，長約幾十米至數百米，個別超過1km，是稀有金屬礦的主要賦存體。

根據已有的工作成果，Ⅰ、Ⅲ類型偉晶巖分別具一定的鈹礦化及鈮礦化，未形成工業礦床，Ⅱ類形成工業意義的鈹礦床，Ⅳ類形成工業化鋰礦床，Ⅴ類是形成鈮鉭礦床的唯一類型。

3）石英脈主要分布于偉晶巖脈群的外圍，少量出露于巖株的附近。多呈脈狀、透鏡狀，一般長約幾米至幾百米，寬約2～20m左右，是工業硅石和水晶礦的主要賦礦脈。

3　礦體地質特征

稀有金屬礦體主要產在偉晶巖脈中，礦區共發現偉晶巖脈498條，其中微斜長石型（Ⅰ）21條、微斜長石鈉長石型（Ⅱ）123條、鈉長石型（Ⅲ）144條、鈉長石鋰輝石型（Ⅳ）105條、鈉長石（鋰）白云母型（Ⅴ）105條。以鈉長石鋰輝石型（Ⅳ）偉晶巖為區內的主要稀有金屬礦體；偉晶巖中的含礦性根據已有成果，鈉長石鋰輝石型（Ⅳ）偉晶巖具工業礦體的礦化率較高，達76.85%，其它的類型的偉晶巖中含礦率低，分別為9.5%、8.1%、4.8%、16.6%。

圖3　甲基卡礦段分布圖

3.1礦體的規模、形態

稀有金屬礦體的規模主要受偉晶巖脈的規模控制，Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅴ 類含礦的偉晶巖規模較小，一般長度50～100m，最長達500m，脈厚一般1～3m，最厚達20m。Ⅱ類含礦偉晶巖的規模變化大，脈長7～1200余米，脈厚0.7～30m，Ⅳ類鋰輝石偉晶巖礦脈規模較大，脈長一般100～300m，最長達1 450m，脈厚一般5～10m，最厚可達100m以上。稀有金屬偉晶巖總體產出形態以脈狀為主，次為透鏡狀、板狀、串珠狀。產狀變化大，Ⅰ類含礦巖脈多沿巖體的縱橫殘隙貫入，傾角較陡（60°～85°），沿層間裂隙貫入者，傾角較緩（5°～30°）。Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ、Ⅴ類型的含礦偉晶巖脈，多發育于二云母花崗巖的外接觸帶，產狀隨偉晶巖的貫入前的裂隙產狀而定，傾角一般較陡，在40°～80°之間。礦體走向，東礦段的礦體多為北北東向、近南北向分布，向西傾斜。西、北段的礦體產狀變化大，走向北北東、北北西和北東，向南或向西傾斜；南礦段的礦體總體走向北東，向北西傾斜。礦體的延深變化大，一般30～200余米，根據現有的工程控制，礦體的延深最大可達385m（№134礦脈）。

3.2礦石特征

1）結構構造，按礦石的不同類型和特征，各類型的礦石主要有細粒結構、不等粒結構、似斑狀結構、交代熔蝕結構等；按結晶程度可分為根據礦石中礦物結晶程度，還可分為自形、半自形、它形晶結構。構造主要有塊狀、稀疏及綢密浸染狀構造，斑雜狀構造、帶狀構造等。

2）稀有元素的賦存狀態，礦區內各類礦石中的稀有元素賦存狀態如下：

鋰：主要賦存在鋰輝石中，少量呈磷鋰礦、鋰云母、磷鋰錳礦、腐鋰輝石等形式產出。

鈮鉭：賦存狀態有三種；①呈化合物的形式賦存于鈮鉭鐵礦中；②呈機械混入物存在，即呈固態包體或固溶體存在于錫石及鈉長石、石英、白云母中；③呈分散狀態于白云母、鋰輝石、鈉長石等礦物晶格中。以第一種狀態存在的鈮、鉭為主。鈹：主要賦存于綠柱石中，少量呈類質同象賦存于鈉長石、鋰輝石、白云母、微斜長石等礦物晶格。

3）富集規律：①稀有元素的礦化類型與富集程度，與偉晶巖的類型有關：礦化類型在礦田內，圍繞母巖形成帶狀分布，由母巖向外，元素礦化順序為：Be（Nb）→Li （Be、Nb、Ta）→Ta（Nb、Li、Be、Cs、Rb）、Sn。鈹礦床主要為Ⅱ類型，鋰礦床主要為Ⅳ類型，鈮鉭礦床主要為Ⅴ類型。②稀有元素的礦化與偉晶巖、產狀、規模有關：區內陡傾斜的脈狀、不規則狀的偉晶巖含礦性好，緩傾斜、似層狀偉晶巖的含礦性差，其他如團狀、板狀的偉晶巖含礦性差或不具工業礦化（大部分Ⅰ類型偉晶巖屬此類）。③稀有元素與偉晶巖構造及交代作用關系明顯：在Ⅰ、Ⅱ類型偉晶巖中，礦化常富集于全分異塊狀偉晶巖中，一般無礦化。在Ⅲ、Ⅳ、Ⅴ類型偉晶巖中，礦化常于中心帶（內帶）、外側帶發育，邊緣帶礦化貧，一般無工業意義。偉晶巖交代作用的種類及強度，常決定稀有元素的礦化類型及礦化強度。④稀有元素在偉晶巖中的富集部位：交代作用較強的鋰、鈮、鉭礦脈，一般除脈壁帶、尖滅端外基本具全脈礦化。元素品位沿走向、傾斜和厚度方向均變化不大。分異完整的鋰、鈹礦脈，一般膨大部位品位較富，狹縮部位品位較低，在緩傾斜礦脈中，礦化一般上盤富、下盤貧，地表和深部變化不大。⑤在同一礦脈中，Li2O 與BeO、Nb2O5、Ta2O5間無明顯的依存關系，但Nb2O5和Ta2O5常呈正消長關系（圖4）。

圖4　NO.134偉晶巖脈Li2O、BeO、Nb2O5、Ta2O5縱向品位變化曲線圖

4　礦床成因

據礦區以往工作成果，顯示花崗偉晶巖礦床的形成與二云母花崗巖體關系密切，與區內的次級構造（裂隙、節理）相關。

1）偉晶巖與圍巖呈侵入接觸，二者接觸界線清楚，偉晶巖發育不同程度的帶狀構造，長柱狀、長條狀態的礦物晶體垂直脈壁生長，不同類型偉晶巖礦物共生組合和稀有元素礦化差異明顯。

2）各類偉晶巖依類型圍繞甲基卡二云母花崗巖作有規律的帶狀分布，偉晶巖與花崗巖在物質成分上具有酸度大、稀有元素濃度高、揮發組分高以及高價陽離子低的共同特點。在生成時間上，均為印支晚期的產物。

3）偉晶巖的容礦構造，為各種類型的構造裂隙、節理。

以上事實說明，甲基卡花崗偉晶巖系獨立的偉晶巖融體溶液所形成，這種融體溶液是甲基卡二云母花崗巖分異演化的派生物。

本區不同類型的偉晶巖及稀有元素不同富集的產生，取決于花崗偉晶巖融體溶液不同的地球化學性質。這種不同的性質主要是主導元素由于自身不同的發展歷史，在巖漿源中依照一定的程序調整演化顯現出來的。類型的出現是偉晶巖融體溶液演化過程的反映，是不同階段演化體的產物，礦化類型和礦化富集程度的演變，說明稀有元素的演化發展趨勢與偉晶巖類型的轉變是緊密相關的，且與它們的地球化學行為是吻合的。

二云母花崗巖漿后期的結晶分異作用隨壓力、溫度及物質組分等發生變化，富含鉀、鉀鈉的巖漿溶液一般就近巖體分離，而富含揮發份的鉀鈉鋰巖漿溶液多遠離巖體形成。偉晶巖熔體—溶液的演化大致可分為：K（Be）→K、Na、Li （Be、Nb）→Na（Be、Nb、Ta） →Na、Li（Be、Nb、Ta）→K、Na、Li （Be、Nb、Ta、Cs）、Sn五個地球化學階段；它們分別形成微斜長石型、微斜長石鈉長石型、鈉長石型、鈉長石鋰輝石型、鈉長石鋰輝石型、鋰長石鋰（白）云母型偉晶巖（圖2）。

5　結語

綜上所述，該區花崗偉晶巖礦床是在甲基卡二云母花崗巖巖漿活動晚期，富含稀有金屬揮發份的巖漿融體，隨壓力、溫度及物質組分的變化，按不同的演化規律在巖體周圍侵入于圍巖的構造裂隙及節理中形成稀有金屬礦（脈）體。

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

作者簡介：鞠天應（1972-），男，貴州省遵義人，工程師，長期從事礦產資源勘查評價及基礎地質調查工作

收稿日期：2015-02-25

DOI：10.3969/j.issn.1006-0995.2016.01.009

中圖分類號：P618.71

文獻標識碼：A

文章編號：1006-0995（2016）01-0042-05