新疆阿泰勒地區稀有金屬礦床成礦作用研究

紀子偉，王谷易

（新疆地礦局第二區調大隊，新疆 昌吉 831100）

阿勒泰地區位于新疆陸源活動中部，其中賦存大量的稀有金屬，屬于我國最大的稀有金屬礦床之一，也是當地礦產勘查部門重點研究區域。目前，我國已在該區域的稀有金屬礦成礦及地質特征勘查方面取得了較高的集成，并基礎掌握了區域地質成礦規律與不同巖層的特性。但由于部分稀有金屬礦的賦存，缺少因果關系支撐，導致研究成果一直止步不前。為了深入挖掘區域地質成礦規律，有關單位對稀有金屬進行了分析[1]。在研究中發現，稀有金屬的種類繁多，且不同類型的稀有金屬屬性不同，其中不僅保留鋰、鈹、銫等獨立金屬，還包括鍶、鋯等氧化類金屬物質。其每種金屬均具有獨特的物理特征。當下我國對于這些稀有金屬的開發與利用已取得了階段性的成績，并實現了將這些金屬物質廣泛的應用到國防科技等多個領域，已成為了我國在地質勘查研究中的儲備性資源。這些稀有金屬在礦區內既可以形成獨立的礦帶，又可以依附在一起形成多礦種組合礦床，盡管其成礦規律已較為顯著，但其成礦的作用尚未得到詮釋。因此，本文將以新疆阿泰勒地區為例，結合區域地質特征，開展稀有金屬礦床成礦作用的研究，為區域找礦提供借鑒與參考。

1 新疆阿泰勒地區稀有金屬礦床成礦作用

1.1 稀有金屬礦床成礦流體條件

通過對新疆阿泰勒地區稀有金屬礦床流體包裹體進行分析得出，該礦床區域內含有三種不同的流體包裹成分組成，分別為二氧化碳—氯化鈉—水流體包裹體、氯化鈉—水流體包裹體和富子晶流體包裹體。根據其演化過程，又可分為三個不同階段，分別為：455°C～560°溫度環境下，2.8～7.6wt%NaCl鹽度，0.75g/cm3密度的流體包裹體；205°C～315°C溫度環境下，1.2～14.6 wt%NaCl鹽度，0.86 g/cm3密度的流體包裹體；175°C～295°C溫度環境下，1.2～12.5 wt%NaCl鹽度，0.98 g/cm3密度的流體包裹體。圖1為新疆阿泰勒地區稀有金屬礦床溫度與壓力條件變化情況。

圖1 稀有金屬礦床溫度與壓力條件變化

圖1 中Spd 表示為鋰輝石；Tanco 表示為鋰霞石；Pet 表示為透鋰長石；Qtz 表示為石英石。根據圖1 中的數據可以得出，新疆阿泰勒地區稀有金屬礦床成礦的流體條件包括：首先，礦床應當具備上述三種流體包裹體；其次，礦床產生的子礦物基本相同；最后，具有相似的富揮發性成分。在新疆阿泰勒地區稀有金屬礦床的流體包裹體當中還包含剛石、石英以及鈉長石等組成成分，說明該礦床成礦流體當中還富含了豐富的稀有金屬元素，包括Li、Rb、Cs 等，其中幾乎在所有包裹體當中均含有少量的Cs（1.2～2.3wt/%）。

1.2 稀有金屬礦床成礦物質來源

新疆阿泰勒地區稀有金屬礦床礦物質來源主要集中在該區域的偉晶巖當中，通常涉及到較高等級的變質地體改造或裸露在外的深部大陸地殼。該礦床區域中，大部分的偉晶巖中均富集了大量的鋰金屬、鋯金屬等稀有金屬元素，除此之外，也富集錫金屬、硼元素、鈮金屬、鈰金屬等。這些元素通常在礦床河流周圍的沉積物當中富集，并且大量的稀有堿性元素會隨著礦床的運動加入到粘土當中，并逐漸隨著時間演變為白云母和黑云母

[2]。同時，來自于河流當中的硼元素會被吸附并包含在鄰近的熱液蝕變過程當中，并進一步形成片狀的硅酸鹽。同時，大部分的硼元素被結合在更加穩定的高編制級別電氣石當中。但仍然含有少部分保留在云母當中。在礦床花崗巖當中含磷量較多的區域會逐漸形成沉積物，并逐漸形成生物磷灰石，其表現特征在偉晶巖當中會變現出磷灰石的形式產生。同時，區域當中與偉晶巖相關的錫元素和鉭元素的富集化，也會從海相當中產生。因此，在新疆阿泰勒地區稀有金屬礦床構造作用過程中，這些類型的砂巖均可能與混在沉積物熔融，從而形成稀有金屬礦床中的礦物組成部分。

1.3 稀有金屬礦床成礦偉晶巖成巖方式

新疆阿泰勒地區稀有金屬礦床成礦中的偉晶巖形成方式主要包括兩種，一種為花崗巖巖漿的分離作用，一種為地殼部分熔融。圖2 為新疆阿泰勒地區稀有金屬礦床在花崗巖巖漿的分離作用形成的偉晶巖過程示意圖。

圖2 偉晶巖成巖過程示意圖

隨著偉晶巖成巖厚度不斷增加，其分異程度、揮發分含量、分帶復雜性以及稀有金屬的礦化強度都會隨之增加。同時，在成巖過程中，殘留在分異花崗質熔體當中通常還會將各個組成成分集中在巖體頂部，并逐漸延入到圍巖中的裂縫當中，進一步形成偉晶巖脈。在這種情況下，形成的偉晶巖通常會分布在新疆阿泰勒地區稀有金屬礦床中以稀有金屬花崗巖母巖中心的15km 半徑以內。新疆阿泰勒地區稀有金屬礦床偉晶巖群與臨近花崗巖侵入空間均具有明顯的一致性以及化學相似性，但其與成礦之間的聯系并不緊密。相反，偉晶巖與花崗巖的侵位之間還可能會存在較大的年齡差異[3]。而在礦床深成巖體沒有密切聯系的稀有金屬偉晶巖當中可能缺少鋰金屬，其形成主要取決于熔融源巖當中的鋰元素豐度。

1.4 稀有金屬元素富集機制

新疆阿泰勒地區稀有金屬礦床的稀有金屬元素富集成礦機制主要包括：流體不混溶作用、富助熔組分花崗巖結晶分異、熱液交代作用。

流體不混溶作用機制是通過對新疆阿泰勒地區稀有金屬礦床熔體結構和流體包裹體結構進行分析得出，稀有金屬元素的富集過程中，偉晶巖的鋁硅酸鹽熔體會具備一定的低粘度，因此能夠更容易地將微量元素以及其他元素富集，從而使得磷元素、氟元素和硼元素在偉晶巖當中逐漸富集。這些高濃度的助溶劑均能夠通過增加元素組成的形式提升其擴散速率以及晶體的生長速率，從而進一步促進稀有金屬礦床的成礦。同時，在成礦的過程中，礦床內含有較高濃度的堿性元素也能夠在一定程度上增加各類元素的溶解度。稀有金屬礦床成礦的初始狀態下還需要具有較高的溫度條件，通常在850°C～750°C 范圍內，在高溫環境下，超臨界流體會具有極低的密度以及表面張力，同時隨著其擴散性、反應性以及流動性的不斷提高，均有有助于新疆阿泰勒地區稀有金屬礦床的成礦。同時，在礦床當中含有兩種不同包裹體，而其密度以及粘度均表現出不同的程度。由于氟元素、水、磷元素以及二氧化碳等物質的揮發，對于新疆阿泰勒地區稀有金屬的親和力有著促進的作用，因此能夠與之形成不同絡合物和化合物，并隨著時間演變逐漸遷移和富集。

富助熔組分花崗巖結晶分異機制主要針對礦床內不相容元素的邊界層流體富集，只要礦床當中含有體積較大的熔體，就會被相容成礦組分的溶劑不斷稀釋。同時，隨著其晶體的不斷產生，熔體邊界層當中的晶體會沿著結晶前沿向內進行溶蝕，由于氫元素、硼元素和磷元素具有一定的助溶劑作用，因此在熔體不斷積累的過程中會形成大量不相容的組分。

熱液交代作用機制主要針對新疆阿泰勒地區稀有金屬礦床偉晶巖和同變質變形花崗偉晶巖的形成過程，在大部分的偉晶巖當中，均含有大量的高硅成分，由于受到流體包裹體與核部礦物元素的支撐，逐漸成礦。當新疆阿泰勒地區稀有金屬礦床發生了較強的巖漿演變作用，則在巖漿到熱液的過渡階段均會產生較為強烈的流體作用，隨著去作用強度的不斷增加，稀有金屬的質量分數也會逐漸增加，從而形成完整的礦體結構。

2 結束語

本文通過開展新疆阿泰勒地區稀有金屬礦床成礦作用研究得出，該礦床成礦的主要原因涉及到多種因素和條件的存在。同時，根據不同成礦條件，可進一步推導出不同礦床的成礦進行判斷，從而實現對新疆阿泰勒地區稀有金屬礦床的合理開采。