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滇西高黎贡山地区培里伟晶岩型锂矿化的发现及其意义.pdf
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1、书书书 ():岩石学报 :闫庆贺,陈晨,明添学等 滇西高黎贡山地区培里伟晶岩型锂矿化的发现及其意义 岩石学报,():,:滇西高黎贡山地区培里伟晶岩型锂矿化的发现及其意义闫庆贺,陈晨明添学何小虎,谈树成,刘梦帆,章荣清刘兵兵 ,云南大学地球科学学院,昆明 云南省关键矿产成矿过程和机制国际联合实验室,昆明 中国科学院海洋研究所深海研究中心,青岛 云南省地质调查院,昆明 南京大学地球科学与工程学院,南京 岭南师范学院地理科学学院,湛江 ,收稿,改回 ,():,:,(),;本文受云南省地质勘查基金管理中心新一轮找矿行动科研项目()、云南省基础研究专项()和云南省教育厅科技创新团队项目()联合资助 第一
2、作者简介:闫庆贺,男,年生,副教授,从事 等关键金属成矿机制及找矿预测研究,:通讯作者:何小虎,男,年生,副教授,从事矿床和岩石地球化学教学和科研工作 :摘要稀有金属锂矿是我国紧需的战略性矿产资源。滇西地区是我国重要的稀有金属成矿远景区,但目前区内已知的稀有金属资源主要为 矿,鲜有锂矿的报道。本研究首次在滇西高黎贡山培里地区发现了锂辉石伟晶岩型锂矿,为云南省新增一处有潜力的锂辉石型伟晶岩锂矿床,对区域稀有金属锂矿床的找矿工作具有重要意义。个样品的全岩主微量元素分析显示培里地区伟晶岩主要发育有 、矿化。铌钽矿 年代学结果显示培里地区锂矿伟晶岩形成于 ,这一结果与共生的锡石 年代学()结果一致,表
3、明其为新生代成岩成矿作用产物。这一成矿年代与高黎贡山地区变质年代以及淡色花岗岩成岩年代一致,暗示培里伟晶岩可能为变质重熔产物,也可能是淡色花岗岩进一步结晶分异的产物。在大区域尺度上,该成矿事件与藏南稀有金属成矿时代一致,结合区域显著的地球化学背景异常,我们认为滇西地区可能是喜马拉雅稀有金属成矿带的南延部分,具有良好的稀有金属锂矿找矿前景。关键词滇西培里;伟晶岩型锂矿床;高黎贡;青藏高原;藏南稀有金属成矿带中图法分类号 ;锂、铍、铌、钽等关键稀有金属是我国重要的战略性资源,其成矿机理与找矿勘查已成为矿床学研究的重点之一(王登红等,;李建康等,;刘丽君等,;翟明国等,;毛景文等,;蒋少涌等,)。其
4、中锂()资源的开发利用贯穿了新能源汽车、节能环保、新一代信息技术等产业,被誉为 世纪的“绿色能源金属”和“白色石油”(,),是国家发展新能源资源战略的重心。然而,我国锂矿产资源严重短缺,据中国锂矿行业统计,年我国锂资源的对外依存度高达 ;随着我国锂电产业的不断发展,锂资源对外的高度依存将严重制约我国新能源战略计划的实施。因此,加大对锂资源的勘查、开发及储备是我国当前紧迫的能源资源战略需求。花岗伟晶岩作为稀有金属富集成矿的主要岩石类型之一,是我国主要的锂资源供应矿种类型,其成矿备受关注。近年来我国在花岗伟晶岩型稀有金属找矿方面取得了系列重大突破,西昆仑白龙山、雪凤岭,川西可尔因、草隆,青藏南缘琼
5、嘉岗等大型 超大型稀有金属矿床被相继发现(付小方等,;王秉璋等,;秦克章等,;赵俊兴等,;,;王核等,),为我国锂资源增储和资源安全保障做出了巨大贡献,掀起了找矿和矿床研究的热潮。滇西地区位于青藏高原东南缘,前人发现该地区发育大量的稀有金属伟晶岩矿床 点,表明该区稀有金属矿产成矿条件较为优越,资源潜力巨大(余勇等,;图 ,)。然而,目前滇西地区只报道有贡山县东南黑妈伟晶岩型铁锂云母锂矿床 点(李建康等,)和腾冲宝华山伟晶岩型 矿(锂辉石型;施玉北等,)。笔者与合作者们通过大量的野外工作和室内资料分析,在滇西地区福贡县培里村发现了多条锂辉石型伟晶岩脉,这为在滇西地区锂辉石型伟晶岩锂矿的找矿工作方
6、面取得了突破。本文首次报道了滇西地区培里锂辉石型伟晶岩锂矿地质特征,并对该地区伟晶岩进行了 铌钽矿和锡石 定年及全岩主微量元素分析,以此初步限定其成岩年龄和成因机制,为研究区下一步找矿勘查提供借鉴和初步的理论支撑。区域及矿区地质背景滇西高黎贡山地区是东特提斯构造域东南段的重要组成部分(,;图 )。以昌宁 孟连缝合带和泸水 瑞丽断裂为界,从东向西该地区可划分为印支 思茅地块、保山地块以及腾冲三个地块(图 ;,;,)。培里锂矿所在的腾冲地块东以泸水 瑞丽断裂为界和保山地块相邻,西以葡萄县 密支那缝合带为界和缅甸地块相邻(图 ;李兴振等,)。基于二叠 石炭系的冰川期 海相沉积及上覆冰后黑色泥岩沉积和
7、似冈瓦纳的化石组合,前人研究认为该地块古生代和中生代属于冈瓦纳超大陆,随着新特提斯洋打开,其从紧邻印度地体的喜马拉雅地体的北缘裂解而来(,;,;,)。该地区地层包括中元古代变质泥质基底(高黎贡山群)、晚古生代碎屑沉积岩和碳酸盐岩。高黎贡山群由石英岩、二云母片麻岩、长石片麻岩、混合岩、角闪岩和大理岩组成(,)。古生代沉积地层主要由石炭系碎屑岩、上三叠统 侏罗系浊积岩、白垩系红层以及新生代砂页岩构成(,)。此外,腾冲地块岩浆岩极为发育,主要由花岗质片麻岩、混合岩和淡色花岗岩组成。这些岩石此前被认为是元古代的产物(云南省地质矿产局,)。最新的年代学研究表明腾冲和梁河县附近发育大面积中生代花岗岩(),
8、腾冲地块东部主要发育早白垩世的花岗岩(),而中西部主要发育晚白垩世的 型和 型花岗岩(;,)。高黎贡山韧性剪切带主要由变质程度高的高黎贡山群组成。带内岩石主要由变质泥岩和花岗片麻岩组成,同时发育有较多的淡色花岗岩和伟晶岩脉(钟大赉,;翟明国等,;,;,)。最新的研究表明,该带内主要为新生代变质 变形作用(,;,;,;,;,)。()提出了高黎贡山群主要经历了两个阶段的构造热事件,一期为 发育的中 高压麻粒岩相的早期区域变质作用,另外一期以晚期(之后)韧性剪切作用为主。滇西地区伟晶岩型稀有金属矿产成矿条件优越,潜力巨大。根据其分布规律,滇西地区伟晶岩主要可以分为 个 岩石学报 ,():图 滇西地区
9、区域构造图(,据 ,修改)、滇西地区稀有金属伟晶岩分布图(,据高子英等,修改)及滇西高黎贡山地区区域地质图(,据 ,修改)金沙江缝合带;班公 怒江缝合带;雅鲁藏布江缝合带;印缅造山带;主边界逆冲断裂 (,),(,)(,);带,分别为:高黎贡山伟晶岩带(又可分为高黎贡山北、中、南三个亚带)、西盟伟晶岩带、凤庆 临沧伟晶岩带、石鼓伟晶岩带以及哀牢山南段伟晶岩带(图 ;高子英等,;张传昱等,)。其中,稀有金属矿床主要分布于高黎贡山变质岩浆带和临沧变质岩浆带,位于滇缅锡成矿带北段,夹持于怒江断裂带与龙瑞断裂之间。前人研究表明(高子英等,;余勇等,),从贡山、腾冲、梁河到瑞丽的伟晶岩和淡色花岗岩,以及临
10、沧 勐海岩浆带中均发现存有不同程度的稀有金属矿化。这些伟晶岩和淡色花岗岩具有高分异特征,与成矿有关的元素主要有 、等。本次新发现的培里矿床位于高黎贡山伟晶岩带(图 ,)。近年来在该带发现了众多伟晶岩型稀有金属矿床 点,例如:龙陵县黄连沟 矿、腾冲宝华山 矿、龙陵县那俄 矿、贡山黑妈 矿、贡山普拉底 矿等(图 ;详见余勇等,及其参考文献),构成了一重要的稀有金属成矿远景区,具有良好的稀有金属成矿潜力(陶琰等,;李建康等,;黄亮等,)。前人研究表明,高黎贡山伟晶岩带中的稀有金属矿伟晶岩常成群成带分布,伟晶岩呈脉状产出于中深变质的高黎贡山群以及变质的石炭系地层中,伟晶岩脉的走向以近南北向为主,产出受
11、片理和裂隙的控制,一般与围岩产状或区域构造线理方向大体一致。带内稀有金属伟晶岩以 矿化为主,还伴有 、闫庆贺等:滇西高黎贡山地区培里伟晶岩型锂矿化的发现及其意义图 培里伟晶岩锂矿地质剖面图 、等矿化(余勇等,)。带内缺乏同期的大型花岗岩岩浆活动,仅有同期零星小规模淡色花岗岩侵入(陶琰等,;李建康等,;黄亮等,;,)。典型矿床(点)有黑妈锂云母矿(李建康等,)、图 培里伟晶岩锂矿野外及手标本图片 宝华山铍铌钽锂矿、贡山丹珠锡铍铌钽矿。其中,黑妈锂云母矿床位于贡山县东南 处怒江峡谷东侧的碧罗雪山(李建康等,)。矿区内共发现伟晶岩脉 余条,多数伟晶岩脉赋存在石英角闪石片岩中。主要稀有金属矿物为铁锂云
12、母、绿柱石、铌钽铁矿。贡山丹珠伟晶岩稀有金属矿点位于贡山县城南约 处,发育多条伟晶岩脉,岩脉产出在古生代变质岩中,岩性主要为大理岩、片岩、片麻岩,局部地区出现混合岩。伟晶岩脉厚 ,延长数十米至五百米。主要造岩矿物有斜长石、钾长石、石英、白云母;稀有金属矿物有绿柱石、电气石、独居石、铌铁矿和锡石等(陶琰等,;唐建云,)。宝华山铍铌钽锂矿位于腾冲市,矿区内共发现近 条伟晶岩脉,长 ,厚 不等,分布于下元古界高黎贡岩群中,岩性主要为石英角闪岩片岩、黑云母石英片岩和大理岩(施玉北等,)。前人分析表明该矿床富 矿物为绿柱石,品位为 ;富铌钽矿物为铌钽矿,品位为 ,品位为 ;富 矿物为锂辉石,品位为 (边
13、界品位为 岩石学报 ,():图 培里锂辉石伟晶岩不同结构带岩石镜下显微照片(、)细粒石英 钠长石 云母带;()粗粒长石 云母 石英带;()块体长石 锂辉石带 锡石;石英;钠长石;白云母;锂辉石;电气石 (,);();();)(施玉北等,)。培里锂矿床位于贡山县北约 处的培里村(图 ;、),距离早期发现的黑妈锂矿床约 。在最初滇西伟晶岩稀有金属矿产的勘查研究工作中,鉴于贡山县境内发育有大量伟晶岩以及合作单位云南省地质调查院在该地区已有一定勘查基础,我们将找矿目标优先选定于贡山县境内。与此同时,我们注意到区内伟晶岩多数顺层分布于倾角较大的地层,研究区内道路多数顺地层走向分布且植被覆盖严重,故重点选
14、择了横切地层走向的剖面进行调查,结合区内 元素地球化学背景异常,在培里地区发现含锂辉石伟晶岩脉 条,其中 条位于河岸北侧同一剖面(图 )上,条位于河岸南侧(图 ),且沿走向与河岸北侧脉体不相连。矿区地层主要呈单斜构造,出露地层主要为石炭纪变质碎屑沉积岩和碳酸盐岩,各类岩石中片理和节理较为发育。地层产状倾向 左右,倾角一般在 之间。矿区范围内未见花岗岩体,矿区西约 处出露高黎贡山东坡早白垩世花岗岩,主体为粗粒片麻状黑云二长花岗岩。矿区内出露的伟晶岩脉均含有锂辉石矿化,脉体宽 不等,由于区内植被覆盖严重,脉体未完全暴露于地表(主要出露脉体横切面),脉体长度尚不明确。含矿伟晶岩脉多顺层侵入地层中,与
15、围岩之间界线清楚。含矿伟晶岩脉主要由石英、锂辉石、白云母和长石组成,其次发育有电气石、锡石、铌钽矿等矿物(图 、图 )。脉体具有较好的分带,总体可以分为边缘的细粒石英()钠长石()白云母()带,内侧带的粗粒长石()云母闫庆贺等:滇西高黎贡山地区培里伟晶岩型锂矿化的发现及其意义()石英()带和中间的块体长石()锂辉石()带(图 、图 )。样品及分析方法本次用于铌钽矿和锡石 定年的样品采集于最大的一条富锂辉石矿伟晶岩脉(图 )。铌钽矿及锡石 定年用于铌钽矿 年代学测试的样品经过人工破碎成约 目,将粉末用清水淘洗,在双目镜下挑选出无裂隙、晶形完整的铌钽矿,粘于环氧树脂表面,固化后打磨抛光至露出一个光
16、洁平面然后进行反射和背散射图像()照相,结合这些图像选择适宜的点位进行测试。铌钽矿 测年是在内生金属矿床成矿机制研究国家重点实验室完成。测试仪器为配备了 激光剥蚀系统 四级杆等离子质谱仪。激光剥蚀条件为:束斑 ,激光能量和频率分为 和 。标样使用来自马达加斯加的 ,其 年龄为 ()和 ()(,)。测试过程中,、和 的分析为 ,为 ,和 为 ,其他元素为 。每 个样品穿插 个标样()和 次 。分析过程中,背景采集时间为 、样品采集时间为 、气体采集时间为 。数据处理采用 (,)。铌钽矿的谐和年龄图绘制和加权平均年龄计算使用软件 (,)。用于锡石 定年的样品经过人工破碎成约 目,在双目镜下挑选出晶
17、形完整、无裂隙、透明度好、包裹体少的锡石,粘于环氧树脂表面,固化后打磨抛光至露出一个光洁平面然后进行透反射和阴极发光()照相,结合这些图像选择适宜的点位进行测试。锡石的 定年在中国科学院矿物与成矿重点实验室完成。实验采用标准锡石 (;,)作为测年外标,所测元素激光斑束直径为 ,频率为 ,能量密度 。具体实验分析方法详见文献(,)。数据处理采用 。锡石的谐和年龄图绘制和年龄计算采用软件 (,)。全岩微量元素分析方法为了分析矿石品位,我们采集了 块伟晶岩样品进行微量元素()分析。本研究所有样品的微量元素测试均是在武汉上谱实验室完成。微量元素含量采用酸溶法。称取 全岩粉末样品以及标样于干净的 中,加
18、入 纯化 、和 ,超声振荡 后,置于超净台中加热板 加热 。开盖蒸干,加 纯化 置于超净台中加热板 保温过夜,加入 和 ,放入高压釜中,置于 的恒温电热箱内加热 。然后取出,在超净台内电热板蒸干,加入 浓度为 的 ,放入高压釜中,置于 恒温箱内加热 。取出,趁热以 将样品溶液稀释至干净的塑料瓶中,将溶液稀释 倍。准确称取上述稀释液 于干净的离心管中,与样品 比例准确加入 内标溶液来校正信号漂移,摇匀,准备上机测试。分析测试在 型电感耦合等离子体质谱仪()上进行。使用 岩石标准样品 、和 以及国内标准 、和 测绘仪器工作曲线来校正所测试样品的元素含量,分析精度一般优于 ,具体的流程参照李献华等(
19、)。测试结果 铌钽矿 定年本文对培里伟晶岩()中的铌钽矿和锡石进行了 定年分析,其结果见表 。铌钽矿整体呈自形或半自形短柱状、薄片状,粒径不一,多为 。在背散射电子图像上,铌钽矿少部分显示韵律环带,其余的铌钽矿则几乎不显示环带,整体发光特征比较均一。另外,有一定数量的铌钽矿含有少量长石或石英包裹体矿物。本次研究共选择了 个点进行测试,所有点在一致曲线中呈群分布,具有一致的年龄,变化于 ,加权平均值年龄为 ()(表 、图 )。锡石 定年锡石颗粒在透射光下为浅褐色、半透明、自形 半自形。在 图像下,大多数锡石晶粒显示规则的振荡分带,只有少数晶面局部均匀且呈黑色。少量锡石颗粒中含有矿物包裹体和裂纹,
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