江西省鋰礦資源分布、礦床類型及找礦前景

劉 爽, 王水龍, 邢新龍, 汪龍飛, 張 也

(江西省地礦資源勘查開發(fā)中心,江西 南昌 330030)

鋰金屬“輕”、“軟”和“高能量”的特性決定了鋰及其化合物的戰(zhàn)略價(jià)值和廣泛用途,在傳統(tǒng)工業(yè)領(lǐng)域(汽車工業(yè)、玻璃和陶瓷、有色冶金等)和新興產(chǎn)業(yè)領(lǐng)域(高能鋰電池、航空航天、核聚變電站、醫(yī)藥等)都有廣泛應(yīng)用。原國(guó)土資源部新出臺(tái)的《全國(guó)礦產(chǎn)資源規(guī)劃(2016—2020年)》 中18 處提到鋰,把鋰作為9 個(gè)需要“儲(chǔ)備和保護(hù)礦種”之一、24 種戰(zhàn)略性礦種之一。鋰礦資源成為國(guó)際礦業(yè)市場(chǎng)的熱點(diǎn),作為戰(zhàn)略資源的地位逐漸凸顯。

美國(guó)地質(zhì)調(diào)查局2018年最新報(bào)告顯示,全球鋰資源量超過5 300萬t,其中阿根廷占有980萬t、玻利維亞占有900萬t、智利占有840萬t、中國(guó)占有700萬t、美國(guó)占有680萬t、澳大利亞占有500萬t。中國(guó)所探明的鋰礦床分布于中國(guó)9個(gè)省(自治區(qū)),主要集中在青海、西藏、四川、江西等四省(自治區(qū)),四省(自治區(qū))合計(jì)查明資源儲(chǔ)量占全國(guó)鋰查明資源儲(chǔ)量的96%[1]。

隨著新興產(chǎn)業(yè)的迅猛發(fā)展,中國(guó)對(duì)鋰資源的需求量逐年快速增加,鋰資源量已難以滿足市場(chǎng)發(fā)展的需要。江西省是鋰礦資源大省,但是鋰礦成礦規(guī)律研究較低。筆者在總結(jié)江西省已有鋰礦資源資料的基礎(chǔ)上,提出鋰礦資源的成礦預(yù)測(cè)區(qū),為江西省今后的找礦工作提供參考。

1 江西省鋰礦資源現(xiàn)狀

江西省鋰礦產(chǎn)地有13處,其中大型4處、中型4處、小型4處(表1)。鋰主要以鋰輝石、鋰云母、鐵鋰云母產(chǎn)出。在贛西、宜豐、奉新一帶細(xì)晶巖型富含鋰(ω(Li2O)1.40%～1.90%)的瓷石礦中,雖然鋰資源量頗大,因粒度細(xì)等原因而未能利用。除此,還有泰和縣梅崗鹵水型鋰礦點(diǎn)((ωβ):LiCl達(dá)611.00～1 136 mg/L,(0.052%～0.091%)),為小型礦點(diǎn)[2]。

據(jù)《中國(guó)礦產(chǎn)地質(zhì)志·江西卷(2015年)》,截至2011年底累計(jì)查明Li2O資源儲(chǔ)量76.34萬t。江西省在20世紀(jì)80年代初即對(duì)鋰礦資源進(jìn)行了開發(fā)利用,分宜鋰廠已能生產(chǎn)氧化鋰、碳酸鋰和鋰金屬。隨著新能源產(chǎn)業(yè)發(fā)展加快,江西眾多企業(yè)(贛鋒鋰業(yè)、江特電機(jī)等)加入鋰礦資源開發(fā)利用,僅贛鋒鋰業(yè)一年消耗的鋰礦資源折合碳酸鋰約4萬t,鋰礦資源缺口巨大,長(zhǎng)期依賴省外和海外資源。

宜春414礦區(qū)經(jīng)過多年開發(fā)利用,保有資源儲(chǔ)量已嚴(yán)重不足。贛西細(xì)晶巖型含鋰瓷石礦和河源、頭陂鋰輝石礦目前大部分仍作為優(yōu)質(zhì)陶瓷原料使用,鋰礦資源未能有效開發(fā)利用,江西省鋰礦資源供需形勢(shì)十分嚴(yán)峻。

2 江西省鋰礦的主要類型及分布特征

世界已發(fā)現(xiàn)和新發(fā)現(xiàn)并做過可靠計(jì)算及初步估算的鋰礦資源主要分為兩類:鹵水型鋰礦資源(約占80%)和固體型鋰礦資源(約占20%)[4]。鹵水型鋰礦包括大陸鹵水、地?zé)猁u水、油田鹵水,固體型鋰礦主要有偉晶巖型、蝕變花崗巖型、細(xì)晶巖型、石英脈型[5]。江西省已經(jīng)發(fā)現(xiàn)的鋰礦資源類型主要是固體型鋰礦資源(鋰輝石、鋰云母),鹵水型鋰礦資源僅作為食鹽生產(chǎn)使用。

宜春414、宜豐同安、葛源黃山、葛源松樹崗等大中型礦床均與欽杭結(jié)合帶有關(guān)(圖1),可見大地構(gòu)造位置對(duì)江西省鋰礦資源有重要的控制作用。江西省鋰礦成礦時(shí)期主要為燕山期。

表1 江西省鋰礦資源特征Table 1 Lithium resources characteristics of Jiangxi province

注:數(shù)據(jù)據(jù)參考文獻(xiàn)[2]、[3]和江西省礦產(chǎn)資源總體規(guī)劃(2016—2020年)整理。

圖1 江西省鋰礦資源分布圖(根據(jù)參考文獻(xiàn)[2]修改)Fig.1 Distribution of lithium mineral resources in Jiangxi province1.省界;2.構(gòu)造單元分區(qū);3.固體型鋰礦資源;4.鹵水型鋰礦資源;5.找礦遠(yuǎn)景區(qū)。

2.1 固體型鋰礦資源

江西省已發(fā)現(xiàn)的固體型鋰礦資源以共、伴生鋰資源(鋰云母、鋰白云母、鐵鋰云母)為主,兼具鋰輝石型鋰礦資源。再細(xì)分為偉晶巖型鋰礦(頭陂、河源)、蝕變花崗巖型鋰礦(宜春414、姜坑里、海羅嶺、葛源黃山、葛源松樹崗、牛嶺坳、茜坑、獅子嶺)、石英脈型鋰礦(上坪、漂塘)、細(xì)晶巖型鋰礦(牌樓—黨田)。礦床類型較廣,主要利用的是蝕變花崗巖型和偉晶巖型鋰礦。

2.1.1偉晶巖型

廣昌縣頭陂式花崗偉晶巖型鋰輝石礦床,礦區(qū)位于江西省寧都縣與廣昌縣交界處,屬寧都縣石上鄉(xiāng)河源村和廣昌縣頭破鎮(zhèn)西港村管轄(圖1)。大地構(gòu)造位置處于武夷隆起帶西緣,北北東向鷹潭—安遠(yuǎn)推(滑)覆斷裂構(gòu)造帶中段東側(cè)。礦體產(chǎn)于三疊紀(jì)富城超單元黑云母花崗巖體的外接觸帶,成礦年齡稍晚于巖漿巖的侵入冷凝時(shí)間260 Ma,礦化蝕變主要有白云母化、鈉長(zhǎng)石化、鋰輝石化、電氣石化、云英巖化[2,6]。

寧都縣河源花崗偉晶巖型鋰輝石礦床,礦區(qū)位于江西省寧都縣與廣昌縣交界處,屬寧都縣石上鄉(xiāng)河源村(圖1)。大地構(gòu)造位置處于武夷隆起帶西緣,北北東向鷹潭—安遠(yuǎn)推(滑)覆斷裂構(gòu)造帶中段東側(cè)。礦體產(chǎn)于花崗偉晶巖脈的中部或占據(jù)整個(gè)脈體,其形態(tài)變化與花崗偉晶巖脈形態(tài)變化具有一致性,礦化蝕變主要有白云母化、鈉長(zhǎng)石化、鋰輝石化[2][注]聶曉亮,江西省寧都縣河源鋰輝石礦區(qū)勘查地質(zhì)報(bào)告,江西省地質(zhì)礦產(chǎn)勘查開發(fā)局贛西地質(zhì)調(diào)查大隊(duì),2002。。

2.1.2蝕變花崗巖型

宜春414蝕變花崗巖型鋰云母礦床,礦區(qū)位于宜春市袁州區(qū)新坊鄉(xiāng)境內(nèi)(圖1)。大地構(gòu)造位置處于萍鄉(xiāng)—紹興板緣斷裂構(gòu)造帶南側(cè),武功山—仙霞嶺隆起帶中北部。成礦巖體為細(xì)粒白云母花崗巖,成巖時(shí)代為燕山晚期早白堊世(約130 Ma),為蝕變花崗巖型鉭鈮鋰銣超大型礦床(宜春式)。蝕變表現(xiàn)為鈉長(zhǎng)石化、鋰云母化強(qiáng)烈;黃玉化,云英巖化、白云母化、伊利石化[2,7-9]。

橫峰縣葛源礦床,主要由黃山大型蝕變花崗巖型鈮鉭鋰銣礦床和松樹崗大型蝕變花崗巖型鉭鈮鋰礦床,礦區(qū)位于上饒市橫峰縣葛源鎮(zhèn)(圖1)。大地構(gòu)造位置處于江南古島弧的南東緣,懷玉山—天目山被動(dòng)陸緣盆地的西南部,北西臨(贛東北)北東—北北東向走滑推(滑)覆超殼斷裂構(gòu)造帶。礦化蝕變主要有鈉長(zhǎng)石化、鉀長(zhǎng)石化、鐵鋰云母化、云英巖化、黃玉化等[2,10-14]。

2.1.3細(xì)晶巖型

牌樓細(xì)晶巖型含鋰瓷石礦,礦區(qū)位于宜春市宜豐縣同安鄉(xiāng)(圖1)。大地構(gòu)造上位于三級(jí)構(gòu)造單元九嶺—高臺(tái)山臺(tái)拱的九嶺穹斷束南部,九嶺復(fù)式背斜南翼,宜豐—景德鎮(zhèn)深斷裂帶與銅鼓西向—奉新上富斷裂之間。成礦巖體主要是燕山期白云母花崗巖及霏細(xì)(斑)巖、細(xì)晶(斑)巖巖脈,成礦時(shí)代為燕山晚期(約118 Ma)。礦化蝕變主要有鋰云母化、鈉長(zhǎng)石化、絹云母化、綠泥石化、白云母化及硅化等[注]聶曉亮,周賓,胡剛等,江西省宜豐縣牌樓礦區(qū)含鋰瓷石礦詳查報(bào)告,江西省地礦資源勘查開發(fā)有限公司,2016。。

2.1.4石英脈型

漂塘鎢礦位于贛州市大余縣境內(nèi)(圖1)。大地構(gòu)造位置位于西華山—楊眉寺復(fù)背斜次一級(jí)褶皺的漂塘背斜軸部的南段。鎢錫石英脈型中鋰云母、鐵鋰云母含鋰偏低,其利用價(jià)值尚待研究,目前工業(yè)意義較小[2,15-17]。

2.2 鹵水型鋰礦資源

泰和縣梅崗含鋰鹵水礦床,位于吉安市泰和縣梅崗村(圖1)。礦床位于吉泰盆地東側(cè),產(chǎn)于白堊系地層中。成因類型屬陸源碎屑—化學(xué)巖型鹽類沉積鹵水礦床,成礦時(shí)代為晚白堊世[18]。隨著鹵水提鋰技術(shù)研究不斷取得突破,鹵水型鋰礦資源將成為江西省重要的鋰礦資源類型。

3 找礦前景

隨著鋰電新能源產(chǎn)業(yè)發(fā)展,鋰的需求量越來越大,鋰礦資源將成為制約行業(yè)發(fā)展的瓶頸問題,鋰礦勘查相繼興起。根據(jù)已有資料分析[2,7-14],劃分出3個(gè)江西省鋰礦找礦遠(yuǎn)景區(qū)(圖1):宜豐遠(yuǎn)景區(qū)、橫峰遠(yuǎn)景區(qū)、雅山遠(yuǎn)景區(qū)。

3.1 宜豐遠(yuǎn)景區(qū)

該區(qū)鋰礦主要有蝕變巖型和霏細(xì)巖脈型二種,其中蝕變巖型鋰因品位低(Li2O 0.3%～0.6%),霏細(xì)巖脈型鋰礦品位高(Li2O 1%～2%),但之前霏細(xì)巖脈型鋰礦因粒度過細(xì)無法提取鋰,因此該地區(qū)鋰礦一直作為含鋰瓷石礦開發(fā)利用。隨著近幾年鋰資源市場(chǎng)走俏,原礦入選品位已降至0.3%～0.4%,選礦回收率可達(dá)70%以上,并開展了大量工業(yè)應(yīng)用研究[19-20]。

宜豐地區(qū)鋰礦均呈巖枝或巖滴或巖脈狀大面積規(guī)律性沿近東西向或北北東向斷裂帶分布,各礦體特征類似,在時(shí)空上似有內(nèi)在成因聯(lián)系,推測(cè)可能屬同期同源。

根據(jù)巖漿演化的特征,將蝕變花崗巖型鋰礦劃分為巖體型(414、橫峰縣葛源)、巖枝型(獅子嶺、茜坑、白水洞等)、偉晶巖殼(脈)型(梅家)、霏細(xì)巖脈型(黨田、牌樓)四位一體的成礦模型(圖2)。并通過成礦模型以就礦找礦方法指導(dǎo)宜豐地區(qū)內(nèi)巖枝巖脈型盲礦體的找礦、以缺位找礦的方法指導(dǎo)區(qū)內(nèi)巖體型和偉晶巖殼(脈)盲礦體的找礦,認(rèn)為宜豐遠(yuǎn)景區(qū)具有很大的找礦潛力,極有可能找到類似414、葛源巖體型的蝕變巖型鋰礦。應(yīng)加大深部和外圍的鋰礦勘查工作,尋找大礦、富礦。

圖2 宜豐地區(qū)鋰礦推測(cè)成礦模型示意圖Fig.2 Sketch of metallogenic model of lithium ore in Yifeng area

3.2 橫峰遠(yuǎn)景區(qū)

該區(qū)位于江南復(fù)合地體與華夏復(fù)合地體的碰撞增生帶次級(jí)懷玉地體內(nèi),贛東北深大斷裂的南東側(cè)[12]。

該區(qū)主要的鋰礦床類型為蝕變花崗巖型鋰云母礦床。區(qū)內(nèi)主要出露南華—震旦系地層,巖性主要為砂巖、板巖、粉砂巖、灰?guī)r等,區(qū)內(nèi)的鎢錫多金屬礦也主要賦存在該層中;巖漿巖主要為鈉長(zhǎng)石化花崗巖、黑云母花崗巖、花崗斑巖等,巖體年齡為燕山晚期巖體,鋰礦主要賦存在強(qiáng)烈鈉長(zhǎng)石化花崗巖中,形成主要鋰礦的工業(yè)礦體;區(qū)內(nèi)多向構(gòu)造發(fā)育,但北西向斷裂(壓扭性)為該區(qū)最重要的控礦斷裂,區(qū)內(nèi)大多數(shù)礦體均分布其上。

3.3 雅山遠(yuǎn)景區(qū)

該區(qū)位于武功山隆起區(qū),區(qū)內(nèi)地層出露上震旦統(tǒng)老虎塘組淺變質(zhì)巖,巖性主要為變質(zhì)砂巖、粉砂巖、千枚巖、灰?guī)r等;區(qū)內(nèi)巖漿活動(dòng)頻繁,多期侵入,與鋰礦成礦有關(guān)的巖體為燕山早期雅山復(fù)式花崗巖株。

該區(qū)主要的鋰礦床類型為蝕變花崗巖型鋰云母礦床。成礦和容礦母巖體(花崗巖)在空間上關(guān)系密切,礦化及蝕變具有明顯的分帶性,巖體的熱液蝕變—自交代作用強(qiáng)烈,強(qiáng)、中鈉長(zhǎng)石化(云英巖化)蝕變帶為鋰礦化的主要賦存空間,并且鈉長(zhǎng)石化的強(qiáng)度與鋰礦化呈正相關(guān)。

4 開發(fā)利用建議

(1) 實(shí)行鋰資源和產(chǎn)業(yè)整合,提高資源利用率。隨著“綠色礦山”建設(shè)的深入,對(duì)礦產(chǎn)資源開發(fā)利用水平的要求大幅提高,要以規(guī)模效益、集約化經(jīng)營(yíng)的原則,實(shí)現(xiàn)礦產(chǎn)資源合理開發(fā)和高效利用資源,促進(jìn)保障發(fā)展與保護(hù)資源雙贏。

(2) 加強(qiáng)鋰礦資源勘探工作,保障資源儲(chǔ)量,促進(jìn)經(jīng)濟(jì)發(fā)展。鼓勵(lì)礦山企業(yè)和地勘單位根據(jù)自身?xiàng)l件,加大鋰礦資源勘探力度,開展攻深探盲,尋找大礦、富礦,保障鋰礦資源的開發(fā)利用和新能源行業(yè)的發(fā)展。

(3) 鼓勵(lì)選礦實(shí)驗(yàn)研究,提高鋰礦的回收率。特別是要提高共伴生鋰組分(霏細(xì)巖型、石英脈型、蝕變花崗巖型等)的選礦工藝和采礦回收率,促進(jìn)資源的高效合理開發(fā)利用。

5 結(jié)語

(1) 江西省鋰礦資源分為鹵水型鋰資源和固體型鋰資源,固體型鋰礦資源(鋰輝石、鋰云母)是目前利用的主要類型。固體型鋰礦資源又可劃分為偉晶巖型、蝕變花崗巖型、細(xì)晶巖型、石英脈型。蝕變花崗巖型鋰礦是目前全國(guó)最大的鋰云母礦山。

(2) 江西省省固體型鋰資源主要集中在燕山期,典型鋰礦床有宜春414、橫峰縣葛源,其成礦作用多與欽杭結(jié)合帶有關(guān)。

(3) 圈出3個(gè)鋰礦成礦遠(yuǎn)景區(qū),是今后鋰找礦勘查工作的重點(diǎn)。構(gòu)建了鋰礦成礦模型以指導(dǎo)外圍和深部的找礦工作。