喜馬拉雅吉隆淡色花崗巖-偉晶巖中云母的礦物學研究：對鋰富集過程的指示*

周威 謝磊,2** 王汝成,2 吳福元 田恩農(nóng) 劉晨 劉小馳

1. 南京大學內(nèi)生金屬礦床成礦機制研究國家重點實驗室, 南京大學地球科學與工程學院, 南京 210023

2. 南京大學關(guān)鍵地球物質(zhì)循環(huán)前沿科學中心，南京 210023

3. 中國科學院地質(zhì)與地球物理研究所，巖石圈演化國家重點實驗室, 北京 100029

4. 中國科學院大學地球與行星科學學院，北京 100049

鋰是重要的戰(zhàn)略性關(guān)鍵金屬(李順庭等，2011；李會謙和劉雪琴，2017)，它的內(nèi)生型成礦主要賦存在花崗巖和花崗偉晶巖中，通常與巖漿高度分異演化有關(guān)(London, 2018)。我國花崗巖及偉晶巖型鋰礦床主要分布在新疆阿爾泰、川西、南嶺等成礦帶(中國科學院地質(zhì)研究所，1963；Barton and Young, 2002；李建康等，2014，2017；王登紅等，2017)，這些礦床中鋰成礦作用通常與鈹成礦作用伴生，成為可利用的重要資源。近年來，為了滿足我國對鋰鈹?shù)汝P(guān)鍵金屬資源日益增長的需求，這些富集鋰鈹?shù)幕◢弾r-偉晶巖成礦體系成為科學研究關(guān)注的焦點和找礦勘探的重要對象。

喜馬拉雅造山帶出露大量的淡色花崗巖體，是全球最大的淡色花崗巖區(qū)(張宏飛等，2005；吳福元等，2015)。從二十世紀二十年代開始就有零星的文獻報道在該區(qū)域淡色花崗巖及相關(guān)偉晶巖中發(fā)現(xiàn)稀有金屬礦物(Heron, 1922; 吳福元等，2021及其中所引文獻)。近年來，多項研究工作確認了該帶大多數(shù)淡色花崗巖體都具有稀有金屬礦化的特征，主要表現(xiàn)為廣泛存在的花崗質(zhì)偉晶巖相關(guān)的鈹?shù)V化作用(Wangetal., 2017；Wuetal., 2020；Xieetal., 2020)。此外，在普士拉(卓木古、瓊嘉崗)、熱曲和庫曲等巖體中發(fā)現(xiàn)的鋰輝石偉晶巖脈，珠峰前進溝發(fā)現(xiàn)的鋰電氣石-鋰云母偉晶巖脈等顯示了該帶同樣有很好的鋰成礦潛力(Liuetal., 2020；劉晨等，2021; 劉小馳等，2021；周起鳳等，2021)。在全國的鋰地球化學圖上，喜馬拉雅造山帶中多個區(qū)域顯示出元素異常富集，中部的吉隆地區(qū)就是顯著的鋰異常富集區(qū)域之一(王學求等，2020)。

因此，為了探索吉隆巖體的花崗巖是否存在富鋰特征，并了解鋰的賦存狀態(tài)，本次研究采集了吉隆巖體的二云母花崗巖、偉晶巖和細晶巖樣品并開展了相關(guān)研究工作。通過系統(tǒng)的野外考察、細致的顯微鏡觀察、詳細的礦物微區(qū)原位主量和微量元素含量分析等研究工作，發(fā)現(xiàn)了二云母花崗巖、偉晶巖和細晶巖樣品中含有富鋰云母(如鐵鋰云母和鋰白云母)，偉晶巖-細晶巖樣品中還常見綠柱石，它也是鋰富集的示蹤礦物(陶湘媛等，2020)。因此本次研究通過云母族礦物產(chǎn)狀、成分特征及變化過程，結(jié)合全巖地球化學數(shù)據(jù)和綠柱石的成分，對吉隆巖體的鋰富集過程和稀有金屬成礦潛力有了初步認識。

1 地質(zhì)背景及巖相學特征

喜馬拉雅造山帶是世界上最年輕的陸-陸碰撞型造山帶，形成于印度與亞歐板塊開始于60～55Ma的強烈碰撞作用(Huetal., 2015; Zhuetal., 2017)。根據(jù)出露的主要巖石-構(gòu)造單元，喜馬拉雅造山帶自北向南依次劃分為特提斯喜馬拉雅結(jié)晶巖系(THS)、高喜馬拉雅結(jié)晶巖系(GHS)和低喜馬拉雅結(jié)晶巖系(LHS)，這三個構(gòu)造單元分別以藏南拆離系(STDS)和主中央逆沖斷裂(MCT)為界。出露在特提斯單元中的淡色花崗巖稱為特提斯喜馬拉雅淡色花崗巖帶(北帶)；沿著藏南拆離系東西向分布有大量淡色花崗巖，稱為高喜馬拉雅淡色花崗巖帶(南帶)(圖1a)。

圖1 喜馬拉雅淡色花崗巖分布圖(a，據(jù)吳福元等，2015)和吉隆地區(qū)地質(zhì)簡圖(b，據(jù)王曉先等, 2017；董昕等, 2017)Fig.1 The distribution of the Himalaya leucogranites (a, modified after Wu et al., 2015) and simplified geological map of the Gyirong district (b, modified after Wang et al., 2017；Dong et al., 2017)

吉隆巖體位于高喜馬拉雅淡色花崗巖帶中部地區(qū)(圖1b)，出露有高喜馬拉雅結(jié)晶巖系、新生代淡色花崗巖、偉晶巖和細晶巖等。高喜馬拉雅結(jié)晶巖系分布于研究區(qū)南部，由聶拉木巖群和寒武紀變質(zhì)花崗巖組成，其中聶拉木巖群主要分布于吉隆溝一帶，由江東巖組和曲鄉(xiāng)巖組組成，發(fā)育有變粒巖、片麻巖，其上部存在韌性變形(張振利等, 2006)。在該地區(qū)，藏南拆離系呈東西向展布，南北寬約10km。新生代淡色花崗巖分布于藏南拆離系的上部，其主體為二云母花崗巖，在藏南拆離系部分發(fā)生構(gòu)造變形，厚約3km，侵入藏南拆離系頂部，未變形新生代淡色花崗巖呈不規(guī)則巖株至巖基狀侵入藏南拆離系和高喜馬拉雅結(jié)晶巖系中(張振利等, 2006；Yangetal., 2009；王曉先等, 2017)。

本文樣品主要采于吉隆地區(qū)的糜棱巖化淡色花崗巖露頭，其中細晶巖樣品的石英、云母和長石等礦物具有弱的定向排列。二云母花崗巖侵入高喜馬拉雅結(jié)晶巖系中，偉晶巖則主要以寬3～6cm的細脈形式侵入二云母花崗巖中；細晶巖分布于偉晶巖脈邊部，或單獨以寬2～4cm的脈體形式侵入二云母花崗巖中(圖2a, b)。

二云母花崗巖粒徑介于0.4～1.5mm之間，具花崗結(jié)構(gòu)(圖2e)，主要礦物組成包括石英(～33vol%)、鉀長石(～30vol%)、鈉長石(～27vol%)、黑云母(～6vol%)和白云母(～3vol%)(圖2d，f)，副礦物包括電氣石、鈮鐵金紅石、磷灰石、鋯石、獨居石、晶質(zhì)鈾礦、磷釔礦以及螢石等。

圖2 吉隆二云母花崗巖、偉晶巖及細晶巖的野外露頭(a、b)、手標本(c、g)、顯微照片(d、e、h、j)和背散射電子(BSE)圖像(f、i、k、l)

偉晶巖粒徑介于0.4～1.0cm之間，主要礦物有鉀長石(～35vol%)、鈉長石(～27vol%)、石英(～23vol%)、電氣石(～8vol%)和白云母(～5vol%)。鈉長石與鉀長石均為半自形-他形板狀，電氣石常呈團簇狀或柱狀產(chǎn)出(圖2g，h)。副礦物包括磷灰石、鋯石、獨居石、晶質(zhì)鈾礦和綠柱石等。綠柱石呈柱狀產(chǎn)出，長度約1.5cm，分布于造巖礦物晶間，常與磷灰石、電氣石等礦物共生，偶見鉀長石包裹體(圖2i)。

細晶巖主要礦物組成包括鈉長石(～43vol%)、石英(～27vol%)、鉀長石(～20vol%)、白云母(～6vol%)和黑云母(～2vol%)；副礦物包括石榴子石、電氣石、鈮鐵金紅石、磷灰石、鋯石、獨居石、磷釔礦等。局部石英、長石和白云母弱定向排列(圖2j)。綠柱石呈半自形柱狀充填于晶間，見六方形底面，具有微弱的環(huán)帶(圖2l)。

2 分析方法

全巖主量元素分析在核工業(yè)二三〇研究所分析測試中心完成，采用濕化學分析方法，氟含量利用離子活度計測定，其他元素使用X射線熒光光譜儀測定，具體分析步驟參見國家標準GB/T 14506-2010和 DZG93-05，所有主量元素分析結(jié)果的相對偏差優(yōu)于5%。全巖微量元素(包括稀土元素)分析在聚譜檢測科技有限公司(南京)使用ICP-MS完成，儀器型號為Agilent 7700X，分析方法參見Qietal.(2000)，使用標樣USGS的BHVO-2，AGV-2和W-2，以及GeoPT9的OU-6用于校準，微量元素的分析精度優(yōu)于10%。

本文研究樣品背散射電子(BSE)圖像以及云母族礦物和綠柱石的主量元素分析在南京大學內(nèi)生金屬礦床成礦機制研究國家重點實驗室使用電子探針JEOL JXA-8230完成。工作條件為：加速電壓15kV，電子束電流20nA，束斑直徑為5μm(云母族礦物)和1μm(綠柱石)，礦物主要元素的峰位時間設(shè)定為10s，次要元素峰位時間設(shè)定為20s，背景測定時間為峰位時間的一半。使用以下標樣：角閃石(Na、K、Al、Si)、黑云母(Fe)、金紅石(Ti)、磷灰石(Ca)、鐵橄欖石(Mn)、黃玉(F)、銫沸石(Cs)、RbTiPO5(Rb)、和Ba5(PO4)3Cl(Cl)。數(shù)據(jù)使用ZAF程序統(tǒng)一校正。

云母和綠柱石的原位微區(qū)微量元素分析在南京大學內(nèi)生金屬礦床成礦機制研究國家重點實驗室使用激光剝蝕-電感耦合等離子體質(zhì)譜儀(LA-ICP-MS)完成。該儀器由Thermo Fisher Scientific公司生產(chǎn)的i-Cap Q型的電感耦合等離子體質(zhì)譜儀和Australian Scientific Instruments公司生產(chǎn)的RESOlution S-155型激光剝蝕系統(tǒng)構(gòu)成。分析條件如下：束斑直徑為29μm(鐵鋰云母為13μm)，剝蝕頻率為4Hz、能量密度4.4J/cm2。通常采用80s的單點計數(shù)時間，峰位時間為40s，背景測定時間為40s。實驗過程中均選取美國國家標準技術(shù)研究院的標準玻璃NIST SRM 610和NIST SRM 612作為外標，美國地質(zhì)調(diào)查局玄武巖玻璃BCR-2G和GSE-1G作為監(jiān)測標樣，校準分析元素的靈敏度并確認測試的準確性(Gaoetal., 2013)。數(shù)據(jù)處理統(tǒng)一使用ICPMSData Cal程序進行離線數(shù)據(jù)處理(Liuetal., 2008)，并使用29Si作為內(nèi)標來校正儀器漂移，含量相對偏差優(yōu)于±10%。

云母中的Li2O含量可以通過LA-ICP-MS進行精確的測定，也可以通過電子探針數(shù)據(jù)SiO2和F等與Li2O具有晶體化學關(guān)系的經(jīng)驗方程進行估算。本次研究的大部分云母核部可以進行原位測定，但顆粒的邊部較窄(<15μm)，難以進行原位測定，因此選擇少量足夠大小的邊部區(qū)域進行測定獲得精確Li2O數(shù)據(jù)，同時利用探針數(shù)據(jù)和經(jīng)驗公式計算獲得Li2O含量，將測定和估算值進行對比，驗證經(jīng)驗公式的可靠性，隨后將公式應用到其他未能進行LA-ICP-MS測定的云母顆粒中獲得Li2O值。本文中云母礦物的Li2O含量計算主要采用兩種經(jīng)驗公式。Tindle and Webb(1990)發(fā)現(xiàn)三八面體型云母中SiO2與Li2O含量呈正比，因此三八面體中云母Li2O含量使用下列經(jīng)驗公式進行計算：

Li2O (%)=0.287×SiO2(%)-9.552

(1)

而二八面體型云母則利用Li2O與F之間相關(guān)性的經(jīng)驗公式來進行計算(Tischendorfetal., 1997):

Li2O (%)=0.3935 × F1.326(%)

(2)

3 巖石地球化學

表1列出了吉隆二云母花崗巖和細晶巖的全巖主、微量元素組成分析結(jié)果。二云母花崗巖和細晶巖富硅富鋁，SiO2和Al2O3含量分別大于71.3%和14.5%。二云母花崗巖含有較低的CaO、MgO和TiO2含量，分別為1.0%、0.19%和0.13%，細晶巖中這些成分的含量更低，分別為0.45%、0.04%和0.02%；二云母花崗巖和細晶巖均富堿，Na2O+K2O含量接近(～9.0%)，但K2O和Na2O的含量有差異，二云母花崗巖的K2O含量大于Na2O，K2O/Na2O的質(zhì)量比值為1.2，而細晶巖的K2O/Na2O的質(zhì)量比值為0.8。兩種巖石的Fe2O3含量接近，約為0.50%，而FeO有差異，細晶巖的FeO含量(0.11%)低于二云母花崗巖的含量(0.76%)。兩種巖石均顯示過鋁質(zhì)特征(ACNK=1.06～1.26)。

吉隆二云母花崗巖樣品的稀土總量為69×10-6，Eu負異常明顯(δEu=0.33)，輕稀土(LREE)含量明顯高于重稀土(HREE)，LREE/HREE約為6.0，而細晶巖的輕稀土總量明顯降低，僅為10.5×10-6，具有更明顯的Eu負異常(δEu=0.15)， 輕稀土相對于重稀土的富集程度不明顯，LREE/HREE為2.5(圖3)。二云母花崗巖和細晶巖中Li含量均較高，分別為312×10-6和206×10-6。細晶巖還含有較高B含量，為228×10-6。二云母花崗巖的Nb/Ta比值(7)略高于細晶巖(5)，而Rb/Sr比值(9)低于細晶巖(77)。

表1 吉隆淡色花崗巖全巖主量(wt%)與微量(×10-6)元素成分Table 1 Whole-rock major (wt%) and trace (×10-6) element compositions of the Gyirong two-mica granite and aplite

圖3 吉隆二云母花崗巖和細晶巖的球粒隕石標準化稀土元素配分曲線 (標準化值據(jù)Sun and McDonough, 1989; 文獻數(shù)據(jù)引自王曉先等，2017，取平均值)Fig.3 Chondrite-normalized REE patterns of the Gyirong two-mica granite and aplite (normalization values from Sun and McDonough, 1989; the published data shown as the average from Wang et al., 2017)

4 云母礦物學特征

二云母花崗巖、偉晶巖和細晶巖中的云母族礦物主要包括了鐵葉云母和白云母，以及少量的鐵鋰云母、鋰白云母出現(xiàn)在鐵葉云母和白云母的邊部，少見有單顆粒。

鐵葉云母在二云母花崗巖和細晶巖中均有出現(xiàn)，呈半自形-自形片狀產(chǎn)出，顆粒大小變化大，約為30～300μm。背散射電子圖像顯示，鐵葉云母顆粒有成分差異，核部成分均一，常會出現(xiàn)暗色邊，二云母花崗巖中邊部的鐵葉云母更富鋰，邊部一般小于15μm(圖4a)；而出現(xiàn)在細晶巖中的鐵葉云母的邊部從內(nèi)向外依次出現(xiàn)鐵鋰云母±鋰白云母。鐵鋰云母一般寬度為8～20μm，多數(shù)鐵鋰云母與鐵葉云母界限截然(圖4b)，少數(shù)與核部殘留的鐵葉云母共生，界限不清(圖5a)。比較特別的是，鐵鋰云母還可見與石英共生形成后成合晶的結(jié)構(gòu)，它們局部替代了鐵葉云母顆粒，后成合晶部分甚至可以占原生鐵葉云母顆粒的60%以上(圖4c, d、圖5)。這種具有后合成晶的鐵葉云母周圍常見到共生的鉀長石，鉀長石顆?？拷颇敢粋?cè)邊界不截然，局部呈現(xiàn)溶蝕的港灣狀(圖4c，d)。鋰白云母偶爾出現(xiàn)在鐵鋰云母的邊部，形成2～5μm的窄邊，與鐵鋰云母之間的界限截然但不規(guī)則(圖4b、圖5a、圖6a)。

白云母在三種巖相中均有出現(xiàn)，也具有成分分帶特征，核部成分均一。在二云母花崗巖中，白云母呈自形-半自形片狀，偶見具有富Fe的邊部，并與綠泥石(內(nèi)部有鐵葉云母殘留)、螢石和鉀長石共生(圖4e); 在細晶巖和偉晶巖中的白云母呈片狀，常具有鋰白云母的蝕變邊(圖4f)，或鐵鋰云母和鋰白云母共同出現(xiàn)在邊部(圖6a)，方解石和螢石等礦物也可以在邊部共生出現(xiàn)(圖6)。鉀長石常與白云母共生，兩者邊界不規(guī)則，偶見微粒石英被包裹在白云母中(圖4f)。鉀長石邊部見被次生白云母替代(圖5)。

云母族礦物的主量和微量元素成分見表2。二云母花崗巖中鐵葉云母的核部和邊部成分存在差異(圖7a-c)。二云母花崗巖中鐵葉云母核部Al2O3、FeO、MgO和TiO2含量平均值分別為～20.7%、～24.1%、～2.5%和～1.5%，F(xiàn)e/(Fe+Mg)(apfu)比值為～0.84，而F含量變化范圍大，介于0.59%～2.6%，平均～1.7%。與之相比，邊部的鐵葉云母的FeO、MgO和TiO2含量略低(分別為～16.6%、～1.9%和～0.1%)，Al2O3含量和Fe/(Fe+Mg)比值均與核部的接近(分別為～21.8%和～0.83)，其F含量為3.5%～6.1%，平均含量(～4.8%)高于鐵葉云母核部成分。與二云母花崗巖中鐵葉云母核部相比，細晶巖中鐵葉云母核部具有相對略高Al2O3含量(～23.0%)，略低的FeO、MgO(圖7a, b)和TiO2含量，分別為～22.7%，～0.45%和～0.83%，但Fe/(Fe+Mg)(apfu)比值稍高，為～0.97，同時含有1.1%～2.2% F含量(圖7c)。利用LA-ICP-MS對不同巖相中鐵葉云母核部進行分析，二云母花崗巖中的鐵葉云母核部的Li、Rb、Cs含量分別為～3967×10-6、～2829×10-6、～990×10-6，K/Rb比值為～27，而W、Sn、Nb和Ta含量分別為～2.5×10-6、～100×10-6、～134×10-6和～23×10-6。相較于前者，細晶巖中鐵葉云母具有更高的Li(～8697×10-6)、Rb(～4290×10-6)、Cs(～1160×10-6)，且W(～16×10-6)、Sn(～221×10-6)、Nb(～715×10-6)和Ta(～268×10-6)也較高，而K/Rb比值(～16)降低(圖8)。

三種巖相中白云母成分略有差別(圖7d-f)。二云母花崗巖中的白云母含有較高的Al2O3(～34.7%)，MgO(～0.82%)和TiO2含量(～0.43%)，較低的FeO含量(～2.6%)，F(xiàn)含量大都低于檢測限。偉晶巖中的白云母具有更低的MgO(～0.20%)和TiO2含量(～0.08%)，F(xiàn)eO含量與二云母花崗巖中白云母的FeO含量接近，為～2.4%(圖7e)；它還含有少量F，最高達到0.12%。三種巖相中，細晶巖的白云母具有最高的FeO含量(～4.3%)，較低的MgO(～0.29%)和TiO2含量(～0.07%)，F(xiàn)含量較高，平均含量為～0.21%。二云母花崗巖中的白云母富Fe邊部含有～7.2% FeO和～1.6% MgO含量，較低的TiO2含量(～0.15%)。鉀長石邊部出現(xiàn)的白云母接近端元組分，僅含有0.18%的FeO含量，且MgO和F含量低于檢測限。

對三種巖相中的白云母進行LA-ICP-MS分析(表2、圖8)，二云母花崗巖中白云母含有～863×10-6Li，～1006×10-6Rb、～37×10-6Cs、～16×10-6W、～112×10-6Sn、～41×10-6Nb和～2.7×10-6Ta含量，其K/Rb比值最高，且變化范圍較大(67～124)。相比之下，偉晶巖和細晶巖中的白云母微量元素成分相似，它們具有更高的Li(～1980×10-6和～1589×10-6)、Rb(～2384×10-6和～2168×10-6)、Cs(～185×10-6和～126×10-6)、Nb(～241×10-6和～190×10-6)、Ta(～11×10-6和～37×10-6)、W(～27×10-6和～39×10-6)和Sn含量(～388×10-6和～263×10-6)，更低的K/Rb比值(～38和～35)。

圖4 吉隆二云母花崗巖和偉晶巖(細晶巖)中云母的背散射電子圖像(a)二云母花崗巖中云母集合體，鐵葉云母具有富鋰邊，白云母邊部富Fe；(b)細晶巖中鐵葉云母邊部有鐵鋰云母和鋰白云母產(chǎn)出；(c)細晶巖中鐵鋰云母和石英呈后成合晶結(jié)構(gòu)，生長在鐵葉云母和鉀長石之間；(d)細晶巖中鐵鋰云母和石英呈后成合晶結(jié)構(gòu)替代了大部分鐵葉云母顆粒，集合體與鉀長石、綠柱石等礦物共生；(e)二云母花崗巖中的白云母邊部富Fe，與綠泥石、螢石共生；(f)細晶巖中白云母邊部有鋰白云母增生，與鉀長石、石英共生. Fe-Ms-富Fe白云母；Fl-螢石；Chl-綠泥石；Tri-鋰白云母Fig.4 Backscattered electron (BSE) images of micas from the Gyirong two-mica granite and the pegmatite (aplite)(a) siderophyllite and muscovite occur as aggregates in the two-mica granite, the rim of the siderophyllite is rich in lithium and the rim of the muscovite rich in Fe; (b) siderophyllite overgrown by zinnwaldite and trilithionite; (c) the symplektitic aggregate of zinnwaldite and quartz between siderophyllite and K-feldspar in aplite with the irregular boundary; (d) the aggregate of zinnwaldite and quartz replace the siderophyllite in aplite, neighboring with K-feldspar and beryl; (e) muscovite with Fe-rich rim, intergrown with chlorite and fluorite in the two-mica granite; (f) trilithionite overgrowth on muscovite in the aplite, intergrown with K-feldspar and quartz. Fe-Ms: Fe-rich muscovite; Fl-fluorite; Chl-chlorite; Tri-trilithionite

圖5 吉隆細晶巖中云母的背散射電子圖像和元素面掃描圖(a)云母背散射電子圖像，鐵鋰云母和石英集合體取代了鐵葉云母，鐵鋰云母和鋰白云母中心有殘留鐵葉云母核部；(b)為圖(a)局部的F元素分布圖，數(shù)值為對應部分的F含量(%)；(c、d)Fe和Mg元素分布圖；顏色代表對應元素相對高低Fig.5 Backscattered electron (BSE) image and the elemental mappings of micas from the Gyirong aplite(a) siderophyllite replaced by the aggregate of zinnwaldite and quartz, and in the bottom of the grain irregular remnants of siderophyllite as the inner zoning included in the zinnwaldite and trilithionite; (b) F mapping of the part of Fig.5a, digits corresponding to F contents (%) in the micas; (c, d) Fe and Mg mappings. colors represent the relative contents of each element

鐵葉云母和白云母邊部的鐵鋰云母的主微量元素含量存在差別(圖7、圖8)。鐵葉云母邊部的鐵鋰云母成分區(qū)間比較大，SiO2、FeO和MgO含量為41.4%～49.5%(平均值～45.0%)、8.5%～14.2%(平均值～11.6%)和0.19%～1.5%(平均值～0.35%)，F(xiàn)含量為3.3%～6.2%(平均值4.5%)(圖7f)。白云母邊部的鐵鋰云母成分比較集中，SiO2、FeO和MgO含量分別為～48.1%，～6.3%和～0.19%，F(xiàn)含量則為～6.0%(圖7f)。微量元素特征上，鐵葉云母邊部的鐵鋰云母具有更高的Li含量(21149×10-6)，K/Rb比值為22，且Cs含量(416×10-6)、Sn含量(87×10-6)、Nb含量(282×10-6)和Ta含量(144×10-6)降低，而Rb、W含量與核部的鐵葉云母接近，分別為3952×10-6和5.5×10-6和(圖8)。白云母邊部的鐵鋰云母具有更高的Li(～24133×10-6)和Cs含量(～436×10-6)，但Sn(～95×10-6)、Nb(～82×10-6)和Ta含量(～4.1×10-6)含量降低，其K/Rb比值稍高(～42)，Rb(～2026×10-6)和W含量(～22×10-6)與核部的白云母接近(圖8)。

鋰白云母出現(xiàn)在偉晶巖和細晶巖中的白云母邊部和鐵鋰云母邊部。出現(xiàn)在白云母邊部的鋰白云母成分差別較小(圖7e，f)，細晶巖中的含有～20.6% Al2O3，～0.14% FeO，～4.6% Li2O和～6.4% F；偉晶巖中鋰白云母成分與細晶巖中接近，含有Al2O3含量為～20.7%，稍高的FeO(～0.81%)、Li2O(～5.5%)和F含量(～7.4%)。而在細晶巖中鐵葉云母邊部的鋰白云母相對于其它鋰白云母具有稍高的Al2O3含量(～20.7%)，更高的FeO含量(～3.6%)，其Li2O含量(～4.2%)和F(～5.9%)略低(圖7b, c)。

5 綠柱石礦物學特征

吉隆地區(qū)的綠柱石主要出現(xiàn)在細晶巖和偉晶巖中，粒徑一般在30～300μm，偉晶巖中的綠柱石顆粒粗大，野外肉眼可見，底面寬1～2cm，長度可達2～3cm。綠柱石主要以半自形-自形的顆粒產(chǎn)在造巖礦物晶間，可見良好的柱狀晶形或六方底面，BSE圖像顯示這些綠柱石顆粒具有明顯的環(huán)帶結(jié)構(gòu)，偶爾包裹石英、長石、云母等礦物(圖2f, h)。

偉晶巖和細晶巖中的綠柱石的成分接近，含有BeO 13.8%～16.2%(表3)。存在于綠柱石晶體結(jié)構(gòu)通道中的K、Na、Li、Cs、Rb等堿金屬含量在不同樣品中差異較小(圖9a，b)。電子探針數(shù)據(jù)顯示，吉隆綠柱石含有較低的Na2O含量(<0.5%)和K2O含量(<0.04%)。LA-ICP-MS數(shù)據(jù)顯示，細晶巖和偉晶巖中的綠柱石的Cs含量分別為～428×10-6和～930×10-6，而Rb含量接近，分別為～39×10-6和～45×10-6(表3)。綠柱石樣品中的Li含量較低，介于360×10-6和-844×10-6之間，平均值為642×10-6。因此，從堿金屬含量上進行分類，吉隆偉晶巖和細晶巖中的綠柱石都屬于含堿綠柱石。

所有綠柱石樣品中的FeO含量變化不大，主要在0.2%～0.7%之間，而MgO含量較低<0.1%，Mg/Fe(apfu)比值僅為0.15(圖9c)。綠柱石中的CaO含量小于0.03%，Mn的含量低于85×10-6，含有一定的Zn(90×10-6～355×10-6)，Sc和Ga含量分別低于32×10-6和99×10-6。稀土元素含量較低，均低于檢測限。

6 討論

6.1 吉隆花崗質(zhì)巖石中不同類型云母的形成機制

吉隆地區(qū)的花崗質(zhì)巖石包括二云母花崗巖、偉晶巖和細晶巖，其中產(chǎn)出的云母族礦物主要為鐵葉云母和白云母，它們具有特殊成分分帶，核部成分均一，富鋰云母以增生邊或替代原生云母形式產(chǎn)出。鐵鋰云母是鐵葉云母與多硅鋰云母或鐵云母與鋰白云母為端元組分的中間成分礦物，而鋰云母則是以白云母、鋰白云母、多硅鋰云母為端元組分的礦物(Riederetal., 1999)。鋰在花崗巖體系中通常富集在鋰云母、鋰輝石、透鋰長石等礦物中，而在云母作為唯一富鋰礦物的巖石中，云母的Li含量可以基本反映全巖中的Li富集程度(王汝成等，2019)。因此，具有環(huán)帶結(jié)構(gòu)的云母成分可以幫助了解體系中鋰變化的過程。Li是不相容元素，隨著巖漿演化程度的升高，花崗巖-偉晶巖中云母的鋰含量也會升高(李潔和黃小龍，2013；Lietal., 2015；Breiteretal., 2017；Tianetal., 2021)，鐵鋰云母和鋰云母可以是巖漿的產(chǎn)物，這種情況下全巖Li含量可以達到1000×10-6以上，當鋰云母大量出現(xiàn)時對應的全巖Li含量更高，如我國江西宜春、法國Beauvoir花崗巖中全巖Li達到5000×10-6(Cuneyetal., 1992; Huangetal., 2002)。而吉隆花崗巖體系中雖然出現(xiàn)了鐵鋰云母和鋰云母，而且成分與宜春(李潔和黃小龍，2013；Lietal., 2015)、可可托海三號脈(Wangetal., 2007)以及珠峰前進溝(劉晨等，2021)等地典型的鐵鋰云母和鋰云母成分相似(圖7a)，但其全巖的Li含量僅為200×10-6～300×10-6。因此，該巖體中的富鋰云母很難在巖漿期Li達到飽和時結(jié)晶而成。

表3 吉隆偉晶巖和細晶巖中綠柱石主量(wt%)與微量(×10-6)元素成分Table 3 Major (wt%) and trace (×10-6) element compositions of beryls in the Gyirong pegmatite and aplite

圖6 吉隆偉晶巖中白云母的背散射電子圖像和元素面分布圖(a)白云母邊部有鐵鋰云母和鋰白云母分布；(b-e)Al、Fe、Na、F元素面分布圖；(f)邊部有螢石和方解石共生. 面分析中顏色代表元素相對含量的高低.(b)圖上可見激光剝蝕點的位位置Fig.6 Backscattered electron (BSE) image and the elemental mappings of micas from the Gyirong pegmatite(a) siderophyllite and trilithionite occur as the rim of the muscovite grain; (b-e) Al, Fe, Na and F mappings for the mica grain; (f) fluorite (Fl) and calcite (Cal) in the F mappings. Colors represent the relative contents of each element. Small holes in Fig.6b are spots of laser-ablation analyses

圖7 吉隆二云母花崗巖與偉晶巖(細晶巖)云母族礦物(a、d)分類圖和化學組分圖解(b、c、e、f)(底圖據(jù)Rieder et al., 1997; Brigatti et al., 2001修改)文獻中典型富鋰云母：宜春(李潔和黃小龍，2013; Li et al., 2015)、可可托海三號脈(Wang et al., 2007)、珠峰前進溝(劉晨等，2021)Fig.7 Classification (a, d) and compositional variation (b, c, e, f) of micas from the Gyirong two-mica granite and pegmatite (aplite) (modified after Rieder et al., 1997; Brigatti et al., 2001)The published data from Yichun (Li and Huang, 2013; Li et al., 2015), Koktakay 3# pegmatite (Wang et al., 2007), Hermit Gorge in Qomolangma (Liu et al., 2021)

吉隆花崗質(zhì)巖石中的鐵鋰云母和鋰白云母以增生邊的形式出現(xiàn)在成分均一的鐵葉云母和白云母邊部，或鐵鋰云母與石英形成蠕蟲狀后成合晶替代核部原生鐵葉云母，還常見與云母共生的鉀長石無平整邊界，明顯具有被蝕變-溶蝕-分解的痕跡，且在鉀長石顆粒的邊部還有純白云母出現(xiàn)(圖5)。云母成分特征顯示核部和邊部的成分大都沒有重疊的區(qū)域(圖7)，這些特征都顯示原生的鐵葉云母和白云母發(fā)生了溶解，形成了次生的富鋰云母，除了鐵鋰云母之外也并無其他的富集Fe和Al的礦物形成。而部分顆粒鐵葉云母被分解，并被鐵鋰云母和石英的組合所替代，很明顯其產(chǎn)物含有更多的Si組分，但Fe組分卻降低了，因此可以推斷共生的鉀長石發(fā)生了溶解，并提供了相應的組分。另一方面，云母反應式兩邊的摩爾體積變化也可以驗證云母蝕變反應進行的可能性，但由于鐵鋰云母并非端元組分的礦物，無法獲得精確的摩爾體積。通過估算得到鐵葉云母、鐵鋰云母、鋰白云母的摩爾體積接近，介于138～156cm3/mol，根據(jù)反應式(3)，1mol鐵葉云母形成2mol鐵鋰云母，體積增加，需要更多的空間。反應式(3)的反應物和產(chǎn)物的摩爾體積相近，分別大約為370cm3和331.88cm3。因此從摩爾體積來看，形成鐵鋰云母和石英的組合需要溶解鉀長石。因此，結(jié)合觀察到的鉀長石顆粒與云母顆粒共生，且在兩者邊界出都發(fā)生了溶蝕，形成了鐵鋰云母和石英組成的蠕蟲狀后成合晶結(jié)構(gòu)，由此推斷鉀長石參加了蝕變反應，提供了物質(zhì)與空間。云母蝕變形成次生礦物的過程還體現(xiàn)在二云母花崗巖中白云母邊部出現(xiàn)富Fe白云母，共生的礦物有綠泥石(中心有鐵葉云母的殘留)，可以推斷鐵葉云母蝕變?yōu)榫G泥石時也為白云母的蝕變提供了充足的Fe(圖4a, e)。而當白云母與富Li-F流體反應的時候可以形成鐵鋰云母與鋰白云母的組合，F(xiàn)可以形成螢石，方解石的出現(xiàn)體現(xiàn)了流體中富含CO32-(反應式4)。類似的過程在一些花崗巖-偉晶巖中也有提及，如白云母具有富Fe邊，鐵鋰云母和鋰白云母置換白云母，鋰云母在白云母邊部增生，這些通常都被認為是在巖漿晚期體系中出現(xiàn)Li-F富集的流體時形成的(Charoyetal., 1995; Breiteretal., 2022)。因此，可以推斷吉隆花崗質(zhì)巖石的體系中，原生的鐵葉云母和白云母受到后期Li-F流體作用，形成了次生的鐵鋰云母和鋰白云母，主要反應式如下：

圖8 吉隆二云母花崗巖和偉晶巖(細晶巖)中云母族礦物微量元素圖解Fig.8 Variable trace elements concentrations of the micas from the Gyirong two-mica granite and pegmatite (aplite)

KFe2Al3Si2O10OH2+2 KAlSi3O8+(Li+F)(aq) → 2 KFeLiAl2Si3O10F2+2 SiO2+K+(aq)

鐵葉云母+ 鉀長石+ Li, F+水→ 鐵鋰云母+ 石英+ K+

(3)

白云母(含F(xiàn)e)+ Li, F+水+ Ca2+(流體)→ 鐵鋰云母+ 鋰白云母+ 螢石+ 方解石

(4)

3 KAlSi3O8+H2O → KAl3Si3O10OH2+6 SiO2+2K+(aq)

鉀長石+ 水→ 白云母+ 石英+ K+

(5)

圖9 吉隆偉晶巖和細晶巖中綠柱石成分圖解(c,據(jù)Merino et al., 2013修改)文獻數(shù)據(jù)：普士拉和前進溝(Liu et al., 2020)和庫曲(陶湘媛等，2020)Fig.9 Chemical compositions of beryls from the Gyirong pegmatite and aplite (c, modified after Merino et al., 2013)Data sources: Pusila and Hermit Gorge (Liu et al., 2020), and Kuqu (Tao et al., 2020)

值得一提的是，如果反應產(chǎn)物SiO2在流體中不斷被遷移帶出體系，如形成石英脈等，這將促進反應式(3)進行，鉀長石也可能會形成次生的具有端元成分的白云母(反應式5)作為反應產(chǎn)物在反應式(3)中出現(xiàn)。

吉隆花崗質(zhì)巖石中云母成分環(huán)帶和邊部富Li特征，并非是單個持續(xù)不間斷結(jié)晶過程導致的(Michaud and Pichavannt, 2020)，而是后期富Li-F流體作用與原生云母反應之后再平衡的產(chǎn)物，該流體作用在不同巖相中也是廣泛存在的。

6.2 云母對巖漿-熱液演化的指示

云母是巖漿分異演化和稀有金屬富集的重要指標礦物，如云母中稀有金屬Li、Rb、Cs隨著分異演化程度增加而升高，而K/Rb和K/Cs比值隨之降低(Rodaetal., 2007; van Lichterveldetal., 2008; 劉瑩等，2018；Yinetal., 2019; 王汝成等，2019)，同時云母還常常是稀有金屬元素Nb、Ta、W、Sn等的主要載體，白云母和黑云母對這些元素具有不同的相容性，據(jù)此也可以了解稀有金屬元素在花崗巖體系中不同階段的富集和變化趨勢(Stepanovetal., 2014; Breiteretal., 2022)。本次研究的吉隆地區(qū)的三種巖相(二云母花崗巖、偉晶巖、細晶巖)中云母成分的變化，總體而言，白云母中K/Rb比值明顯降低，鐵葉云母中的K/Rb比值也呈現(xiàn)了同樣的趨勢，不過二云母花崗巖中K/Rb比值的變化大于細晶巖，因此，雖然兩類云母都體現(xiàn)了偉晶巖和細晶巖具有的相對較高的演化程度，但細晶巖中原生鐵葉云母的富鋰程度高于二云母花崗巖中的鐵葉云母，且其Rb和Cs含量也是所有云母中最高的。結(jié)合全巖成分，細晶巖對于二云母花崗巖全巖的Nb/Ta比值變低(7.2到5.1)，Rb/Sr比值相對較高(9到77)，稀土總量降低(69×10-6到11×10-6)，這些證據(jù)都佐證了本區(qū)細晶巖具有較高的演化程度，這也符合前人研究所獲得的結(jié)論(Linnen and Keppler, 2002)。然而，邊部的鐵鋰云母雖然Li含量急劇增加，但與其核部的鐵葉云母或白云母的K/Rb比值相比，并無明顯的變化趨勢，這顯示了在流體活動階段，整個體系中的演化程度并未有明顯的增加。

不同類型云母的微量元素含量對比可見，白云母對W和Sn具有相對高的相容性，W含量最高達60×10-6，Sn含量最高為600×10-6(圖8c)，而鐵葉云母對Nb和Ta的相容性最高，含有120×10-6～1100×10-6Nb和20×10-6～400×10-6Ta(圖8d)，該值接近鈮鉭礦床中含F(xiàn)e云母中已知的最高Nb含量數(shù)量級(如：江西黃山巖體，～1800×10-6，Zhuetal., 2018；江蘇蘇州巖體，～1500×10-6, Tianetal., 2021)，而在次生的富鋰礦物中這些稀有金屬元素的含量都較低。在花崗巖巖漿-熱液成礦體系中，鈮鉭因其流體/熔體的分配系數(shù)極低而主要富集在熔體中，且很難進入流體中(van Lichterveldeetal., 2008)，傳統(tǒng)意義上W是親流體成礦元素，主要形成熱液礦床(康永孚和李崇佑，1991; 袁晶等，2017)，晚期熱液流體中結(jié)晶的白云母中Sn可以達到1500×10-6(Breiteretal., 2022)。據(jù)此，可以推斷在吉隆的花崗巖體系中具有初始的Nb-Ta富集，具有隨著演化進一步富集的潛力，但流體階段并沒有W和Sn元素的富集特征，因此熱液成礦作用發(fā)生的可能性較低。

6.3 礦物對吉隆巖體鋰富集的指示意義

綠柱石普遍含有Rb、Li、Cs等堿金屬元素，通過堿金屬元素之間的相關(guān)性可以反映結(jié)晶介質(zhì)的地球化學特征，結(jié)合Mg/Fe比值還能進一步了解綠柱石的成因特征(Nováketal., 2003；Merinoetal., 2013; 陶湘媛等，2020)。吉隆偉晶巖和細晶巖中綠柱石都具有極低的Mg/Fe(apfu)比值(圖9c)，結(jié)合它們的產(chǎn)狀，判斷它們是巖漿期產(chǎn)物。陶湘媛等(2020)的研究發(fā)現(xiàn)綠柱石中Li含量受控于巖漿中Li富集程度和晶體形成條件，盡管綠柱石不能成為巖漿分異演化程度的指標，但能一定程度上反映源區(qū)中Li的富集程度。巖漿成因的且演化程度較高的巖漿中產(chǎn)出的綠柱石還具有較高的Cs含量和Cs/Na比值。普士拉和庫曲地區(qū)均有鋰輝石偉晶巖產(chǎn)出，而珠峰前進溝有鐵鋰云母和鋰云母產(chǎn)出，將吉隆地區(qū)的綠柱石成分與這三個具鋰礦化特征的巖體中的綠柱石對比發(fā)現(xiàn)，吉隆巖體與珠峰前進溝中綠柱石成分相當，含量較低，且Rb2O、Cs2O含量以及Cs/Na比值為所有對比樣品中最低。這顯示了吉隆綠柱石結(jié)晶時，巖漿體系中的Li并未富集，這與原生鐵葉云母和白云母中的低Li特征相符。

然而，吉隆巖體晚期巖漿中有高度富集Li-F流體出現(xiàn)，發(fā)生交代作用形成了富鋰礦物，顯示該過程也是鋰富集的重要過程。最新研究表明，無論是在鹵水型礦床或是偉晶巖型鋰礦床中，鋰分配進巖漿揮發(fā)相中是鋰的重要富集機制之一，這些富鋰巖漿揮發(fā)相常被云母礦物所捕獲賦存在層間，云母是鋰的重要儲庫(Munketal., 2018；Trochetal., 2022；Ellisetal., 2022)。中國鋰地球化學分布圖上顯示吉隆地區(qū)位于雅魯藏布江地球化學省，該地區(qū)具有極高的鋰富集異常(王學求等，2020)。因此，可以推斷吉隆花崗質(zhì)巖石中鋰富集云母的出現(xiàn)可能是導致該地區(qū)鋰異常富集的原因之一。

7 結(jié)論

(1)吉隆二云母花崗巖、偉晶巖和細晶巖中造巖礦物鐵葉云母和白云母具有成分分帶，邊部有鐵鋰云母和鋰白云母的增生邊，或鐵鋰云母和石英的后成合晶替代早期的云母顆粒，體現(xiàn)了云母族礦物早期巖漿階段的生長疊加晚期富Li-F流體交代作用的形成過程。

(2)全巖和云母成分顯示吉隆偉晶巖和細晶巖具有比二云母花崗巖更高的演化程度，Nb-Ta在原始巖漿中富集，流體中不富集W-Sn，因此，該巖體可能具有巖漿期Nb-Ta成礦潛力。

(3)原生云母和綠柱石成分顯示吉隆花崗質(zhì)巖漿初始Li并不富集，晚期巖漿中富Li流體活動可能是該地區(qū)Li異常富集的重要過程之一。

致謝本文在準備過程中得到中國科學院地質(zhì)與地球物理研究李曉峰研究員的支持和幫助，在此表示感謝。感謝審稿人對本文提出的寶貴意見。