江西省鋰礦資源分布特征及其研究工作展望

陳 祺，舒立旻，賀 玲，章敬若

(江西省地質(zhì)局第十地質(zhì)大隊(duì)，江西 鷹潭 335000)

0 引言

鋰具有低熔點(diǎn)、高沸點(diǎn)、輕質(zhì)量、最負(fù)電位等特征，被廣泛應(yīng)用于新能源汽車、航空、核工業(yè)、醫(yī)療、玻璃、陶瓷、光電、冶金等行業(yè)領(lǐng)域中，使得鋰礦成為當(dāng)今世界熱度較高的礦種之一[1-3]。我國(guó)已發(fā)現(xiàn)的鋰礦床資源主要分布于西部地區(qū)，其次分布于中東部地區(qū)[4]。主要成礦類型有鹵水鹽湖型，約占我國(guó)鋰資源62.6%；其次為花崗偉晶巖型、蝕變花崗巖型、細(xì)晶巖型、石英脈型，約占我國(guó)鋰資源37.4%[5]。江西省地處古華南洋成礦域與濱太平洋成礦域的復(fù)合地帶[6]，自中元古代以來(lái)歷經(jīng)多旋回的構(gòu)造—沉積—巖漿—變質(zhì)—成礦事件，使得江西省具優(yōu)越的成礦地質(zhì)背景，成為我國(guó)重要的鎢、銅、稀有、稀土及陶瓷原料等礦產(chǎn)資源的重要產(chǎn)地之一。

目前江西省已查明鋰礦類型主要有蝕變花崗巖型、偉晶巖型、細(xì)晶巖型、鹵水型及石英脈型。由于石英脈型鋰礦，鋰為伴生礦物且采選難度較大，研究意義較為一般，因此石英脈型鋰礦不納入文章所涉及的討論范圍。本文總結(jié)江西省鋰礦前期研究成果，綜合分析江西省四種類型鋰礦資源分布特征，初步總結(jié)了找礦標(biāo)志，并對(duì)江西省鋰礦資源下一步的重點(diǎn)研究工作進(jìn)行了探討。

1 江西省鋰礦資源分布特征

江西省鋰礦資源主要分布于橫峰、廣昌、寧都、宜豐、奉新、石城等地(圖1)。

1.1 蝕變花崗巖型鋰礦

蝕變花崗巖型鋰礦分布較為分散，贛西、贛南、贛東北均見(jiàn)有蝕變花崗巖型鋰礦床(圖1)。主要礦床有宜春市雅山礦床、贛縣牛嶺坳礦床、石城縣海羅嶺礦床、石城縣姜坑里礦床、橫峰縣葛源松樹(shù)崗礦床、橫峰縣葛源黃山礦床，鋰為伴生礦物，主要含鋰礦物為鋰云母、鋰白云母、鐵鋰云母，平均品位皆低于0.3%(LiO2)。宜春雅山鈮鉭鋰礦床、橫峰縣葛源松樹(shù)崗鈮鉭礦床、石城縣海羅嶺鈮鉭鋰礦床、石城縣姜坑里鈮鉭礦床的成礦地質(zhì)特征對(duì)比見(jiàn)表1。

表1 蝕變花崗巖型鋰礦成礦地質(zhì)特征

圖1 江西省鋰礦分布圖

蝕變花崗巖型鋰礦多位于武功山隆起帶及懷玉坳陷帶中(圖2)，典型礦床有宜春雅山鈮鉭鋰礦床、橫峰縣葛源松樹(shù)崗鈮鉭礦床。礦區(qū)內(nèi)出露地層時(shí)代較老，為南華系或震旦系，巖性主要為淺變質(zhì)巖(圖3)。與成礦相關(guān)巖體的多為演化分異程度較高燕山期花崗巖，且稀土四分組效應(yīng)較為明顯，如雅山巖體是宜春雅山鈮鉭鋰礦床的成礦母巖，為高分異S型花崗巖[7-8]，各階段巖石的稀土總量較低，顯著的負(fù)Eu異常，存在不同程度的稀土四分組效應(yīng)，富集Cs、Rb、Th、U、Pb、Nb、Ta等元素，虧損Ba、Sr、Ti[9]。靈山巖體與橫峰縣葛源松樹(shù)崗鈮鉭礦床及橫峰縣黃山鈮鉭鋰礦床的形成密切相關(guān)，其成因類型為A型花崗巖[10]，富集Rb、Th、U、Nb和Zr等元素，相對(duì)富集 Ta、Hf、Y、Yb、La 等元素，虧損 Ba、Sr、P 和 Ti 等元素，同樣具強(qiáng)烈的負(fù)Eu異常，顯著的稀土四分組效應(yīng)。兩個(gè)巖體成因類型雖不一樣，但皆是高演化花崗巖。礦區(qū)斷裂較為發(fā)育，皆發(fā)育有與成礦相關(guān)的NNE、NE向斷裂，雅山礦床與葛源礦床皆發(fā)育有NE、NEE、NNE及NW向4組斷裂，海羅嶺礦床與姜坑里礦床發(fā)育有EW向、NE向、NNE向斷裂，斷裂為礦液提供良好的運(yùn)移通道。礦床蝕變分帶特征明顯，至上而下依次為偉晶巖帶(似偉晶巖帶→云英巖化帶→弱鈉長(zhǎng)石化帶→中鈉長(zhǎng)石化花崗巖帶→強(qiáng)鈉長(zhǎng)石化花崗巖帶→黑云母花崗巖帶，蝕變作用強(qiáng)烈，具鈉長(zhǎng)石化、鉀長(zhǎng)石化、云英巖化、鐵鋰云母化、黃玉化、硅化、綠泥石化等。礦體呈層狀、似層狀、“鐘狀”、長(zhǎng)條橢圓狀產(chǎn)出于花崗巖內(nèi)外接觸帶周邊。宜春雅山鈮鉭鋰礦床成礦年齡為(152.5±1.1)Ma[11]；橫峰縣黃山鈮鉭鋰礦床及橫峰縣葛源松樹(shù)崗鈮鉭礦床成礦年齡為129 Ma～130 Ma[12]。

圖2 江西省鋰礦大地構(gòu)造位置示意圖

圖3 宜春雅山鈮鉭鋰礦區(qū)地質(zhì)略圖(引自文獻(xiàn)[13])

1.2 偉晶巖型鋰礦

偉晶巖型鋰礦主要集中分布在廣昌與寧都交匯地帶，探明兩處礦床，分別為廣昌縣頭陂偉晶巖礦床與寧都縣河源為偉晶巖礦床(表2)，平均品位較高，w(LiO2)≥1%。

表2 偉晶巖型鋰礦成礦地質(zhì)背景特征

偉晶巖型鋰礦位于華夏板塊武夷隆起帶西緣(圖2)。礦區(qū)地層皆出露有震旦系洪山組濁流沉積和復(fù)理石建造(圖4)。頭陂礦床尚出露有青白口紀(jì)萬(wàn)源(巖)組海底火山-沉積泥砂質(zhì)建造，礦區(qū)NNE向壓扭性斷裂和NE向韌脆性剪切帶最為發(fā)育。寧都河源礦區(qū)廣泛分布與成礦相關(guān)的高嶺黑云母花崗巖；廣昌縣頭陂礦區(qū)北東部分布志留紀(jì)付坊超單元，巖性為混合斑狀黑云母花崗巖、花崗閃長(zhǎng)巖，南部分布有與成礦相關(guān)的三疊紀(jì)富城超單元，主要巖性為多斑黑云母鉀長(zhǎng)花崗巖、中細(xì)粒斑狀黑云母花崗巖。礦體形態(tài)與偉晶巖脈形態(tài)一致，受區(qū)域NE、NW、EW向斷裂或裂隙控制，多呈脈狀、透鏡狀，具膨大、縮小分枝現(xiàn)象。頭陂鋰輝石礦床成礦年齡為三疊紀(jì)至早侏羅紀(jì)[18]。

圖4 寧都縣河源鋰輝石礦床地質(zhì)略圖(引自文獻(xiàn)[17])

1.3 鹵水型鋰礦

吉泰盆地鹵水型鋰礦位于奉和縣梅崗，為江西省目前探明的唯一一個(gè)鹵水型鋰礦，鋰為伴生礦物，品位較低。

吉泰盆地鹵水型鋰礦處于吉泰盆地(圖1)，礦區(qū)內(nèi)大面積出露白堊系和第四系，巖性以沉積碎屑巖為主，如細(xì)砂巖、粉砂質(zhì)泥巖、泥質(zhì)粉砂巖等。區(qū)內(nèi)巖漿活動(dòng)不明顯，未見(jiàn)相關(guān)巖漿巖出露。礦區(qū)水系沉積物綜合異常呈現(xiàn)出面積較大的Li異常。含鹵地層中多見(jiàn)張性裂隙且溶蝕現(xiàn)象較為強(qiáng)烈，構(gòu)成了較為復(fù)雜的裂隙—孔隙系統(tǒng)，為鹵水的形成提供了有利的構(gòu)造條件[19]。

1.4 細(xì)晶巖型鋰礦

細(xì)晶巖型鋰礦主要集中分布在宜春市一帶，包括宜春同安含鋰瓷石礦床、萬(wàn)載東溪含鋰瓷石礦床、奉新塘下含鋰瓷石礦床，平均品位皆高于0.3%(LiO2)，同安礦區(qū)部分區(qū)域品位可超過(guò)1%。

礦床主要位于九嶺隆起南源(圖2)，晉寧期、印支期、燕山期花崗巖在礦床內(nèi)廣泛分布，出露有雙橋山群變質(zhì)巖(圖5)，巖脈即礦體燕山期霏細(xì)巖、細(xì)晶巖脈呈NNE向侵入于雙橋山群變質(zhì)巖中。細(xì)晶巖皆富硅、富堿、強(qiáng)過(guò)鋁質(zhì)、稀土總量低、強(qiáng)烈的負(fù)Eu異常及明顯的稀土四分組效應(yīng)[20-22]。同安礦區(qū)茜坑礦床鋰云母40Ar/39Ar 坪年齡為(139.09±0.56)Ma，等時(shí)線年齡為(138.45±1.11)Ma[20]。

圖5 同安礦區(qū)地質(zhì)略圖

2 江西省鋰礦形成環(huán)境

江西省位于歐亞板塊東南部，東鄰太平洋—菲律賓板塊，地跨揚(yáng)子、華夏兩個(gè)古板塊[6]。從新元古代至早中生代發(fā)生過(guò)多期構(gòu)造-巖漿作用，致使成礦物質(zhì)富集在古老基底的成熟地殼區(qū)[23-24]，前侏羅紀(jì)的多期巖漿熱液事件致使大陸地殼的改造為江西省鋰金屬的富集提供了一個(gè)重要前提[25]。薊縣紀(jì)未-青白口紀(jì)早期四堡運(yùn)動(dòng)，古華南洋閉合，揚(yáng)子與華夏板塊沿紹興—萍鄉(xiāng)斷裂帶發(fā)生碰撞閉合對(duì)接，在皖南—浙西—贛北—桂北地區(qū)出現(xiàn)一系列碰撞型花崗巖帶[26]，此次構(gòu)造運(yùn)動(dòng)使得局部鋰局部富集，例如，晉寧期的嶂公巖體中發(fā)現(xiàn)橫峰縣葛源及黃山稀有金屬礦床。隨后，華南大陸發(fā)生強(qiáng)烈伸展—裂谷作用，江西地區(qū)廣泛發(fā)育有磨拉石建造。經(jīng)歷了強(qiáng)烈的碰撞—伸展—裂谷作用后，江西地區(qū)進(jìn)入淺海臺(tái)地型沉積至志留世，受加里東構(gòu)造運(yùn)動(dòng)南側(cè)的擠壓作用，至早泥盆世地殼處于隆升狀態(tài)，并且維持了一段較長(zhǎng)時(shí)間的沉積間斷[27-28]，同時(shí)伴隨著加里東期的造山運(yùn)動(dòng)，江西省爆發(fā)強(qiáng)烈構(gòu)造—巖漿活動(dòng)，廣泛分布于贛中南地區(qū)，集中分布于東部的武夷山—雩山及西部的武功山—井岡山—諸廣山，呈明顯的SN向—NNE向分布[26]。此次巖漿—構(gòu)造活動(dòng)形成了Li元素的初步聚積[28]。晚石炭世至晚二疊世，華南經(jīng)歷兩次海侵事件。三疊紀(jì)，華南陸塊發(fā)生印支期造山運(yùn)動(dòng)，江西受古太平洋俯沖的影響，使得江西地殼向陸殼轉(zhuǎn)變[26]。經(jīng)過(guò)四堡造山期、新元古代華南裂谷期、加里東造山期、印支造山期，至晚中生代，華南地殼已相當(dāng)成熟，稀有元素得到高度聚集，具備鋰富集成礦條件之一[25]。

燕山期構(gòu)造運(yùn)動(dòng)是江西省中酸性侵入巖漿活動(dòng)規(guī)模最大、成礦最多的構(gòu)造事件。細(xì)晶巖型鋰礦產(chǎn)出于臨近欽杭結(jié)合帶的九嶺隆起區(qū)，同時(shí)受宜豐—景德鎮(zhèn)滑脫斷層作用影響，持續(xù)的陸內(nèi)俯沖促使區(qū)域地殼不斷加厚，受燕山期欽杭結(jié)合帶先擠壓后伸展構(gòu)造背景的影響，增厚下地殼部分熔融形成的過(guò)鋁質(zhì)花崗巖漿；吉泰盆地為一穩(wěn)定沉降的封閉盆地，使得鹽分向盆地匯聚且不致外泄，寒武紀(jì)—侏羅紀(jì)泥灰?guī)r、碳質(zhì)巖石中Li遷移至湖盆中富集，早白堊世周田組泥頁(yè)巖和泥灰?guī)r吸附了富集來(lái)的Li，同時(shí)又是天然的隔水層湖盆不斷進(jìn)行充分的蒸發(fā)和滲透作用，形成含鋰鹵水礦[19]。晚侏羅世至早白堊世的古太平洋板塊的俯沖，導(dǎo)致了整個(gè)華南地區(qū)大規(guī)模強(qiáng)烈伸展構(gòu)造作用。華南古地殼發(fā)生部分重熔事件，激活稀有元素隨巖漿熱液上升、遷移，在合適的物理化學(xué)環(huán)境下再次富集成蝕變花崗巖型鋰礦。

3 找礦標(biāo)志

巖體標(biāo)志：巖體一般為高分異、高演化花崗巖，一般地球化學(xué)特征：富含揮發(fā)分，稀土總量較低，具顯著的負(fù)Eu異常以及明顯的稀土四分組效應(yīng)，富集 Rb、Th、U、Pb、Nb、Ta 等元素，虧損Ba、Sr、Ti 等。鋰礦通常分布于巖體的頂部或者邊緣地帶。

礦物學(xué)標(biāo)志：是找尋偉晶巖型鋰礦重要標(biāo)志，鋰輝石型、鈉長(zhǎng)石鋰輝石型、鈉長(zhǎng)石鋰(白)云母型偉晶巖脈具有較大的成礦可能性。特征礦物組合有鋰輝石、白云母、鋰云母、鈉長(zhǎng)石、錫石、電氣石等。

圍巖蝕變標(biāo)志：除鹵水型鋰礦床外，其他鋰礦床普遍發(fā)育有鈉長(zhǎng)石化、云英巖化，因此強(qiáng)烈的鈉長(zhǎng)石化及云英巖化是重要的鋰礦找礦標(biāo)志。

控礦構(gòu)造標(biāo)志：尋找偉晶巖型鋰礦，需特別注意NNE向壓扭性斷裂與NE向韌脆性剪切帶所造成的封閉構(gòu)造條件。

4 鋰礦基礎(chǔ)研究工作展望

總之，在綜合分析江西省蝕變花崗巖型、細(xì)晶巖型、偉晶巖型、鹵水型等四種類型礦產(chǎn)資源分布特征基礎(chǔ)上，初步分析江西鋰礦找礦標(biāo)志，對(duì)于江西省鋰礦資源下一步的重點(diǎn)研究工作進(jìn)行探討。

1)江西鋰礦資源下一步的研究工作重點(diǎn)之一應(yīng)該是，進(jìn)一步研究細(xì)晶巖型鋰礦的富集機(jī)制、成礦流體、成礦物質(zhì)來(lái)源。近年來(lái)，由于提鋰技術(shù)提升，使得宜春地區(qū)含鋰瓷石礦得到前所未有的關(guān)注，宜春地區(qū)找鋰前景較好。但目前缺乏對(duì)同安地區(qū)系統(tǒng)全面的研究，目前僅見(jiàn)大港礦床、茜坑礦床地質(zhì)特征及成礦時(shí)代探討[20-21]，同安地區(qū)大量鋰云母的富集機(jī)制、成礦流體及成礦物質(zhì)來(lái)源尚不清晰。白水洞、黨田、大港、鵝井、茜坑鋰礦床皆被發(fā)現(xiàn)于甘坊復(fù)式巖體中或巖體周邊。甘坊巖體侵入期次為燕山早期第一階段、燕山早期第二階段、燕山晚期第一階段，而細(xì)晶巖型鋰礦成礦作用階段集中在燕山早期第二階段及燕山晚期第一階段，表明細(xì)晶巖型鋰礦與甘坊復(fù)式巖體巖漿分異演化過(guò)程密切相關(guān)，但具體的成巖機(jī)制尚不明確。加大對(duì)甘坊復(fù)式巖體的研究力度，通過(guò)同位素地球化學(xué)科技手段分析甘坊復(fù)式巖體三期巖漿巖的來(lái)源，探討其成巖機(jī)制。開(kāi)展流體包裹體等實(shí)驗(yàn)的研究，分析同安地區(qū)鋰礦的富集機(jī)制、成礦流體及成礦物質(zhì)，建立同安地區(qū)鋰礦床成因模式及成礦模型，為同安地區(qū)及其周邊地區(qū)鋰礦下一步的找尋工作提供重要的理論指導(dǎo)依據(jù)。

2)江西鋰礦資源下一步研究工作的另外一個(gè)重點(diǎn)應(yīng)該是，偉晶巖型鋰礦的成因問(wèn)題。目前學(xué)術(shù)界對(duì)于偉晶巖礦床成因爭(zhēng)議較大，爭(zhēng)議可分為三種：花崗巖結(jié)晶分異模型[29]、地殼部分熔融[30-31]及巖漿不混溶模型[32]。一般認(rèn)為偉晶巖是由花崗質(zhì)巖漿結(jié)晶分異形成的，在分離結(jié)晶過(guò)程中使得稀有元素富集在殘余巖漿中[29，32]。但又有研究表明花崗巖與偉晶巖之間親源關(guān)系可能并不存在，原因有偉晶巖與過(guò)鋁質(zhì)花崗巖不能共存[33]、許多偉晶巖與花崗巖之間缺乏地球化學(xué)特征連續(xù)性[34]、偉晶巖成巖時(shí)間與花崗巖成巖時(shí)間存在間隔差[35]。我國(guó)最大的偉晶巖型鋰礦——四川甲基卡鋰礦床，其成因爭(zhēng)議點(diǎn)集中在是二云母花崗巖巖漿固結(jié)晚期分異作用的產(chǎn)物[36-37]，還是深部巖漿發(fā)生熔體—熔體液態(tài)不混溶作用的結(jié)果[38]。劉濤等[39]對(duì)新疆卡魯安偉晶巖型鋰礦床外圍黑云母花崗巖、含礦偉晶巖展開(kāi)的地球化學(xué)研究表明，偉晶巖與外圍黑云母花崗巖具成因關(guān)系，其源巖均為庫(kù)魯木提群的片巖和板巖，但較大的成巖年齡差表明，偉晶巖不是外圍黑云母花崗巖結(jié)晶分異的產(chǎn)物。目前對(duì)江西省鋰輝石偉晶巖相關(guān)研究性報(bào)道少之又少，未來(lái)對(duì)江西省偉晶巖型鋰礦有待展開(kāi)更加深入的研究。偉晶巖型鋰礦床的形成與富揮發(fā)分組分熔體密切相關(guān)，因此，研究偉晶巖型鋰礦床的成因時(shí)，定量化分析成礦熔、流體及揮發(fā)分組分具有重要意義。借助于科技的手段，可以通過(guò)熱液金剛石壓腔對(duì)熔體包裹體、流體包裹體展開(kāi)原位加熱均一實(shí)驗(yàn)，獲得相應(yīng)的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，解開(kāi)江西省偉晶巖型鋰礦的成因難題，為指導(dǎo)江西省偉晶巖型鋰礦的找尋提供相應(yīng)的理論依據(jù)。