新疆阿泰勒地區(qū)稀有金屬礦床成礦作用研究

紀(jì)子偉，王谷易

（新疆地礦局第二區(qū)調(diào)大隊，新疆 昌吉 831100）

阿勒泰地區(qū)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(dāng)?shù)氐V產(chǎn)勘查部門重點研究區(qū)域。目前，我國已在該區(qū)域的稀有金屬礦成礦及地質(zhì)特征勘查方面取得了較高的集成，并基礎(chǔ)掌握了區(qū)域地質(zhì)成礦規(guī)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(guān)系支撐，導(dǎo)致研究成果一直止步不前。為了深入挖掘區(qū)域地質(zhì)成礦規(guī)律，有關(guān)單位對稀有金屬進(jìn)行了分析[1]。在研究中發(fā)現(xiàn)，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(zhì)。其每種金屬均具有獨特的物理特征。當(dāng)下我國對于這些稀有金屬的開發(fā)與利用已取得了階段性的成績，并實現(xiàn)了將這些金屬物質(zhì)廣泛的應(yīng)用到國防科技等多個領(lǐng)域，已成為了我國在地質(zhì)勘查研究中的儲備性資源。這些稀有金屬在礦區(qū)內(nèi)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(guī)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(qū)為例，結(jié)合區(qū)域地質(zhì)特征，開展稀有金屬礦床成礦作用的研究，為區(qū)域找礦提供借鑒與參考。

1 新疆阿泰勒地區(qū)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(qū)稀有金屬礦床流體包裹體進(jìn)行分析得出，該礦床區(qū)域內(nèi)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(jù)其演化過程，又可分為三個不同階段，分別為：455°C～560°溫度環(huán)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(huán)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(huán)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(qū)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(jù)圖1 中的數(shù)據(jù)可以得出，新疆阿泰勒地區(qū)稀有金屬礦床成礦的流體條件包括：首先，礦床應(yīng)當(dāng)具備上述三種流體包裹體；其次，礦床產(chǎn)生的子礦物基本相同；最后，具有相似的富揮發(fā)性成分。在新疆阿泰勒地區(qū)稀有金屬礦床的流體包裹體當(dāng)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(dāng)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(dāng)中均含有少量的Cs（1.2～2.3wt/%）。

1.2 稀有金屬礦床成礦物質(zhì)來源

新疆阿泰勒地區(qū)稀有金屬礦床礦物質(zhì)來源主要集中在該區(qū)域的偉晶巖當(dāng)中，通常涉及到較高等級的變質(zhì)地體改造或裸露在外的深部大陸地殼。該礦床區(qū)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(dāng)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(dāng)中，并逐漸隨著時間演變?yōu)榘自颇负秃谠颇?/p>

[2]。同時，來自于河流當(dāng)中的硼元素會被吸附并包含在鄰近的熱液蝕變過程當(dāng)中，并進(jìn)一步形成片狀的硅酸鹽。同時，大部分的硼元素被結(jié)合在更加穩(wěn)定的高編制級別電氣石當(dāng)中。但仍然含有少部分保留在云母當(dāng)中。在礦床花崗巖當(dāng)中含磷量較多的區(qū)域會逐漸形成沉積物，并逐漸形成生物磷灰石，其表現(xiàn)特征在偉晶巖當(dāng)中會變現(xiàn)出磷灰石的形式產(chǎn)生。同時，區(qū)域當(dāng)中與偉晶巖相關(guān)的錫元素和鉭元素的富集化，也會從海相當(dāng)中產(chǎn)生。因此，在新疆阿泰勒地區(qū)稀有金屬礦床構(gòu)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(qū)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(qū)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(fā)分含量、分帶復(fù)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(zhì)熔體當(dāng)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(dāng)中，進(jìn)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(qū)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(nèi)。新疆阿泰勒地區(qū)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(xué)相似性，但其與成礦之間的聯(lián)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(lián)系的稀有金屬偉晶巖當(dāng)中可能缺少鋰金屬，其形成主要取決于熔融源巖當(dāng)中的鋰元素豐度。

1.4 稀有金屬元素富集機(jī)制

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

流體不混溶作用機(jī)制是通過對新疆阿泰勒地區(qū)稀有金屬礦床熔體結(jié)構(gòu)和流體包裹體結(jié)構(gòu)進(jìn)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(dāng)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(kuò)散速率以及晶體的生長速率，從而進(jìn)一步促進(jìn)稀有金屬礦床的成礦。同時，在成礦的過程中，礦床內(nèi)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(tài)下還需要具有較高的溫度條件，通常在850°C～750°C 范圍內(nèi)，在高溫環(huán)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(kuò)散性、反應(yīng)性以及流動性的不斷提高，均有有助于新疆阿泰勒地區(qū)稀有金屬礦床的成礦。同時，在礦床當(dāng)中含有兩種不同包裹體，而其密度以及粘度均表現(xiàn)出不同的程度。由于氟元素、水、磷元素以及二氧化碳等物質(zhì)的揮發(fā)，對于新疆阿泰勒地區(qū)稀有金屬的親和力有著促進(jìn)的作用，因此能夠與之形成不同絡(luò)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(jié)晶分異機(jī)制主要針對礦床內(nèi)不相容元素的邊界層流體富集，只要礦床當(dāng)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(chǎn)生，熔體邊界層當(dāng)中的晶體會沿著結(jié)晶前沿向內(nèi)進(jìn)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(jī)制主要針對新疆阿泰勒地區(qū)稀有金屬礦床偉晶巖和同變質(zhì)變形花崗偉晶巖的形成過程，在大部分的偉晶巖當(dāng)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(dāng)新疆阿泰勒地區(qū)稀有金屬礦床發(fā)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(chǎn)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(zhì)量分?jǐn)?shù)也會逐漸增加，從而形成完整的礦體結(jié)構(gòu)。

2 結(jié)束語

本文通過開展新疆阿泰勒地區(qū)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(jù)不同成礦條件，可進(jìn)一步推導(dǎo)出不同礦床的成礦進(jìn)行判斷，從而實現(xiàn)對新疆阿泰勒地區(qū)稀有金屬礦床的合理開采。