刘金恒、王强等-GSA Bulletin,Lithos & OGR:青藏高原北部晚三叠世-早侏罗世伟晶岩成因及锂铍成矿
锂-铍(Li-Be)作为“战略金属”对国家经济、科技发展以及国防事业至关重要,其中伟晶岩型矿床是最重要的硬岩型锂铍资源。因此,伟晶岩型锂铍矿床的找矿勘查工作至关重要,但其岩石成因、矿化控制因素以及形成的深部动力学机制等科学问题亟需解决。
针对上述科学问题以及找矿勘查需求,中国科学院广州地球化学研究所博士后刘金恒、王强研究员(通讯作者)、王核研究员、周金胜副研究员等与青海省地质调查院王秉璋正高级工程师、李五福正高级工程师、李善平正高级工程师、王春涛副高级工程师及合作者,联合对青藏高原北部可可西里-松潘-甘孜地块中草陇-扎朵-尕朵地区以及柴北缘地块中茶卡北山地区的伟晶岩型锂铍矿床(图1)开展了详细的野外地质、年代学、矿物学和岩石地球化学研究工作,并取得以下主要进展:
(1)确定了青藏高原北部草陇-扎朵-尕朵地区和茶卡北山地区的伟晶岩型锂铍矿床形成于晚三叠世-早侏罗世(222~178 Ma)。西昆仑-可可西里-松潘-甘孜成矿带是一条世界级(全程超过2800 km)锂铍成矿带,前人报道的伟晶岩型锂铍矿主要集中在东部和西部,形成时代为晚三叠世-早侏罗世早期(218~194 Ma)。本次详细研究的该成矿带中部的草陇伟晶岩形成于晚三叠世-早侏罗世早期(209~196 Ma),新发现的玉树扎朵-尕朵伟晶岩形成于早侏罗世晚期(193~178 Ma)(图1),而位于该成矿带以北的柴北缘茶卡北山伟晶岩形成于晚三叠世(222~212 Ma)(图1)。
(2)阐明了茶卡北山和草陇伟晶岩的成因。草陇伟晶岩与邻近同时期二云母—白云母花岗岩具有相似的Nd同位素并落入到沉积岩围岩范围内(图2a),茶卡北山伟晶岩同样与沉积岩围岩Nd同位素组成相似(图2b)。两个地区均显示了典型的伟晶岩区域分带,结合不同岩石中钾长石Cs含量与K/Rb比值的线性关系(图2c-d),提出伟晶岩的初始熔体起源于沉积岩部分熔融,随后经过结晶分异依次形成贫矿化伟晶岩、铍矿化伟晶岩以及锂矿化伟晶岩。其中草陇伟晶岩初始熔体为二云母花岗岩熔体,而茶卡北山伟晶岩初始熔体为贫矿化伟晶岩熔体(含电气石伟晶岩)。
(3)揭示茶卡北山和草陇伟晶岩锂铍矿化的主要控制因素包括经历化学风化后富集黏土矿物的岩浆源区和岩浆的分离结晶作用。与全球海洋沉积物和大陆上地壳沉积岩对比,伟晶岩型锂铍矿床的源岩沉积岩具有更高的Li含量,并且沉积岩中Li含量与化学风化指数CIA和Li/K2O比值具有正的线性关系(图3a-b)。表明源岩沉积岩经历化学风化后富集黏土矿物,进而含有大量稀有金属,是形成伟晶岩型锂铍矿床的首要条件;伟晶岩在形成过程中均经历了明显的分离结晶作用(图2c-d),是导致锂铍矿化的另一重要因素。
(4)提出草陇和茶卡北山伟晶岩形成于古特提斯洋闭合后的伸展环境下。结合区域研究资料,阐明草陇伟晶岩形成于古特提斯洋闭合后岩石圈拆沉所触发的伸展环境中(图4),而茶卡北山伟晶岩可能形成于碰撞后板片断离导致的伸展环境中。
图1:青藏高原北部和西昆仑地区晚三叠世-早侏罗世伟晶岩型锂铍矿及岩浆岩分布图
图2 (a)茶卡北山和(b)草陇伟晶岩、沉积岩及相关岩石Nd同位素组成,说明伟晶岩的源区是沉积岩;(c)茶卡北山和(d)草陇伟晶岩及花岗岩中钾长石的K、Rb和Cs相关性,说明伟晶岩形成过程中经历了明显的分离结晶作用
图3 茶卡北山和草陇地区沉积岩Li与Li/K2O和CIA的关系,表明伟晶岩型锂铍矿床的沉积岩源区经历化学风化富集稀有金属元素
图4 松潘-甘孜地块中草陇伟晶岩型锂铍矿床成因模式图
论文信息:
Liu J H (刘金恒), Wang Q* (王强), Xu C B (许传兵), Zhou J S* (周金胜), Wang B Z (王秉璋), Li W F (李五福), Li S P (李善平), Huang T Y (黄彤宇), Yan Q H (闫庆贺), Song T Z (宋泰忠), Wang C T (王春涛), Zheng Y (郑英), Wang J S (王进寿). Geochronology of the Chakabeishan Li–(Be) rare-element pegmatite, Zongwulong orogenic belt, northwest China: Constraints from columbite–tantalite U–Pb and muscovite–lepidolite 40Ar/39Ar dating[J]. Ore Geology Reviews, 2022, 146, 104930.
Liu J H (刘金恒), Wang Q* (王强), Wang B Z (王秉璋), Li W F (李五福), Xu C B (许传兵), Li S P (李善平), Wang Z L (王子龙), Hao L L (郝露露), Song T Z (宋泰忠), Wang C T (王春涛), Zheng Y (郑英), Wang J S (王进寿). Petrogenesis of the Chakabeishan pegmatites, North Qaidam Terrane: implications for Indosinian lithium mineralization on the Qinghai–Tibetan Plateau. Lithos, 2023, 440-441, 107025.
Liu J H (刘金恒), Wang Q* (王强), Li W F (李五福), Wang B Z (王秉璋), Wyman D A, Ding L (丁林), Wang H (王核), Xu C B (许传兵), Li S P (李善平), Wang C T (王春涛), Liu J D (刘建栋), Zhang R Q (章荣清), Wang Z L (王子龙), Huang T Y (黄彤宇), Zhang X Y (张新远). Origins and evolution of two types of Late Triassic granitic magmas in the Caolong-Xiangkariwa area of central-eastern Songpan-Ganze terrane, Northern Tibet: Implications for pegmatite lithium mineralization. GSA Bulletin, 2023.https://doi.org/10.1130/B37088.1
李五福, 刘金恒, 李善平, 贾春兴, 王成武, 周金胜, 王春涛, 许传兵, 谈生祥, 胡继春, 章荣清, 龚林, 王秉璋*, 王强*. 青藏高原东北部玉树地区尕朵-扎朵早侏罗世含(绿柱石-锂云母)锂辉石伟晶岩的发现及成矿意义[J]. 大地构造与成矿学, 2022, 46(05):924-950. DOI:10.16539/j.ddgzyckx.2022.05.005.