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柴达木盆地北缘锂多金属矿成矿条件及找矿潜力
潘彤1,李善平2,3,任华2,3,王秉璋2,3,李五福2,3,王春涛2,3,金婷婷2,3
1 青海省地质矿产勘查开发局
2 青海省地质调查院
3 青海省青藏高原北部地质过程与矿产资源重点实验室
第一作者:潘彤,博士,教授级高工,从事技术及管理工作。
青藏高原南部有喜玛拉雅高分异花岗岩锂铍稀有金属矿成矿带,中部有松潘-甘孜-西昆仑花岗伟晶岩型锂铍稀有金属成矿带。近年研究显示,青藏高原东北缘青海省又发现了一条新的锂铍稀有金属成矿带——柴达木盆地北缘地区。柴达木盆地北缘地区大地构造位置处于古亚洲构造域与特提斯构造域结合部位的多旋回弧盆造山系,锂铍等稀有金属矿成矿地质条件优越。2019年05月,王秉璋报导了位于青藏高原东北缘柴达木盆地北缘茶卡北山地区首次发现锂辉石伟晶岩脉群。这些伟晶岩脉沿宗务隆山南缘断裂北侧密集出露,并呈狭窄带状北西向展布。当时已发现9条含绿柱石锂辉石伟晶岩脉(Li2O平均品位为1.11%~3.13%,BeO平均品位为0.06%)和13条含绿柱石伟晶岩(BeO平均品位为0.044%~0.056%)。王秉璋研究认为茶卡北山(含绿柱石)含绿柱石锂辉石伟晶岩的发现可推断宗务隆山构造带东段是青藏高原北部一条新的、重要的锂铍成矿带。2020年6月,潘彤等总结了柴北缘地区锂铍矿找矿重要进展,研究指出柴北缘地区共有4个成矿亚带,其中2个发现锂铍等稀有金属矿床或矿化点,已构成青藏高原东北缘伟晶岩脉最集中产出地,将是锂铍等稀有金属矿找矿潜力区,是青海省内重要的伟晶岩型稀有金属成矿带。这之后,不断有锂铍矿勘查和研究新成果报导,验证了柴北缘地区的找矿潜力。
2021年12月,刘承先等报导了茶卡北山锂铍伟晶岩型矿床是近年发现的一处中型锂铍稀有金属矿床(即矿床规模已达到中型),呈现垂向分带特征。并研究认为茶卡北山伟晶岩矿床经由结晶分异作用、熔体-流体不相容作用及流体交代作用共同作用于一期形成。2022年8月,李善平等报导了茶卡北山地区已发现伟晶岩脉600余条成果,研究认为伟晶岩脉具有成群、成带产出特征,稀有金属矿物主要为锂云母、锂辉石、绿柱石、锂电气石等,具有中深伟晶岩特征;伟晶岩脉可能来源于上地壳源区,形成于同碰撞构造环境。2023年6月,刘建栋等报导了在茶卡北山锂铍矿床东南方向30km的红岭北地区发现了花岗伟晶岩脉52条,其中6条岩脉含矿性较好,岩性为含绿柱石锂辉石花岗伟晶岩和云英钠长石化锂辉石伟晶岩;Li2O品位最高达(3.56-3.71)wt%、BeO品位在(0.031-0.048)wt%,具有较好的成矿潜力。已有的找矿发现与研究局限于茶卡北山地区,本次发现找大了茶卡北山地区矿化范围。刘建栋等指出红岭北含绿柱石锂辉石花岗伟晶岩的发现进一步指出了宗务隆构造带东段锂铍矿找矿方向,有望为青藏高原东北缘提供新的锂铍矿勘查基地。尽管宗务隆山构造带不断有锂铍矿勘查相关成果报导,找矿潜力不断扩大,但是该地区之前未发现与成矿相关的花岗岩类侵入体,制约了区域成矿规律研究与成矿预测。2023年8月,王秉璋等报导了宗务隆山构造带缘茶卡北山地区发现印支期高分异花岗岩的研究成果(图0-1)。高分异花岗岩在稀有金属(Li、Be、Nb、Ta等)具有成矿专属性。近年来,青藏高原发现的Li-Be矿床均被证明与高分异花岗岩相关。研究认为新发现的阿斯合塔岩体主体为高分异Ⅰ型花岗岩,岩浆源于元古代陆壳物质组成下地壳的部分熔融,并有少量幔源镁铁质岩浆混合或新生地壳的加入。综合分析表明,阿斯合塔岩体高分异花岗岩具有形成以Be为主稀有金属矿的可能。这一研究发现成果的发表,使该区域找矿前景随之扩大,进一步说明了宗务隆构造带东段具有成矿地质条件和找矿潜力。![](https://img.taotu.cn/ssd/ssd4/56/2023-09-11/56_e2f540d08adaabd7353c2537421b0d26.jpg)
图0-1 青海南山-同仁地区地理位置(a)和地质矿产略图(b)(来源:王秉璋等,2023)稀有金属矿床(点):①沙柳泉铌钽矿;②茶卡北山锂铍矿;③石乃亥铌钽矿;④红岭北锂铍矿点
上述科学研究和找矿勘查成果进一步显示宗务隆山构造带东段已经是青藏高原北部一条新的、重要的锂铍成矿带。本文介绍了柴北缘地区区域地质背景、伟晶岩特征和区内主要矿床(点)矿化情况,总结了区域找矿标志。提出龙尾沟、大柴旦北山、布赫特山、沙柳河、茶卡北山等地区为伟晶岩型稀有金属重点找矿区。研究认为柴北缘地区已成为青藏高原东北缘伟晶岩脉最集中产出地之一,是青海省内重要的伟晶岩型稀有金属成矿带和青藏高原东北缘锂铍等稀有金属矿找矿潜力区之一。1.4.1 宗务隆-天峻Pb-Zn-Ag-Au成矿亚带1.4.2 欧龙布鲁克-乌兰W-Fe-Cu-Ni-稀有金属-稀土元素成矿亚带柴达木盆地北缘(以下简称柴北缘)地区呈北西向窄长带状,从阿尔金山向东延伸到鄂拉山,其南北分别被柴达木北缘断裂和中祁连南缘断裂(宗务隆—青海南山断裂)所切,北西端被阿尔金左行走滑断裂所切,东南端被哇洪山断裂所切。呈NW-SE向“之”字型延伸800余千米。随着锂、铍矿日益受到重视,在青藏高原周边地区发现了一批伟晶岩型锂铍等稀有金属矿床,如西昆仑—喀喇昆仑大红柳滩超大型伟晶岩型锂铍矿(燕洲泉等,2018)、白龙山超大型锂铷矿床(王核等,2017),四川甲基卡以及新三号脉锂辉石矿床(王登红等,2017;郝雪峰等,2015;付小方等,2016)以及可尔因超大型伟晶岩型锂矿床(费光春等,2014)等。而在青藏高原东北缘茶卡北山地区首次发现锂辉石伟晶岩脉群,是青藏高原北部一条新的、重要的Li、Be成矿带(王秉璋等,2019)。许志琴等认为(2018)“马尔康—雅江—喀喇昆仑巨型锂矿带”是青藏高原最主要的硬岩型锂矿带。而宗务隆山构造带东段可能是一个新的Li-Be成矿带,是青藏高原继“马尔康-雅江-喀喇昆仑巨型锂矿带”之后又一重要的印支期Li-Be成矿带(王秉璋等,2019)。近年来,在柴北缘地区发现了一批伟晶岩型锂多金属矿床(点),如沙柳泉锂矿、俄当岗锂铍矿、茶卡北山锂铍矿、锲墨格山锂铍矿、生格铍矿点、红岭北锂矿化点等,笔者等对其区域地质背景、成矿条件及找矿潜力进行深入总结,为后期该地区寻找锂多金属矿提供基础地质支撑。柴北缘地区大地构造位置处于古亚洲构造域与特提斯构造域结合部位的多旋回弧盆造山系。柴北缘构造带及邻区自太古宙—古元古代早期古陆核形成以来,在漫长的地史发展过程中经历多次地质构造事件及成矿作用。区域出露地层主要为古—中新元古代基底、下古生代、上古生代、中—新生代等;其中古—中新元古代基底包括古元古界金水口群、达肯大坂群中—高级变质岩系,以发育大量变质基性火山岩(斜长角闪岩)、陆源碎屑岩(片麻岩类)、镁质碳酸盐岩为特征;中—新元古界沙流河岩群、全吉群高绿片岩相变质岩系;下古生代以奥陶—志留系滩间山群,为一套海相中—基性火山岩、碳酸盐岩夹硅质岩为重要特征;上古生代包括泥盆纪牦牛山组海陆交互相碎屑岩夹碳酸盐岩、海陆相中酸性火山岩,石炭系大干沟组、缔敖苏组滨浅海相碎屑岩、生物灰岩夹碳酸盐岩,石炭-二叠系果可山组海相碎屑岩等;中-新生代包括三叠系隆务河组、鄂拉山组陆相中酸性火山岩、早-中三叠世中基-中酸性火山-沉积岩系、侏罗纪含煤建造、白垩纪-新生代陆相沉积地层和古近—新近纪膏盐建造等。上述地层中,古元古界金水口群、达肯大坂群以及早古生界滩间山群以及石炭—二叠系果可山组、三叠系隆务河组等地层与稀有金属成矿关系密切,锂等稀有金属矿主要赋存于伟晶岩脉中,伟晶岩脉多产于上述地层中。柴北缘构造带内发育大量中酸性侵入岩,岩体空间上呈北西—南东向条带状展布。吴才来等(2004,2007)对柴北缘地区古生代花岗岩的研究结果表明,该地区岩浆活动时代主要有以下几个阶段:460-475Ma、40~450Ma、395-410Ma、70~380Ma以及260-275Ma。柴北缘东段茶卡北山等地区含矿伟晶岩锆石U-Pb确定成岩成矿年龄为217Ma(王秉璋等,2019)。研究区地处秦、祁、昆造山带结合部位,受到不同时期造山事件的影响,岩浆活动频繁,尤其以古生代及中生代岩浆活动最发育,多数岩体长轴展布方向与区域主构造线方向相吻合;侵入岩呈现出期次多、分布广、规模大、岩类复杂的特点。岩石类型从超基性、基性、中性、中酸性、酸性均有出露,其中以中酸性侵入岩最发育;出露侵入岩岩性主要为辉石闪长岩、石英闪长岩、斑状二长花岗岩、二长花岗岩、正长花岗岩等。岩脉较为发育,主要有伟晶岩脉、细晶岩脉、闪长岩脉及辉长岩脉等,其中与稀有金属矿密切相关的侵入岩主要为中晚三叠世伟晶岩脉,伟晶岩脉多呈透镜状、囊状、岩株状、不规则状等产出于侵入岩体中,伟晶岩脉具有分片区、集中产出的特征。柴北缘地区大地构造位置处于古亚洲构造域与特提斯构造域结合部位的多旋回弧盆造山系,该区自古元古代固结成结晶基底、中—新元古代形成盖层沉积以来,从古生代开始经历了复杂的大陆裂解与拼合、褶皱造山及断块造山的历史,并于早—中生代重新形成完整的大陆地质构造单元。根据主要沉积特征、岩浆活动、变质作用及各构造块体之间的相互关系,将柴北缘地区北西向、近东西向断裂带自北向南划分为5个构造单元:阿帕—茫崖蛇绿混杂岩(∈-S)、宗务隆山-夏河甘加裂谷(C2-P2)、欧龙布鲁克被动陆缘(Ch-O2)、滩间山岩浆弧(∈-O)、柴北缘蛇绿混杂岩(∈-S)(表1,图1)(据青海省重要矿种区域成矿规律研究成果报告,2013)。表1 柴北缘地区大地构造单元划分
![](https://img.taotu.cn/ssd/ssd4/56/2023-09-11/56_4a09d9daa0331d18da20393affb32071.png)
图1 柴北缘地区构造单元(a.Ⅱ级,b.Ⅲ级)划分图柴北缘断裂构造十分发育,一般密集成束分布,按其切割深度和地质意义可分为2大类:深断裂和地壳型断裂。断裂延伸方向主要为近东西向、北西西向和近南北向,主断裂带不仅控制地质构造和地层区划,而且对岩浆岩和矿产分布的控制作用明显,它们多具有切割深、延伸长和多期次活动之特点,具有构造分区界线的意义(图2)。最主要断裂带包括哇洪山-温泉断裂、宗务隆山-青海南山断裂、土尔根大阪-宗务隆山南缘断裂、丁字口(全吉山南缘)-乌兰断裂、赛什腾-旺尕秀断裂、柴北缘-夏日哈断裂等。总体上,北西向断裂和大型剪切带是侵入岩体的主要控岩构造,北西-近东西向次级褶皱和断裂裂隙构造控制着伟晶岩脉。图2 柴北缘地区区域断裂示意图
1—宗务隆山-青海南山断裂;2—土尔根大阪-宗务隆山南缘断裂;3—丁字口(全吉山南缘)-乌兰断裂;4—赛什腾-旺尕秀断裂;5—柴北缘-夏日哈断裂;6—昆北断裂;7—哇洪山-温泉断裂1.3.3 构造演化
柴北缘是一个具有复杂演化历史的多旋回复合造山带,主要经历了前寒武纪古陆形成、早古生代造山、晚古生代-早中生代造山以及中新生代叠复造山等4个构造旋回。其中,早古生代和晚古生代-早中生代构造旋回与区内金属矿床形成关系最密切;茶卡北山地区伟晶岩型锂多金属矿主要产出于早中生代,伟晶岩是中-晚三叠世宗务隆地区进入陆内碰撞造山期后岩浆演化至晚期的产物,具体形成于后碰撞构造环境。
成矿单元(也称为成矿区带)是包含大量矿产资源及潜力的地质单元,合理划分是区域成矿规律分析成果的重要表现,它能够为找矿和成矿预测等提供必不可少的依据。依据区域地质、物化探及找矿最新成果等,将柴北缘及邻区成矿单元划分9个Ⅳ级成矿单元(表2,图3)。其中与锂等稀有金属成矿密切相关的主要有宗务隆-天峻Pb-Zn-Ag-Au成矿亚带(Ⅳ-5)、欧龙布鲁克-乌兰W-Fe-Cu-Ni-稀有金属-稀土元素-煤成矿亚带(Ⅳ-6)。
表2 柴北缘地区Ⅳ级成矿单元划分
![](https://img.taotu.cn/ssd/ssd4/56/2023-09-11/56_a2affc635828f2622462ab1e72423130.png)
图3 柴北缘地区Ⅳ级成矿单元示意图1.4.1 宗务隆-天峻Pb-Zn-Ag-Au成矿亚带北邻南祁连-拉脊山造山亚带,南接欧龙布鲁克-乌兰元古宙古陆块体(相当于构造单元“宗务隆山-夏河甘加裂谷”)。该带呈狭长带状,夹持于南、北两大断裂间。出露地层主要有古元古界托赖岩群、上石炭统-下二叠统土尔根达坂组、中二叠统勒门沟组、下-中二叠统草地沟组、下-中侏罗统大煤沟组等;构造以北西西向为主,次为北东向和北北西向。中、酸性岩浆侵入活动和火山活动较强烈。该构造带是初始裂陷形成于早-中泥盆世,洋盆形成于晚石炭世洋壳俯冲,中三叠世发生碰撞造山作用,晚三叠世宗务隆构造带出现明显的隆升,中-下侏罗统羊曲组的发育湖相沉积志进入造山演化时期。该成矿亚带东段形成与印支期中酸性岩有关的伟晶岩型锂铍矿等;新近发现的俄当岗、茶卡北山及锲墨格山等锂多金属矿主要产出于该带中,具有显著的找矿前景。1.4.2 欧龙布鲁克-乌兰W-Fe-Cu-Ni-稀有金属-稀土元素成矿亚带
该亚带位于柴达木盆地东北缘,总体呈NWW向展布,西起大柴旦北的鱼卡,东止茶卡盐湖西部的哈莉哈德山,北到宗务隆山断裂,南以丁子口-乌兰断裂为边界。出露地层主要为古元古界达肯达坂岩群、中-新元古界蓟县系-震旦系万洞沟群、全吉群、寒武系欧龙布鲁克群、寒武-奥陶系滩间山群、志留系巴龙贡葛尔组、上泥盆统牦牛山组、三叠系隆务河组等;断裂构造主体发育为北北西向和北西向,次为北东向和北西西向;基性、超基性岩及中、酸性岩浆侵入活动、火山活动较强烈。
该成矿亚带西段主要分布煤矿、非金属矿产,而东段主要分布有色多金属矿产;这种矿产分布上的差异,反映出东、西两段地质构造环境和成矿作用差异性。在东部地区发现与混合岩化伟晶岩有关的稀有多金属矿床,其中具代表性的矿床(点)包括乌兰沙柳泉锂云母绿柱石矿点、沙柳泉铌钽矿床等。阿尔金山南缘地区Cu、Ba、La异常带与阿尔金山山脉走向一致,北东-南西向展布,带宽不明,异常普遍偏弱;受后期温热液活动影响,部分La、Th、Nb、U元素套合较好,峰值较高,且多具二级、三级浓度分带。柴北缘东段察汗诺-大水桥地区存在着一条约40km长,且规模巨大的Li、Be异常带(图4,图5),初步圈定30余处以锂铍为主的稀有金属元素综合异常,划分为2个综合异常带:俄当岗-日虚失Be、La、Li、Nb地球化学异常带,日旭日-苏吉Be、La、Li、Nb地球化学异常带;且显示出异常规模大、强度高,Li、Be等元素套合好,整体呈北西向带状展布的特征。图4 柴北缘东段察汗诺-大水桥地区锂地球化学示意图
图5 柴北缘东段察汗诺-大水桥地区铍地球化学示意图柴北缘伟晶岩脉断续产出,西起阿尔金山龙尾沟,经鱼卡河至乌兰县沙柳泉、察汗诺、青海南山等地,长200多千米(图6),为青海省内重要的伟晶岩型稀有金属成矿带。其中在生格、沙柳泉、察汗诺、茶卡北山、石乃亥等地区伟晶岩脉呈分片区、集中出露的特点;在冷湖北山地区已发现伟晶岩脉200余条、沙柳泉地区227条、生格地区已175条、察汗诺100余条、石乃亥地区224条;近年来,在俄当岗-锲墨格山等地区已发现伟晶岩脉800余条。柴北缘地区成为青藏高原东北缘伟晶岩脉最集中产出地之一。图6 柴北缘地区断续出露伟晶岩脉带分布示意图
柴北缘地区锂等稀有金属矿主要产于伟晶岩脉中;伟晶岩脉宽一般1.5-30m,最宽400m,长一般几十米至百米,最长1800m,多呈脉状、透镜状、不规则脉状、似层状、串珠状等形态产出;一般为单脉,分支、分叉者较少,部分具狭窄、膨大的脉体变化。稀有金属矿种主要有锂、铍、铌钽、铷等,其中锂主要赋存于锂云母、锂辉石、锂电气石中;铍含矿矿物为绿柱石、羟硅铍石;铌钽多分散于其他矿物晶格中,部分形成铌钽铁矿、铌铁矿等;铷无独立矿物,多分散于锂云母、白云母及微斜长石等矿物中。伟晶岩脉产出形态与区内次级断裂、片理、片麻理、节理、裂隙等构造特征相吻合,且脉体与围岩的接触界线清晰,反映出伟晶岩脉就位严格受构造控制的特点。沙柳泉铌钽锂矿区位于欧龙布鲁克-乌兰钨(铁、铋、稀有、稀土、宝玉石)成矿带东段,该带主体与全吉地块的欧龙布鲁克-乌兰元古宙古陆块体构造单元相对应,是青海省内稀有稀土矿的成矿有利地区之一。矿区内出露地层主要有古元古界达肯大坂(岩)群(Pt1D)、新近系、第四系等地层。其中达肯大坂(岩)群呈北西-南东向展布,是区内主要地层,普遍混合岩化,其中发育黑云母石英片岩和云母片岩混合岩化现象;褶皱、断裂构造较发育;断裂以北西向阿姆内格山南逆断层和北断层为主断层,规模较大。区内岩浆活动以海西期中酸性侵入活动为主,明显受北西向断裂带控制,岩体出露较少,主要在西北角有少量灰白色花岗闪长斑岩及角闪正长岩,侵入于古元古界达肯大坂岩群。脉岩较发育,主要有伟晶岩脉、花岗岩脉、花岗闪长斑岩、煌斑岩脉等;其中伟晶岩脉(ρ)多分布于矿区东段(图7)。图7 沙柳泉铌钽矿区地质简图
1—第四系沉积物;2—第三系砂砾岩;3—斜长角闪岩;4—古元古界达肯大阪(岩)群云母石英片岩段;5—古元古界达肯大阪(岩)群大理岩段;6—古元古界达肯大阪(岩)群片岩混合岩段;7—花岗岩脉;8—闪长玢岩脉;9—伟晶岩脉;10—地质界线;11—断层;12—花岗斑岩脉
矿区内已发现伟晶岩脉362条,岩脉主要侵入于达肯大坂岩群,在接触边界处两者的面理产状一致,花岗伟晶岩中产有围岩达肯大坂岩群黑云母石英片岩捕虏体。伟晶岩脉成群出露,岩脉呈大小不等的透镜状、团块状、瘤状、不规则脉状为主,脉体走向多为北东向,次为北西向,少数呈南北向及东西向分布。脉长一般10-300m,宽0.5~50m;最长可达1700m、宽800m。岩石类型主要为白云母花岗伟晶岩质糜棱岩、花岗伟晶岩质初糜棱岩、钾长花岗伟晶岩、似文象花岗伟晶岩、含电气石花岗伟晶岩、白云母花岗伟晶岩、锂云母花岗伟晶岩等,其中以白云母花岗伟晶岩、钾长花岗伟晶岩出露范围相对较广;锂、铌钽等稀有金属矿主要赋存于花岗伟晶岩中。区内发现矿体19条,主要分布于ρ1号伟晶岩岩脉附近。其中M-3铷铌钽矿体长约100m,厚10.76m,矿体产状178°∠50°,呈似层状产于花岗伟晶岩中,赋矿岩性为白云母花岗伟晶岩;铌钽矿体平均品位0.0127%;铷矿体平均品位0.057%。M-6锂铷、铌钽矿(化)体Rb2。平均品位0.1009%,最高0.8537%;钽铌矿体控制长100m,厚1.85m,Nb2O5+Ta2O5平均品0.0126%,最高0.0342%;锂矿体长2m,厚0.92m,Li2O品位最高为2.06%,平均为0.815%。锂云母呈鳞片状主要产出于ρ4号伟晶岩脉中,锂云母花岗伟晶岩略具分带性,锂云母呈浅粉红色,主要赋存于锂云母钠长石带中,呈强云英岩化(图8),锂云母钠长石带呈透镜状、条带状展布,宽0.1~1m,长0.5~30m。显微镜下,锂云母呈细小片状或碎粒状与石英、微斜长石共生,锂云母片径0.022~5.350mm,平均0.194mm(图9);另外,锂云母细小片状集合体产出于绿柱石裂纹间隙中(图10),绿柱石裂纹发育,呈网格状。图8 浅粉红色锂云母与钠长石、石英紧密共生
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图9 锂云母花岗伟晶岩中锂云母呈片状或碎粒状
Q-石英;Kfs-微斜长石;Lpd-锂云母
图10 绿柱石花岗伟晶岩中锂云母细小片状分布于绿柱石裂纹间隙
Brl-绿柱石;Lpd-锂云母
花岗伟晶岩为花岗质岩浆分异结晶及交代作用演化的派生物。由于花岗质岩浆分异演化总趋势朝着“碱性”方向发展,原生结晶期造岩矿物主要为斜长石、微斜长石;交代期造岩矿物晶出顺序为钠长石、白云母、锂云母;原生结晶分异期之后伟晶岩作用进入了热液交代期,交代期为研究区稀有金属成矿的一个重要演化阶段(图11)。图11 沙柳泉矿区伟晶岩矿物成矿期及演化示意图
结晶分异期铍矿化形成于钾阶段,在钾阶段的晚期钾长石往往发生水解,形成大片叠层状的白云母-石英集合体,伴随有绿柱石及黑色电气石。其中绿柱石结晶期晶形较好,呈六棱柱状;交代期晶形不规则,出现裂纹或裂隙(图10);伟晶岩中局部富含黑色电气石,晶形粗大,纵纹明显。交代期锂云母化是锂矿化的重要成矿期,常伴生有Rb、Cs、Nb、Ta、Be矿化;Nb、Ta、Li、Be等主要呈独立矿物出现,Rb全部分散,产于微斜长石及锂云母矿物中;Cs主要呈分散状态赋存于锂云母中(图9,图10)。在含锂云母花岗伟晶岩中出现浅粉红色锂云母集合体。沙柳泉地区伟晶岩脉多穿层侵入于达肯大坂群大理岩段、片岩段中,可能具有壳源变质分异叠加混合交代形成伟晶岩的特征。茶卡北山锂铍矿区属宗务隆-天峻Pb-Zn-Ag-Au成矿亚带东段。区域构造上处于南祁连地块与全吉地块(又称欧龙布鲁克地块)接合的宗务隆山构造带东段,秦-祁-昆结合部的北端。区内出露地层主要为古元古界达肯达坂群、石炭-二叠系土尔根大坂组、石炭-二叠系果可山组、石炭-二叠系甘家组、二叠系巴音河群勒门沟组、三叠系隆务河组等(图12)。图12 茶卡北山地区地质简图
1—达肯大坂岩群片麻岩岩组;2—达肯大坂岩群片岩岩组;3—达肯大坂岩群大理岩岩组;4—甘家组;5—隆务河组;6—第四系;7—奥陶纪石英闪长岩;8—奥陶纪辉长岩;9—三叠纪二长花岗岩;10—三叠纪花岗斑岩;11—伟晶岩(未分);12—含绿柱石锂辉石伟晶岩;13—含绿柱石伟晶岩;14—地质界线;15—角度不整合地质界线;16—区域性断裂;17—断裂
断裂构造发育,以北西向断裂为主,其次有北北西向、北东向、近东西向及近南北向断裂。侵入岩主要为二叠纪石英闪长岩、辉石闪长岩以及三叠纪花岗岩类等,其中石英闪长岩沿区域性断裂产出,呈北西向展布,部分伟晶岩脉呈超动侵入于该岩体中。脉岩较发育,分为基性岩脉、中性岩脉和酸性岩脉,其中酸性岩脉主要有花岗伟晶岩脉、花岗细晶岩脉、花岗斑岩脉等,花岗伟晶岩脉为主要含矿岩脉。伟晶岩脉主要产出于古元古界达肯大坂群、石英闪长岩中,伟晶岩脉具有成群、成带产出特征,岩脉呈大小不等的透镜状、团块状、瘤状、不规则脉状为主,脉体走向多为北西向,其次为北西向,少数呈南北向及东西向分布。目前,在区内已发现500余条伟晶岩脉,最长300m,—般5~60m;宽一般1~6m;地表土壤植被覆盖,伟晶岩脉露头相对较差,断续出露。锂、铌钽、铷、铍等稀有金属矿主要赋存于伟晶岩脉中,锂主要赋存矿物为锂云母、锂辉石以及锂电气石,铌钽产于铌钽铁矿、铌铁矿中,铍主要赋存于绿柱石、羟硅铍石中,铷无独立矿物,分散于长石或云母等矿物中。锂辉石呈板柱状晶,晶体长短轴在2.0cmX5.0cm~3cmX20cm,晶内见有不规则状裂纹,分布于长石和石英等矿物间隙(图13-15);部分伟晶岩中电气石呈板柱状晶,分布于钠长石及石英矿物间隙(图16)。部分绿柱石呈六棱柱状,晶形粗大,粒径0.5~1cm,最大可达2.5cm,长0.5~2cm,个别可达4cm,产于叠层状白云母及石英矿物之间(图17);锂云母呈片状晶,片径0.88~5.1mm之间,多以集合体片状分布于石英、钠长石矿物和裂隙之中,呈强云英岩化(图13)。图13 锂辉石与钠长石、石英、白云母共生
图14 浅紫红色锂云母与石英呈云英岩化
图15 锂辉石花岗伟晶岩中锂辉石、石英产出形态
图16 电气石花岗伟晶岩电气石、石英产出形态
图17 绿柱石花岗伟晶岩中绿柱石晶形产出形态
矿石矿物主要为锂辉石、锂云母、锂电气石、铌钽铁矿、铌铁矿、绿柱石等,脉石矿物有斜长石、微斜长石、石英、电气石等。含矿伟晶岩类型为钠长石锂辉石花岗伟晶岩、绿柱石花岗伟晶岩以及锂云母花岗伟晶岩等;以花岗伟晶结构为主,次为文像结构、蠕虫状结构、残余结构及花岗鳞片变晶结构,块状构造和条带状构造。随着伟晶岩成岩过程交代作用高度演化,残余热液中富含大量碱金属,挥发组分浓度增高;随着钠的交代,锂、铯、钽等元素含量增高,云英岩化作用强烈,形成锂云母,并伴生有少量早期锂辉石矿物,矿物组合主要是石英、钠长石、锂云母,构成锂云母型花岗伟晶岩。矿区内断裂构造发育,呈北西向展布,延伸稳定,沿断裂两侧伟晶岩脉较为发育。在内压力和构造应力的作用下,岩浆熔融体沿早期形成的构造裂隙侵位于地层中的薄弱面、构造裂隙及节理,区内断裂、次级裂隙及派生发育节理是伟晶岩脉的主要控岩作用。矿区内II-ZK2中见到与地表对应的厚大花岗伟晶岩,岩石中见少量星点状绿柱石不均匀分布,在孔深34.16m处可见少量紫红色锂云母沿裂隙分布,宽2~3cm,呈片状,破碎、碎块、粉末状。II-ZK1801中可见伟晶岩脉向深部延伸稳定,但厚度有变薄趋势,绿柱石含量较少。II-ZK1802于18.11~19.50m处发现白云母花岗伟晶岩,视厚度1.39m,45.41~46.38m,花岗伟晶岩,视厚度为0.97m(图18,图19)。图18 茶卡北山矿区II-ZK2勘探线平面图
图19 茶卡北山矿区I-ZK2勘探线剖面图
柴北缘地区伟晶岩脉产出于不同地层、侵入岩中,受构造及次级断裂控制作用明显。柴北缘地区伟晶岩脉多顺层或穿层侵入于古元古界达肯大坂岩群、早古生界滩间山群以及石炭—二叠系果可山组、三叠系隆务河组等地层中,其中含矿伟晶岩脉多集中产于达肯大坂岩群片麻岩组、大理岩组中;在阿尔金南缘牛鼻子梁地区达肯大坂岩群大理岩中形成铌矿化现象;而在生格、沙柳泉、察汗诺及茶卡等地区达肯大坂岩群大理岩组、片麻岩组中形成伟晶岩型锂铍、铌钽等矿化现象;伟晶岩脉呈透镜状、不规则脉状为主,多成带、成群产出,赋存有锂铍、铌钽、铷等稀有金属矿产。另外,在石乃亥地区三叠系隆务河组中伟晶岩具有形成铌钽铷矿的特征。由此,上述地层不—定具有伟晶岩脉的控制作用,但多数伟晶岩脉产出于地层层理、薄弱面或裂隙中,达肯大坂岩群为区域上主要的伟晶岩脉产出层位。区内近东西向、北西西向和近南北向断裂发育,次级断裂和韧性剪切带是伟晶岩脉的主要控矿构造。受哇洪山-温泉断裂、宗务隆山-青海南山断裂、柴北缘-夏日哈断裂等深大断裂影响,区内次级断裂构造极为发育,并具有长期性、多期性、多旋回特征。有NWW、NE、近EW向3组,以NWW向较为发育,纵横交错,成群出现。次级断裂与区内稀有金属成矿关系极为密切,控制着区内伟晶岩脉的展布。目前,柴北缘地区发现的沙柳泉、生格、茶卡北山以及石乃亥等多数含矿伟晶岩脉均与次级断裂密切相关,伟晶岩脉沿构造裂隙或旁侧产出于地层或岩体中。由此,区域近东西向、北西西向和近南北向断裂是主要控岩构造,而NWW、NE、近EW向次级断裂和断裂裂隙构造控制着伟晶岩脉的产出状态。岩浆活动不仅为稀有金属成矿提供了丰富的物质来源,也是锂铍等稀有金属成矿作用最主要的热动力,是锂铍矿床形成的重要条件之—。吴才来等(2016)在柴北缘乌兰地区花岗岩类获得锆石SHRIMPU-Pb年龄为晚二叠世-早三叠世(年龄为254-240Ma),分为254-251Ma、250-248Ma、244-240Ma3次侵位,对应的岩石组合为闪长岩+花岗闪长岩+花岗岩。柴北缘中-酸性侵入岩较发育,与岩浆岩有关的成矿作用发育,与之有关的稀有矿产分布甚广,成因类型主要有岩浆型、伟晶岩型等。加里东成矿期形成与伟晶岩有关的稀有金属矿产,其成矿作用强度较大,矿化较普遍。在乌兰—带与中—酸性岩浆侵入活动有关的铍、铌钽矿床,矿床类型以岩浆型为主,与岩浆作用有较密切的联系;此类矿床主要产出在夏日达乌—布赫特山—带早古生代滩间山群,在夏日达乌地区滩间山群斜长角闪岩中分布有铌等稀有金属矿。伟晶岩脉与华力西—印支期岩浆活动有密切关系,区内岩浆活动以侵入岩为主,与成矿关系密切的侵入岩有三叠纪花岗岩类和伟晶岩脉(群)等。茶卡北山含绿柱石伟晶岩中锆石U-Pb加权平均年龄为(235.9±2.3)Ma,锂辉石伟晶岩中锆石U-Pb年龄(217.0±1.8)Ma(王秉璋等,2019);显示茶卡北山地区伟晶岩成岩成矿时代为中、晚三叠世。在察汗诺-石乃亥一带与中-酸性岩浆侵入活动有关的锂铍矿床,矿床类型以伟晶岩型为主,与岩浆作用有较密切联系。此类矿床主要产出在察汗诺-石乃亥一带的花岗岩类分布区,茶卡北山等地区的花岗伟晶岩中赋存锂、铍及铌钽等稀有金属矿产。由此,柴北缘地区中-酸性侵入岩较发育,与岩浆活动有关的成矿作用发育,加里东期及印支期是岩浆型及伟晶岩型稀有金属成矿重要时期,在察汗诺-石乃亥一带形成伟晶岩型锂铍等稀有金属矿产。斜长石-微斜长石型伟晶岩主要是轻稀土、铀以及钍的矿化,品位较低;微斜长石型伟晶岩主要是白云母和铍矿化,不同程度具铷矿化,但品位低;钠长石-白云母型伟晶岩主要是铷、铌钽以及铍的稀有金属的矿化,品位较高;绿柱石-锂辉石、白云母-锂辉石、钠长石-锂云母型伟晶岩是锂、铌钽、铷及铍的有利矿化,是主要的含矿标志。带状构造是分异作用的物质表现及标志,分异作用的强弱对原生期的铌钽、稀土矿化至关重要。茶卡北山地区以粗粒、块体结构的石英-微斜长石带和以块体微斜长石带,是粗晶绿柱石的良好标志;石英-锂辉石-锂云母带的出现既是Li矿化的重要标志,也是交代期Rb、Cs、Nb、Ta和Be矿化的良好标志。一般而言,花岗伟晶岩中交代作用的强烈、广泛发育,是Ta、Cs、Be、Li等矿化的重要找矿标志。茶卡北山地区由南向北,伟晶岩脉含矿及蚀变特征呈现出显著变化,电气石矿物由粗大晶型渐变为细小颗粒,钠长石化、锂云母化及云英岩化作用逐渐增强,白云母-电气石型逐渐转化为绿柱石-钠长石型、锂辉石-锂云母-钠长石型伟晶岩,交代作用逐渐变强。白云母化、钠长石化、锂云母化等交代作用在空间上叠加发育时,是Ta、Nb、Be、Li、Cs等稀有元素矿化的极好标志。电气石颜色具有良好的找矿意义。黑色电气石是铌矿化的标志;绿色电气石是铌钽矿化的找矿标志,粉红色锂电气石是锂、铍矿化的找矿标志。在空间上,黑电气石主要分布在伟晶岩和围岩的接触部位,在此部位具有白云母含量高、电气石晶形粗大且较为完整等特征;绿柱石是铍矿的显著标志;彩色电气石、锂辉石、锂云母是钽、锂、铯矿化标志,且具有钽含量大于铌的趋势。大比例尺水系沉积物测量异常浓集中心为稀有元素矿化的主要标志。伟晶岩(矿)脉走向严格受区域断裂构造旁侧次级或韧性剪切构造控制;柴北缘地区古元古界达肯大坂群区域变质岩中发育多期次活动的北西向断裂,以及北东向韧性、韧脆性断裂带,沿次级断裂带伟晶岩脉较为发育;故次级断裂或韧性剪切带为伟晶岩最重要的找矿标志。柴北缘地区以伟晶岩为载体的锂铍矿,受达肯大坂群、隆务河等地层层位控制不明显,但古老隆起区或褶皱(造山)带的基底结晶变质岩系达肯大坂群片岩及大理岩具有指示含矿伟晶岩脉找矿的意义。如达肯大坂群黑云母石英片岩、云母片岩中十字石等特征矿物,是寻找含矿伟晶岩脉的矿物标志。柴北缘地区伟晶岩脉主要产出于宗务隆-天峻成矿亚带、欧龙布鲁克-乌兰成矿亚带,伟晶岩脉断续出露长200多千米,为青海省内重要的伟晶岩型稀有金属成矿地区之一;区内伟晶岩脉具有分片区、分时段、集中产出的特征;其中在龙尾沟、大柴旦北山、布赫特山、沙柳河、茶卡北山等地区为伟晶岩型稀有金属重点找矿区(图3);柴北缘地区将是青藏高原东北缘锂铍等稀有金属矿找矿潜力区之一。该区隶属牛鼻子梁-俄博梁Fe-Cu-Au-Ni-稀土元素-石墨成矿亚带;区内已发现伟晶岩脉100余条,其中长度大于100m,宽度大于5m的岩脉有20余条,岩体多呈脉状、透镜状产出,沿北西西向延伸;不同规模的花岗伟晶岩脉产于古元古代达肯达坂群绢云绿泥硅质片岩及大理岩中,矿石矿物主要为黑稀金矿、褐钇铌矿、铀钍石、褐帘石及独居石。稀土元素主要赋存于黑稀金矿中,其次为褐钇铌矿及褐帘石中。区内成矿条件极为有利,伟晶岩分布广泛,西起柴达木大门口,东至多罗尔什以东,构成一个伟晶岩集中区;在柴达木大门口以东有稀土矿化。该区属欧龙布鲁克-乌兰成矿亚带。近年来,在大柴旦地区1:5万信息集成编图及调研过程中,已初步发现300余条伟晶岩脉,多呈透镜状、不规则状产出,伟晶岩脉宽1~20m,长10-120m,侵入于古元古界达肯达坂群大理岩中;铌、铍等元素异常富集趋势明显;区域内岩浆活动强烈,形成规模不等的中酸性侵入岩体,而晚期含矿伟晶岩脉的形成与中酸性侵入岩密切相关。布赫特山地区属欧龙布鲁克-乌兰成矿亚带东段;该区以古元古界达肯达坂群为结晶基底,加里东期处于相对稳定的古陆环境;华力西期-印支期经历陆内造山,伴随有强烈的构造岩浆活动,形成以北西向为主的断裂构造系统及大量的中酸性侵入岩体,这次造山活动为该区稀有金属矿产的形成创造了有利条件。Be、La、Y、Nb、U、Tn等稀有稀土元素在德令哈-乌兰地区聚集态势明显;Nb、Be、稀土等为该区的潜力矿种。在沙柳泉、生格等地区已发现数百条伟晶岩脉,形成矿床有沙柳泉铌钽矿床,在高特拉蒙-沙柳泉一带是Nb、Be、稀土等矿找矿潜力区。(4)茶卡北山地区锂铍找矿有利前景区(ZKQL4)茶卡北山地区大地构造位置隶属秦-祁-昆结合部位北端,宗务隆山构造带东段,属宗务隆-双朋西成矿亚带;出露地层主要为古元古界达肯达坂群、石炭-二叠系土尔根大坂组等,断裂构造发育,侵入岩及脉岩强烈;在察汗诺地区发现伟晶岩脉100余条,石乃亥地区224条,茶卡地区也已发现900余条伟晶岩脉;形成石乃亥铌钽铷矿床、茶卡北山锂铍矿、俄当岗铍矿、锲墨格山锂铍矿等矿床(点)。Li、Be元素地球化学异常呈北西向展布,且Li、Be元素地球化学异常带宽度达500m,累计长约40km,呈现出良好的锂铍矿找矿前景。该区大地构造位置属欧龙布鲁克-乌兰元古宙古陆块体的东段,成矿单元属赛什腾山-阿尔茨托山成矿亚带;出露地层主要有古元古界达肯大坂群、早古生界滩间山群等;发育奥陶-志留纪火山岩;脉岩发育,矿(化)体严格受北西-南东向脆性韧性断裂构造控制。沙柳河瓦洪山杂岩体主要异常元素有W、Bi、Sn、Nb、Be、La、U、Y、F等,代表性矿点为夏日达乌铌稀土矿点,滩间山群斜长角闪岩为成矿物源层。由此,沙柳河及瓦洪山杂岩体是找稀有元素的有利选区。另外,青海南山地区伟晶岩脉多顺层或穿层侵入于三叠系隆务河组,或侵入于印支晚期花岗闪长岩、花岗岩及边部;区域Li、Be元素地球化学异常显示,与茶卡北山、石乃亥地区属同一异常区,具有较好的Li、Be找矿潜力。(1)近年来,在柴北缘地区发现了一批伟晶岩型锂多金属矿床(点);柴北缘地区大地构造位置处于古亚洲构造域与特提斯构造域结合部位的多旋回弧盆造山系,早古生代和晚古生代-早中生代构造旋回与区内稀有金属矿形成关系最密切。(2)柴北缘地区成矿单元划分为9个Ⅳ级成矿单元,其中与锂等稀有金属成矿密切相关的主要有宗务隆-天峻Pb-Zn-Ag-Au成矿亚带、欧龙布鲁克-乌兰W-Fe-Cu-Ni-稀有金属-稀土元素-煤成矿亚带。(3)柴北缘地区伟晶岩脉断续产出,西起阿尔金山龙尾沟,经鱼卡河至乌兰县沙柳泉、察汗诺、青海南山等地,长200多千米,呈分片区、集中出露的特点;柴北缘地区为青海省内重要的伟晶岩型稀有金属成矿带。(4)依据区内沙柳泉铌钽矿、茶卡北山锂铍矿典型矿床特征,结合区域稀有金属成矿条件、矿床(点)时空分布规律等特征,总结出了区域稀有金属矿找矿标志,并指出在龙尾沟、大柴旦北山、布赫特山、沙柳河、茶卡北山等地区为伟晶岩型稀有金属重点找矿区,柴北缘地区将是青藏高原东北缘锂铍等稀有金属矿找矿潜力区之一。原文来源1:潘彤,李善平,任华,王秉璋,李五福,王春涛,金婷婷. 柴达木盆地北缘锂多金属矿成矿条件及找矿潜力.矿产勘查. 2020年6月. 第11卷第6期.
原文来源2:王秉璋,韩杰,谢祥镭,陈静,王涛,薛万文,白宗海,李善平. 青藏高原东北缘茶卡北山印支期(含绿柱石)锂辉石伟晶岩脉群的发现及Li-Be成矿意义. 大地构造与成矿学. 2020,44(01).
原文来源3:刘承先,孙丰月,钱烨,吴东倩,惠潮,卢寅花. 青海柴北缘地区茶卡北山锂铍稀有金属伟晶岩型矿床垂向分带特征. 世界地质. 2021,40(04)
原文来源4:李善平,潘彤,严兴鹏,余福承,王进寿,任华,唐健,王建军,金婷婷. 柴北缘东段茶卡北山伟晶岩稀土元素地球化学特征及物源分析. 稀土. 2022,43(04)
原文来源5:刘建栋,李善平,李五福,曹锦山,辜平阳,曹华文,郑英,王春涛,金婷婷,张新远,王秉璋. 青藏高原东北缘红岭北锂辉石花岗伟晶岩脉群的发现及找矿前景分析. 中国地质. 网络首发时间:2023-06-1515:31:30
原文来源6:王秉璋,潘彤,王强,李五福,祁生胜,郑英,金婷婷,刘金恒. 青藏高原东北缘茶卡北山地区印支期高分异花岗岩的发现及找矿意义. 岩石学报. 2023,39(08)
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