江西宜春地区锂矿床地质特征及找矿远景分析

2014-10-10罗微

东华理工大学学报(自然科学版) 2014年1期

罗微

(江西地勘局赣西地质调查大队，江西南昌 330001)

1 区域地质背景

江西省宜春地区已发现的锂等稀有金属矿床分布在九岭隆起带和武功山隆起带，横跨二个亚级构造单元，即扬子陆块和华南造山系。区域上两个隆起带呈近东西向展布，九岭隆起带前缘发育黄茅-景德镇北东东向深大断裂，武功山隆起带北缘为钦杭深大断裂，中间为萍乐坳陷带(刘邦秀等，2006)。

九岭隆起的褶皱基底为中元古界双桥山群，区内出露宜丰组上、下段，上段为薄层状千枚岩及板岩;下段为泥质、凝灰质砂板岩，局部为含炭较高的黑色板岩。武功山隆起的褶皱基底为新元古界震旦系老虎塘组，主要岩性为变质砂岩、千枚状砂岩、千枚岩、炭质千枚岩等。在这两个隆起带之间的坳陷带内，从晚古生界-新生界地层均有出露，泥盆系-三叠系为海相-海陆交互相，主要岩性为灰岩、砂岩、页岩夹有赤铁矿、煤;侏罗系-第三系为陆相沉积，主要岩性为砂岩、砂砾岩。

区内广泛发育北东、北北东及北西向三组大型断裂，多为成岩成矿前的断裂。唯有北北东向断裂为重力梯度带推断的九江-井冈山断裂，该断裂切过这两个隆起带-坳陷带核部，为燕山期岩浆侵入提供了通道，形成了一条呈北北东向串珠状岩浆岩带。在构造有利部位发育了一系列花岗岩类、花岗伟晶岩类。燕山期花岗岩特别是早期第二、三阶段侵入的花岗岩，富含稀有、稀土和有色金属元素，在长期多次成矿作用下不断富集，从而形成颇为丰富的稀有、稀土和有色金属矿床。本区燕山期岩浆侵入伴随着 Sn，W，Mo，Bi，Cu，Pb，Zn 等中高温热液型矿床和岩浆气化型 Nb，Ta，Li，Rb，Cs等稀有金属矿产出，如雅山-蒙山-甘坊-大湖塘 Sn，W，Mo，Cu，Li，Nb等异常呈北北东向串珠状分布，显示了该断裂带对区内稀有、有色金属矿产的形成起着控岩、控矿的作用(图1)。

2 区域地球化学特征

宜春地区地球化学场位于九江-井冈山北北东向构造-岩浆岩带中段，属赣西锂、铌、铍高背景区。1∶20万水系沉积物测量圈出了宜春雅山、上高蒙山、宜丰甘坊等 Li，Nb，Be，Sn，W，Mo，Bi，Cu 等元素异常，呈北北东向串珠状展布。Li异常含量60×10－6～700×10－6、Nb异常含量 20 ×10－6～160 ×10－6(图1)。

图1 宜春地区的构造位置及Li，Sn等元素异常分布示意图Fig.1 Structural position and the abnormal distribution of elements Li，Sn，etc in Yichun are a

宜春地区地层分布广泛，除奥陶系、志留系外，几乎从中元古界-新生界均有出露，不同时代地层中Li的平均含量为44.4×10－6，高于平均含量的地层仅有石炭系(47.8×10－6)，接近平均含量的有中元古界双桥山群(43.6×10－6);震旦系Li的平均含量虽然不高(39.6 ×10－6)，但其变化系数 0.7为地层中最大，显示了不均匀分布的特征(表1)。

宜春地区岩浆活动频繁，Li在不同期次的花岗岩中平均含量普遍高于地层平均含量，其中雪峰期66.7 × 10－6，加里东期 52.8 × 10－6，华力西期79.9 ×10－6，印支期 62.6 × 10－6，燕山期 82.2 ×10－6。从而说明区内岩浆岩随着侵入时代更新Li含量增高的地球化学特征。

根据迟清华等(2007)在江西研究岩石的元素背景值的结果(表2)，Li在沉积岩类中含量最高的是页岩类，显示了Li在沉积作用过程中易被泥质、碳质、钙质等细小碎屑吸附的地球化学特征;在岩浆岩中酸性偏碱性的岩类Li含量高，如花岗岩(62×10－6)、富斜花岗岩(58 ×10－6)、花岗二长岩(50×10－6)等高于中性、中基性、基性、超基性岩(表2)。显示了Li富集与酸性偏碱性的岩浆岩有关系的地球化学特征。从宜春地区锂矿区不同花岗岩类Li2O分析数据来看，二云母花岗岩为0.103%，白云母花岗岩为0.283%，钠化白云母花岗岩为0.598%，锂云母化白云母花岗岩为0.426%，在钠化、锂云母化白云母花岗岩中锂含量最高，具有明显的成矿优势。

表1 江西地层中Li的特征值表① 引自1∶50万江西省地球化学图说明书Table 1 The eigenvalue of Li in stratum of Jiagnxi Province

表2 江西省不同岩类中Li背景含量表Table 2 The background value of Li in different rocks of Jiangxi Province 10－6

3 矿区地质地球化学特征

3.1 矿床特征

宜春地区锂矿类型有三种类型:一是风化壳型，绝大部分矿体赋存于雅山花岗岩株边缘相钠化白云母花岗岩风化带中，矿体呈槽状、帽状或似层状，风化壳厚度4～40 m，最大43 m;二是钠化花岗岩型，矿体赋存在燕山期钠长石化、锂云母化白云母花岗岩中，超大型稀有金属锂、铌钽矿床主要产在该类型花岗岩中，一般呈面型分布，具上富下贫的特征，矿体走向一般为北东-北北东，矿体长1 200 m，平均宽 644 m，厚60 m，Li2O平均含量1.113 9%，Rb2O 平均含量0.299 6%，Cs平均含量0.093 8%，伴有 Nb，Ta，Be等稀有金属矿;三是细晶岩脉型，矿体赋存于燕山晚期钠长石化酸性岩脉中，主要分布在宜丰甘坊华力西期中粗粒斑状二云母花岗岩岩体中，矿体严格受北北东向断裂控制，呈脉状分布，长400～1 800 m，最长2 700 m，平均宽4.47 m，一般延深100 m，最大延深250 m，Li2O平均含量0.87%，Rb2O平均含量0.23%，Cs2O平均含量0.072%。

3.2 矿区地球化学特征

该区地球化学场明显受区域地质构造控制，雅山、蒙山、甘坊等 Li，Nb，Be，Sn，W，F 等元素异常呈北北东向串珠状展布。矿体引起的异常显现出规模大、强度高、伴生组份复杂的地球化学特征。一般来说，元素异常规模越大，其局部富集成矿的可能性越大。表3表明了雅山地区除Nb，Li，Be稀有金属元素异常规模大于 100 外，W，Mo，Bi，Cu，Au，Ag 有色金属元素异常规模亦大于100，显示了雅山矿田是由多期次矿化形成多矿种的地质地球化学特征。同样表4显示的甘坊地区，除Li，Nb，Be稀有金属矿外，Sn，Bi均可能于局部富集成矿。矿区土壤测量实践证明Li＞800×10－6的地段为矿体产出区。

4 矿床成因探讨及找矿标志分析

4.1 矿床成因探讨

宜春地区两个隆起带内岩浆作用频繁而强烈，在多期次的岩浆叠加改造下，Li，Rb，Cs，Nb，Ta，Be等稀有金属渐渐聚集在晚期岩浆中，并在岩浆顶端富集成矿。如九岭地区雪峰岩浆大量熔蚀中元古界双桥山群的千枚岩、沉凝灰岩，Li由地层中43×10－6转移到雪峰期花岗岩中升至 66.7 ×10－6，在华力西岩浆活动的再次改造下，Li含量升至79.9×10－6，又受燕山晚期岩浆活动的热液蚀变，锂云母化及钠长石化相当强烈，化学成份上钠大于钾，锂于钠长石化白云母花岗岩、细晶岩或霏细岩局部富集成矿。据此，建立了雅山矿田成矿模式图(图2)。富含 Li，Rb，Cs，Nb，Ta 的燕山期岩浆沿断裂侵入千枚岩中，而千枚岩可塑性强，裂隙不发育，上述金属离子常在岩浆气液中聚集于岩浆顶部。在深部热水和围岩中Na+，K+，Ca+渗透作用下，形成氧化的碱性环境，导致Fe+，Mn+从硅酸盐中分离，与岩浆气液中的(Na，Nb)2O6－2结合生成铌钽铁锰矿(Fe，Mn)(Nb，Ta)2O6，由于 Mn，Fe 成分减少，花岗岩中的云母为白云母。Li，Rb，Cs碱金属离子半径小，常常混入硅酸盐晶格中形成锂云母、锂长石等。这就形成了锂等稀有金属矿多赋存在盖层之下、岩体顶部的岩浆分异型成因认识。

表3 宜春雅山异常元素特征值表② 引自宜春幅1∶20万地球化学图说明书Table 3 The eigenvalue of abnormal elements in Ya mountain of Yichun

表4 宜春甘坊异常元素特征值表②Table 4 The eigenvalue of abnormal elements in Ganfang of Yichun

由于众所周知的原因，上侵岩浆与围岩接触时，一方面要熔蚀围岩，另一方面要烘烤围岩，造就岩浆成分和温度的改变。当岩浆温度剧降时，矿物晶出时间短，往往形成接触带边部为细粒，过渡带为中粒，岩浆房内为粗粒的相变关系。岩浆冷却成岩后，表面龟裂及接触带与围岩虚脱形成的裂隙构造，成为岩浆期后富含W，Sn，Mo，Bi等高温热液的通道及储矿空间。因此常常发现钨、钼、锡石英脉型矿体产在燕山期酸性岩基的小突和凹面处(图2)(杨明桂等，2009;姚明等，2011)。

图2 雅山矿田成矿模式图Fig.2 The diagram of metallogenic model orefield in Ya mountain

4.2 找矿标志分析

根据宜春地区锂矿床的成矿环境，大致可分为两类:一类是成矿物质沿断裂复合部位上侵成矿，矿体呈面型分布的钠长石化的白云母花岗岩型，如宜春414锂铌钽矿，位于武功山有色稀有金属成矿带的中段，矿带呈北东东向展布，构造复杂，混合岩化、花岗岩化不同程度发育(王成发，1986);另一类则是分布在断裂中的细晶岩或霏细岩脉型，如党田含锂瓷石矿。尽管矿体赋存构造部位不同，但内生成矿机制大同小异，互相联系，均与燕山期花岗岩有关。其共同的找矿标志是:

(1)矿床产于钠化的白云母花岗岩、细晶岩中。

(2)矿石的矿物组分相似，稀有金属矿物主要有锂云母、钽铌铁矿、细晶石、含铌锡石，副矿物有锆石、黄玉、磷灰石等。

(3)蚀变类型相同，主要有钠长石化、锂云母化、白云母化等。

(4)细晶岩、霏细岩由于基质较致密而耐风化，在地表多为正地形。

(5)土壤测量Li含量大于800×10－6为锂矿体引起。

5 锂资源潜力评价

5.1 已知矿区锂资源评估

为了定量预测宜春地区雅山、甘坊二处已知矿区的找矿潜力，利用表3，4中Li异常特征值，分别计算出雅山、甘坊两个矿区的Li资源量，为找矿远景的分析提出依据。异常块体中金属量估算公式(朱细刨等，2004)如下:

式中，QH为异常块体中金属资源量(t);K为元素从岩石至水系沉淀物中风化迁移系数，K =M为剩余异常值(异常平均值异常下限值)，S为异常面积(m2);H为预测深度(m);ρ为岩石密度(t/m3);n为经验系数，一般采用10(江西省水系沉积物中Li的背景值39.2 × 10－6，岩石背景值32 × 10－6。K=1.22，花岗岩密度2.5 t/m3，鉴于已知矿体埋深100 m左右，本次预测深度为100 m)。

由此可估算雅山地区Li资源QH值为35.63万t。甘坊地区Li资源量QH值为113.13万t。换算成Li2O资源量，雅山地区为76.60万t，甘坊地区为243.23 万 t。