四川甲基卡新三号稀有金属矿脉成矿特征的初步研究

刘丽君，王登红，杨岳清，付小方，郝雪峰，潘　蒙，唐　屹，陈振宇（1.中国地质大学（北京），北京　10008；.中国地质科学院矿产资源研究所，国土资源部成矿作用与资源评价重点实验室，北京　10007；.四川省地质调查院，成都　610081）

四川甲基卡新三号稀有金属矿脉成矿特征的初步研究

刘丽君1，2，王登红2，杨岳清2，付小方3，郝雪峰3，潘蒙3，唐屹3，陈振宇2
（1.中国地质大学（北京），北京100083；2.中国地质科学院矿产资源研究所，
国土资源部成矿作用与资源评价重点实验室，北京100037；3.四川省地质调查院，成都610081）

介绍了近年来在四川甲基卡稀土金属矿区外围北部发现的新三号（X03号）超大型矿脉特征，通过对ZK1101钻孔岩心的详细研究，初步查明：甲基卡新三号脉的稀有金属矿化以锂为主，共伴生有铍、铌钽、锡等金属，在顶底板围岩中存在红柱石矿化和铯的金属矿化；金属矿物主要是锂辉石，少量绿柱石、铌钽铁矿等；矿石类型主要有伟晶型、细晶型和混合型；矿化分带不太发育，主要是由于多阶段的交代和充填结晶作用反复进行而使得结构带复杂化；围岩蚀变主要是红柱石化、堇青石化、电气石化等。综合分析，甲基卡新三号脉在成因上与新疆的可可托海三号脉既有共性也有区别：前者在成因上受控于甲基卡热-变质-岩浆穹窿构造，后者主要定位于辉长角闪岩内部的封闭环境。

稀有金属；矿化特点；矿石组构；锂辉石；新三号脉；甲基卡

锂作为最轻的金属，因其特殊的物化性质在稀有金属矿产和战略性新兴矿产资源中占据着重要的地位。近年来，各国对于金属锂的关注和重视程度亦越来越高［1-4］。甲基卡稀有金属矿床作为亚洲最大的锂辉石矿床，在20世纪80年代探明的Li2O储量就达92万t。近年来，该矿区北部更是取得了突破性的找矿进展，新三号脉的发现使得新增Li2O资源储量达64.31万t。目前甲基卡矿田Li2O的资源总量已达到188.77万t，超过澳大利亚格林布什而成为世界第一大固体锂矿床［5-7］；但是，进一步的勘查工作还在进行，找矿难度越来越大，迫切需要深入研究典型矿床的成矿规律，以期指导下一步的找矿工作。本文通过对甲基卡新三号脉（X03号脉）主要钻孔之一的ZK1101所揭示的矿石结构、构造，主要矿石矿物锂辉石等特征，介绍新三号脉的主要矿化特点，以期有助于下一步的勘查工作。

1　矿床地质概况

甲基卡花岗伟晶岩型锂多金属矿床位于四川省西部康定、雅江、道孚三县交界处，海拔4 300 ～4 500 m，面积约62 km2，距国道川藏公路塔公站25 km，有简易公路相通。矿床地处青藏高原东南缘，松潘甘孜地槽褶皱系东缘、石渠雅江地向斜核心部位四级构造单元甲基卡穹隆状短轴背斜中［8］。矿区内出露地层为三叠系西康群砂页岩，经区域变质和接触变质作用而形成的黑云母石英片岩、二云母石英片岩和红柱石、十字石石英片岩等中浅变质岩系。印支期含锂二云母花岗岩株沿甲基卡短轴背斜侵入（图1），与成矿作用关系密切。围绕花岗岩内外接触带派生出一系列花岗伟晶岩脉，已发现含锂、铍、铌、钽的伟晶岩矿脉114条，其中锂矿脉78条、铍矿脉18条、铌钽矿脉18条［5］。整个矿区共探明的氧化锂储量居中国第一，为超大型花岗伟晶岩型稀有金属矿床，共生的氧化铍储量也达到大型矿床规模［9］。2011年以来，“中国三稀资源战略调查”项目组将甲基卡作为重要远景区部署了一系列工作［3］，通过地质填图、物化探测量和遥感解译，圈定了3条近南北向的高阻异常带，根据零星伟晶岩露头和残坡积物分布特点，配合少量浅钻，发现了多条新矿脉。其中对甲基卡A区，于2013年6—7月完成第1期5个验证钻孔的施工，总进尺545.35 m，孔孔见矿，141件样品的Li2O含量为0.8% ～2.81%，平均品位达1.61%，初步肯定了其工业价值［6］。随后又加强了地质调查工作，至2014年8月底，宏观上控制了新发现矿脉的矿化范围和经济价值，估算333+ 3341资源储量达64.31万t，相当于6个大型锂辉石矿床。

2　矿体特征

综合分析以往发现的近500条伟晶岩脉和近年来发现的9条伟晶岩脉，以新发现的新三号脉（X03号脉）规模最大，因此本文作了较详细的研究。X03号脉位于甲基卡二云母花岗岩岩株北部，至岩体直线距离约3 km。脉体在地表被第四系覆盖，零星露头，深部具有分枝复合特点，走向近南北，倾向西，倾角25°～35°，长度大于1 050 m，平均厚度66.4 m，最厚达110.17 m（在03线），南、北两侧矿体延伸尚未控制 （图2）。X03号脉全脉矿化，Li2O平均品位1.51%。初步控制延深200余m，但深部尚未圈闭。

图2　甲基卡新三号脉地质平面图（a）和剖面图（b）Fig.2　Geological map（a）and profile（b）of X03 veinin Jiajika field

本文研究的ZK1101钻孔，位于X03号脉的中部靠南侧，孔深126.49 m，采集岩心样品123件，磨制光薄片123件，岩心粉末化学分析样44件。从ZK1101钻孔揭示的岩性组合看，自上而下总体上可以分为4大段：①0～41.97 m为含锂辉石伟晶岩；②42.97～69.80 m为红柱石二云母石英片岩；③69.80～80 m为含锂辉石伟晶岩；④80～126.49 m为红柱石二云母石英片岩。

2.1主要矿种及元素分布概况

甲基卡新三号脉的稀有金属矿化以锂为主，共伴生有铍、铌钽、锡等金属，在顶底板围岩中存在红柱石矿化和铯的金属矿化。根据ZK1101钻孔岩心连续劈心 （每个样长2 m）取样分析，伟晶岩矿体的 Li2O品位 0.23%～1.72%，平均1.06%；Be含量（10.20～232.00）×10-6，平均168.63×10-6；Rb（521.00～1 889.00）×10-6，平均1 255.15×10-6；Nb（16.50～142.00）×10-6，平均98.20×10-6；Ta（1.48～43.70）×10-6，平均27.60×10-6；Sn（37.20～199.00）×10-6，平均76.38×10-6；Cs（70～250）×10-6，平均124× 10-6。根据对ZK1101钻孔19件不同类型含锂伟晶岩手标本样品的分析测试，Li2O含量变化于0.1%～7.7%，平均4.7%。

表1所列为含锂伟晶岩代表性标本及围岩标本的分析测试结果，样品相对较小且均匀，所测结果 （含量）较工程取样要高 （钻孔岩心连续劈心取样的样品有时候是伟晶岩和片岩夹石的混合物）。Li、Be、Rb、Cs、Nb和Ta的平均含量：在伟晶岩中分别为10 015.83×10-6、203.04×10-6、575.96×10-6、73.95×10-6、75.13×10-6和25.55×10-6；在片岩中分别为 813.45×10-6、13.04×10-6、411.30×10-6、137.97×10-6、16.80×10-6和2.67×10-6。Sn的含量一般小于5 ×10-6，但高含量样品平均可达91.76×10-6（伟晶岩中）和62.00×10-6（片岩中），说明锡矿化比锂更趋于分散，可大量进入围岩而导致分散。

在空间分布特点上，由X03号脉ZK1101岩心粉末样中主要成矿元素随深度变化的折线图图3可以看出，该岩心自上而下所体现出来的矿化现象是：伟晶岩部分富集锂、铍、铌、钽、铯、锡等元素，铌含量比钽含量总体相对偏高，除铯的富集在深度上呈现多峰式特点之外，其他几个元素在伟晶岩和围岩中的富集程度存在显著差异。因此，钻孔ZK1101揭示的主要是伟晶岩型矿化，只有Cs可能在围岩中出现富集，这是今后综合评价时需要注意的。

表1　甲基卡新三号脉ZK1101岩心手标本样品主要成矿元素分析测试结果Table 1　Contents of rare metals of samples from Drill hole ZK1101 across X03 pegmatite vein in Jiajika　wB/10-6

图3　甲基卡新三号脉ZK1101岩心主要成矿元素含量随深度变化图Fig.3　Contents change of rare-metal elements with depth of the samples from ZK1101，X03 pegmatite vein，Jiajika

2.2矿石矿物和脉石矿物

甲基卡矿区新三号伟晶岩脉由ZK1101钻孔见到的矿物主要有微斜长石、钠长石、石英、白云母、锂辉石、腐锂辉石、电气石、磷锂锰矿、黄铁矿、磷灰石、磁黄铁矿、磁铁矿、锂蓝闪石、锂云母、磷锂铝石、锰铝榴石、锆石、榍石、绿柱石、钽铌铁矿、铌钽铁矿、锡石等。最常见的矿石矿物是锂辉石，少量绿柱石、铌钽铁矿、锡石等；具有找矿意义的脉石矿物主要是电气石、红柱石、堇青石等。锂矿物比较简单，主要是锂辉石（还见到有磷锰锂矿），但锂辉石的产出特点很复杂，从钻孔ZK1101看，锂辉石的产出状态至少可分为4种情况：①微晶毛发状；②细晶状；③中粒条形梳状；④粗粒状。该钻孔岩心以细晶状和微晶毛发状锂辉石为主，局部中间交代有梳状和粗粒状的锂辉石。由表2可以看出，不同深度的锂辉石中，主量元素含量有所变化，尤其是FeO和MnO含量表现出明显的随埋藏深度加大而降低的趋势（图4）。

锂辉石主要赋存在细-中粒石英钠长石锂辉石交代带中，矿石一般较富，且矿化连续均匀，但结晶较细（图5a—e）；铌钽铁矿主要赋存在伟晶岩中，呈黑色-红褐色自形短柱状产出，粒度细小，一般长约0.2～0.5 mm，主要产于各类交代结构带中 （图5f）；磷锰锂矿比较少见，与锂辉石共生，细粒结构，他形粒状产出 （图5g）；绿柱石常呈他形粒状，粒度细小，偶见于锂辉石交代结构带中；锡石呈他形不规则状产出，具交代残余结构，常被石英等矿物交代，粒度细小，一般为0.1～0.5 mm（图5h）；黄铁矿在伟晶岩中罕见，但在围岩（片岩）中呈星点状出现。

表2　甲基卡新三号脉ZK1101钻孔岩心中锂辉石的电子探针分析结果Table 2　Results of electron probe analysis of spodumene from ZK1101，X03 pegmatite vein，Jiajika　wB/%

图4　锂辉石的主量元素随深度变化散点图Fig.4　Scatter plots of oxide contents with depth of spodumene from ZK1101，X03 pegmatite vein，Jiajika

2.3矿石类型和矿化分带

甲基卡矿区未见新疆可可托海3号脉那样具有良好分带性的矿脉，但锂矿石类型也比较复杂，仅从ZK1101就可以看到伟晶型、细晶型、混合型等主要锂矿石类型。伟晶型锂矿石主要指含有粗粒状锂辉石的矿石；细晶型指的是锂辉石呈细粒状、毛发状产出的矿石；而混合型则是既有粗晶锂辉石又有细晶状、毛发状锂辉石的矿石。这3种锂矿石类型在化学成分上变化不大，细晶状和毛发状锂辉石为主的矿石（细晶型）含锂甚至高于伟晶型锂矿石（表1）。3种类型矿石在野外肉眼可见的区别明显，但是细粒状的锂辉石以及毛发状锂辉石的横截面常常难以区分是锂辉石还是糖粒状钠长石等细粒状矿物，导致野外鉴定时可能漏掉重要的矿化线索。因此，强调细晶型锂矿石的存在是非常必要的。新三号矿脉的矿石构造常见的主要有稀疏浸染状构造、梳状构造和斑杂状构造；结构主要有交代结构、包含结构、文象结构、蠕虫交代结构、压碎结构等。

甲基卡新三号脉的矿化分带不是太发育，主要是由于多阶段的交代和充填结晶作用反复进行，而使得结构带复杂化。

2.4围岩蚀变和蚀变分带

图5　甲基卡新三号脉ZK1101钻孔岩心中主要矿物的显微特征Fig.5　Characteristics of major rare metal minerals under microscope from ZK1101，X03 pegmatite vein，Jiajika Ab—钠长石；Ms—白云母；Spd—锂辉石；col-Tan—铌钽铁矿；Cst—锡石

甲基卡新三号脉的围岩蚀变主要是红柱石化、堇青石化、电气石化、黄铁矿化等。围岩具斑状变晶结构，变斑晶常为堇青石、红柱石等矿物。总体而言，宏观上围岩蚀变局限于伟晶岩脉附近且分带性不明显，范围也较局限；但从ZK1101钻孔岩心薄片鉴定的结果可以看出，自上而下，围岩中的变斑晶 （红柱石、堇青石）颜色呈现浅灰白色→黑褐色→褐黄色的变化特点，钻孔底部岩心的围岩变斑晶颜色变化又反之，且局部变斑晶甚至可见环带状颜色变化，这都是变斑晶不同程度被交代的结果。红柱石和堇青石在手标本上可见截面呈现不规则的正方形和长方形，粒度细小，一般粒径为2 ～3 mm。数量上，变斑晶自上而下也呈现出从有到无，往下再出现的特点，在变斑晶数量减少甚至没有的局部位置，围岩呈鳞片细粒状变晶结构，致密块状构造。电气石化主要出现在伟晶岩和围岩的接触部位。蚀变带宽一般为0.1～0.5 m，电气石多为黑色长柱状、针状自形晶体，长0.5～1 mm，有的甚为细小，密集排列分布，呈现一定的定向性。黄铁矿在围岩中主要呈半自形-他形粒状零星分布，且在围岩中段相对较为常见，并有黄铁矿化明显而Li含量低的趋势 （表3）。富含红柱石围岩的Al2O3的含量最高达到26.00%，故可作为高铝材料综合评价。

表3　甲基卡新三号脉ZK1101钻孔岩心中蚀变围岩的化学成分Table 3　Chemical composition of schist samples from ZK1101 drill hole，X03 pegmatite vein，Jiajika

3　成因初探

甲基卡矿田中有500多条伟晶岩脉，主要呈透镜体状围绕矿田中南部的马颈子岩体分布 （图1），但新发现的新三号脉与众不同：一方面是远离岩体分布，而且规模巨大，并不符合“含矿伟晶岩围绕岩体分布，远离岩体矿化强度降低”的一般认识；另一方面则是在平面上呈现“佛手瓜”式的分布形态而剖面上呈现出板状分布特点 （图2）。后一特点与世界上最大锂辉石矿床——澳大利亚的格林布什主矿体相似，但格林布什矿体产于角闪岩相变质岩中，矿体产状与变质岩的片理方向一致而顺层产出，成矿于约27亿年的新太古代［1，11-12］。从图2和ZK1101钻孔编录可知 （图6），甲基卡新三号脉是切层矿体，即矿体产状向西倾而围岩片理面产状是向东倾的。矿石特征也显示出岩浆熔融体充填结晶的特点，梳状锂辉石主要出现在伟晶岩矿体的边部，而伟晶岩的内部则是细粒、粗粒锂辉石均存在，细粒锂辉石常常交代粗粒锂辉石（图5c）。

新疆的可可托海3号脉是中国最著名的伟晶岩脉，以其分带复杂、完整而闻名于世［13-16］，其与澳大利亚格林布什的相似之处均是产于角闪岩和斜长角闪岩中，但格林布什的角闪岩围岩属于深度变质岩，而可可托海的角闪岩属于侵入岩的可能性不能排除。尽管有争议，无论是侵入的角闪岩还是变质的角闪岩，都有利于提供一种相对封闭的成矿环境，有助于稀有金属的聚集成矿。相对而言，甲基卡的X03号脉 （及其他矿脉）主要赋存在片岩之围岩中，成矿熔融体可能来自于花岗质岩浆的结晶分异，但不排除区域变质过程中的初始富集，成矿机制则以充填+交代成矿作用为主。

综合分析，甲基卡新三号脉在成因上与澳大利亚的格林布什、新疆的可可托海3号脉既有共性也有区别，前者在成因上受控于甲基卡热-变质-岩浆穹窿构造，后二者主要定位于辉长角闪岩内部的封闭环境。

4　结论

四川甲基卡新三号脉的稀有金属矿化以锂为主，共伴生有铍、铌钽和锡等金属，在顶底板围岩中存在红柱石矿化和铯的金属矿化；金属矿物主要是锂辉石，少量绿柱石、磷锰锂矿、铌钽铁矿和锡石等；矿石类型主要有伟晶型、细晶型和混合型；矿化分带不是太发育，主要是由于多阶段的交代和充填结晶作用反复进行而使得结构带复杂化；围岩蚀变主要是红柱石化、堇青石化、电气石化等。新三号脉在成因上与新疆的可可托海3号脉和澳大利亚格林布什锂辉石矿床既有共性也有区别，前者在甲基卡热-变质-岩浆穹窿构造的片岩环境中提供充填-交代成矿作用而形成，后者主要定位于辉长角闪岩内部的封闭环境。

致谢：感谢审稿专家的意见和建议！

图6　甲基卡新三号脉ZK1101钻孔柱状图Fig.6　Drill column of ZK1101 across X03 pegmatite vein，Jiajika

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Metallogenic characteristics of X03 rare metal vein in Jiajika of Sichuan

LIU Li-jun1，2，WANG Deng-hong2，YANG Yue-qing2，FU Xiao-fang3，
HAO Xue-feng3，PAN Meng3，TANG Yi3，CHEN Zhen-yu2
（1.China University of Geosciences（Beijing），Beijing 100083，China；2.MLR Key Laboratory of Metallogeny and Mineral Resource Assessment，Institute of Mineral Resources，Chinese Academy of Geological Sciences，Beijing 100037，China；3.Sichuan Geological Survey，Chengdu 610081，China）

The largest lithium-bearing pegmatite reported in Jiajika is in the eastern part of Tibet plateau，which is also the largest spodumene deposit in Asia.With the newly discovery of X03 Li-bearing pegmatite in Jiajika ore field，the total lithium reserves are generally larger than that of Greenbushes in Australia and rank at the top of the world.By the study of the cores from ZK1101 drilling of X03 pegmatite，it is clear that X03 pegmatite is featured by Li-dorminated mineralization，associated with beryllium，niobium，tantalum and tin，with the presence of andalusite and cesium mineralization in the hanging wall and foot wall.The major economic minerals include spodumene and a small amount of beryl，niobium tantalite.Rare metal ores can be divided into three types：the main types of pegmatite type，fine grain type and mixed type.Mineralization zoning is not very developed，mainly due to the multi-stage metasomatism and filling crystallization repeatedly and makes the structure complicated.Wall rock alteration is featured by tourmalinization aorund the pegmatite and in the andalusite and cordierite hornfels replaced by sericite and others.In general，comparing with the No.3 vein in Keketuohai of Xinjiang and Li-bearing pegmatites in Greenbushes in Australia，the X03 super-large Li-bearing pegmatite in Jiajiaka is formed by infill and metasomatism of magma-fluids originated from granitic magma chamber，trapped with the thermal-metamorphism-magmatic dome，while the latter mainly concentrated within the enclosing metamorphic rocks of hornblendite.

rare metal；mineralization characteristics；fabric of ores；spodumene；X03 pegmatite vein；Jiajika

P618.7

A

1674-9057（2016）01-0050-10

10.3969/j.issn.1674-9057.2016.01.008

2015-10-15

中国地质调查局项目 （12120114039701；12120114039601）

刘丽君 （1991—），女，硕士研究生，研究方向：稀有金属矿床，774240156@qq.com。

王登红，博士，研究员，wangdenghong@sina.com。

引文格式：刘丽君，王登红，杨岳清，等.四川甲基卡新三号稀有金属矿脉成矿特征的初步研究［J］.桂林理工大学学报，2016，36（1）：50-59.