湖南香花岭地区花岗岩中锂对成岩成矿的制约

2021-05-12覃莉茜林晓青吴润秋

高校地质学报 2021年2期

覃莉茜，饶灿，林晓青，吴润秋，王琪

浙江大学地球科学学院，杭州 310027

锂（Li）是一种超轻金属元素，在岩浆中具有不相容行为，其含量升高可以降低熔体的粘度，增大熔体的结晶温度区间（Brookins et al.,1986），导致岩浆得到充分结晶与演化（Mysen et al., 1981；London et al., 1993；Xiong et al., 1999）。稀有金属（Nb、Ta、Be、Sn 等）花岗质岩石通常具有富Li 的特征，尤其是锂氟花岗岩和Li、Cs、Ta (LCT)型伟晶岩（朱金初等，2000，2002；祝新友等，2014；吴福元等，2017）。然而，锂氟花岗岩常具有典型的垂直分带现象，自下而上岩相演化趋势为：黑云母花岗岩、二云母花岗岩、白云母花岗岩或浅色花岗岩、黄玉—锂云母（或铁锂云母）—钠长石花岗岩、云英岩和伟晶岩（朱金初等，2002），如江西宜春雅山花岗岩（杨泽黎，2014；李洁等，2013），法国Beauvoir Ta-Sn-Li 花岗岩（王汝成等，1991；Cuney et al., 1992; Breiter et al.,1997）；LCT 型伟晶岩也具有明显的结构分带和区域分带，如新疆阿尔泰可可托海3 号伟晶岩脉具有明显的结构分带（朱金初等，2000；周起凤等，2013），川西甲基卡伟晶岩具有明显的区域分带（王登红等，2005；李建康，2006）。这些花岗质岩石不仅富Li，同时还富含Be、Nb、Ta、Sn、W 等稀有金属元素，是稀有金属矿的主要载体。另外，富F 不富Li 的花岗岩未见垂直分带现象，如浙江临安大明山花岗岩（董传万等，2007；齐岩辛等，2016）、西准噶尔克拉玛依花岗岩体（高山林等，2006）；Nb、Y、F(NYF)型伟晶岩结构分带也不明显，也不存在区域分带（Simmons and Webber,2008），如浙江临安河桥地区NYF 型伟晶岩（王吴梦雨等，2019）。这些特征表明Li 可能是导致花岗质岩石垂直分带、结构分带和区域分带的主要原因。湖南香花岭地区是中国著名的稀有金属矿区，其中癞子岭花岗岩和尖峰岭花岗岩为成矿母岩，均具有垂直分带现象。因此，本文选择癞子岭和尖峰岭花岗岩体为研究对象，对花岗岩中Li 进行精细矿物地球化学研究，分析Li 对花岗岩垂直分带的成岩作用，探讨花岗岩结晶分异过程中Li 对稀有金属成矿的制约。

1 香花岭地区花岗岩及其岩相学特征

1.1 香花岭地区的地质背景

南岭地区构造上位于扬子板块和华夏板块的对接带上，由于特殊的大地构造位置，南岭地区经历了多期次的构造—岩浆活动（王德滋和沈渭洲，2003；轩一撒等，2014），出露了加里东期、印支期和燕山期三期花岗岩，其中燕山期花岗岩体约占30%（Zhou et al., 2006）。南岭花岗岩带与南岭山系的总体走向一致，呈EW 向带状展布（陈培荣等，2002）。香花岭地区花岗岩位于南岭花岗岩带中段，距湖南省临武县县城北约20 km，处于NE 向郴州—临武深大断裂带和SN向耒阳—临武断裂带的交汇部位（王幼明和段嘉瑞，1994；王正军等，2018）。香花岭地区花岗岩地表出露面积约7.5 km2，包括大小不等的侵入体21 个，一般呈小岩株或岩滴状产出（赵龙辉等，2008），其中癞子岭岩体、尖峰岭岩体和通天庙岩体规模较大（图1）。在构造上，这些岩体侵位于南岭东西向构造带中段北缘与耒（阳）—临（武）南北构造带南端西侧复合部位的通天庙背斜穹窿中，其核部为寒武系变质砂岩，翼部为泥盆系和石炭系碳酸盐类为主的浅海相碎屑岩（邱瑞照等，2002）。癞子岭岩体位于该穹窿构造的东北部，尖峰岭岩体位于该穹窿构造的东南部（朱金初等，2011）。

香花岭地区断裂十分发育，癞子岭主要断裂有北东—南西向（F1）和北西—南东向（F2）两组张剪性斜向正断层及其所派生的次级断层；癞子岭岩体沿F1、F2断裂的交汇部位侵位（杜方权，1983），在平面上为NW-SE 向拉长的椭圆形，出露面积约为2.2 km2（周凤英等，1995），其锆石LA-ICP-MS U-Pb 年龄为154～155 Ma （朱金初等，2011），属于燕山早期花岗岩；其东北面与泥盆系中统棋梓桥组（D2q）白云质灰岩、西南面与泥盆系中统跳马涧组（D2t）砂岩呈侵入接触关系，且北缓南陡（杜方权，1983）。尖峰岭花岗岩沿F1断裂侵入，在平面上呈近等三角形岩株展布，接触面南缓而北东陡，出露面积约4.4 km2（朱金初等，2011；文春华等，2017），其锆石LA-ICP-MS U-Pb年龄为（160.7±2.2）Ma（轩一撒等，2014），属于燕山早期花岗岩；岩体周围主要为泥盆系浅海相碳酸盐岩，少量石炭系灰岩分布于岩体东南角，西北部以寒武系变质砂岩为主，其各系岩层常见蚀变大理岩和矽卡岩等（文春华等，2017）。癞子岭岩体、尖峰岭岩体的地质与地球化学等特征非常相似，且具有典型的岩相垂直分带。铝饱和度指数显示岩体下部为准铝质—弱过铝—过铝花岗岩（A/CNK=0.96～1.25），岩体上部为强过铝花岗岩（A/CNK=1.21～1.33），发育铁锂云母、锂白云母和黄玉等富铝矿物（黄蕴慧等，1988；邱瑞照等，2002；朱金初等，2011）。

图1 香花岭地区癞子岭和尖峰岭地质简图(修改自王正军等，2018；文春华等，2017；朱金初等，2008)Fig. 1 Geological sketch map of the Laiziling and Jianfengling granites in Xianghualing area

1.2 香花岭地区花岗岩的岩相学特征

图2 癞子岭花岗岩部分样品正交偏光镜下照片Fig. 2 Microscopic photos of some samples from Laiziling granite

香花岭地区癞子岭和尖峰岭花岗岩体均具有典型垂直分带现象。癞子岭岩体自下而上可分为黑云母花岗岩、二云母花岗岩、白云母花岗岩或浅色花岗岩、黄玉—锂云母（或铁锂云母）—钠长石花岗岩、云英岩和伟晶岩等岩相带（朱金初等，2011）。其中，黑鳞云母花岗岩中（图2a），矿物粒径在4 mm 左右，石英呈它形粒状，长石自形—半自形，云母主要为黑云母，含少量白云母，长石含量约35～40 vol.%，主要为碱性长石和少量斜长石；在二云母花岗岩中（图2b），矿物粒径约在1.5～2 mm 不等，石英呈它形粒状，长石自形—半自形，云母主要为黑云母和白云母，长石含量约40～45 vol.%，为碱性长石；钠长石花岗岩中（图2c，d），矿物粒径在2 mm 左右，长石以自形钠长石为主，含少量钾长石，含量约在45～50 vol.%。尖峰岭岩体自下而上岩相带为黑鳞云母花岗岩、二云母花岗岩、钠长石花岗岩、石英—黄玉云英岩（文春华等，2017）。在尖峰岭花岗岩中，黑鳞云母花岗岩相带主要含石英、长石族矿物和黑鳞云母，矿物粒径在5 mm 左右，长石主要为微斜长石，含少量钾长石，长石多呈蚀变破碎结构，其含量在35～40 vol.%；二云母花岗岩相带中，其粒径在1.5～2 mm 不等，石英呈它形粒状，云母主要为黑云母和部分白云母，长石含量在40～45 vol.%，以钾长石为主，少量微斜长石；钠长石花岗岩相带中，其粒径在2～3 mm 左右，长石含量在45～50 vol.%，主要为钠长石，呈半自形—自形，正交偏光镜下可见聚片双晶。云英岩带位于尖峰岭山顶，由乳白色石英、黄玉和少量锂云母组成。

2 分析方法

2.1 全岩地球化学分析

全岩主量元素和微量元素分析在澳实分析检测（广州）有限公司完成，具体步骤如下：（1）取不同岩相岩石样品去除风化、蚀变部分，不包括外来包体、脉体的混入，取新鲜部分烘干，破碎至约1～2 mm 以下，缩分约250～300 g 做正样，接着用无污染钵振动碾磨至约200 目；（2）取部分粉末样品用硼酸锂-硝酸锂熔融，并使用型号为PANalytical PW2424 的X 射线荧光光谱仪（XRF）含氟模式进行全岩主量元素分析测定；（3）为检验微量元素分析的准确性，分别使用型号为Perkin Elmer Elan 9000 与Agilent VISTA 的电感耦合等离子体发射光谱（ICP-MS）进行全岩微量元素与稀土元素的定量分析，二者大部分含量偏差在5%以内。

2.2 矿物化学分析

矿物的化学成分测定与电子背散射图像观察在浙江大学地球科学学院电子探针实验室完成，所用的电子探针型号为岛津EPMA-1720H，定量化学成分分析的工作条件为：云母加速电压15 kV，加速电流20 nA，束斑直径5 μm，使用标样为SPI 标样：钾长石(KKα、SiKα)、钠长石(NaKα)、斜长石(CaKα)、托帕石(AlKα)、铁铝榴石(FeKα、MgKα)、磷灰石(FKα)、Willemite(MnKα)、Rubidium Titanium Phosphate(RTP: TiKα、RbLα)、Benitoite(BaLα)，元素的特征峰测量时间为10 s，背景测量时间为10 s，所有测试数据都进行了ZAF校正。

2.3 矿物LA-ICP-MS微量分析

矿物微量元素的原位LA-ICP-MS 实验分析测试工作是在浙江大学地球科学学院激光剥蚀电感耦合等离子体质谱实验室完成，分析所用仪器为Thermofisher 公司 iCAP RQ 型电感耦合等离子质谱仪，激光剥蚀系统型号为Analyte HE，规格为193 nm，20 ns；测试时激光束斑直径为50～65 μm，能量密度为10 J/cm2，剥蚀时间为40 s，剥蚀气溶胶由氦气送入ICP-MS 完成测试。所有检测的同位素包括7Li、9Be、23Na、25Mg、27Al、29Si、39K、44Ca、49Ti、55Mn、57Fe、85Rb、88Sr、93Nb、118Sn、133Cs、137Ba、140Ce、181Ta、184W 等，分析过程中以美国地质调查局研制的熔融玻璃（BHVO-2G、GOR132-G、KL2-G、SRM 612、SRM 610）作为外标，（SRM 612、SRM 610）作为内标，以检验元素数据质量。离线数据处理采用中国地质大学刘勇胜教授研发的ICPMS DataCal 软件，所得主量元素含量相对变差优于±5%，微量元素含量相对偏差优于±10%。

3 香花岭地区花岗岩的地球化学特征

针对香花岭地区癞子岭和尖峰岭岩体的黑鳞云母花岗岩、二云母花岗岩、钠长石花岗岩等进行全岩主量元素和微量元素分析，其地球化学特征如下。

3.1 全岩主量元素特征

香花岭地区癞子岭和尖峰岭岩体具有高硅、过铝、过碱和富F 的特征（表1）：（1） SiO2含量较高，癞子岭含70.53～76.64 wt% SiO2，尖峰岭含72.63～77.32 wt% SiO2；（2）富Al，癞子岭的Al2O3含量在12.91～16.52 wt%之间，尖峰岭的Al2O3含量在12.69～15.33 wt%之间；（3）富碱，花岗岩各岩相带之间Na2O 和K2O 的含量存在较大差异，癞子岭分别为0.04～4.66 wt% Na2O 和2.24～6.88 wt%K2O，尖峰岭分别为0.06～4.49 wt% Na2O 和2.08～4.88 wt% K2O；（4）富F，F 含量受云母和黄玉影响很大，总体含量较高，癞子岭F 含量在0.30～3.00 wt%之间，尖峰岭在0.60～3.70 wt%之间。（5）其它元素特征，FeOT含量受样品云母含量影响，癞子岭在0.63～4.80 wt%之间，尖峰岭在0.91～3.36 wt%之间；MgO 含量非常低，癞子岭岩体和尖峰岭岩体均不超过0.1 wt%。

3.2 全岩微量元素特征

香花岭地区的花岗质岩石具有富Li 的特征，其微量元素特征见表2。从表2 可以看出，癞子岭和尖峰岭岩体微量元素组成具有相似的特征，尖峰岭岩体比癞子岭岩体更富Li 元素，癞子岭Li 含量在115×10-6～2576×10-6之间，尖峰岭Li 含量在251×10-6～2730×10-6之间。在不同花岗岩带中，Li 含量和其它微量元素呈规律变化。癞子岭岩体中，从黑鳞云母花岗岩到二云母花岗岩到钠长石花岗岩，Li含量分别为115×10-6～1030×10-6、750×10-6～1500×10-6、890×10-6～2576×10-6，逐渐增高；黑鳞云母花岗岩的K/Rb 比值为18.26～36.27，二云母花岗岩K/Rb 比值为17.27～22.62，钠长石花岗岩K/Rb 比值为8.77～22.28，呈逐渐降低趋势；Zr/Hf 比值呈降低趋势，黑鳞云母花岗岩中Zr/Hf 比值为9.6～13.93，二云母花岗岩Zr/Hf 比值为10.00～10.21，钠长石花岗岩Zr/Hf 比值为8.10～14.57；Nb/Ta 比值呈降低趋势，黑鳞云母花岗岩-二云母花岗岩-钠长石花岗岩分别为1.94～3.26，2.06～2.44，1.85～3.22，其Nb+Ta+Sn+W 分别为209.6×10-6～557.8×10-6，225.5×10-6～ 458.8×10-6，243.0×10-6～389.3×10-6，呈逐渐升高趋势。尖峰岭岩体中，黑鳞云母花岗岩的Li含量为251×10-6～730×10-6，二云母花岗岩Li含量970×10-6，钠长石花岗岩Li含量1000×10-6～2730×10-6；黑鳞云母花岗岩、二云母花岗岩、钠长石花岗岩的K/Rb比值分别为18.25～26.05、16.31、9.37～17.29（图3a），Nb/Ta比值分别为2.07～2.75、1.01、1.22～1.76（图3b），Zr/Hf比值分别为7.71～14.46、7.23、7.69～8.37（图3c），Nb+Ta+Sn+W的含量分别为119.7×10-6～209.1×10-6、324.9×10-6、311.60×10-6～523.4×10-6（图3d）。

表1 香花岭地区花岗岩的主量元素分析结果(wt%)Table 1 Major elements analysis results of the Laiziling and Jianfengling granties (wt%)

表2 香花岭地区花岗岩的微量元素分析结果(×10-6)Table 2 Trace elements analysis results of the Laiziling and Jianfengling granties (×10-6)

4 花岗岩中云母族矿物的矿物学特征

云母类矿物是花岗岩的主要造岩矿物之一，也是花岗岩中Li 的主要载体，在花岗岩演化晚期常发育铁锂云母和锂云母。因此，云母族矿物的演化直接反映花岗岩的结晶分异过程和稀有金属成矿过程。

4.1 产状

在香花岭地区花岗岩中，云母族矿物在不同花岗岩带中具有不同的矿物学特征。总体上，云母族矿物主要与造岩矿物石英、钾长石和钠长石等共生，与稀有金属矿物钨锡铌钽氧化物、铈矿物等形成矿物组合。在黑鳞云母花岗岩带中，云母主要为黑鳞云母，其形成常晚于石英和钾长石，黑鳞云母边缘或裂隙常发育黑钨矿、锡石、氟铈矿等稀有金属矿物；背散射图像下，尖峰岭黑鳞云母存在明暗变化，显示其化学成分不均一性，暗色部分为白云母（图4a）。二云母花岗岩带中，云母为黑鳞云母和白云母，呈片状分布，长一般在100～300 μm 之间，分布于石英、钾长石生长晶间，常与锡石、铌钨矿物、铌铁矿族、氟铈矿、氟碳铈矿等稀有金属矿物形成团块状集合体，黑鳞云母常被后期石英和长石等交代（图4b）。钠长花岗岩带中，云母以铁锂云母为主，含有少量白云母，晶型完好呈片状，粒径一般在50～350 μm 之间，铌铁矿族矿物、铌钨矿物、氟铈矿、氟碳铈矿、独居石等稀有金属矿物常分布于铁锂云母边缘或裂隙中（图4c-f）。

4.2 化学成分

图3 全岩Li含量与其它元素含量关系图解(部分数据引自朱金初等，2011；王正军，2018)Fig. 3 Diagram of the relationship between Li content and other elements contents in whole rock

图4 癞子岭花岗岩体中部分矿物背散射电子像Fig. 4 Back scattered-election(BSE) images of parts of minerals from the Laiziling granite

在癞子岭和尖峰岭岩体花岗岩中，云母族矿物具有相似的化学成分特征，且随花岗岩岩相带呈规律变化。黑鳞云母花岗岩带、二云母花岗岩带和钠长石花岗岩带中，云母除主要成分SiO2、FeOT、MgO 和Al2O3外，还含丰富的Li、Rb 和F等元素（表3），具体如下特征：（1） SiO2和Al2O3含量，癞子岭花岗岩中云母的SiO2和Al2O3含分别39.46～48.84 wt% 和19.76～22.30 wt% 之间，尖峰岭花岗岩中云母含40.94～53.96 wt% SiO2和18.29～22.70 wt% Al2O3；（2）FeO 和MgO 含量，在黑鳞云母花岗岩带、二云母花岗岩带和钠长石花岗岩带中，癞子岭的云母中FeO 含量分别为14.15～17.82 wt%、12.77～14.87 wt% 和10.18～14.63 wt%，尖峰岭云母中FeO 含量分别为12.86～14.49 wt%、11.22～14.63 wt%和5.03～10.55 wt%，MgO 的含量均小于0.30 wt%；（3）Li 含量，花岗岩由底到顶，云母中Li2O 含量逐渐升高。由黑鳞云母花岗岩带—二云母花岗岩带—钠长石花岗岩带，癞子岭云母中Li2O 的含量分别为1.05～1.56 wt%、1.43～1.75 wt%、1.11～1.86 wt%，尖峰岭云母中Li2O 的含量分别为1.50～1.80 wt%、1.82～2.22 wt%、2.16～2.83 wt%，其(Mg-Li)—(Fe(tot)+Mn+Ti-Alvi)的云母分类图表明（图5），癞子岭和尖峰岭岩体云母中Li 含量呈规律变化，向铁锂云母演化。此外，癞子岭和尖峰岭花岗岩中云母的TiO2、CaO 和BaO 含量均较低，低于0.25 wt%，少数低于检测限。

4.3 微量元素

云母族矿物的LA-ICP-MS 微量分析结果表明，癞子岭和尖峰岭岩体中云母的微量元素存在明显差异，具体微量元素特征为：（1） Li 含量，由黑鳞云母花岗岩带—二云母花岗岩带—钠长石花岗岩带，癞子岭云母的Li 含量分别为4880×10-6～6892×10-6、6954×10-6～8012×10-6、6661×10-6～8620×10-6，而尖峰岭岩体中云母Li 含量分别为6990×10-6～8968×10-6、8753×10-6～10300×10-6、10059×10-6～13131×10-6；（2） Be 含量（图6a）。癞子岭花岗岩中云母的Be 元素含量分别14×10-6～28×10-6（黑鳞云母花岗岩）、19×10-6～36×10-6（二云母花岗岩）、17×10-6～42×10-6（钠长石花岗岩）；尖峰岭岩体云母中的Be 含量从黑鳞云母花岗岩带—二云母花岗岩带—钠长石花岗岩带分别为18×10-6～49×10-6、22×10-6～63×10-6、27×10-6～133×10-6；（3）Nb、Ta、Sn等成矿元素含量（图6b，c，d），从黑鳞云母花岗岩到二云母花岗岩到钠长石花岗岩，癞子岭云母中的Nb元素分别为48×10-6～266×10-6、62×10-6～220×10-6、19×10-6～211×10-6，Ta元素分别为19×10-6～67×10-6、23×10-6～66×10-6、10×10-6～65×10-6，Sn元素分别为52×10-6～237×10-6、31×10-6～145×10-6、29×10-6～232×10-6；尖峰岭岩体中，云母由黑鳞云母花岗岩（45×10-6～230×10-6Nb、29×10-6～51×10-6Ta、47×10-6～121×10-6Sn）到二云母花岗岩（29×10-6～114×10-6Nb、14×10-6～45×10-6Ta、14×10-6～46×10-6Sn）到钠长石花岗岩（14×10-6～116×10-6Nb、9×10-6～38×10-6Ta、34×10-6～97×10-6Sn），呈逐渐降低趋势。（4）K/Rb和Nb/Ta比值（图6e, f），从黑鳞云母花岗岩带—二云母花岗岩带—钠长石花岗岩带，癞子岭岩体云母的K/Rb比值分别为10.42～16.78、9.11～14.51、8.69～12.75，Nb/Ta比值分别为1.76～6.93、1.23～5.31、1.23～4.56；尖峰岭云母的K/Rb比值分别为10.08～13.16、9.15～10.85、5.01～14.56，Nb/Ta比值分别为3.09～5.31、0.98～4.84、0.52～4.82。

表3 香花岭地区花岗岩中云母的电子探针化学成分分析结果(wt%)Table. 3 Electron-microprobe analyses of micas in the Laiziling and Jianfengling granites(wt%)

图5 尖峰岭和癞子岭花岗岩中云母分类投图Fig. 5 Classification diagram for mica from the Laiziling and Jianfengling granites (modified after Tischendorf et al., 1997)

5 讨论

5.1 锂对花岗岩结晶分异的制约

花岗质岩浆中随着Li 含量升高，其粘度随之降低，结晶温度区间增大（Brookins et al., 1986），从而导致岩浆得到充分结晶与演化（Mysen et al.,1981；London et al., 1993；Xiong et al., 1999）。在降低熔体粘度作用上，Li 与OH-基团的解聚作用相同，是控制花岗质岩浆演化的重要组分（London,2008）；然而，当熔体中H2O 和F 很低时，Li 也可以大大降低熔体的低粘度（Bartels et al., 2015）；H2O 和F 的解聚作用可以降低熔体的粘度，但不足以达到如此低的粘度（Bartels et al., 2011）；事实上，花岗质熔体中加入适量的F、H2O、B、P时，熔体粘度远高于实际测量的熔体粘度，其差异源于Li 含量的不同。因此，在花岗质熔体中，Li 可能是降低粘度的关键因素（Bartels et al.,2011）。在增大结晶温度区间方面，Li 含量升高可导致降低花岗岩的过冷却度，促进了长石和石英快速生长；实验表明长石晶体在含Li 花岗岩体系中的生长速率远大于无Li 体系（Victoria et al.,2014）。花岗质岩石的熔体包裹体研究发现熔体包裹体富Li，其均一温度仅为350℃（Sirbescu and Nabelek, 2003），这表明Li 对花岗质岩浆结晶温度具有重要影响。癞子岭黑鳞云母花岗岩中熔融包裹体均一温度在780～860℃之间，从底部花岗岩向上，花岗岩的结晶温度逐渐降低（周凤英等，1995）。尖峰岭花岗岩的底部与顶部的结晶温度相差340℃，其中黑鳞云母岗岩中熔融包裹体的均一温度为740℃，钠长石花岗岩中熔融—流体包裹体的均一温度为380～400℃（邱瑞照等，1998）。因此，花岗质体系中，Li 含量升高导致熔体的结晶温度降低和粘度降低，造成了花岗质岩石结晶滞后，使得岩浆得到充分结晶和分异，从而形成了花岗岩的垂直分带。在全岩微量化学特征上，癞子岭和尖峰岭花岗岩均具有富Li 的特征，尖峰岭岩体比癞子岭岩体更富Li，也可能是尖峰岭花岗岩结晶温差最大的原因。另外，花岗质岩浆得到充分结晶分异也促进其它元素的分馏，如Zr/Hf、Nb/Ta、K/Rb 比值呈规律变化（Miller et al., 1982；Irber, 1999；Dostal and Chatterjee, 2000; Zaraisky et al., 2009；Ballouard et al., 2016）。癞子岭和尖峰岭岩体自底部向上，Li 含量逐渐升高，其Zr/Hf、Nb/Ta 和K/Rb 比值逐渐降低趋势（图3），表明Zr、Hf、Nb、Ta、Rb 等稀有金属元素得到充分分馏。

图6 香花岭地区尖峰岭和癞子岭花岗岩云母中Li含量与其它元素关系投图Fig. 6 Diagram of Li contents and other elements in mica from the Laiziling and Jianfengling granites in the Xianghualing area

在花岗岩中，云母族矿物是Li 主要载体。因此，云母族矿物的演化能够反映花岗岩的岩浆结晶过程，而锂云母是高分异花岗岩矿物学标志之一（吴福元等，2017）。花岗质岩石的结晶分异作用会导致云母中的Li 含量升高，云母由镁质黑云母、镁铁质黑云母、铁质黑云母，向锂铁云母和锂云母演化（王汝成等，2019）。高分异的花岗岩中均发育锂云母，如中国江西宜春雅山花岗岩（李洁等，2013；Li et al., 2015），法国Beauvior 花岗岩从（Cuney et al., 1992）。癞子岭和尖峰岭花岗岩均由黑鳞云母向铁锂云母演化，少量为富Li 多硅白云母，即云母族矿物具有向富Li 演化的特征（图5）。在全岩微量成分Li 上，尖峰岭花岗岩比癞子岭花岗岩中Li 要高，在尖峰岭花岗岩中发育少量锂云母（文春华等，2017）。而云母族矿物演化差异也表明尖峰岭岩体岩浆演化程度总体比癞子岭岩体高（邱瑞照和周肃，1998）。

另外，云母族矿物的微量特征在一定程度上也反映花岗岩的演化程度，尤其是K/Rb、Nb/Ta比值可反映花岗质岩石的演化趋势和分异演化程度（Stepanov et al., 2014; Wise et al., 1995）。随着花岗岩的结晶分异，云母族矿物中K/Rb 与Nb/Ta比值呈逐渐降低趋势。从黑鳞云母花岗岩—二云母花岗岩—钠长石花岗岩，癞子岭和尖峰岭岩体中的云母的Li 含量逐渐升高，K/Rb 与Nb/Ta 比值逐渐降低（图6），即Li 含量与K/Rb 与Nb/Ta 比值呈负相关。这整体上反映了随着Li 含量升高，花岗岩得到充分结晶分异，云母族矿物向富Li 演化，其K/Rb、Nb/Ta 比值降低的变化特征。

5.2 锂对花岗岩中稀有金属成矿的影响

在花岗质岩浆演化过程中，Li 是影响熔体中非桥氧数（NBO）的重要因素，而Nb、Ta 等稀有金属元素在铝硅酸盐熔体中的溶解度主要取决于非桥氧数（Lichtervelde et al., 2010）。Li+的离子半径小于Na+和K+，与氧（O）形成的离子键键能更大，在熔花岗质体中Li+将置换其它碱金属元素，使碱金属离子成为“变网离子”，从而导致熔体发生解聚作用，非桥氧数增加（Linnen, 1998）。在花岗质岩浆—热液过程中，Ta 和Nb 倾向保留在熔体中（Chevychelov et al., 2005），铌钽矿物通常在岩浆阶段早期结晶。然而，花岗质岩浆中，Li 的含量升高导致熔体性质发生显著变化，增大了Nb、Ta 等稀有金属在花岗质熔体中的溶解度（Bartels et al., 2011）。在一些花岗岩或伟晶岩中，铌钽矿物尤其是钽矿物可能出现在岩浆—热液过渡阶段析出（Rao et al., 2009）。因此，Li 对花岗质岩石中稀有金属元素成矿有重要的影响。

在全岩微量Li 含量上，癞子岭Li 含量在115×10-6～2576×10-6之间，尖峰岭Li 含量在251×10-6～2730×10-6之间，且Li 含量从黑鳞云母花岗岩到钠长石花岗岩逐渐升高，稀有金属矿化逐渐增强（图3），即Li 与稀有金属矿化存在正相关关系。在癞子岭岩体中，随着花岗岩的结晶分异，铌铁矿族矿物由铌铁矿逐渐向铌锰矿演化；铌铁矿族矿物中W 的含量随着花岗岩垂直分带而上升，铌钨矿物逐渐增多；从黑鳞云母花岗岩到二云母花岗岩再到钠长石花岗岩，黑钨矿中Nb2O5+Ta2O5的含量逐渐升高。尖峰岭钨锡铌钽氧化物变化规律与癞子岭相似，但尖峰岭岩体更富Li，癞子岭岩体属于无矿岩体，而尖峰岭岩体上部发育有铌钽矿体（黄蕴慧等，1988）。因此，Li 含量的差异可能是造成相似岩体差异矿化的主要原因之一。

云母族矿物是用于指示稀有金属矿物矿化的重要指标之一（王汝成等，2019）。在花岗岩体结晶分异过程中，Li、Rb、F 等元素含量逐渐增高，三八面体云母中相应元素含量也相应增高（Breiter et al., 2017）。在云母族矿物中，存在Li+Alvi↔Fe2++Mg，Li++(Nb5++Ta5+) ↔Ti4++Mg2+（李洁和黄小龙，2013；邱瑞照和周肃，1998）。癞子岭和尖峰岭岩体云母向铁锂云母演化，云母中稀有金属的微量元素呈规律变化（图6）。相对于电价高的Nb、Ta、Sn 等元素，Be 和Rb 更容易进入云母的晶格中，因此，从黑鳞云母花岗岩至钠长石花岗岩，云母中Be 和Rb 含量逐渐升高，而Nb、Ta、Sn 的含量逐渐降低，这也反映熔体中Li 升高，增大了Nb、Ta、Sn 等的溶解度，降低它们在云母中分配系数，因而在熔体中Nb、Ta、Sn 等逐渐富集，最终形成铌钽矿物和锡矿物。而这些稀有金属矿物常与铁锂云母形成矿物组合（图4）。另外，癞子岭和尖峰岭岩体云母中W 与Li 之间无相关性可能受热液流体的影响（李洁和黄小龙，2013）。