中哈俄阿尔泰稀有金属矿床时空分布、成因及成矿规律

申 萍，潘鸿迪，李昌昊，冯浩轩，罗耀清，马华东，索青宇，白应雄，武 阳

(1.中国科学院地质与地球物理研究所 中国科学院矿产资源研究重点实验室，北京 100029;2.中国科学院大学 地球与行星科学学院，北京 100049;3.中国科学院地球科学研究院，北京 100029;4.长安大学 地球科学与资源学院，陕西 西安 710054;5.新疆自然资源与生态环境研究中心，新疆 乌鲁木齐 830000)

0 引 言

稀有金属包括Li、Be、Rb、Cs、Nb、Ta、Zr、Hf、W、Sn等，是十分重要的战略性关键矿产[1-3]。阿尔泰造山带位于中亚造山带的中西部，呈一向北西撒开向东南收敛的巨大楔形，横跨中国、哈萨克斯坦、俄罗斯和蒙古国，全长约2 500 km，是中亚造山带的重要组成部分[4-7]。该造山带矿藏异常丰富，具有矿化类型多样、资源储量巨大、分布相对集中等特点[8-17]，是世界十大成矿带(省)之一，即阿尔泰成矿省，该成矿省也以盛产稀有金属矿床而著称。

长期以来，国内外学者对阿尔泰造山带稀有金属矿床的成矿构造背景、成矿时代、花岗岩和花岗伟晶岩成因、成矿机理及成矿模式等开展了大量的探索，取得了重要成果[8-57]。“对比”是地学中运用最广泛的原则和方法[8-9]，尤其是中亚成矿域，国与国之间山水相连，境内外成矿带及重要矿床之间对比研究一直是研究的热点[22,58-65]。中国学者在阿尔泰造山带进行了对比研究，包括中国新疆及其邻区地质矿产对比研究[5,58]、中俄蒙阿尔泰成矿带成矿作用与成矿规律对比研究[62]、中哈阿尔泰有色金属成矿带的划分和对比[12,63]、中俄阿尔泰中生代花岗岩与稀有金属矿床的对比分析[22]及中蒙阿尔泰区域稀有金属矿床成矿规律的研究[64]等，这些研究所取得的成果为本文开展阿尔泰造山带稀有金属矿床的综合研究奠定了基础。

阿尔泰造山带稀有金属以Li、Be、Ta、Nb、Rb、Cs、W、Sn等为主。矿床类型包括伟晶岩型、花岗岩型、云英岩型和石英脉型等，以伟晶岩型为主。这些矿床在阿尔泰造山带分布不均衡，集中在中国、哈萨克斯坦和俄罗斯的阿尔泰，而蒙古国阿尔泰仅发育少量的中小型石英脉型钨矿床。基于此，在前人研究基础上，本文对中哈俄阿尔泰稀有金属矿床的成矿构造背景、成矿带划分、矿床时空分布、花岗伟晶岩成因等进行综合分析，并总结成矿规律，以期为中亚成矿域稀有金属矿床研究提供帮助和借鉴。

1 成矿构造背景

阿尔泰造山带具有长期和复杂的地质构造演化历史[4-7]，形成了众多的有色、黑色和稀有金属矿床，构成著名的阿尔泰成矿省[9-10]。该成矿省包括哈萨克斯坦矿区阿尔泰(Rudny Altay)及其南部地区、中国阿尔泰、俄罗斯山区阿尔泰(Gorny Altay)和蒙古国戈壁阿尔泰(Gobi Altay)等[65]，其空间展布范围与阿尔泰造山带大致相当。

阿尔泰造山带以额尔齐斯板块缝合带为界，北部属于西伯利亚板块，南部属于哈萨克斯坦板块[5]，其基本组成单元在中国阿尔泰研究较详细[4-7]。Windley等将中国阿尔泰造山带由北向南划分为6个块体[4]。中国学者以红山嘴—诺尔特断裂、康布铁堡—库尔特断裂和额尔齐斯断裂带为界，将中国阿尔泰造山带归为北、中、南阿尔泰。其中，北阿尔泰主要由中晚泥盆世火山岩和晚泥盆世—早石炭世火山-沉积岩组成；中阿尔泰主要为震旦纪—早古生代深变质岩系以及奥陶纪—二叠纪侵入岩；南阿尔泰由前寒武纪片麻岩和志留纪—石炭纪火山-沉积岩岩系组成[4-7]。上述构造单元向东延入蒙古国，向西延至俄罗斯和哈萨克斯坦[5-7]。

晚石炭世—二叠纪，西伯利亚板块和哈萨克斯坦板块碰撞，阿尔泰进入碰撞造山阶段，稀有金属矿床的形成与阿尔泰碰撞造山有关，是早二叠世—三叠纪西伯利亚和哈萨克斯坦古大陆相互作用以及古亚洲洋闭合的结果[38,46,66-68]。在早二叠世(290～270 Ma)，阿尔泰造山带的古亚洲洋基本消失[7,19,38,46,67]，处于后造山阶段，广泛发生后造山岩浆作用[7,67]。阿尔泰造山作用结束后，在中生代进入板内阶段，发生板内岩浆作用[7]；该岩浆作用与地幔柱作用有关，是地幔柱演化最后阶段的产物[7,56,67]。

在哈萨克斯坦，额尔齐斯断裂及其次级断裂在稀有金属矿床形成过程中起到重要作用，控制着花岗质岩浆作用和稀有金属矿化[46,67-68]。在东哈萨克斯坦Kalba-Narym一带，二叠纪发生了大规模的岩浆侵入活动，形成了巨大的花岗岩带，其走向与额尔齐斯断裂带的走向基本一致。该花岗岩带包括许多S型花岗闪长岩-花岗岩和少量A型淡色花岗岩-花岗岩[50,54]。其中，S型花岗岩中发育伟晶岩型稀有金属矿集区[50-51,54]，这些矿集区的分布受长期活动的深大断裂控制，稀有金属矿床位于多组断裂的交汇处。比如，Asubulak-Belogorsky稀有金属矿集区受一条纬向深大断裂控制，沿着该断裂发育南、北两条含矿带，在其与西北、东北或径向断裂交汇处发育多个矿床(Gremyachin Kiin、Asubulak、Belogor和Mirolubov等)[52,69]。

中国阿尔泰在二叠纪进入弧-弧碰撞的后造山阶段，以发育大量I型和A型花岗岩以及额尔齐斯断裂带走滑构造为特征[7,18,70]；花岗岩主要分布在造山带南缘及额尔齐斯一带，一般没有变形，类型复杂，主要为黑云母花岗闪长岩、二长花岗岩和正长花岗岩等[6,19]。三叠纪为造山伸展阶段，发育少量花岗岩和大量伟晶岩型稀有金属矿田[13-17,23-25,30-31]，花岗岩多为高分异的I型和S型，包括黑云母花岗岩、白云母花岗岩、二云母花岗岩等。王涛等认为这些花岗岩与稀有金属成矿作用有关[7,24]；张辉等认为这些花岗岩不是稀有金属伟晶岩的母岩[14,26]。伟晶岩型稀有金属矿田主要呈NW向分布，与区域断裂构造方向一致。

俄罗斯山区阿尔泰在二叠纪进入碰撞造山阶段，发育少量二叠纪花岗岩类(290～270 Ma)[66-68]；在三叠纪—侏罗纪为板内阶段[53,56]，发育中生代花岗岩类(253～180 Ma)[22,53,56,66-68]，分布在Biysk-Barnaul盆地以南至中俄、中蒙边境之间的区域。这些中生代花岗岩类主要为花岗岩-淡色花岗岩侵入岩，其中大多数花岗岩体中发育稀有金属矿集区[22,56]；花岗岩体和有关的矿集区受中生代大型走滑断裂的控制，比如Alakha稀有金属矿集区含矿花岗斑岩呈NW向分布，与区域NW向断裂走向一致[46]。

2 成矿区带划分及特点

2.1 成矿带划分

前人已经对阿尔泰造山带金属矿床，尤其是有色和黑色金属矿床的分布规律进行了研究，并划分了若干个成矿带[8-10]，而对稀有金属矿床(尤其是境外稀有金属矿床)分布规律的研究相对偏少。根据阿尔泰稀有金属矿床异常发育的特点，前人将其称为阿尔泰稀有金属成矿省[17]。鉴于这些稀有金属矿床主要在哈萨克斯坦、中国、俄罗斯等国阿尔泰的部分地区分布，哈萨克斯坦和俄罗斯的学者将其分布地区命名为Kalba-Narym-Koktokay(卡尔巴—纳尔姆—可可托海)稀有金属成矿带[35,42,46,52]。此外，国内外学者也对阿尔泰稀有金属矿床分布区分别进行了命名，比如，哈萨克斯坦Kalba-Narym成矿带[35,52]、俄罗斯山区阿尔泰成矿带[48]和中国阿尔泰成矿带[17]。

为了避免混乱，也为了便于研究，本文沿用前人对成矿省和成矿带的命名，即阿尔泰稀有金属成矿省和成矿省中的哈萨克斯坦Kalba-Narym成矿带、中国阿尔泰成矿带和俄罗斯山区阿尔泰成矿带，而对成矿带内部的内容做了适当的补充和修改，具体修改内容见表1所示。该成矿省总体上呈NW—SE向延伸，全长大于1 000 km[35,52]，包括上述3个大体呈NW—SE向平行延伸的成矿带(图1)。哈萨克斯坦Kalba-Narym成矿带位于额尔齐斯断裂带以南的东哈萨克斯坦Kalba-Narym地区，中国阿尔泰成矿带位于额尔齐斯断裂带以北的中国阿尔泰中部地区，而俄罗斯山区阿尔泰成矿带则位于俄罗斯山区阿尔泰南部地区。

表1 阿尔泰稀有金属成矿省主要成矿带及特点Tab.1 Metallogenic Belts and Their Characteristics of Altay Rare Metal Metallogenic Province

图件引自文献[52]，有所修改；图中显示哈萨克斯坦Kalba-Narym、中国阿尔泰和俄罗斯山区阿尔泰3个成矿带的位置图1 中哈俄阿尔泰构造简图Fig.1 Tectonic Sketch Map of Altay in China,Kazakhstan and Russia

2.2 成矿带特点

2.2.1 哈萨克斯坦Kalba-Narym成矿带

哈萨克斯坦Kalba-Narym成矿带位于额尔齐斯断裂带以南地区，夹持在两个深大断裂之间，西北部为额尔齐斯断裂的次级断裂Kalba-Narym断裂，西南部为Terektin断裂[46,69]。该成矿带向西北进入俄罗斯，被西西伯利亚盆地沉积物覆盖，向东南到达中哈边境，长约500 km，宽20～50 km(图2)。该成矿带已发现300余个矿床和矿点，是哈萨克斯坦三大稀有金属成矿带之一，其中Sn、W、Ta、Nb、Be和Li具有工业价值[40,46]。该成矿带分布地区的侵入岩非常发育，以规模巨大的花岗岩和规模较小的含稀有金属二云母花岗岩为主。在Kalba地区，稀有金属成矿作用与早二叠世Kalba花岗岩基有关，目前已圈出270条伟晶岩脉，其中发育有31条矿脉[71]。

该成矿带稀有金属矿床元素组合相对简单，主要有Ta-Nb-Be-Li、Sn-Ta、Sn-W等。矿床类型有4种[40-42]：①伟晶岩型稀有金属(Ta、Nb、Be、Li、Cs、Sn)矿床，如Bakenny、Belaya Gora、Yubileiny和Asubulak；②伟晶岩型绿柱石-微斜长石矿床，主要为块状微斜长石和石英、白云母、绿柱石和铌铁矿，以Asubulak、Lobaksai、Nijne-Laibulak等为代表；③钠长岩-云英岩型锡钽矿床，产于花岗岩穹隆中，如Karasu；④云英岩-石英脉型锡钨矿床，如Cherdoyak、Palasy、Kaindy等，这些矿床中以伟晶岩型稀有金属矿床最具工业价值[42]。

根据稀有金属矿床分布规律、矿床类型和元素组合等特点，D’Yachkov等将Kalba-Narym成矿带分为3个成矿亚带[42](图2)，从西北向东南依次为西北Kalba成矿亚带、中央Kalba成矿亚带和Narym成矿亚带。伟晶岩型稀有金属矿床集中分布在前两个成矿亚带中，发育Ta、Nb、Be、Li、Cs和Sn成矿作用；钠长岩-云英岩型和云英岩-石英脉型稀有金属矿床集中分布在最后一个成矿亚带，发育Sn、Ta、W成矿作用(图2)。这些成矿亚带矿床分布不均匀，局部集中，构成了13个矿集区。其中，西北Kalba成矿亚带包括Mokhnatukhinsky、Ubinsky、Yuzhnopoletarsky等3个矿集区；中央Kalba成矿亚带包括Saryozek、Asubulak-Belogorsky、Manat-Chernovinsky、Voilochevsky-Kosheminsky、Mirolyubovsky等5个矿集区；Narym成矿亚带包括Leninsky-Cherdoyak、Kasatkinsky-Bulandinsky、Burabai、Tortqalmak和Karasu等5个矿集区。

2.2.2 中国阿尔泰成矿带

中国阿尔泰成矿带位于额尔齐斯断裂带以北地区，夹持于红山嘴—诺尔特断裂(西北部)和康布铁堡—库尔特断裂(东南部)之间[12-17]。该成矿带伟晶岩型稀有金属矿床非常发育，包括超大型矿床1处、大型矿床3处、小型以上矿床89处[12-17]。成矿元素组合复杂，主要有Li-Be-Nb-Ta-Cs-Rb-Hf、Li、Be、Li-Be-Nb-Ta、Be-Nb-Ta、Be-Nb-Mo等。

邹天人等将中国阿尔泰成矿带进一步分为两个成矿亚带[17]，即哈龙—青河成矿亚带和大喀拉苏—加曼哈巴成矿亚带。二者以阿巴宫断裂为界，呈NW—SE向延展，花岗伟晶岩脉非常发育，有十余万条，成群集中于9个伟晶岩田中(图3)。

哈龙—青河成矿亚带位于中阿尔泰，长270 km，宽50～60 km，侵入岩主要为泥盆纪花岗岩，伟晶岩主要为三叠纪和侏罗纪伟晶岩，集中在青河、可可托海、库威—结别特、柯鲁木特—吉得克、卡拉额尔齐斯等5个伟晶岩田中。这些伟晶岩中产有Be、Li、Nb、Ta、Cs等稀有金属，发育多个大型—超大型矿床，以可可托海、柯鲁木特、卡鲁安—库卡拉盖等为代表[10,12-17]。

大喀拉苏—加曼哈巴成矿亚带位于南阿尔泰，长210 km，宽20～40 km，侵入岩有奥陶纪、泥盆纪、石炭纪和二叠纪花岗岩，伟晶岩产于花岗岩内外接触带及变质岩中，主要为泥盆纪—早石炭世和二叠纪伟晶岩，少量为三叠纪伟晶岩，集中在大喀拉苏—可可西尔、小喀拉苏—切别林、海流滩—也留曼、加曼哈巴等4个伟晶岩田中。伟晶岩中锂矿化相对较弱，以大喀拉苏、小喀拉苏等为代表[12-15]。

Ⅰ为西北Kalba成矿亚带；Ⅱ为中央Kalba成矿亚带；Ⅲ为Narym成矿亚带；①为Mokhnatukhinsky矿集区；②为Ubinsky矿集区；③为Yuzhnopoletarsky矿集区；④为Saryozek矿集区；⑤为Asubulak-Belogorsky矿集区；⑥为Manat-Chernovinsky矿集区；⑦为Voilochevsky-Kosheminsky矿集区；⑧为Mirolyubovsky矿集区；⑨为Leninsky-Cherdoyak矿集区；⑩为Kasatkinsky-Bulandinsky矿集区；为Burabai矿集区；为Tortqalmak矿集区；为Karasu矿集区；1为Kvartsevy矿床；2为Bakenny矿床；3为Yubi-leiny矿床；4为Belaya Gora矿床；5为Palasy矿床；6为Cherdoyak矿床；7为Karasu矿床;图件引自文献[41]、[42]，有所简化图2 哈萨克斯坦Kalba-Narym成矿带稀有金属矿床分布Fig.2 Distribution of the Rare Metal Deposits in Kazakhstan Kalba-Narym Metallogenic Belt

1为青河；2为可可托海；3为库威—结别特；4为柯鲁木特—吉得克；5为卡拉额尔齐斯；6为大喀拉苏—可可西尔；7为小喀拉苏—切别林矿；8为海流滩—也留曼；9为加曼哈巴；Ⅰ为北阿尔泰山；Ⅱ为北西阿尔泰山；Ⅲ为中阿尔泰山；Ⅳ为琼库尔—阿巴宫；Ⅴ为额尔齐斯；图件引自文献[3]、[6]、[12]～[17]图3 中国阿尔泰成矿带地质简图Fig.3 Geological Sketch Map of China Altay Metallogenic Belt

2.2.3 俄罗斯山区阿尔泰成矿带

俄罗斯山区阿尔泰成矿带位于俄罗斯山区阿尔泰的南部地区，呈NW—SE向展布，其东北界为Sarasa-Kurai断裂和Chokrak断裂，西南界为Charysh-Terekta断裂，南至中俄边境和俄蒙边境，长约100 km，宽30～40 km。该成矿带发育早中生代花岗岩类，以花岗岩-淡色花岗岩为主[22]，包括似斑状二云母花岗岩、白云母电气石花岗岩、似斑状角闪石黑云母花岗岩、黑云母花岗岩、角闪石黑云母正长岩、花岗正长岩，还有白岗岩、翁岗岩和含锂辉石花岗岩等[22,66]；与稀有金属矿床有关的中生代花岗岩类(图4)包括Chindagatuy(钦达加泰)、Kungurdjalin(昆古尔贾林)和Kalguty(卡尔古特)等岩体[22,34,56]，形成了一系列钼、钨、锂、钽等稀有金属矿床[47,56]。该成矿带包括Alakha和Kalguty两个矿集区[47]，前者位于俄哈边境的Alakha地区，后者位于俄蒙边境的Kalguty地区。

Alakha矿集区发育伟晶岩型和云英岩型稀有金属矿床。其中，伟晶岩型稀有金属矿床元素组合为Li-Ta，以Alakha矿床为代表，矿石中的稀有金属Li和Ta平均品位分别为0.800%、0.012%，伴生金属Rb、Ce、Nb和Bi平均品位分别为0.120%、0.026%、0.004%和0.006%[56]。稀有金属成矿作用出现在Alakha锂辉石花岗斑岩体的边部，与通常的伟晶岩型锂矿床矿石出现在伟晶岩中不同，类型独特[66]。Alakha矿集区云英岩型稀有金属矿床分布广泛，元素组合包括Mo-W和W，以Orochagan、Chindagatai等矿床为代表。

图中数据引自文献[22]、[66]，有所修改；年龄数据引自文献[34]、[35]、[37]、[43]、[48]、[72]；白色方框中数据代表成岩年龄，黄色方框中数据代表成矿年龄；①为Chindagatuy花岗岩体；②为Orochagan花岗岩体；③为Akalakhin花岗岩体；④为Tekekundey花岗岩体；⑤为Kungurdjalin花岗岩体；⑥为Kalguty花岗岩体；其中，①和⑥所在区域分别为Alakaha和Kalguty稀有金属矿集区图4 俄罗斯山区阿尔泰成矿带中生代花岗岩类及稀有金属矿床分布简图Fig.4 Distribution of Mesozoic Granitoids and Rare Metal Deposits in Russia Gorny Altay Metallogenic Belt

Kalguty矿集区仅发育云英岩型矿床，元素组合为Mo-W(-Be)和W，包括Kalguty、Dzhumala和South Kalguty 钼钨(铍)矿床，和Sadokbai、Filial、Torbernit、Upper Akkol、West and North Kalguty矿点，以Kalguty矿床为代表。这些矿床和矿点赋存在(216±3)Ma的Kalguty花岗岩杂岩体中[34]。Kalguty矿床位于该岩体的东部，矿体位于岩体和围岩中，WO3、Bi、Be和Mo平均品位分别为1.90%、0.10%、0.04%和小于0.01%[56]。

3 成岩成矿时代

近年来，随着测试技术的发展，已经获得了阿尔泰稀有金属成矿省的花岗岩、伟晶岩和稀有金属矿床大量的年龄数据。其中，中国阿尔泰成矿带的年龄数据最多，杨富全等已经进行了很好的总结[12-15]，这里不再赘述。本文主要对哈萨克斯坦Kalba-Narym成矿带和俄罗斯山区阿尔泰成矿带的成岩成矿时代进行总结。

哈萨克斯坦Kalba-Narym成矿带发育许多花岗岩类杂岩体，包括Kunush斜长花岗岩杂岩体、Kalguta花岗闪长岩-花岗岩杂岩体、Kalba花岗闪长岩-花岗岩-淡色花岗岩杂岩体、Monastery花岗岩-淡色花岗岩杂岩体和Kainda花岗岩杂岩体等。其中，早二叠世Kalba花岗岩与钨、锡、铌、钽等稀有金属矿床有关[51,54]。目前获得了该成矿带38个白云母和锂云母Ar-Ar年龄和锆石SHRIMP 和 LA-ICP-MS U-Pb年龄数据，其中有32个花岗岩体的年龄数据和6个稀有金属矿床的年龄数据(图5)。结果表明：花岗岩体的成岩时代集中在308～275 Ma[49-52,54]；成矿伟晶岩脉形成时代集中在292～285 Ma[49-52,54]。由此可见，稀有金属矿床的成矿年龄落在了花岗岩体的成岩年龄范围内。比如，在中央Kalba成矿亚带，稀有金属矿床均赋存在Kalba花岗岩杂岩体的第一岩相(即黑云母花岗岩-花岗岩)中，锆石U-Pb年龄显示该岩相形成于297～288 Ma[51-52,54]，稀有金属伟晶岩(比如Yubileiny、Belaya Gora、Palasy)的6个白云母和2个锂云母Ar-Ar年龄将成矿事件限定在291～286 Ma[49]。由此可见，Kalba-Narym成矿带成岩和成矿的年龄一致。

稀有金属矿床(点)：1为Tochka；2为Medvedka；3为Akhmetka；4为Bakennoe；5为Ognevka；6为Gremyachee；7为Krasny Kordon；8为Yubileynoye；9为Belaya Gora；10为Baimurza。图件引自文献[49]、[52],有所修改；年龄数据引自文献[42]、[45]、[46]、[49]～[52]、[54];白色方框中数据代表成岩年龄，黄色方框中数据代表成矿年龄；图中显示花岗岩和稀有金属矿床的同位素定年结果图5 哈萨克斯坦Kalba-Narym成矿带地质简图Fig.5 Simplified Geological Map of Kazakhstan Kalba-Narym Metallogenic Belt

境外数据见图4和图5；境内数据引自文献[12]～[21]、[23]～[31]图6 中哈俄阿尔泰稀有金属成矿省的成矿及含矿伟晶岩年龄与矿区及邻区花岗岩年龄对比Fig.6 Comparison of Ages of Mineralization and Ore-bearing Pegmatites,and Ages of Granites Within the Deposits and Their Adjacent Areas in Altay Rare Metal Metallogenic Province of China,Kazakhstan and Russia

俄罗斯山区阿尔泰成矿带发育中生代花岗岩类(图4)。早期研究结果表明，这些中生代花岗岩的锆石U-Pb年龄和Rb-Sr等时线年龄为250～180 Ma[66,73]。最近研究获得的21个锆石U-Pb年龄、云母Ar-Ar和Rb-Sr等时线年龄表明，中生代花岗岩形成于233～193 Ma，稀有金属矿床的形成时代为204～179 Ma[35,37,43,73]，与中生代花岗岩形成时代一致。比如，在Kalguty矿集区，Kalguty花岗岩体发育3个岩相：岩相Ⅰ主要为粗粒似斑状黑云母花岗岩，形成于(215.0±3.2)Ma；岩相Ⅱ为二云母和白云母淡色花岗岩岩株，形成于(206.6±2.2)～(205.4±2.2)Ma[35-36]；岩相Ⅲ是花岗斑岩体，与稀有金属成矿有关[40-42]。Kalguty矿床的白云母40Ar/39Ar年龄为(202.2±2.1)～(179.7±1.3)Ma[36]，锆石U-Pb年龄为(204.0±2.0)Ma和(200.8±1.1)Ma[37]。由此可见，Kalguty矿集区的成岩年龄与成矿年龄一致。在Alakha矿集区，两个锂辉石花岗斑岩的Rb-Sr等时线年龄分别为(195.0±3.0)Ma和(198.6±1.1)Ma[73-74]，矿集区南部的Chindagatui花岗岩体锆石U-Pb年龄为(199.0±3.0)Ma[35]。由此可见，Alakha矿集区稀有金属矿床的成矿年龄与中生代花岗岩体的成岩年龄一致。

将上述境外两个成矿带矿床的成矿年龄数据，再加上中国阿尔泰成矿带主要稀有金属矿床的年龄数据进行统计分析[图6(a)]。为了对比，也将不同成矿带的花岗岩成岩年龄进行了统计，获得了72个锆石U-Pb年龄、Rb-Sr等时线年龄和云母Ar/Ar年龄[图6(b)]。

由图6(a)可以看出：哈萨克斯坦Kalba-Narym成矿带稀有金属成矿作用集中在292～285 Ma，峰值为286 Ma；在中国阿尔泰成矿带，除了个别矿床成矿年龄为二叠纪(比如小喀拉苏铌钽矿床U-Pb年龄为262～258 Ma)之外，绝大多数稀有金属矿床的成矿年龄集中在248～193 Ma，峰值为213 Ma；俄罗斯山区阿尔泰成矿带稀有金属成矿作用集中在204～179 Ma，峰值为198 Ma。总体上，上述3个成矿带稀有金属矿床的成矿年龄有差异，自西南向东北，其形成时代分别集中在二叠纪(292～285 Ma)、三叠纪(248～193 Ma)和晚三叠世—早侏罗世(204～179 Ma)，成矿时代逐渐变新。

由图6(b)可见：哈萨克斯坦Kalba-Narym成矿带稀有金属矿床周围发育的花岗岩年龄集中在308～275 Ma，峰值为298 Ma；俄罗斯山区阿尔泰成矿带中生代花岗岩形成于233～193 Ma，峰值为206 Ma。这两个成矿带的稀有金属矿床含矿伟晶岩与周围花岗岩具有一致的形成年龄，即伟晶岩型稀有金属矿床都出现有同期的花岗岩。然而，中国阿尔泰成矿带的情况比较复杂，虽然花岗岩分布广泛，但是这些花岗岩主要形成于泥盆纪和二叠纪，大型和超大型稀有金属矿床为三叠纪，成矿年龄为248～193 Ma[12-15]；矿区周围的花岗岩体主要形成于泥盆纪(如可可托海、柯鲁木特、卡鲁安—库卡拉盖等)，三叠纪花岗岩体有精确年龄数据的有阿拉尔岩体、阿斯喀尔特矿区岩体和尚克兰碱长花岗岩[12-15]。

4 花岗伟晶岩成因

花岗伟晶岩成因一直是伟晶岩型稀有金属矿床研究的热点。多数学者认为伟晶岩是花岗质岩浆分异演化晚期形成的伟晶岩岩浆固结的产物，提出了岩浆分异结晶成因模式[32,75-78]。然而，在一些伟晶岩发育地区未见花岗岩岩基，如加拿大Tanco、澳大利亚Greenbush等[11,78]，部分学者认为伟晶岩是直接来自变沉积岩的部分熔融[79-80]，提出变质深熔成因模式[16,81]。根据本次研究获得的阿尔泰稀有金属成矿省的矿床时空分布特点，可以看出：该成矿省伟晶岩型稀有金属矿床具有上述伟晶岩的特点，即境外成矿带的伟晶岩与花岗岩之间可能具有成因联系；不过，中国阿尔泰成矿带矿区尚未见到同期的花岗岩。

4.1 哈萨克斯坦Kalba-Narym成矿带

哈萨克斯坦Kalba-Narym成矿带发育巨大的Kalba-Narym岩基，该花岗岩基形成于碰撞造山阶段[71]。最近的岩石学和地质年代学数据[50,54]研究表明该岩基由两个岩套(Suite)组成(图5)：岩套1为S型花岗闪长岩-花岗岩岩套，是该岩基的主体，分别在296～288 Ma和286～285 Ma分两期侵位；岩套2为A型淡色花岗岩-花岗岩岩套，以几个大型独立侵入体的形式出现，形成于283～276 Ma。岩石地球化学研究表明：岩套1的花岗闪长岩-花岗岩SiO2含量(质量分数，下同)为64%～75%，除K2O外的所有元素都随着SiO2含量的增加而减少，显示S型花岗岩特点，具有过铝质、中等富集F和Rb、明显富集Li的特征，该花岗岩是由变质沉积岩和变质岩的部分熔融形成[71]；岩套2的浅色花岗岩-花岗岩SiO2含量范围(73%～76%)较窄，稀土元素和高场强元素Ta、Nb、Zr、Hf富集，随着Si含量的增加，F和Li含量增加，更接近A型花岗岩成分[51]。

哈萨克斯坦Kalba-Narym成矿带发育稀有金属矿床(Ta、Nb、Li、Be、Sn、W等)，其形成与早二叠世Kalba花岗岩杂岩体有关[49-51,54]。Kalba花岗岩杂岩体属于Kalba-Narym岩基的岩套1(S型花岗闪长岩-花岗岩岩套)。根据岩浆演化及分布特点，Kotler等将Kalba花岗岩杂岩体的形成分3个阶段：①中—粗粒黑云母花岗闪长岩和花岗岩；②中—细粒黑云母和白云母-黑云母花岗岩；③脉状花岗岩、细晶岩和伟晶岩[54]。Khromykh等将Kalba花岗岩杂岩体分为两个岩相：①岩相Ⅰ为黑云母花岗岩-花岗岩，形成于297～288 Ma，为主要岩相；②岩相Ⅱ为黑云母花岗岩和二云母花岗岩，形成于286～283 Ma[52]。实际上，这两个岩相代表了岩浆演化的两个阶段，与Kotler等划分的3个阶段[54]中的阶段1和2阶段相对应。

已有的研究表明，稀有金属矿化主要出现在Kalba花岗岩体中—粗粒黑云母花岗闪长岩和花岗岩中，伟晶岩起源于富含稀有金属的花岗岩熔体[45]，与世界大多数稀有金属矿床含矿伟晶岩成因一致。D’Yachkov等提出了岩浆分异结晶成矿模式[42](图7)。在早二叠世Kalba岩体侵入后，首先形成无矿伟晶岩；随着岩浆演化，在岩体内形成稀有金属伟晶岩矿床；该伟晶岩的形成过程可能发生在开放或半封闭的岩浆系统中，在控矿断裂活动条件下，富含挥发分(H2O、F、B、Cl)及稀有金属(Ta、Nb、Be等)的残余岩浆(伟晶岩岩浆)脉动地从花岗岩体向其上部运移，其脉动性确定了伟晶岩脉分带；稀有金属矿化(Ta、Nb、Be等)主要集中在侵入体的顶层以及外接触带中；成矿部位为花岗岩中的隆起裂隙带，在裂隙发育带中形成了稀有金属伟晶岩。

图件引自文献[42]，有所修改图7 哈萨克斯坦Kalba-Narym成矿带伟晶岩稀有矿床成矿模式Fig.7 Metallogenic Model of the Pegmatite Rare Metal Deposit in Kazakhstan Kalba-Narym Metallogenic Belt

4.2 俄罗斯山区阿尔泰成矿带

图件引自文献[35]图8 俄罗斯Alakha锂辉石花岗斑岩岩株地质简图Fig.8 Schematic Geological Map of Alakha Spodumene Granite Porphyry Stock in Russia

俄罗斯山区阿尔泰成矿带发育中生代花岗岩类，稀有金属矿床的形成与中生代花岗岩类有关[22,56,66]。在Alakha矿集区，Alakha稀有金属矿床形成与Alakha岩株有关；该岩株形成于晚三叠世—早侏罗世，侵入到晚三叠世—早侏罗世Chinda-gatui杂岩体的斑状黑云母花岗岩中[35,82](图8)。Alakha岩株主要为锂辉石花岗斑岩，少量为白云母钠长岩，前者为含矿岩石，主要由白云母、锂辉石、钾长石、钠长石组成，后者为不含矿岩石，主要由白云母和钠长石组成。通常，锂辉石在花岗斑岩中分布不均匀[82]，锂辉石花岗斑岩中两个锆石U-Pb年龄分别为183和188 Ma[73]，为早侏罗世。岩石地球化学和矿物学研究表明，Alakha岩株的锂辉石花岗斑岩和锂辉石伟晶岩矿床中的副矿物组合几乎相同，二者的主要造岩矿物地球化学特征具有显著的相似性。这表明二者在形成机制上类似，即锂辉石花岗斑岩在相对低的温压条件(压力为3.2～3.6 kbar，温度为530 ℃～550 ℃)，并有水的参与，形成了特殊的含锂长英质岩浆[35]。此外，Alakha岩株顶部的白云母钠长石矿物组合与锂辉石花岗斑岩矿物组合呈渐变关系。这种渐变关系是由锂辉石花岗斑岩的岩浆期后交代蚀变引起的[35]。

在Kalguty矿集区，Kalguty花岗岩体发育3个岩相。其中，岩相Ⅲ的花岗斑岩体与稀有金属成矿有关，有关的岩浆活动包括两个阶段[44]：第一阶段形成含稀有金属的花岗岩-淡色花岗岩((216±3)Ma)；第二阶段形成East Kalguty岩脉带和有关的钼钨云英岩和石英脉成矿作用(204～200 Ma)。第一阶段和第二阶段的含矿熔体是形成Kalguty岩体的岩相Ⅲ花岗斑岩体的同一岩浆演化产物，伴随着含矿母岩浆的分异，发生稀有元素和P的富集，导致稀有金属矿床的形成[44]。

4.3 中国阿尔泰成矿带

中国阿尔泰成矿带发育的花岗岩主要形成于3个阶段，即早中古生代470～360 Ma、晚古生代355～270 Ma以及早中生代 245～190 Ma[4-7]。其以早中古生代470～360 Ma为主，主要为钙碱性Ⅰ型，是同造山俯冲增生产物；早石炭世和早二叠世花岗岩体发育于造山带南部，前者具典型碱性花岗岩特征，为晚造山产物，后者以Ⅰ型和A型花岗岩为特点，为后造山伸展环境产物；早中生代岩体具有高分异Ⅰ型和S型花岗岩特征，包括黑云母花岗岩和少量的二云母花岗岩，为板内环境产物[4-7]。

中国阿尔泰成矿带的伟晶岩形成时间长。从泥盆纪到侏罗纪(403～157 Ma)，与稀有金属大规模成矿有关的伟晶岩集中在三叠纪，少量在二叠纪[12-15]。该成矿带的伟晶岩成因复杂，包括变质分异成因、混合交代成因、岩浆分异成因和深熔成因等[12-15,83]；与稀有金属成矿有关的伟晶岩包括岩浆分异成因和深熔成因。

在中国阿尔泰，一些中小型三叠纪稀有金属矿床成矿年龄与花岗岩成岩年龄一致，伟晶岩为岩浆分异结晶成因[12-15]，与过铝质黑云母花岗岩和二云母花岗岩有关，伟晶岩脉围绕花岗岩体分布。比如，在阿斯喀尔特铍铌钼矿床，含矿伟晶岩形成于228～214 Ma，辉钼矿Re-Os年龄为(218.6±1.3)Ma，周围的白云母钠长花岗岩形成于231～219 Ma，白云母钠长花岗岩为伟晶岩的成矿母岩[31,84-86]；在大喀拉苏铍铌钽矿床，含矿伟晶岩形成于272～239 Ma，赋矿黑云母二长花岗岩形成于(261.4±2.1)～(248.0±4.0)Ma[19,23,84,87]，地质、地球化学及年代学特征表明含矿伟晶岩形成与花岗质岩浆有关[12-13,86-87]。

在中国阿尔泰，三叠纪大型—超大型稀有金属矿床与矿区周围的花岗岩年龄相差悬殊，一直没有找到相关的花岗岩，矿床与周围的花岗岩不存在成因关系，这些岩体只是赋矿的围岩[88-92]。比如，卡鲁安 Li矿化伟晶岩形成于228～211 Ma，而周围的哈龙花岗岩形成于401～403 Ma[23,30,33]；可可托海3号脉形成于220～212 Ma，而周围的花岗岩形成于泥盆纪，虽然十几千米以外的阿拉尔花岗岩成岩年龄为219～218 Ma[24,26]，但该花岗岩并非高分异花岗岩，可可托海伟晶岩与阿拉尔花岗岩之间不存在成因关系[15,26]。因此，多数学者认为：三叠纪伟晶岩不是由花岗质岩浆分异演化晚期的残余岩浆固结形成的，而是陆-陆碰撞体制伸展背景下加厚地壳物质减压熔融所致[10-11,30]，或由造山过程中加厚的不成熟地壳物质在伸展减压背景下发生小比例部分熔融形成的[15]。本文也应考虑另外一种可能，即使至今尚未发现与伟晶岩有关的花岗岩母岩，并不能认为就一定不存在花岗岩母岩，花岗岩母岩是否可能埋藏较深尚未出露，或已经出露，但尚未识别，这还需进行深入研究。

5 成矿规律

阿尔泰稀有金属成矿省的3个成矿带位于西伯利亚板块和哈萨克斯坦板块碰撞造山带，均发育伟晶岩型稀有金属矿床，然而这3个成矿带也有明显的差异(表2)。

表2 阿尔泰稀有金属成矿省3个成矿带成矿规律对比Tab.2 Comparison of Metallogenic Regularity of Three Metallogenic Belts in Altay Rare Metal Metallogenic Province

(1)以额尔齐斯断裂为界，哈萨克斯坦Kalba-Narym成矿带位于其南部，属于哈萨克斯坦板块，而中国阿尔泰成矿带和俄罗斯山区阿尔泰成矿带位于其北部，属于西伯利亚板块。该断裂南、北两侧成矿带的地质背景和构造演化历史并不完全相同。比如，哈萨克斯坦Kalba-Narym成矿带形成于二叠纪的后造山阶段，广泛发育后造山阶段的岩浆作用及有关的稀有金属成矿作用，而中国阿尔泰成矿带和俄罗斯山区阿尔泰成矿带主要形成于三叠纪—侏罗纪板内环境，广泛发生板内岩浆作用及有关的稀有金属成矿作用。

(2)花岗岩的形成时代、发育程度及其与稀有金属成矿作用的关系不同。哈萨克斯坦Kalba-Narym成矿带非常发育二叠纪S型花岗岩，其中Kalba二叠纪S型花岗闪长岩-花岗岩岩套与二叠纪稀有金属矿床形成有关；俄罗斯山区阿尔泰成矿带发育多个三叠纪花岗岩体，许多岩体与三叠纪—侏罗纪稀有金属矿床形成有关，比如Chindagatuy、Kungurdjalin和Kalguty等；而中国阿尔泰成矿带发育大量泥盆纪和石炭纪花岗岩，仅有少量二叠纪和三叠纪花岗岩，花岗岩与三叠纪稀有金属成矿作用的关系存在争议。

(3)稀有金属矿床形成时代不同。哈萨克斯坦Kalba-Narym成矿带的稀有金属矿床形成于二叠纪；中国阿尔泰成矿带的稀有金属矿床主要形成于二叠纪和三叠纪，并在三叠纪达到峰值；俄罗斯山区阿尔泰成矿带的稀有金属矿床形成于晚三叠世—早侏罗世(图4～6)。总体上，从西南向东北，稀有金属成矿时代依次为二叠纪、三叠纪和晚三叠世—早侏罗世，逐渐变新。

(4)伟晶岩成因不同。在哈萨克斯坦Kalba-Narym成矿带和俄罗斯山区阿尔泰成矿带的稀有金属矿床，矿区发育与含矿伟晶岩同期的花岗岩，伟晶岩为花岗质岩浆分异结晶的产物；中国阿尔泰成矿带的三叠纪大型稀有金属矿床的矿区及周边未见同期的花岗岩，伟晶岩是变质沉积岩低程度部分熔融(深熔)的产物，也不能排除花岗岩母岩可能埋藏较深尚未出露的可能，还需深入研究。

(5)矿化类型、元素组合和矿床规模不同。哈萨克斯坦Kalba-Narym成矿带发育伟晶岩型钽铌铍锂矿床和石英脉型锡钨矿床、锡钽矿床，矿床规模中等；中国阿尔泰成矿带主要发育三叠纪伟晶岩型锂铍铌钽矿床，矿床规模为大型—超大型，有少量的二叠纪伟晶岩型铍铌钽矿床和铍铌钼矿床，规模为中—小型；俄罗斯山区阿尔泰成矿带发育晚三叠世—早侏罗世稀有金属矿床，以云英岩型钼钨矿床、钨矿床为主，规模为中型，有少量伟晶岩型锂钽矿床，规模为中—小型。

综上所述，阿尔泰稀有金属成矿省3个成矿带的成矿规律既有相同之处，也有明显差异之处，其原因有待进一步研究。

6 结 语

(1)中哈俄阿尔泰稀有金属成矿省发育Li、Be、Ta、Nb、Rb、Cs、W、Sn等稀有金属，矿床类型以伟晶岩型为主。该成矿省可分为3个稀有金属成矿带，自西南向东北依次为哈萨克斯坦Kalba-Narym成矿带、中国阿尔泰成矿带和俄罗斯山区阿尔泰成矿带。

(2)3个成矿带伟晶岩与花岗岩的关系及其成因不同。哈萨克斯坦Kalba-Narym成矿带和俄罗斯山区阿尔泰成矿带稀有金属矿床赋存于同期的花岗岩中，伟晶岩是花岗质岩浆分异结晶的产物；中国阿尔泰成矿带大型—超大型矿床与周边花岗岩形成时代解耦，伟晶岩可能为深熔成因，也有深部发育同期、同源花岗岩的可能。

(3)3个成矿带的成矿时代、矿床类型、规模及元素组合等方面有所不同。从西南向东北，成矿时代依次为二叠纪、三叠纪和晚三叠世—早侏罗世，逐渐变新；矿床类型从哈萨克斯坦和中国以伟晶岩型为主到俄罗斯以花岗岩-云英岩型为主；矿床规模从哈萨克斯坦的中型，经中国的大型—超大型到俄罗斯中小型；元素组合从Ta-Nb-Sn组合，经Be-Li-Nb-Ta组合到Mo-W组合为主。

借此文发表的机会，庆祝长安大学建校七十周年！衷心感谢母校的培养，祝愿母校人才辈出，硕果累累，再创辉煌！1983年9月，我来到美丽的西安地质学院，就读于矿产资源勘查专业，有幸结识了同年级4个班127位矿产资源勘查专业的同学。在老师们的悉心指导下学到了很多专业知识，使我受益终身。我们4个班有19名女同学，记得刚入校时，冬天没有暖气，母校的阅览室在一间平房里，老师每天很早就来到阅览室生炉子，供大家取暖，在寒冷的冬季，阅览室是我们女生们常去的温馨之地；两年后，母校建起了图书馆，二层是宽敞明亮的阅览室，我们女同学们很珍惜这样的学习环境，相约去阅览室，学习到图书馆闭馆之后才回到宿舍。母校生活终身难忘！在中国科学院地质与地球物理研究所学习和工作期间，我遇到了很多西安地质学院毕业的校友，有孟庆任、肖举乐、张连昌、汤艳杰、张晓晖、薛国强、田小波等，我们继承母校优良传统，互相帮助、共同努力、追求卓越！多年来，我得到了校友的许多帮助，在此感谢校友，感谢母校！