喜马拉雅琼嘉岗超大型伟晶岩型锂矿的发现及意义*

秦克章 赵俊兴 何畅通 施睿哲

1.中国科学院矿产资源研究重点实验室，中国科学院地质与地球物理研究所，北京 100029 2.中国科学院大学地球与行星科学学院，北京 100049

随着新能源产业的发展，锂资源需求急剧增加，是至关重要的战略资源。目前我国75%的锂资源需要从国外进口，使我国面临着极大的进口风险。花岗伟晶岩型锂矿是我国当前主要工业应用类型，已有伟晶岩锂矿床占我国锂资源总储量近六成(中华人民共和国自然资源部,2019)，因此，寻找新的硬岩型锂矿后备资源基地、立足国内保障锂资源安全已成为我国的战略需求。

喜马拉雅新生代碰撞造山带近2500km长度范围内产出有巨量的淡色花岗岩。吴福元等(2015)基于淡色花岗岩的基础岩石成因研究，提出喜马拉雅淡色花岗岩为高度结晶分异的花岗岩，为异地深成(而非原地重熔)侵入体。而华南等地区高分异花岗岩同铍、锂、铌、钽等稀有金属成矿作用关系密切，淡色花岗岩成因理论的创新，预示着喜马拉雅很可能具有稀有金属成矿潜力(吴福元等,2017;王汝成等,2017)。经过不断探索，查验出20余处具有稀有金属矿化的淡色花岗岩体和伟晶岩(Wuetal.,2020)。其中，吴福元等(2017)、王汝成等(2017)和Wuetal.(2020)在喜马拉雅淡色花岗岩的稀有金属成矿特征中论述普士拉与拉隆地区的伟晶岩中发现有锂辉石矿物产出，但未见有工业锂矿体。Liuetal.(2020)针对普士拉地区的数条含锂辉石伟晶岩(其中岩脉厚度最大约3m)及其矿物学特征进行详细论述，指出区内稀有金属伟晶岩形成于～24.0Ma，且伟晶岩存在两期锂辉石、透锂长石、锡石和铌铁矿-铌锰矿系列稀有金属矿物。周起凤等(2021)在库曲岩体除见到铍-铌-钽矿化外，还发现细粒锂辉石和锂绿泥石的产出。

2017～2021年，中国科学院地质与地球物理研究所秦克章研究员及其团队在喜马拉雅地区进行伟晶岩矿化考察研究，2019年以来扩大区域考察范围，针对20余处淡色花岗岩和伟晶岩的稀有金属含矿性进行实地系统考察，结合在新疆阿尔泰、秦岭地区(秦克章等,2019;Zhouetal.,2021)花岗岩和稀有金属伟晶岩具有“近母体花岗岩富铍(-铌-钽)，远离母体花岗岩体富锂”的岩浆演化与金属分带特点，逐渐形成在高喜马拉雅地区沿藏南拆离系的更高山可能会发现伟晶岩型锂矿的科学判断(秦克章等,2021)。

在上述理论指导下，2021年夏中科院地质地球所秦克章研究员组织科考团队赵俊兴副研究员、博士生何畅通和施睿哲，对拟选定的三处5300～5700m高海拔目标区进行实地考察，并在喜马拉雅穷家岗峰南西3千米的5390～5600m高海拔地区发现数条宽约20～100m的锂辉石伟晶岩带，并针对伟晶岩开展科研草测填图(约4km2)。本文报道琼嘉岗伟晶岩型锂矿的发现过程、矿体展布、基本地质特征，进行资源量预估，并阐明该矿床发现的重要意义。

1 喜马拉雅造山带淡色花岗岩-花岗伟晶岩概况及矿化特点

喜马拉雅造山带淡色花岗岩，空间上由北侧的特提斯喜马拉雅淡色花岗岩带与南侧的高喜马拉雅淡色花岗岩带构成(Le Fortetal.,1987;Harrisonetal.,1998;Zengetal.,2011;Zhangetal.,2012;吴福元等,2015)。整体淡色花岗岩分布与构造延展方向平行(图1)。喜马拉雅淡色花岗岩其岩浆活动总体可分为三个阶段(吴福元等,2015)，即始喜马拉雅阶段(44～26Ma)、新喜马拉雅阶段(26～13Ma)和后喜马拉雅阶段(13～7Ma)。其岩性总体可分为二云母花岗岩、电气石淡色花岗岩和石榴石淡色花岗岩(吴福元等,2015;刘志超等,2020)。北侧特提斯喜马拉雅淡色花岗岩以二云母花岗岩为主，少数有电气石淡色花岗岩(夏如等)和石榴石淡色花岗岩，多呈独立岩体产出在片麻岩穹隆的核部地区(Liuetal.,2016)；南侧高喜马拉雅淡色花岗岩以电气石淡色花岗岩和二云母花岗岩为主，岩体以岩席或岩墙形式沿藏南拆离系产出。与淡色花岗岩形成有关的花岗伟晶岩主要产于相同的两个构造带内。伟晶岩主要分布在穹窿中淡色花岗岩周围或变质岩地层中，呈岩脉穿插淡色花岗岩中(王汝成等,2017)，或透镜体/囊状体独立产出在地层中，如然巴穹窿岩体主体边部含石榴石电气石伟晶岩(刘志超等,2020)，错那洞穹窿边部侵入于大理岩、矽卡岩与岩体接触带中的伟晶岩脉(何畅通等,2020)。总体上看，喜马拉雅花岗伟晶岩的主要类型一般为简单伟晶岩类型，金属组合以Be-Nb-Ta(W-Sn)为主，大多分布在特提斯喜马拉雅带，其中错那洞钨-锡-铍矿床经评价达大型规模，为矽卡岩-伟晶岩型铍矿和脉状锡-钨-铍矿(李光明等,2017;Xieetal.,2020)。总体上喜马拉雅稀有金属呈现“富铍少锂”的矿化特点。

图1 喜马拉雅淡色花岗岩分布示意图(据潘桂棠等,2004;刘志超等,2020)Fig.1 Distribution map of the Himalayan leucogranite (modified after Pan et al.,2004;Liu et al.,2020)

2 喜马拉雅地区“向更远端、更高处找锂”的科学判断

3 琼嘉岗伟晶岩型锂矿的发现及其基本特征

琼嘉岗伟晶岩型锂矿位于高喜马拉雅带的珠峰地区北西侧(图1)。该地区出露有二云母花岗岩、含电气石白云母花岗岩和电气石花岗岩，且各花岗岩体均有伟晶岩相伴生。本发现对琼嘉岗地区锂辉石伟晶岩进行了大比例尺科研填图(1:2000，图2)，并开展典型露头剖面绘制(图3)。填图发现有40余条锂辉石伟晶岩呈囊状体、厚板状，产出于高喜马拉雅带震旦系肉切村群大理岩和弱矽卡岩化大理岩中(图4a)。伟晶岩体最宽可达百米，走向延长数百米至上千米。另在首发地东北角1.7km处仍发现有锂辉石伟晶岩带，其长度逾2000m、宽度10～100m。部分小伟晶岩脉可能为第四系冰碛物覆盖，怀疑深部相连。伟晶岩带走向可分为近南北与近东西两组，见矿伟晶岩最低海拔为5390m，最高海拔为5581m，主体在5400～5500m。

图2 喜马拉雅琼嘉岗伟晶岩型锂矿地质简图(a)为主要科研填图区域，(b)为首发地东北1.7km的伟晶岩带Fig.2 Simplified Geological maps of Qongjiagang lithium pegmatite deposit,Himalaya,Tibet(a)the mapping area of the Qongjiagang spodumene pegmatite;(b)the occurrence of the spodumene pegmatite in the 1.7km northeast of the Qongjiagang deposit

图3 喜马拉雅琼嘉岗伟晶岩型锂矿典型剖面(剖面位置详见图2)Fig.3 Cross-section of the Qongjiagang spodumene pegmatite (cross-section location listed in the Fig.2)

图4 喜马拉雅琼嘉岗伟晶岩型锂矿野外露头照片(a)锂辉石伟晶岩侵入到围岩肉切村群大理岩和弱矽卡岩化大理岩；(b)锂辉石伟晶岩从边部到中间从细粒钠长石边部带，到分层细晶岩带，再到含锂辉石主要分带块体微斜长石+锂辉石带；(c)伟晶岩中锂辉石生长与分层细晶岩关系；(d)锂辉石产出于块体微斜长石带；(e)热液阶段石英脉穿插锂辉石伟晶岩；(f)无矿伟晶岩中从边部到核部发育有钠长石+电气石分层细晶岩和钠长石+白云母+电气石带；(g)穿插于电气石花岗岩中的含绿柱石伟晶岩脉Fig.4 Photographs of the field outcrops at the Qongjiagang lithium pegmatite deposit,Himalaya,Tibet(a)spodumene pegmatite intruded into the marble and skarnized marble of the pre-Cambrian Rouqiecun Group;(b)the internal zonation patterns of Qongjiagang spodumene pegmatite from rim to core include saccharoidal albite zone,layered aplite zone and massive microcline+spodumene zone;(c)the occurrence of the growth direction of spodumene crystals and aplitic quartz+tourmaline layers;(d)spodumene mainly occurred in the massive microcline+spodumene zone;(e)quartz veins at the hydrothermal stage cut the spodumene pegmatite;(f)barren pegmatite dykes are composed of albite+tourmaline aplite zone at the rim and albite+muscovite+tourmaline zone at the core;(g)beryl-bearing pegmatite occurred as the dykes in the tourmaline leucogranite

图5 琼嘉岗锂辉石伟晶岩不同结构带中典型样品照片照片包括细粒钠长石带(a)、分层细晶岩带(b)、块体微斜长石+锂辉石带(c、d)、文象结构带(e)和含绿柱石伟晶岩(f)中的主要矿物组合.矿物缩写：Ab-钠长石；Brl-绿柱石；Grt-石榴石；Kfs-钾长石；Mus-白云母；Qz-石英；Spd-锂辉石；Tur-电气石Fig.5 Photographs of typical samples in different zonation of the Qongjiagang spodumene pegmatitesPhotographs showing the mineral assemblages in the saccharoidal albite zone (a),layered aplite zone (b),massive microcline+spodumene zone (c,d),graphic pegmatite zone (e)and beryl pegmatite (f).Mineral abbreviations:Ab-albite;Brl-beryl;Grt-garnet;Kfs-K-feldspar;Mus-muscovite;Qz-quartz;Spd-spodumene;Tur-tourmaline

图6 琼嘉岗锂辉石伟晶岩不同结构带岩石镜下显微照片(a)细粒钠长石带；(b)分层细晶岩带；(c)块体微斜长石+锂辉石带；(d)块体微斜长石+锂辉石带中的铌铁矿.矿物缩写：Col-Fe-铌铁矿Fig.6 Microphotographs of typical rock types in different zonation of the Qongjiagang spodumene pegmatitesMicrophotographs including the saccharoidal albite zone (a),layered aplite zone (b),massive microcline+spodumene zone (c),and columbite in graphic pegmatite zone (d).Mineral abbreviations:Col-Fe-columbite

4 样品采集、测试方法与矿化元素分析结果

本次矿石品位分析样品选择针对科研填图区内40余处伟晶岩采集59件样品进行测试，主要根据地表出露的锂矿化伟晶岩和伟晶岩实测剖面(图3)进行取样。样品在粉碎粉末之前，选取体积较大、结构具代表性且矿物分布较为均匀的区域进行切割和粉碎，全样粉碎混合后获取所需测试样品开展测试。全岩微量元素在澳实矿物实验室(ALSminerals)和武汉上谱分析科技有限责任公司分析获得，其中微量元素相对误差优于10%。分析结果显示(表1；氧化物含量根据微量元素分析结果换算获得)：氧化锂含量在0.02%～3.30%之间，平均为1.30%；氧化铍含量在0.003%～0.165%之间，平均为0.0507%。样品中有44件样品达到硬岩型锂矿工业品位(>0.80%)，34件高于铍矿共伴生品位(>0.04%)。Ta2O5+Nb2O5平均为0.012%，有46件样品达到铌的边界品位(>0.005%)，3件样品达到钽的边界品位(>0.007%)。59件样品Ta2O5、Nb2O5的平均含量分别为0.003%和0.009%。锂含量从边部细粒钠长石带(～100×10-6)到分层细晶岩带(～1000×10-6)，再到锂辉石主要赋存的块体微斜长石带(>3000×10-6)渐次升高。

表1 琼嘉岗伟晶岩样品矿化元素分析结果(wt%)Table 1 Li2O and BeO contents (wt%)of Qongjiagang spodumene pegmatite ore district

续表1Continued Table 1

5 远景资源量预估

以本次矿化元素分析结果为基础，根据本研究以草测区内分布的西、中、东三个矿体，和东北角分布的北部矿体四条矿体为基础，按长、宽、延深总体积1/6的折扣系数(表2)，保守估算氧化锂资源可达101.25万t(10万t以上为大型)；共伴生铍资源量约3.98万t，可达大型(1万t以上)规模；伴生氧化钽资源量约2358t，可达大型(1000t以上)规模；共伴生氧化铌资源量约7074t，为小型(1万t以上为中型)规模。锂-铍-铌-钽的元素富集组合是琼嘉岗锂矿的金属组合特色。

表2 琼嘉岗锂矿远景资源量预估Table 2 Resource estimate of the Qongjiagang lithium deposit

6 琼嘉岗伟晶岩型锂矿发现的意义

独居石、铌铁矿-铌锰矿单矿物U-Pb定年结果显示，琼嘉岗锂辉石伟晶岩形成年龄在25.3±0.5Ma～24.2±0.2Ma之间(赵俊兴等,2021)，说明琼嘉岗伟晶岩型锂矿形成于新喜马拉雅阶段(26～13Ma,吴福元等,2015)的初始阶段。该时期是喜马拉雅地区南北两带淡色花岗岩活动的高峰期(Martinetal.,2007;Streuleetal.,2010)，即琼嘉岗锂辉石伟晶岩的形成时间与大规模淡色花岗岩的岩浆活动同期。相对于高喜马拉雅地区出露的淡色花岗岩，伟晶岩和稀有金属伟晶岩脉的规模较小，应具有更为快速的冷凝、上升与结晶过程，为快速冷却结晶的产物。其源区物质组成与喜马拉雅淡色花岗岩类似，可能为高喜马拉雅的前寒武系变泥质岩发生部分熔融形成(赵俊兴等,2021)。填图结果显示区内主要为电气石花岗岩体和岩脉，伟晶岩和电气石花岗岩接触关系包括从电气石花岗岩逐渐渐变过渡到伟晶岩，和以岩脉穿插在电气石花岗岩中。但琼嘉岗锂辉石伟晶岩深部垂向上并未发现有大型花岗岩岩基出露，其母体花岗岩的地质特征尚待查证。

我国主要伟晶岩锂成矿带所属的构造带，如松潘-甘孜、西昆仑、东秦岭和阿尔泰，多经历了复杂的俯冲-碰撞等汇聚过程(秦克章等,2017,2019;许志琴等,2018;Wangetal.,2020;Zhouetal.,2021)，这些过程造成了加厚地壳，有利于产生巨量熔体，而巨量熔体是形成稀有金属伟晶岩岩浆的重要条件(Romeretal.,1996)。喜马拉雅是青藏高原的重要组成部分，新生代经历了印亚大陆碰撞和隆升，形成了加厚的大陆地壳，能够产生巨量熔体(可产生5%熔体,Dingetal.,2021)，一系列规模甚大的热穹隆即是其产物，具备形成稀有金属伟晶岩岩浆的有利条件。中新世巨量的淡色花岗质岩浆活动为喜马拉雅伟晶岩的形成和迁移提供了充分的物质及热，有利于喜马拉雅巨量熔体沿藏南拆离系伸展拆离方向长距离运移，并经历高程度结晶分异演化(吴福元等,2015)，进而形成高分异演化的稀有金属矿化岩浆。因此，喜马拉雅伟晶岩产出于独特的构造背景中，具有良好的稀有金属成矿潜力。

根据琼嘉岗伟晶岩的地质特征和上述研究成果可知，琼嘉岗是喜马拉雅首例具有工业价值的伟晶岩型锂矿，可望成为继南疆白龙山和川西甲基卡之后的我国第三大锂矿。该超大型伟晶岩型锂矿的发现，是地质地球所在原创性理论突破引导下，经过多年艰苦野外考察和细致室内研究，从喜马拉雅高分异花岗岩“科学理论创新”(吴福元等,2015)至“更远端、更高处”找锂的科学判断(秦克章等,2021)到伟晶岩型锂矿发现“野外实证检验”的重要突破。同时，证实我国高喜马拉雅地区具有找寻超大型花岗伟晶岩型锂矿的潜力，更加坚定了在青藏高原高海拔、高锂丰度区域找寻锂矿的信心。

中国地球化学背景图显示，喜马拉雅淡色花岗岩带(长达2500km)具有大面积的铍-锂地球化学异常(图7,王学求等,2020)，其中琼嘉岗(异常编号Li06)和库曲地区(异常编号Li08)锂元素丰度最高，众多5400m以上的高海拔地区尚未进行系统检查。琼嘉岗锂矿的发现也极大地拓展了青藏高原内部锂资源的主攻类型，即从青藏高原以扎布耶式盐湖型锂资源为主(李建康等,2014)拓宽到盐湖型与花岗伟晶岩型并重的局面。相信通过进一步的考察、研究与勘查评价，喜马拉雅带有望成为中国最重要的稀有金属矿产基地，从而为我国新能源产业发展、国家资源安全保障和我国“碳中和”目标的实现提供坚实的后备资源支撑。

图7 中国锂地球化学图及琼嘉岗锂矿所在位置(底图据王学求等,2020)Fig.7 Lithium geochemical map of China,noted with serial numbers of anomalies (base map after Wang et al.,2020)and location of the Qongjiagang lithium deposit

7 结论

本次琼嘉岗超大型伟晶岩型锂矿的发现和研究揭示了喜马拉雅淡色花岗岩带中伟晶岩型锂矿的成矿特征，获得如下主要结论：

(1)琼嘉岗伟晶岩属于过铝质LCT型伟晶岩，稀有金属类REL-Li亚类钠长石-锂辉石型。伟晶岩脉群规模宏大，宽近百米，长逾千米，堪与国内外为数不多的大规模伟晶岩脉相媲美；

(2)琼嘉岗含矿伟晶岩呈串珠状、囊状体产出在前寒武系肉切村群大理岩中，整体呈带状分布，矿石矿物主要为锂辉石、铌铁矿-铌锰矿、少量锡石和绿柱石，矿化连续性好，且品位较高，锂矿达超大型规模，共伴生铍到大型规模，并含有铌钽；

(3)琼嘉岗伟晶岩具有一定分带，目前主要包括细粒钠长石带、文象结构带、分层细晶岩带和块体微斜长石+锂辉石带，赋矿主体为后两者；

(4)琼嘉岗锂矿是喜马拉雅首例具有工业价值的伟晶岩型锂矿，它的发现证实我国高喜马拉雅地区具有找寻大型-超大型花岗伟晶岩型锂矿的潜力，由此揭开巨型淡色花岗岩带锂矿和锂-铍-铌-钽-锡矿找矿的序幕。

致谢喜马拉雅地区稀有金属伟晶岩研究工作受益于吴福元院士和多吉院士的多次讨论与启发；区域野外工作得到刘小驰副研究员、周起凤博士、胡方泱副研究员和研究生刘宇超、何少雄的帮助；样品测试得到中国科学院地质与地球物理研究所余可龙的大力协助。徐兴旺和李晓峰研究员悉心审稿，使文章得以完善。在此一并致以诚挚的谢意。