四川金川县列门地区土壤地球化学特征及找矿意义

2022-03-30罗伟岳相元周雄彭静晁文文黄万俊刘伟

矿产综合利用 2022年1期

罗伟，岳相元，周雄，彭静，晁文文，黄万俊，刘伟

（1. 遵义师范学院工学院, 贵州遵义 563006；2. 四川省地质矿产勘查开发局化探队,四川德阳 618000；3. 中国地质科学院矿产综合利用研究所, 四川成都 610041；4. 成都理工大学地球科学学院, 四川成都 610059）

锂元素作为战略性清洁能源金属，在全世界受到了广泛关注[1]，围绕该矿种的找矿及选矿工作也成为研究的热点[2-4]。列门地区位于可尔因花岗伟晶岩型锂多金属矿集区的南西地段，该矿集区内分布有一系列超大型、中型锂多金属矿床，成矿条件优越[5-7]。土壤地球化学调查作为一种有效缩小找矿靶区乃至直接发现矿（化）体的手段，大多成功应用于有色金属矿产的勘查[8]，很少针对稀有金属找矿。在开展过1∶5万水系沉积物测量的基础上，针对地球化学异常在列门地区布置1∶1万土壤地球化学测量，通过圈定土壤地球化学异常，开展异常查证工作，成功在该地区发现了五个新的锂矿（化）体，找矿效果较好。

1 成矿地质背景

工作区大地构造位置处于松潘-甘孜褶皱造山带东南段（图1a），川西稀有金属成矿带中段的可尔因花岗伟晶岩型锂多金属矿矿集区内。区域上广泛出露三叠系西康群复理石建造，岩性主要为浅变质的板岩、变质砂岩，以发育鲍玛序列为其典型的沉积特征；区内岩浆作用强烈，发育有一系列晚三叠世的中性-酸性岩浆岩[9]，岩性为石英二长岩、石英闪长岩、花岗岩等，一般认为花岗岩与该地区锂矿的形成具密切的成生联系；区内广泛分布花岗伟晶岩脉，从岩体往外，依次可分为微斜长石型、钠长石型、钠长石锂辉石型和钠长石锂云母型花岗伟晶岩。锂矿体产于可尔因岩体外接触带的钠长石锂辉石型和钠长石锂云母型花岗伟晶岩脉中，一般为全脉矿化[6]。区内目前已发现了（超）大型矿床2个（党坝、李家沟）、中型矿床6个（业隆沟、阿拉伯、地拉秋、太阳河、观音桥和瓦英）（图1b）；区内构造变形作用强烈，发育近东西走向的褶皱构造和北东-南西走向的走滑断层，Xu[11]等研究认为可尔因岩体、花岗伟晶岩、锂矿体及周缘的变质岩共同构成了一穹隆构造。

图1 研究区大地构造位置图（a）及区域地质简图（b）（据文献[10]修改）Fig.1 Geotectonic location map of the study area and regional geological sketch map (b)

2 研究区地质特征

研究区内出露上三叠统侏倭组（T3zw）和杂谷脑组（T3z）地层（图2）。侏倭组上段（T3zw2）岩性为浅绿色中-厚层状透辉石英角岩与灰色中层状黑云石英角岩互层；侏倭组下段（T3zw1）岩性以深灰色中层状黑云石英角岩、黑云石英片岩为主，夹红柱黑云石英片岩，偶见中层状透辉石英角岩的夹层。杂谷脑组（T3z）岩性为深灰色中-厚层状透辉石英角岩夹深灰色薄层状黑云石英片岩；区内北西部有发育断层构造，属区域断裂娃尔都断裂的一部分。

图2 列门地区地质及综合异常图Fig.2 Geological and synthetic anomaly map of Liemen area

断层走向北东-南西向，倾向南东，倾角70°左右，破碎带宽～5 m，切穿三叠系地层，破碎带碎裂化、透镜化、泥化发育，断层性质为左行平移断层。其次，区内还发育有小型褶皱构造，多为同斜褶皱，两翼及核部节理裂隙十分发育，控制伟晶岩脉的产出状态；区内侵入岩为黑云母二长花岗岩；区内主要出露花岗伟晶岩脉，少量细晶岩脉（图2）。

3 土壤地球化学特征

3.1 样品采集与测试

1∶1万土壤地球化学测量严格按照有关规范执行。采样网度为100 m×20 m，采样介质为土壤B层或C层中的细粒级物质，共采集了1016件样品。样品测试在中国地质科学矿产综合利用研究所完成，分析元素为Li、Be、Nb、Ta、Rb、Cs，分析方法为XRF、ES、ICP及ICP-MS配套分析法[10]。

3.2 元素含量及相关性特征

对工作区内土壤样品的分析数据进行了统计，统计结果见表1。

表1 列门地区土壤地球化学特征参数Table 1 Soil geochemistry characteristic parameters in Liemen area

研究区内各元素变异系数由Be (1.67)→Ta(1.37) →Li (1.28) →Cs (1.08) →Rb (1.02) →Nb (1.00)逐渐减小，但均大于等于1，均为强变异，表明6种元素的高值点较多，富集成矿的可能性较大。

与全国土壤地球化学背景基准值相比，列门地区土壤中元素丰度值均高于基准值，其中Li、Cs值为基准值的3～5倍，表明这两种元素在列门地区成矿的可能性较大，这与1∶5万水系沉积物测量得出的区域特征是一致的[10]，列门地区附近的观音桥和太阳河锂矿区内均具Cs的异常，表明Cs元素是本区一种重要的成矿指示元素。中位数均小于均值，表明研究的6种元素在本区存在局部活化富集或者叠加富集的可能[13]。

运用R型聚类分析的方法研究了列门地区土壤样品之间的相关性（图3）。区内各元素总体相关性较好。Be-Nb-Rb相关性最好，相关性系数为0.59，Li-Cs的相关性系数为0.58，以γ=0.47的相似度为界，可以把该区元素分为两类，一类为Li-Cs-Be-Nb-Rb，另一类为Ta。

图3 列门地区元素R型聚类分析谱系Fig.3 Elemental dendrogram of R-cluster in Liemen area

3.3 单元素异常特征

以该地区元素原始含量的平均值±3倍的标准差，剔除范围以外的数据，迭代处理，最终符合正态分布后，以处理后数据集的平均值+1倍的标准差为异常下限，计算的和采用的异常下限值见表2。各元素分别以1倍、1.5倍和2倍的异常下限圈定外带、中带和内带。6种元素异常图见图4。共圈定Li异常14处，Be异常8处，Cs异常11处，Rb异常6处，Nb异常8处，Ta异常12处。其中Li、Be元素发育异常内、中、外带，Cs、Ta元素发育异常中、外带，而Rb和Nb仅发育外带异常。

图4 列门地区土壤地球化学单元素异常图Fig.4 Soil geochemical single element anomaly map of Liemen area

表2 列门地区元素异常下限值统计Table 2 Statistical table of elemental threshold in Liemen area

Li异常特征：异常规模中等，呈东西向展布，主要发育外带异常，异常最大值1400×10-6；Be异常特征：主要发育于工作区东北部，异常规模大，呈东西向展布，浓集中心明显，异常最大值19.40×10-6；Cs异常特征：主要分布在工作区南西部，异常规模中等，呈近东西向展布，异常最大值130×10-6；Rb异常特征：主要分布在工作区北东部，异常规模较小，呈北西向和北东向展布，异常最大值259×10-6；Nb异常特征：主要分布在工作区东部，异常规模中等，呈北东向展布，异常最大值29×10-6；Ta异常特征：主要分布在工作区南东部，异常规模中等，呈北东向展布，异常最大值4.82×10-6。

3.4 综合异常特征

根据6种元素的叠合程度，在工作区内共圈定5处综合异常（图2），其中Ⅱ号综合异常区位于黑云母二长花岗岩体内，推断其异常主要由岩体中元素高背景值导致。Ⅰ号综合异常位于工作区西北部断裂附近，地势南高北低，呈近东西向展布，异常面积约950 m2，由Li、Be、Cs组成，Li可见浓度分带，Li、Be浓集中心相互叠加；Ⅲ号综合异常位于工作区东部，地势南高北低，呈近东西向展布，异常面积5100 m2，由Li、Be、Cs、Nb、Ta、Rb组成，其中Li、Be、Rb可见浓度分带，强浓集中心相互叠加；Ⅳ号综合异常位于工作区南西部，地势南高北低，呈近东西向展布，异常面积2850 m2，由Li、Cs、Rb组成，其中Cs可见浓度分带，元素Li和Cs强浓集中心相互叠加；Ⅴ号综合异常位于工作区南东部，地势南高北低，呈近东西向展布，异常面积1660 m2，由Li、Cs、Nb和Ta组成，其中Li可见浓度分带，元素Li和Cs强浓集中心相互叠加。

4 异常查证

综合考虑工作区的情况，对Ⅰ、Ⅲ、Ⅴ、Ⅳ号综合异常进行了探槽工程查证，圈定了5条花岗伟晶岩型锂矿（化）体（图2），各矿（化）体特征叙述如下[14]：

L1号矿（化）体赋存于花岗伟晶岩中，矿（化）体形态为脉状，总体走向220～230°，倾向南东，近直立，地表出露长度约20 m，厚2～3 m，围岩为二云母石英片岩。矿石呈灰白色，细-中粒花岗伟晶结构，块状构造，主要含锂矿物为锂辉石，含量8%～10%。取样分析表明其Li2O平均含量0.52%，达到边界品位。

L2号矿（化）体赋存于花岗伟晶岩中，矿（化）体形态为脉状，总体走向205～210°，倾向南东，倾角50°左右，地表出露长度约230 m，厚3～5 m，围岩为二云母石英片岩。矿石呈灰白色，细-中粒花岗伟晶结构，块状构造，主要含锂矿物为锂辉石，含量8%～12%。取样分析表明其Li2O平均含量达1.17%，达到工业品位。

L3号矿（化）体赋存于花岗伟晶岩中，矿（化）体形态为脉状，总体走向45～50°，倾向南东，倾角80°左右，地表出露长度约40 m，厚2～5 m，围岩为黑云石英片岩。矿石呈灰白色，细-中粒花岗伟晶结构，块状构造，主要含锂矿物为锂辉石，含量25%～30%。取样分析表明其Li2O平均含量达2.24%，达到工业品位。

L4号矿（化）体赋存于花岗伟晶岩中，矿（化）体形态为脉状，总体走向292～300°，倾向南西，倾角80°左右，地表出露长度约140 m，厚2～3 m，围岩为黑云母石英片岩。矿石具细粒花岗伟晶结构，块状构造，主要含锂矿物为锂辉石，含量20%～25%。取样分析表明其Li2O平均含量达1.20%，达到工业品位。

L5号矿（化）体赋存于花岗伟晶岩中，矿（化）体形态为脉状，总体走向285～300°，倾向南西，倾角60°左右，地表出露长度约150 m，厚2～3 m，围岩为黑云母阳起石英片岩。矿石具中细粒花岗伟晶结构，块状构造，主要含锂矿物为锂辉石，含量25%～30%。取样分析表明其Li2O平均含量达2.14%，达到工业品位。

5 找矿前景分析

已有的勘查及研究成果表明，可尔因地区锂多金属矿床主要产于距可尔因复式花岗岩体外接触带3-8 km的红柱石变质带内。工作区距可尔因复式花岗岩体约3.2 km，区内广泛发育上三叠统红柱石片岩，在其西部和南东部已发现有观音桥和热达门中型锂多金属矿床，1:5万水系沉积测量表明在该区存在一个以Li为主（具三级浓度分带），伴生Be、Cs的综合异常区[10]。因此，该地区是寻找以锂为主成矿元素，伴生Be、Nb、Ta稀有金属矿床的有利部位，找矿前景良好[5-6,11]。

通过本次土壤异常查证工作（地表填图及探槽揭露），在列门地区土壤综合异常区内共发现了5条花岗伟晶岩型锂矿（化）体，计算的Li2O远景资源量达2万t[14]，说明该地区具较好找寻锂多金属矿的潜力。建议进一步对矿化线索进行地表追索，布置激电中梯测量、构造地球化学采样[15]等物探、化探手段，查明矿化体的可能延伸情况，在此基础上，择优开展钻探工作，验证矿化体的深部延伸情况。另外，在Ⅲ号综合异常区西部，靠近L3号矿化体的地区，土壤中Li异常值达1400×10-6，本次工作由于浮土层厚，探槽未能揭露基岩，因此，对该区块矿化情况不明，建议对该地区开展浅钻验证工作，有望进一步实现找矿突破。