西藏喜马拉雅带稀有金属矿勘查与研究进展
2022-09-03李光明张林奎
张 志,李光明,张林奎
(中国地质调查局成都地质调查中心,四川 成都 610081)
0 引言
在全国“十四五”规划和2035年远景目标纲要中,能源资源安全战略占据有重要地位,对于保障国家经济安全意义非凡。西藏地处我国西部边陲,发育有铜、金、钼、铬、锑、钾盐等多种战略性矿产资源,是我国非常重要的铜等战略性矿产资源基地。因此,西藏地区战略性矿产资源的找矿勘查与科学研究工作承载着经济与国防双重意义。
喜马拉雅成矿带位于我国西藏南部,并进入印度、尼泊尔、不丹等国,因此该带内赋存的矿产资源不仅具有经济意义,在某种程度上还具有一定的战略意义。喜马拉雅成矿带是全球巨型成矿域——特提斯成矿域的重要组成部分(Hou et al., 2015),位于由印度-亚洲大陆碰撞造山过程形成的全球最年轻、最典型的陆-陆碰撞造山带——喜马拉雅造山带中。因其特殊的地理位置、多类型的成矿作用、多阶段的成矿历史、优越的成矿条件而备受广大矿床学家关注(侯增谦,2010;侯增谦等,2003, 2006a, 2006b, 2008;聂凤军等,2005;杨竹森等,2006;Yang et al., 2009;郑有业等,2014)。早期研究发现,该带以发育大量金、金锑以及锑矿床(点)为显著特色,被公认为青藏高原重要的金锑矿化集中区(聂凤军等,2005)。随着勘查程度的提升,在该带上相继评价出扎西康(梁维等,2013,2014,2015;李应栩等,2015;Duan et al., 2016; Wang et al., 2017, 2018, 2019; Xie et al., 2017; Sun et al., 2018; Zhou et al., 2018)、西午、柯月(林彬等,2016)、吉松(梁维等,2019)、则当等一批大中型铅锌矿床,表明喜马拉雅成矿带除了金锑,铅锌也有富集。近年来,笔者所在团队承担的地质调查项目在该带东段发现了错那洞锡铍钨多金属矿床(张志等,2017;李光明等,2017;张林奎等,2018;Cao et al., 2020, 2021),为该带成矿元素组合又增添了新的成员,打开了喜马拉雅带寻找稀有金属矿的新窗口。随后,笔者所在团队又在该带洛扎地区发现了铍铌钽矿找矿线索(黄勇等,2019;付建刚等,2020,2021),显示喜马拉雅地区具较大的稀有金属找矿前景。更可喜的是,近年来中国科学院地质与地球物理研究所吴福元院士团队及秦克章研究员团队在该带西部珠峰地区也发现了较好的锂矿找矿线索(吴福元等,2021;秦克章等,2021;刘小驰等,2021;刘晨等,2021)。前述诸多稀有金属找矿线索的发现表明,喜马拉雅带有望成为我国新的一条稀有金属成矿带(图1),应加大勘查投入并加强综合研究。
图1 喜马拉雅带淡色花岗岩分布图与稀有金属矿化线索分布点(据Wu et al., 2020修编)Fig.1 Distribution of the Himalayan leucogranites and the rare metal mineral locations(after Wu et al., 2020)
矿床学的科学研究要服务于找矿勘查,而找矿勘查要面向国家需求。铍锂铌钽等稀有金属矿属于目前我国新确立的战略性矿产资源中的紧缺矿产资源,对于稀有金属矿的找矿勘查工作是当前国家对于能源资源安全需求的重要组成部分。尽管目前喜马拉雅带发现了诸多令人振奋的稀有金属找矿线索,也有诸多优秀的关于稀有金属成矿作用的科学研究成果报道,但目前喜马拉雅带的稀有金属大部分为找矿线索,还未进行勘查评价也并未达到“矿床”级别。但值得肯定的是,喜马拉雅带能够找到稀有金属矿,这让喜马拉雅带的找矿工作打开了新篇章。目前,喜马拉雅带稀有金属找矿线索较多,发现的矿化类型也较多,针对什么样的矿化类型重点开展工作对于该带稀有金属找矿至关重要。鉴于此,本文梳理总结了当前我国西藏境内喜马拉雅带稀有金属矿已有的找矿勘查与科学研究成果,提出了进一步工作的重点方向,以期为喜马拉雅带稀有金属的找矿勘查提供些许参考。
1 地质背景
喜马拉雅造山带主体由4个近平行的东西向的构造单元组成(图1B、图2A),从南至北分别为亚喜马拉雅、低喜马拉雅、高喜马拉雅和特提斯喜马拉雅,分别由主边界逆冲断层(MBT)、主中央逆冲断层(MCT)和藏南拆离系(STDS)分隔(Yin et al., 2000;Pan et al., 2012)。
喜马拉雅带位于印度河-雅鲁藏布江缝合带(ITS)以南,东西向延伸超过1300 km,是西藏著名的锑金多金属成矿带(图1A;Yin et al., 2000;Pan et al., 2012)。特提斯喜马拉雅带主要由古生界—中生界组成(Pan et al., 2012; Kohn, 2014; Zhang et al., 2020, 2021)。中生界主要由中下三叠统、上三叠统、侏罗系和白垩系组成。中下三叠统岩石组合由浅海相砂岩和页岩(板岩)组成。上三叠统岩石组合由陆棚砂岩和板岩(页岩)组成。侏罗系岩石组合包括泥晶灰岩(板岩)、细粒变质砂岩和泥晶灰岩与火山岩夹层。白垩系岩石组合主要由碎屑岩和白垩系双峰式火山岩组成(Zhu et al., 2008, 2009; Liu et al., 2015; Zhou et al., 2017; Huang et al., 2019)。古生界可见下二叠统地层,岩石组合由砾岩、砂岩、生物碎屑大理岩和粉砂质板岩组成。高喜马拉雅由元古界至古生界高级变质沉积岩和变质火成岩组成(Le Fort, 1975; Searle et al., 2003)。这些高级变质岩主要可见有蓝晶石/硅线石混合岩、石英岩、钙硅酸盐、正片麻岩、副片麻岩和片岩等(Le Fort, 1975; Searle et al., 2003)。低喜马拉雅由元古界地层组成,岩石组合为低级变质沉积序列,可见典型的绿片岩相变质作用(Kohn, 2014)。印度板块向北俯冲在特提斯喜马拉雅地区形成了一系列复杂的前陆褶皱和东西向脆性韧性断裂,在高喜马拉雅与低喜马拉雅地区则发育大量的逆冲断层(Kohn, 2014)。
喜马拉雅带岩浆活动强烈,形成了多期次岩浆作用记录,主要包括新元古代双峰式岩浆活动(>800Ma;其酸性端元主要为花岗片麻岩,基性端元主要斜长角闪岩)(Ding et al., 2016; Wang et al., 2017; Zhang et al., 2021)、古生代岩浆活动(±500Ma,岩性主要为花岗片麻岩)(Ding et al., 2015; Zhang et al., 2019)、早白垩世(145~130 Ma)双峰式岩浆活动(其酸性端元可见有流纹岩、英安岩等,基性端元可见有玄武岩、辉绿岩、辉长岩、辉绿辉长岩等)(Zhu et al., 2008, 2009; Liu et al., 2015; Zhou et al., 2017; Huang et al., 2019)和新生代(44~7 Ma)淡色花岗岩浆活动(Zeng et al., 2011, 2015; Zheng et al., 2016; Gou et al., 2016; Liu et al., 2014, 2016, 2017, 2019; Huang et al., 2017)。
喜马拉雅带主要可见有金锑、铅锌及稀有金属三大类成矿作用。金锑成矿作用较强,目前已发现有50余个金、锑或金锑矿床(点),代表性的矿床有马攸木、邦布、故穷、念扎、查拉普、折木朗、明塞、马扎拉等(图2B)。代表性的铅锌矿床主要有扎西康、西午、柯月、吉松、夏隆岗、卡达等(图2B)。稀有金属矿为近年来新发现的成矿作用类型,代表性的矿床为错那洞,另在拉隆、琼嘉岗等地也发现了较好的找矿线索(图1B)。
2 喜马拉雅成矿带的由来
喜马拉雅成矿带位于雅鲁藏布江缝合带以南的喜马拉雅地区(图2A)。一直以来,喜马拉雅地区主要是以构造单元进行划分与命名,从北自南划分出了特提斯喜马拉雅、高喜马拉雅、低喜马拉雅和亚喜马拉雅等次级构造单元。但由于喜马拉雅地区属于高寒山区,交通条件极差,因此找矿勘查工作长期未有明显成果,而喜马拉雅地区也长期未有“成矿带”之称。据考证,Jankovic等早在上世纪70年代已将喜马拉雅地区纳入特提斯欧亚成矿带的范畴(Jankovic, 1977),但并未厘定喜马拉雅次级成矿带。1979年,我国西藏地区组织实施的1∶100万拉萨幅区调工作在喜马拉雅地区发现了较多锑、金、铅锌等成矿作用,但未开展进一步的勘查评价工作,也尚未建立起“成矿带”的概念。1989年,赖祥政等(1989)正式以“喜马拉雅成矿带”为名介绍了该带的矿床地质特征,但该“喜马拉雅成矿带”范围较大,可分为次喜马拉雅带、低喜马拉雅带、高喜马拉雅带、藏南喜马拉雅带、印度河-雅鲁藏布江缝合线带、冈底斯带6个区带,其中藏南喜马拉雅带与本文所述的喜马拉雅带大致相当。随后,在西藏自治区于2002年启动的第一轮矿产资源规划中将雅鲁藏布江缝合带以南的喜马拉雅地区正式命名为喜马拉雅成矿带。随着该带金、锑、铅锌等找矿成果的不断增加,该带名称随之发生诸多变化。郑有业等(2004,2014)将该带命名为藏南金锑成矿带或北喜马拉雅金锑多金属成矿带;杨竹森等(2006)将其称之为藏南拆离系金锑矿带;戚学祥等(2008)则称其为喜马拉雅前陆褶皱带金锑成矿带。目前该带名称尚未统一,一是由于找矿工作程度的限制,二是想要讨论的成矿带范围不一致。现有勘查与研究成果显示,喜马拉雅地区的金、锑、铅锌成矿作用主要发育于特提斯喜马拉雅地区,稀有-钨锡等成矿作用在特提斯喜马拉雅至高喜马拉雅地区均有发育。鉴于此,笔者建议将西藏雅鲁藏布江缝合带以南发育有稀有、金、锑、铅锌等成矿作用的喜马拉雅地区统一命名为喜马拉雅稀有-金锑-铅锌多金属成矿带,可简称为喜马拉雅成矿带。
图2 喜马拉雅成矿带东段发育的金锑-铅锌矿床(点)分布图(据Zhang et al., 2020修编)Fig.2 Distribution of Au-Sb and Pb-Zn deposits or ore occurrences of the eastern Himalayan belt (after Zhang et al., 2020)
3 喜马拉雅成矿带稀有金属矿找矿进展
喜马拉雅带发现有稀有金属成矿作用可追溯到上世纪20—30年代,Heron(1922)报道了在珠峰地区探险的地质成果中已发现有绿柱石。Heim and Ganss(1939)①报道了瑞士探险队1936年在印度西北部Bhagat Kharak冰川一带的伟晶岩中发现了锂辉石。我国科研工作者对喜马拉雅地区稀有金属矿关注相对较晚,赖祥政等(1989)首次对喜马拉雅带的宝石矿产进行了介绍,提出伟晶岩型绿柱石是喜马拉雅带重要的宝石矿产。随后关于喜马拉雅带稀有金属矿的找矿勘查与研究工作长期处于停滞状态。得益于喜马拉雅带广泛分布的淡色花岗岩岩石学研究新进展(吴福元等,2015;Wu et al., 2020),高分异花岗岩可能形成稀有金属矿产资源的新找矿方向登上喜马拉雅带找矿舞台。2016年,由成都地质调查中心组织的地调科研队伍在喜马拉雅东段错那洞地区率先取得了铍稀有金属矿找矿新发现(张志等,2017;李光明等,2017),随后又在洛扎县拉隆地区发现了铍-铌-钽成矿作用(付建刚等,2020,2021)。2021年,中国科学院地质与地球物理研究所吴福元院士团队及秦克章研究员团队又在珠峰及其外围地区发现了较好的锂矿找矿线索(吴福元等,2021;秦克章等,2021;刘小驰等,2021;刘晨等,2021),显示喜马拉雅带良好的稀有金属矿找矿前景。目前,仅我国西藏境内的喜马拉雅带已发现有伟晶岩型锂铍矿、锡石-硫化物型锡铍矿、矽卡岩型铍锡钨矿、矽卡岩型铍铌钽矿、钠长石花岗岩型铍铌钽矿、热液脉型萤石铍矿6种稀有金属矿化类型,现将该带上已发现的主要稀有金属找矿线索介绍如下。
3.1 错那洞锡铍钨矿
错那洞锡铍钨矿位于藏南扎西康矿集区南部(图3),是喜马拉雅带首个成型的锡铍稀有金属矿床(张志等,2017;李光明等,2017)。该矿床由矿调工作发现,赋存于错那洞穹隆构造中(张林奎等,2018)。早期,找矿工作主要针对穹隆中大规模展布的矽卡岩带,并发现了规模较大的铍钨矿体。然而,研究工作显示,矽卡岩中的铍仅有极少量赋存于硅铍石、羟硅铍石中而可以被利用,大部分则进入了符山石、石榴石等矽卡岩硅酸盐矿物晶格中(笔者团队未发表资料;何畅通等,2020),难以在当前技术经济条件下被利用。随后,在进一步的勘查工作中,发现了较好的锡石-硫化物型锡铍钨矿,锡主要以锡石形式存在,钨主要以白钨矿形式存在,铍主要以绿柱石形式存在,各成矿元素的利用性均较好(李光明等,2021),该发现开辟了错那洞找矿工作的新方向。
年代学资料来源:吉松据梁维等,2019;扎西康据Sun et al., 2018; 明塞-姐纳各普据Zhang et al., 2020; 董随亮等,2017;错那洞据Cao et al., 2020, 2021; 夏隆岗、则当、拉木由塔、塔嘎等矿床Ar-Ar年代学及错那洞部分独居石及锡石U-Pb年代学资料为笔者待发表资料,显示稀有-铅锌-金锑在时空上的紧密联系图3 扎西康矿集区地质图Fig.3 Geological map of zhaxikang Ore concentration area
错那洞地区目前发现有矽卡岩型铍钨矿、伟晶岩型铍铷矿、锡石-硫化物型锡铍钨矿、云英岩型锡矿、热液脉型萤石铍矿5种矿化类型,其中锡石-硫化物型锡铍钨矿及云英岩型锡矿最具找矿价值。目前错那洞地区已发现有祥林、昌明、日纳、余那扎4个稀有金属矿化点(图3),其中位于错那洞北部的祥林矿段发育有成矿作用类型最多、成矿强度最大的锡铍钨矿,且勘查工作程度最高(图4),可作为错那洞地区锡铍钨成矿作用的代表,本文作为重点介绍。
图4 错那洞祥林矿段地质矿产图Fig.4 Geological map of Xianglin deposit
错那洞祥林矿段发育上述5种矿化类型,鉴于矽卡岩中同时发育有可被利用的钨矿,因此找矿工作中除了重点勘查锡石-硫化物型锡铍钨矿外,还兼顾了矽卡岩型铍钨矿。通过地表槽探及稀疏钻探工程控制,目前祥林地区共圈定锡石-硫化物型锡铍钨矿体8条,圈定出了矽卡岩型铍钨矿体9条。其中,Z6号矿体为代表性锡石-硫化物型锡铍钨矿体,而Z1-1号矿体为代表性矽卡岩型铍钨矿体。Z6号锡石硫化物型矿体目前由11个地表工程及2个钻孔控制,已控制走向长720m,单工程Sn见矿厚度在0.99~16.58m之间,矿体平均厚度4.31m,单工程Sn平均品位在0.22%~4.62%之间,矿体平均品位1.66%;伴生WO3平均品位0.08%。Z1-1号矿体目前由6个钻孔及11个地表工程控制,走向上工程控制间距100~570m,倾向上工程控制间距160~360m。目前控制走向长1150m,控制倾向延伸790m,控制钨矿平均厚度3.38m,WO3平均品位0.18%(夏祥标等,2021②)。
最新的地质调查工作中,新解体出了Z10号云英岩型锡矿体,又在祥林地区北部新发现了Z15号锡石-硫化物型锡矿体,同时在祥林东部地区新发现了Z13号锡石-硫化物型锡矿体。其中Z10矿体为受北东向断裂构造带控制的云英岩型矿体,主要赋存于强云英岩化二云母花岗岩中,目前由4个工程控制,控制走向长220m,单工程见矿厚度2.77~8.47m之间,矿体平均厚度5.76m。单工程Sn平均品位在0.22%~0.52%之间,矿体Sn平均品位0.47%,伴生WO3平均品位0.08%,伴生BeO平均品位0.04%。Z15号锡石-硫化物型锡矿体目前由4个地表工程控制,初步控制走向长>300m,矿体单工程厚度在3.4~27.11m之间,矿体平均厚度11.28m。单工程Sn平均品位在0.38%~0.91%之间,矿体Sn平均品位0.57%。Z13号锡石-硫化物型锡矿体目前由4个地表工程控制,初步控制走向长>400m,矿体厚度在1.6~5.25m之间,共生W,伴生Be,Sn平均品位1.17%,WO3平均品位0.30%,BeO平均品位0.042%。新发现的Z13及Z15号矿体均具备较大的进一步找矿价值。
研究显示,祥林矿区主要矿石矿物为锡石、白钨矿、绿柱石、萤石,脉石矿物主要可见石英、绢云母、电气石,以及大量的钙铝榴石、符山石、钙铁辉石、阳起石、绿帘石、绿泥石等矽卡岩矿物。其中锡石-硫化物型锡铍钨矿体的矿物组合为锡石+毒砂+白钨矿+绿柱石+黄铁矿,另可见少量闪锌矿。最新的实验室流程选矿试验工作显示,祥林地区锡石-硫化物型锡铍矿石经过“重选-浮选”工艺,获得了品位为52.52%的锡精矿产品,回收率71.32%;品位为96.97%的萤石精矿产品,回收率68.16%;获得BeO为0.98%的铍粗精矿,BeO的回收率31.18%,初步表明矿区锡石-硫化物型锡铍矿中锡、铍、钨均可以被利用(李光明等,2021;梁维等,2020,2021)。
A-B.脉状锡石-硫化物脉型矿体;C-D.块状锡石-硫化物矿石;E.云英岩型矿石,可见大颗粒锡石;F.云英岩型矿体中可见锡石-石英细脉;G.萤石铍矿体中萤石与绿柱石共生;H.锡石-硫化物型矿体中锡石可见环带结构;I.锡石与绿柱石共生。Cst—锡石;Brl—绿柱石;Fl—萤石图5 祥林矿区矿体与矿石特征Fig.5 Characteristics of ore body and ore in Xianglin deposit
3.2 拉隆铍铌钽矿
拉隆为近年来新发现的穹隆构造,并发现了与高分异淡色花岗岩相关的铍铌钽稀有金属成矿作用(付建刚等,2020,2021)。据地质填图工作及相关研究显示,拉隆穹隆与错那洞穹隆相似,也发育核部、中部及盖层三层结构(图6;付建刚等,2020)。其中核部主要由二云母花岗岩、白云母花岗岩、伟晶岩、伟晶质花岗岩和钠长石花岗岩组成(未见老基底出露)。中部为滑脱系,主要由一套中-高变质程度的片岩和夹于片岩之中的大理岩、矽卡岩、变形花岗岩和伟晶岩组成,整体表现为一条规模较大的韧性剪切带。盖层主要由变质程度低的千枚岩和低变质或未变质的粉砂质板岩组成。拉隆穹隆发育有典型的巴洛式变质作用(由外向内呈现出硬绿泥石变质矿物带、石榴石-黑云母变质矿物带、十字石-石榴石变质矿物带、蓝晶石变质矿物带)和热接触变质作用(付建刚等,2020,2021)。
图6 拉隆穹隆地质图(据付建刚等,2021修编)Fig.6 Geological map of the Lalong dome (after Fu et al., 2021)
据付建刚等(2021)调查研究显示,目前拉隆穹隆主要发现了矽卡岩型铍铌钽矿及钠长石花岗岩型铍铌钽矿两种稀有金属矿化类型。矽卡岩型Be-Nb-Ta稀有金属矿主要赋存在滑脱系矽卡岩中,环绕穹隆分布,主要矿石矿物可见有羟硅铍石、硅铍石、绿柱石、白钨矿、锡石、铌钽矿等(付建刚等,2021)。其中,调查发现的含矿矽卡岩带长约3~4 km,宽约30~80 m,延伸较稳定。钠长石花岗岩型铍铌钽矿赋存于穹隆产出的钠长石花岗岩中,在空间上与矽卡岩非常密切。调查显示,拉隆钠长石花岗岩主要呈白色或奶白色,主要组成矿物为钠长石、石英、白云母和石榴石。钠长石花岗岩中Be、Nb、Ta含量整体较高,部分已达到工业品位,其中Nb含量最高可达215×10-6,Ta含量最高可达145×10-6,均高于其工业品位(付建刚等,2021)。目前根据稀疏的地表工程已圈定出矽卡岩型铍铌钽矿及钠长石花岗岩型铍铌钽工业矿体各1条,后续找矿潜力较大。
3.3 珠峰地区锂矿
近年来中国科学院地质与地球物理研究所吴福元院士团队及秦克章研究员团队在珠峰地区相继发现了热曲、琼嘉岗、普士拉、前进沟等伟晶岩型及锂云母/锂电气石型锂稀有金属找矿线索,找矿意义重大。鉴于这些地区均在珠峰地区外围,且相隔不是太远,本文暂以珠峰地区锂矿予以概括。
琼嘉岗伟晶岩型锂矿位于西藏定日县岗嘎镇以南,发育有40余条锂辉石伟晶岩脉,具超大型规模远景。秦克章等(2021)调查研究显示,琼嘉岗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,伟晶岩体最宽可达百米,走向延长数百米至上千米。该地区发现的伟晶岩可分为细粒钠长石带(Ⅰ带)、分层细晶岩带(Ⅱ带)和块体微斜长石+锂辉石带(Ⅲ带)。其中含有锂辉石的伟晶岩带内主要以块体微斜长石,以及块体中的中-粗晶锂辉石、细粒石英和细粒钠长石集合体组成,主要矿物包括微斜长石、青绿色锂辉石(粒径10~15cm,以长柱状为主,少量短柱状和粒状)等。分析结果显示,锂辉石伟晶岩氧化锂含量在0.02%~3.30%之间,平均为1.30%,大部分锂辉石伟晶岩样品均达到工业品位要求。目前仅针对少部分锂辉石伟晶岩脉进行了初步的评价工作,已显示出该地区的锂矿找矿潜力巨大。
刘小驰等(2021)报道了珠峰北侧热曲地区发现的锂辉石伟晶岩,出露规模相差较大,长度0.5~3m、厚度0.2~1.5m不等。伟晶岩本身受到拆离断层的显著控制,总体为北西—南东向延伸,呈脉状、透镜体状、板状产出于“黄带层”下部的大理岩当。热曲地区发现的锂辉石伟晶岩未见明显的分带特征,也未见相应的淡色花岗岩出露。这些锂辉石伟晶岩主要由锂辉石、石英、钾长石、钠长石、白云母、磷灰石、透锂长石、绿柱石、锡石、铌钽铁矿等组成,其中部分伟晶岩中锂辉石含量可达30vol%~40vol%。该地区发现的矿化锂辉石伟晶岩脉本身就是非常好的找矿标志,值得开展进一步的勘查评价工作。
Liu et al.(2020)报道了普士拉峰北侧发现的卓莫古含锂辉石伟晶岩。该地发现的锂辉石伟晶岩与琼嘉岗相隔较近,其锂辉石伟晶岩通常侵位于钠长石花岗岩中以及岩体上部的大理岩中。目前该地区已发现有15条锂辉石伟晶岩脉,脉长大多>10m,脉宽在0.5~2.5m之间。该地区发现的锂辉石伟晶岩脉大部分无明显分带,矿物组合为锂辉石+钾长石+石英+钠长石。个别大的伟晶岩脉可见有外带(石英+钠长石+白云母)中间带(石英+钠长石+电气石)核心区(石英+钾长石+锂辉石或石英+钠长石+锂辉石)的分带特征。
此外,刘晨等(2021)报道了珠峰北侧前进沟地区发现的以锂云母和锂电气石为主的伟晶岩型锂矿化线索。该地区发现的锂成矿伟晶岩主要由钾长石、钠长石、石英、云母(铁锂云母和锂云母)、电气石(黑电气石和锂电气石)等组成,副矿物主要有绿柱石、铌铁矿族矿物、含铌金红石、锆石、独居石等,显示一定的锂云母-锂电气石伟晶岩型锂矿找矿潜力。
4 喜马拉雅成矿带稀有金属成矿作用研究进展与存在问题
4.1 主要研究进展
鉴于喜马拉雅带稀有金属找矿工作尚处于起步阶段,目前关于该带稀有金属成矿作用的研究相对较少,主要集中在稀有金属成矿花岗岩岩石学研究与成矿作用过程研究两方面。
在成矿花岗岩岩石学研究方面,淡色花岗岩的成因是绕不开的话题。淡色花岗岩为Le Fort于1973年引入的花岗岩名称概念,由于其大面积分布于世界上最年轻的造山带而被广泛关注,相关研究文献数以千计。传统研究认为,喜马拉雅淡色花岗岩是高喜马拉雅变质岩系经原地低程度部分熔融而成(Harris et al., 1994),并长期占据学术界主导地位,而这种成因类型的花岗岩被认为是较少伴有稀有金属成矿作用的(吴福元等,2021)。随着研究程度的深入,诸多研究认为喜马拉雅淡色花岗岩并不是原地低程度部分熔融而成,而更可能为原生岩浆经历高度结晶分异而成(吴福元等,2015,2021;Wu et al., 2020),而这种高分异花岗岩通常被认为具备形成稀有金属矿产资源的较好潜力(陈骏等,2008)。该创新认识为喜马拉雅带稀有金属找矿工作指明了新的方向。尽管目前喜马拉雅淡色花岗岩的成因仍然存在争议,但这些淡色花岗岩确实可以形成Li-Be-Nb-Ta等稀有金属成矿作用是毋庸置疑的,就这点来看,高分异花岗岩的成因认识更具有合理性。然而,鉴于笔者知识有限,尚无法较为全面、客观的评述喜马拉雅淡色花岗岩成因这一重大科学问题,因此本文对于喜马拉雅淡色花岗岩成因暂不做详细讨论。
在稀有金属成矿作用过程研究方面,目前已有较多研究资料积累。据研究显示,目前喜马拉雅带稀有金属成矿作用主体可分期三期次。第一期为晚渐新世—早中新世伟晶岩型锂成矿作用,其成矿作用时代在25~23Ma左右,如琼嘉岗(秦克章等,2021)、热曲(刘小驰等,2021)、普士拉(Liu et al., 2020)等珠峰地区出现的伟晶岩型锂矿均形成于该时期。第二期为以拉隆为代表的铍铌钽稀有金属成矿作用,其成矿时代为早中新世(21Ma)(付建刚等,2020)。第三期以错那洞为代表,发育锡石-硫化物型锡铍钨矿、伟晶岩型铍铷矿、矽卡岩型铍钨矿、云英岩型锡矿及热液脉型萤石矿等多种矿化类型,成矿时代在18~14Ma之间(张林奎等,2018;Cao et al., 2020, 2021),具多阶段成矿特征。从区域上目前已发现的稀有金属成矿作用来看,从东至西,成矿时代逐渐变老,主要矿化类型具有从锡石-硫化物型锡铍钨矿→钠长石花岗岩型铍铌钽矿→伟晶岩型锂矿的变化特征。值得注意的是,该变化特征仅为目前有限的资料呈现的局部现象,随着勘查与研究工作的深入,可能会总结出完全不同的变化规律。
在典型矿床研究方面,目前报道的研究资料相对较少,主要集中在错那洞矿床。据流体包裹体及C-H-O-S同位素研究显示,错那洞矿床成矿流体主要源于中新世淡色花岗岩出溶的还原性成矿流体,成矿物质主要来源于岩浆,少量来自围岩,流体沸腾作用及其与围岩之间的水岩反应是成矿物质沉淀的关键控制因素(Cao et al., 2020, 2021)。需要注意的是,错那洞矿床浅部发现了较多的代表氧化环境的镜铁矿及石膏等矿物组合,表明晚期很可能具有天水的加入,而天水的加入是否对物质沉淀具有影响,需要进一步开展相关研究。
4.2 存在问题
从目前喜马拉雅带稀有金属研究现状可以看出,尚存在如下关键科学问题:
(1)制约稀有金属成矿的地质背景不清楚
已有研究表明,喜马拉雅带稀有金属成矿作用与淡色花岗岩浆活动是密切相关的。然而,淡色花岗岩的成因本身存在争议,其形成的深部动力学过程并不清楚。此外,喜马拉雅带大面积分布的中新世淡色花岗岩成岩时代与冈底斯斑岩铜矿带成矿斑岩成岩时代高度一致,他们之间是否具有源于深部的内在联系也不清楚。因此,对于喜马拉雅带稀有金属成矿地质背景研究依然任重道远。
(2)形成不同稀有金属矿化类型的关键控制因素不清楚
前述研究已表明,喜马拉雅带从东至西,控矿地质体不相同,主要矿化类型也具有从锡石-硫化物型锡铍钨矿→钠长石花岗岩型铍铌钽矿→伟晶岩型锂矿的变化特征。是什么控制了不同稀有金属矿化类型的产出?这是尚未解决的关键科学问题。
(3)锡钨与铍锂铌钽共生分异机制不清楚
从喜马拉雅带已发现的稀有金属矿床来看,锡钨的分布是十分局限的,目前仅在错那洞矿床有明确产出。错那洞矿床为锡铍钨共生,锡钨与铍成矿作用被认为是同一成矿系统的产物(李光明等,2021)。然而,为何在其他地方没有发现显著的锡钨成矿作用?它们之间的共生分异机制是什么?目前尚不清楚。此外,对于钨锡的成因而言,近年来已有研究表明南岭地区锡成矿花岗岩源于源岩经黑云母脱水熔融而成(Yuan et al., 2019),而钨成矿花岗岩源于源岩经白云母脱水熔融而成。如果该成因观点同样适用于喜马拉雅带,那么喜马拉雅带锡钨与稀有金属的共生分异机制需要重新考虑。
(4)稀有金属与铅锌-金锑成矿作用关系尚不明确
已有资料显示,喜马拉雅带稀有金属矿床的外围往往分布有大量的铅锌及金锑成矿作用,如扎西康矿集区就是典型实例(图3)。它们之间成矿时代相近,在平面上具有明显的从高温至中低温的分带特征,显示为同一成矿系统产物的基本格架。然而,它们是否确实为同一成矿系统的产物?受什么样的内在因素控制?目前尚未有明确的答案,需要开展进一步的研究。
5 喜马拉雅成矿带稀有金属成矿作用研究与找矿方向
尽管目前关于喜马拉雅淡色花岗岩的成因研究已有较多资料积累,但关于稀有金属成矿作用的研究仅停留在初级阶段,且目前的研究均停留在地表露头尺度,还不能完全反映稀有金属成矿过程的全貌。因此,针对喜马拉雅稀有金属成矿作用更深入的研究对于区域找矿工作而言意义重大。结合不断深入的勘查评价工作,笔者建议今后喜马拉雅稀有金属成矿作用研究应加强如下几方面:(1)结合目前区域上已发现的稀有金属矿化类型,系统厘定高分异淡色花岗岩岩相分带与稀有金属成矿分带的相互关系;详细解剖典型成矿伟晶岩的矿物组成分带及相应的稀有金属矿化分带,建立喜马拉雅式高分异淡色花岗岩-伟晶岩岩相分带与相应的稀有金属分带,以指导勘查评价工作;(2)对喜马拉雅带已有稀有金属矿化组合进行系统研究,探讨锂-铍-铌-钽-钨-锡共生分离机制;(3)加强典型矿床研究,在此基础上将喜马拉雅带已发现的稀有金属矿化类型作为一个整体或一个成矿系列来考虑,总结其成矿规律,建立喜马拉雅式稀有金属矿成矿模式与勘查模型;(4)加强喜马拉雅带稀有金属成矿作用与铅锌及金锑成矿作用关系研究,为区域协同找矿工作提供指导。
前文已经提及,喜马拉雅带发育有6种稀有金属矿化类型。但就可利用性及找矿前景来看,目前矽卡岩型铍矿利用性较差,而钠长石花岗岩型铍-铌-钽矿及热液脉型萤石-铍矿规模有限。在已发现的稀有金属矿化类型中,锡石-硫化物型锡-铍矿及伟晶岩型锂-铍矿均有较好的找矿效果或重要找矿发现,且可利用性较好,最具经济意义上的找矿价值。因此,建议该阶段重点开展锡石-硫化物型锡-铍矿及伟晶岩型锂-铍矿的找矿勘查工作,次要开展钠长石花岗岩型铍-铌-钽矿及热液脉型萤石-铍矿的研究与找矿评价,力争取得突破。此外,要做好区域稀有金属潜力评价工作,为区域稀有金属找矿工作提供支撑,同时兼顾资源潜力、技术经济可行性和环境影响“三位一体”综合评价,推动喜马拉雅带稀有金属矿产勘查与开发利用。
需要指出的是,喜马拉雅带新发现的稀有金属成矿作用大部分靠近我国边境地区,通过进一步的勘查评价工作有望形成西藏地区新的稀有金属成矿带,具有重大的战略意义。
致谢:在论文的撰写过程中得到了中国科学院地质与地球物理研究所吴福元院士及秦克章研究员、南京大学王汝成教授、中国地质科学院矿产资源研究所唐菊兴研究员到错那洞地区考察时的学术指导!参加野外工作的还有梁维高级工程师、董随亮高级工程师、夏祥标正高级高级工程师、付建刚副研究员、曹华文副研究员、王艺云博士、卿成实博士、张海博士、李应栩副研究员、吴建阳高级工程师、马国桃高级工程师、董磊高级工程师、代作文博士、黄春梅博士、郭伟康博士、徐培言博士等。审稿人对论文提出了建设性的修改意见,一并谨致谢忱。
中国地质调查局成都地质调查中心(以下简称“成都中心”)对于青藏高原的大地构造演化、矿产勘查评价及成矿作用研究均作出了重大贡献,作为主要承担单位完成的“青藏高原地质理论创新与找矿重大突破”项目更是获得了2011年度国家科技进步特等奖,是青藏高原地调科研重磅级功勋单位。笔者自2015年毕业进入成都中心工作以来,一直在喜马拉雅带从事稀有-铅锌-金锑矿产勘查评价与成矿作用研究工作,笔者感恩成都中心对我的培养,谨以此文祝贺成都中心成立60周年,祝福成都中心蓬勃发展,再创佳绩。
注释:
①Heim A, Gansser A, 1939. Central Himalaya, Geological observations of the Swiss expeditions 1936[R]. Mémoire Société Helvetique Science,73:1-245.
②夏祥标,李光明,张林奎,等,2021. 西藏山南市错那县吉松祥林铍锡多金属矿调查评价报告[R]. 中国地质调查局成都地质调查中心, 1-189.