阿尔金地区稀有金属成矿规律及成矿模型讨论

华克强，陈德本，刘 承

（新疆维吾尔自治区地质矿产勘查开发局第三地质大队，新疆 库尔勒 841000）

1 区域成矿地质背景

阿尔金地区地处青藏高原北缘，塔里木板块与柴达木地块的交接部位（图1），其主体属阿尔金构造带中段阿中地块。阿尔金构造带构成了塔里木地块和柴达木地块地质边界，形成的阿尔金山系，成为塔里木盆地和柴达木盆地的地理分界线，它是青藏高原的北部走滑转换边界[1]。

图1 阿尔金地区区大地构造位置及稀有金属矿产地质简图

区内，经历了多期造山作用，同时诱发了频繁、强烈、多期次的构造～岩浆活动。晋宁期、加里东期、海西～印支期、燕山期均有不同规模的岩浆活动，导致了区内侵入岩广泛分布。尤其是古生代岩浆活动与阿尔金地区稀有金属成矿关系密切（图1）。

2 与成矿有关的岩浆岩

区域经历了多期造山作用，同时诱发了频繁、强烈、多期次的构造-岩浆活动。其中以中酸性侵入岩为主体，分布广泛，新元古代、早古生代、中生代等均有规模不等的中酸性岩侵入（图2），多沿阿尔金山呈北东向带状展布，岩石类型复杂、多成因、来源多样，充分反映了造山带花岗岩丰富多样的特点。

图2 阿尔金地区地质简图

本次依据阿尔金地区岩浆岩侵入时代，进一步将阿尔金构造带中段阿中地块可进一步划分为北带、中带和南带3个次级构造-岩浆岩带[2]。空间上以卡尔恰尔-阔实断裂（阿中断裂）、约马克其-库兰勒格断裂为界由北向南初步划分为北带、中带、南带等3个构造-岩浆岩带（图2）。

北带主要分布于卡尔恰尔-阔实断裂（阿中断裂）北侧，NE向带状分布，呈大小不等的岩株状或岩基状侵入新元古代地层中。主要岩石组合以奥陶纪中酸性侵入体为主（形成时代449Ma～482Ma），夹少量前寒武纪变质侵入体。已发现的锂铍等稀有金属矿点多分布于奥陶纪侵入体外接触带附近。

中带北侧卡尔恰尔-阔实断裂（阿中断裂）为界、南侧以约马克其-库兰勒格断裂为界，呈大小不等的岩株状或岩基状产出，侵入新太古代-古元古代地层中。主要岩石组合以前寒武纪变质侵入体为主（形成时代867Ma～1035Ma），夹少量奥陶纪中酸性侵入体。

南带主要分布于约马克其-库兰勒格断裂南侧，沿阿尔金南缘断裂带北侧分布，呈大小不等的岩株状或岩基状侵入于元古代地层中。主要岩石组合以奥陶纪-寒武纪多源混合中酸性侵入体为主（形成时代为496.9Ma±1.9Ma～523Ma），夹少量前寒武纪变质侵入体。

徐兴旺等人于2018～2019年，获吐格曼含矿伟晶岩形成时代为468Ma～454Ma（表1，编号21），与北带岩浆岩形成年龄462Ma～487Ma相近。

表1 吐格曼-拜什矿区含矿伟晶岩脉定年结果

综合研究，认为含稀有金属矿伟晶岩形成与北带花岗岩系列形成关系密切。

3 稀有金属矿成矿规律

3.1 稀有金属矿空间分布规律

3.1.1 地层对稀有金属矿空间展布的控制

阿尔金地区稀有金属矿于地层内分布较广，早元古代-新元古代地层内均有分布。围岩的物理性质对伟晶岩的发育程度、性质和封闭条件的好坏具有一定影响，而这些条件又直接关系到伟晶岩的形态、规模和结晶作用的完善程度。

区内伟晶岩矿床主要产于在强变形带和奥陶纪侵入体发育的地区。而且主要产于各地层云母石英片岩段，少量在产于片麻岩中[3]。主要在于以云母石英片岩为主的结晶片岩具有强烈吸收挥发份和碱金属的岩石，而片麻岩对它们的吸收是较小的。

区内含矿花岗伟晶岩脉的延伸与片理面或地层走向节理方向基本一致。这亦说明以云母石英片岩为主的片岩对区内含矿花岗伟晶岩脉的形态、规模及其展布具有一定的控制作用。

3.1.2 构造对稀有金属矿空间展布的控制

区内断裂均匀发育，脆—韧性剪切变形强烈，尤其是断裂构造及脆—韧性剪切带、糜棱岩化带对矿产的空间展布有明显的控制作用。

（1）断裂构造对稀有金属矿空间展布的控制。

阿尔金地区断裂构造十分发育，它为岩浆期后热液的活动提供了十分便利的条件；深部岩浆中的含矿挥发组分汇集富集形成含矿热液；断裂构造为Li、Be等成矿物质的迁移与富集提供了矿液运移的通道和矿质赋存的空间。卡尔恰尔-阔实大（阿中断裂）断裂是调查区内主要的导矿-构造，控制如瓦石峡（大型）、吐格曼、塔什达坂等稀有金属矿点的分布，该类矿点均产于该断裂附近或其次一级的北东向断裂内。

综合认为，卡尔恰尔-阔实大（阿中断裂）断裂对区内稀有金属矿点的展布控制明显。

（2）脆-韧性剪切带对稀有金属矿空间展布的控制。

卡尔恰尔-阔实大（阿中断裂）断裂两侧主要其北部发育有大量的脆-韧性剪切带，稀有金属矿与韧性剪切带有着密切的成因联系，其原因在于韧性剪切带形成于深部构造层次，流体来源深，温度压力高，这种构造环境非常有利于高温、高压流体长期稳定的存在。

由于后期造山运动的影响，使这些形成于深部的韧性剪切带及其含矿流体被抬升至浅部，随着温度压力的降低，物理化学条件的改变及地表水的参与，易于含矿流体沉淀，形成稀有金属矿。此外，韧性剪切带内岩石较之围岩具有较大的渗透性，有利于成矿物质的迁移与富集。

因此区内卡尔恰尔-阔实大（阿中断裂）断裂以北的稀有金属矿点多分布于脆-韧性剪切带中或其附近。

3.1.3 岩浆活动对稀有金属矿空间展布的控制

调查区侵入岩发育，总体呈北东—南西向展布，受断裂构造控制明显；时间上岩浆活动限于新元古代和早古生代，岩性以中—酸性侵入岩为主；区内岩浆活动不仅提供了成矿热液，还促使围岩中各成矿元素活化迁移富集，常伴随一定的成矿作用，在岩体或岩体周围常形成一定的矿产，与岩体存在一定的依从关系。

区内早古生代中酸性侵入岩与区内稀有金属矿成矿关系十分密切，已发现的锂铍等稀有金属矿均产于区内奥陶纪侵入体外接触带约0.1km～4km附近，由此认为区内奥陶纪侵入的分布与区内稀有金属矿点的空间展布有极大的关联性。

3.2 成矿时间演化规律

3.2.1 区内含矿伟晶岩形成时代

稀有金属花岗伟晶岩测年的方法较多，有锆石U-Pb、云母Ar-Ar、K-Ar和全岩Rb-Sr等定年方法。近年来，铌钽矿与锡石等矿物U-Pb定年也被应用到稀有金属花岗伟晶岩定年。然而，研究发现一些矿床不同方法给出的结果差异较大。

本次我单位委托中国科学院地质与地球物理研究所开展“阿尔金西段锂铍稀有金属矿综合研究”项目，于阿尔金地区吐格曼锂铍矿区中含矿伟晶岩累计采集6件样品开展了系统的同位素年代学研究。其中，对ρ13号脉含锂辉石花岗伟晶岩样品进行锆石U-Pb测试和白云母40Ar/39Ar测试、对ρ8号脉含锡石锂辉石伟晶岩样品进行锆石U-Pb和锡石U-Pb测试、对ρ9号脉含铌钽铁矿伟晶岩样品进行铌钽铁矿U-Pb测试及对ρ58号含电气石绿柱石花岗伟晶岩脉样品进行锆石U-Pb测试。

分析结果显示，含锂辉石花岗伟晶岩中锡石206Pb/238U年龄与含铌钽铁矿花岗伟晶岩伟晶岩中铌钽铁矿206Pb/238U年 龄 分 别 为468Ma±8.7Ma、464Ma±2.7Ma， 两 件含锂辉石花岗伟晶岩样品中锆石206Pb/238U年龄分别为458.7Ma±2.3Ma、454.7Ma±4.0Ma，含锂辉石伟晶岩中白云母40Ar/39Ar坪年龄为350.2Ma±2Ma。具体分析结果见表1。

综合认为，阿尔金地区锂铍花岗伟晶岩形成于468～454Ma，成矿作用主要发生在早古生代奥陶纪。

3.2.2 成矿时间演化

太古-古元古代，包括调查区在内的阿尔金地区总体处于地壳演化的早期阶段，构造不稳定的盆地沉积和火山喷发事件形成了富含稀有金属等多金属的太古-古元古代火山-沉积建造。高热流作用使地壳深部重融形成大规模的重融型古花岗岩套，太古-古元古代地层发生角闪岩相动力热流变质，活化并富集了多金属成矿物质，形成了区内富含Li、Be等稀有金属、Cu、Zn、W、Sn等成矿元素的结晶基底。

从成矿时代上看，阿尔金地区含锂铍等稀有金属矿伟晶岩其主要形成于468Ma～454Ma，奥陶纪为阿尔金地区内稀有金属矿主要成矿期。

由此推测，早古生代超大陆解体的板块裂离-俯冲～碰撞-晚造山期伸展阶段。在调查区形成一系列以北东向为主断裂构造。在晚寒武世-奥陶世板块俯冲碰撞。这一阶段形成了阿尔金俯冲-碰撞型中酸性侵入岩。岩浆热液侵入不同的深度冷凝结晶并发生分异。在此过程中，岩浆中的挥发组分携带着稀有金属向岩体的顶部及边部集中，形成富含Li、Be等稀有金属的高挥发分熔浆[4]。在岩浆热能的驱动下沿断裂带运移，同时萃取围岩中的成矿物质。在浅表环境，由于温度、压力等物理化学条件的改变，在断裂带的张裂隙沉淀形成Li、Be等稀有金属矿床。

3.3 矿床成因

区内稀有金属矿床的成因类型属伟晶岩型钽、铌、锂、铷、铯、铍稀有金属矿床。

4 成矿模型

阿尔金地区是一个经历了新太古-元古代基底演化时期、青白口纪-早古生代板块构造演化时期、晚古生代-中生代陆内演化早期、白垩纪末-新生代高原隆升—阿尔金断裂系发育时期。早古生代板块构造演化阶段是区内含矿伟晶岩形成的主要构造-岩浆事件。

区内目前已发现的伟晶岩型稀有金属矿点多分布于早-中奥陶世黑云（二长）花岗岩外接触带0.1km～4km之间。本次研究认为其与区内稀有金属成矿有一定的专属性。

区域大断裂卡尔恰尔-阔实（阿中）大断裂于阿尔金地区中部通过，为热液运移的良好通道，其次一级断层、节理、裂隙区内极为发育，既是含矿热液运移的良好通道，也是含矿体赋存的有利部位，为伟晶岩型稀有金属矿的富集提供了良好空间。

经历寒武纪晚期-早奥陶世超大陆裂离-解体阶段。早奥陶世末-中奥陶早期，北阿尔金地块向中阿尔金地块俯冲、碰撞作用下，碰撞带的岩石发生强烈的变质变形。同时导致下地壳部分熔融生成了大面积奥陶纪S型花岗岩向上侵位于不同的深度冷凝结晶。其中，黑云（二长）花岗岩向上侵位过程中，岩浆中的挥发组分携带着稀有金属向岩体的顶部及边部集中，形成富含稀有金属的高挥发分熔浆—即成矿岩浆（源）。在岩浆热能的驱动下沿断裂带运移（动），同时萃取围岩中的成矿物质，在浅表环境（深度约5km～10km）由于温度、压力等物理化学条件的改变，在断裂带的张裂隙沉淀成矿（储），成矿作用方式以充填作用和交代作用为主。赋矿岩石主要为花岗伟晶岩，主要金属矿物为锂辉石、绿柱石等，近矿围岩蚀变为硅化、白云母化、钠长石化等。主要产于各地层云母石英片岩段，少量生产于片麻岩中。主要在于以云母石英片岩为主的结晶片岩具有强烈吸收挥发份和碱金属的岩石，而片麻岩对它们的吸收是较小的。

矿体的富集受断层、节理、裂隙构造控制明显。区内矿体一般与区域构造线方向基本一致，多顺层内或小角度斜切片理、节理裂隙面产出。

区内吐格曼、塔什达坂等锂铍等稀有金属矿多产于早-中奥陶世黑云（二长）花岗岩外接触带附近石英片岩中。断裂构造发育对区内矿床形成具重要作用，成因类型为伟晶岩型。

根据控矿因素，结合相似的伟晶岩型稀有金属矿成矿理论、阿尔金地区构造演化格架、古生代构造岩浆岩形成机制与演化以及典型矿床的时空分布与形成机制，建立了阿尔金一带锂铍等稀有金属矿床的区域成矿模型（图3）。

图3 阿尔金地区伟晶岩型稀有金属矿成矿模型