川西甲基卡伟晶岩型锂矿的“多层次穹状花岗岩席”控矿新理论——记“川西甲基卡锂矿科学钻探”创新成果

川西甲基卡伟晶岩型锂矿是中国大陆最大的硬岩型锂矿床。以揭示伟晶岩型锂矿深部结构和成因机制为目的的甲基卡伟晶岩型锂矿科学钻探工程(JSD)实施了一口3211.21 m(JSD-1)和两口各1000 m(JSD-2和JSD-3)的科学钻探,取得如下的创新性研究成果:(1)首次发现JSD-1中0~900 m深度的晚三叠世浊积岩经历中低压-高温巴罗-巴肯式叠加变质作用和穹状构造特征;(2)揭示JSD-1的100 m深度范围的含锂辉石伟晶岩存在,以及估算了在3211 m深度伟晶岩中的稀有金属丰度及成矿潜力;(3)利用锡石、铌钽矿和独居石的精确定年,确定JSD-1深部伟晶岩形成的两期岩浆-热液事件(210~204 Ma和193~192 Ma);(4)流体包裹体的碱性元素(Li、Na、K、Rb、Cs)和挥发性元素(B、As)的富集指示富锂伟晶岩高度结晶分异。利用JSD-1岩芯Li-B-Fe-Nd同位素示踪了岩浆的演化、流体出熔过程及成矿机制,揭示甲基卡伟晶岩型锂矿床的花岗岩岩浆演化过程中,岩浆结晶分异促进大量流体的出熔,从而在浅部形成钠长石锂辉石伟晶岩为主的矿体。这些结果不支持含锂伟晶岩是地壳深熔作用的直接产物;(5)揭示与甲基卡伟晶岩锂矿有密切成因关系的马颈子S型花岗岩体,并非前人所认为的是一个具有深根的大花岗岩基,而是由若干“无根”的穹状花岗岩席与岩席之间的变质岩及侵入其中的含矿伟晶岩群组成的“多层三明治”结构。由此我们提出了甲基卡伟晶岩型锂矿的“多层次穹状花岗岩席”颠覆性的控矿理论;(6)提出了在松潘甘孜造山带基墨里造山过程中(晚三叠世—早侏罗世)伟晶岩型锂矿的形成过程:经历230~190 Ma以来的深部剪切熔融、岩浆沿裂隙向上注入、在半塑性上地壳域中沿已存在的逆冲断裂(或剪切带)生成花岗岩席岩浆库、伴随岩浆上升减压造成岩席的穹状隆起,以及围岩中伴随巴罗-巴肯式变质作用,造成在多期岩浆-热液的作用下的伟晶岩成矿过程;(7)提出甲基卡锂矿区的下部类似丹巴式深地壳混合岩化基底的深熔作用是甲基卡花岗岩席的成因和岩浆源区的假设;(8)岩芯的低温年代学反演结果表明甲基卡矿区存在三个阶段的剥露速率变化,并估算了甲基卡锂矿区成矿(<200~190 Ma)以来的总体剥蚀厚度为5±1 km,推断新生代以来甲基卡穹隆较低的剥蚀速率为该区锂矿的保存提供了重要条件;(9)提出甲基卡式富锂伟晶岩成矿的6大找矿标志。

攀西地区红格钒钛磁铁矿床地球化学异常特征分析及矿床成因探讨

攀西地区基性-超基性含矿岩体以赋存超大型钒钛磁铁矿矿床而闻名于世,是我国重要的铁矿产地和重要的钒钛资源基地。通过对该矿床的地质特征、构造与围岩对成矿的控制作用及地球化学异常特征分析研究,认为红格钒钛磁铁矿成矿物质来源于上地幔,玄武岩浆结晶分异过程中有地壳物质混入地幔物质。矿床的形成对时间与空间要求严格。基性-超基性岩、灯影组白云质灰岩和峨眉山玄武岩是形成红格钒钛磁铁矿床的必要条件。

川西马尔康片麻岩穹隆与伟晶岩型锂矿的构造成因

片麻岩穹隆是造山折返过程形成的重要构造样式。马尔康锂矿床位于松潘-甘孜造山带腹地的马尔康片麻岩穹隆中,其核部为太阳河花岗闪长岩和可尔因花岗岩、幔部由经过变质作用的晚三叠世深海—半深海复理石和浊积岩组成,大量含锂伟晶岩脉侵位于红柱石-十字石变质带中。通过野外地质调查和构造分析,在马尔康片麻岩穹隆中识别出三期构造变形叠加于造山早期大规模收缩变形之上:第一期变形(D1)为南向的大型高温拆离剪切带(马尔康拆离断层,MRKD);第二期变形(D2)为马尔康"穹隆构造";第三期变形(D3)为后期叠加的新生代近东西向逆冲断层。新的锆石U-Pb年代学数据表明太阳河和可尔因岩体的结晶年龄分别为226~212 Ma与224~218 Ma,马尔康拆离断层中平行剪切面理的同构造变形伟晶岩脉形成于约212~207 Ma,而未变形含锂伟晶岩脉则形成于200~190 Ma之间。研究表明,马尔康片麻岩穹隆在造山早期伴随220~212 Ma的花岗岩侵位,形成中低压巴罗式变质作用;在挤压向伸展转换过程(212~207 Ma)中,形成向南剪切的拆离断层以及变质核杂岩构造,致使花岗岩浆底辟上涌和片麻岩穹隆的形成;200~190 Ma以来,马尔康片麻岩穹隆的继续上隆,大量网状伟晶岩(包括含锂伟晶岩)侵位在幔部变质沉积岩中,岩体顶部聚集流体经结晶分异作用和高温萃取作用形成锂矿床。本文指出,马尔康片麻岩穹隆由于新生代逆冲作用,使北侧的可尔因和太阳河岩体抬升,南侧厚层晚三叠世幔部变质带埋深,为伟晶岩型锂矿床的保存创造了有利条件。

青藏高原南部碰撞造山过程中的大陆地壳生长作用

长英质的大陆地壳是地球区别于其他星球的重要特征之一。传统观点认为大陆地壳的生长主要发生于俯冲增生型造山带,经典的陆陆碰撞造山带大陆地壳的生长并不显著,主要以地壳的重熔改造为主。青藏高原是全球最经典的陆陆碰撞造山带之一,然而近年来的研究揭示青藏高原南部的冈底斯带发育大量具有亏损同位素组成的与碰撞造山过程有关的岩浆岩,说明碰撞造山过程中也可以发生显著的地壳生长作用。文中聚焦冈底斯带岩浆岩,以冈底斯岩基和林子宗火山岩为研究对象,综述了相关岩石地球化学研究进展,探讨了碰撞造山过程相关的岩浆作用与地壳生长的关系,并分析了可能的地壳生长机制。