煤系中关键金属元素的成矿作用研究进展与展望

煤系中关键金属元素的赋存状态、分布规律、成矿机制以及有效提取和综合利用的研究是近10年来煤地质学等相关领域的研究前沿和热点问题,国内外学者在煤系中关键金属矿床的发现,关键金属元素赋存状态,成矿物质来源、迁移、富集和保存,开发利用潜力评价,精细勘查技术研发,关键元素的分离提取等方面取得了重要研究进展,为煤系关键金属矿产资源的开发利用奠定了坚实的理论和技术基础,同时在揭示与煤系关键金属相关重大地球科学问题方面取得了长足进展。本文结合国内外近些年来的进展,对煤系中关键金属元素(主要是锗、镓、锂、铌、锆等)的成矿作用进行了总结和凝练,指出了存在的问题及其解决方案和思路。

原位微区分析华北典型富锂煤中关键金属赋存规律

煤是特殊的沉积有机岩石,在其形成过程的特定地质条件下,可以富集战略性金属,并在煤系中形成大型或超大型金属矿床。目前已经在华北聚煤区多处煤田发现煤系锂矿化现象,为了查明锂的载体及其赋存规律,本文在矿物组成分析的基础上,采用微区原位分析的方法研究了不同矿物和显微组分中关键金属的赋存特征,为煤系关键金属的富集成因和勘查提供了新的思路。研究结果表明:高岭石是煤中锂的最重要载体,表现为Li-Ga、Li-Zr-Nb-Hf-Ta和Li-Y-Sr不同的元素组合特征,分别代表碎屑物源控制型、火山灰输入型和流体活动参与型三种不同的关键金属富集成因类型。镜质结构体中富集Zr-Hf-Th元素组合,胶质结构体表现为轻度的Li富集;脉状含钠黏土矿物富集Ga-Ba-Tl,脉状磷灰石表现为Ba-Sr-Y富集特征,这些脉体矿物元素的富集是成煤后期流体活动的产物。

铝土矿及伴生关键金属矿床的岩石(矿石)组成、成矿序列及成矿机理

大陆风化是地球表层系统中的关键过程,涉及多种能量形式(太阳能、风能、化学能和重力势能)和物理化学过程,是地球化学元素在地球不同层面(如岩石圈、水圈、生物圈和大气圈)之间迁移和重新分配的基础。在此过程中,异常的元素富集可形成工业级的风化淋滤矿床。风化淋滤矿床可进一步区分出风化矿床和沉积—淋滤型矿床2种类型。传统的矿床学和沉积学研究方法在理解风化淋滤矿床形成过程中存在局限性,特别是在解析成矿阶段和动态成矿过程方面仍不甚明晰,导致该类型矿床在基础研究和勘查方面长期存在亟待解决的一批问题。本研究在厘清大陆风化作用、风化壳(古风化壳)、土壤(古土壤)等概念的基础之上,对现代风化淋滤剖面(如广西贵港三水铝石矿床)和古老风化淋滤型矿床(如中国华南地区早石炭世—晚二叠世铝土矿床及沉积淋滤型稀土矿床)开展了系统的沉积学分析与对比工作。研究发现,风化淋滤矿床的结构组分主要包括碎屑、团粒与包粒、块状黏土等结构类型,分别对应碎屑状、包粒状、致密状矿石的形成。成岩过程主要依赖于氧化物矿物及黏土质的胶结与填隙作用。基于上述认识,提出了风化淋滤矿床的淋滤序列和剖面结构划分方案。该方案以风化剖面中渗流带与潜流带作为基本的划分依据,进一步区分出风化矿床序列与沉积—淋滤型矿床序列,两者主要以是否出现沉积单位作为主要识别标志。以古气候为主线分析了风化淋滤矿床的成因机理,并结合近年来质量平衡计算相关成果,总结了淋滤过程中元素迁移规律,将风化淋滤型矿床的成矿过程概括为成矿母质形成、成矿物质风化和后期改造3个阶段。

熔盐减压蒸馏过程中关键金属氟化物的冷凝行为研究

在钍基熔盐堆(Thorium Molten Salt Reactor Nuclear Energy System,TMSR)中,^(233)Pa是232Th-233U转换链中重要的中间核素,前期研究的结果表明减压蒸馏技术可以有效实现载体盐FLiBeZr和^(233)PaF_(5)的分离。然而,在蒸发过程中,部分金属氟化物与^(233)PaF_(5)一同被蒸发,但蒸发出来的氟化物可能会在不同的温度下进行冷凝。本文对含有^(233)PaF_(5)和多种金属氟化物的FLiBeZr熔盐进行减压蒸馏,考察不同温度下^(233)PaF_(5)和关键金属氟化物的冷凝行为。结果表明,^(233)PaF_(5)和95Nb氟化物最佳的冷凝温度均为600~700℃;237U和95Zr氟化物最佳的冷凝温度均为400~500℃。在^(233)PaF_(5)的最佳冷凝温度区域,考察并比较了^(233)PaF_(5)与关键金属氟化物间的最佳冷凝温度下分离因子(βB)与平均分离因子(βA)的差异。实验结果表明:95NbF5的βB与βA无明显差异,但237UF4和95ZrF4的βB较βA提高了2~20倍。通过金属氟化物间βB和βA的对比,表明减压蒸馏分离不同金属氟化物不仅取决于各组分的挥发性,还取决于对冷凝温度的控制。

中国铁矿床伴生关键金属:基本特征、分布规律及资源潜力

关键金属对于国家高精尖科技发展具有举足轻重的地位。近年来,随着科技革命推进和新兴产业发展,许多国家对关键金属资源的争夺愈加激烈。中国战略性关键金属与“四稀金属”大致对应,主要以伴生形式赋存于各种类型的矿床中。铁矿是中国分布最广泛、研究最成熟的金属矿产之一,但以往的研究主要注重于铁矿床类型及成因的研究,对其伴生的关键金属研究程度不够。文章通过对大量文献开展深入调研工作,系统地总结了中国铁矿床中关键金属的基本特征和时空分布规律,并初步评价了铁矿床中关键金属的资源潜力。研究结果显示,铁矿作为大宗金属矿产主要伴生REE、Sc、Nb、Ta、PGE、Co、Ni、Ga、Ge、Se、Cd、In、Te、Re等关键金属以及Mn、Ti、V等有色金属;中国伴生关键金属铁矿床主要划分为5个成矿区:扬子地台西缘成矿区、长江中下游成矿区、鲁西成矿区、华北准地台北缘成矿区和白乃庙-东升庙成矿区。对铁矿床中伴生关键金属的赋存状态和超常富集机制的深入研究,将为关键金属资源综合利用和找矿勘查提供参考,并提高中国战略性关键金属资源储备和国际竞争力。

滇中中-上二叠统峨眉山组关键金属勘查新线索及地质意义

通过1∶5万区域地质调查及典型剖面研究,在滇中禄劝地区二叠系峨眉山组顶部识别出一套厚约20~50 m不等的Nb、Co、Ga、Zr及REE超常富集层。富集层主要岩性为灰紫色泥岩、凝灰质泥岩、凝灰岩,局部夹杏仁状玄武岩。通过对禄劝万鲁布、撒角海一带的富集层刻槽分析显示,Nb_(2)O^(5)含量在82.4×10^(-6)~120.1×10^(-6),平均值为100.3×10^(-6),大于风化壳型矿床一般工业指标80×10^(-6);Ga含量28.8×10^(-6)~35.6×10^(-6),平均值为32.1×10^(-6),高于现行的Ga矿资源工业指标要求30×10-6;REE含量在360×10^(-6)~510×10^(-6),平均值为440.6×10^(-6),接近风化壳型矿床一般工业指标500×10^(-6);并呈现出泥岩→凝灰质泥岩→凝灰岩关键金属含量依次升高,与火山灰含量呈正相关的特征,峨眉山玄武岩的风化作用可能造成了关键金属的富集;同时富集层中伴有Co、Zr、Li等关键金属矿化现象;由此,二叠系峨眉山组红顶层是一个关键金属的富集层,鉴于滇中地区二叠系峨眉山组分布范围较广,是一个极具Nb、Ga、Co、Zr及REE等多种关键金属找矿前景的地区,值得找矿工作者关注。峨眉山组各段玄武岩间富集关键金属的火山碎屑岩-沉积岩夹层(10~120 cm)、沥青杏仁体的发现,佐证了峨眉山玄武岩是地幔柱幕式喷发,为峨眉山玄武岩地幔柱演化、喷发时限及其与二叠纪生物灭绝的关系、寻找常规油气提供了新的研究方向及资料。

黔西上二叠统煤系关键金属富集层时空分布及地质控制因素

黔西晚二叠世煤系关键金属元素富集层在垂向上叠置分布,但其在地层中的时空分布规律尚不清楚。详细研究关键金属富集层的时空分布规律可以预测其分布特征及了解该时期富集成矿规律与地质事件的联系。本文分析了煤系关键金属富集层的地球化学特征及垂向分布规律,探讨了其形成的地质控制因素。结果表明煤系Ga-Zr-Nb-REY关键金属富集层为自然伽马高异常岩层,具有低Sr/Ba、较高的Rb/Sr和CIAcorr值,以及相对较高的V/Ni和V/(V+Ni),表明在气候相对炎热、海平面仍相对较低时期形成于水体相对较深的缺氧环境中。根据富集层垂向分布特征总结了6种Ga-Zr-Nb-REY富集层沉积序列及3种Li富集层沉积序列,其中Ga-Zr-Nb-REY富集层垂向分布特征表明富集层在沉积旋回内处于相对一致的层位。M2井长兴组的Li富集层在垂向上有显著的旋回性。Ga-Zr-Nb-REY关键金属富集层为含板内火山灰层,其垂向叠置规律及关键金属元素含量受板内火山活动规律及强度控制。古地理格局控制了沉积物在地表遭受淋滤作用的强度,经历较弱或未经历淋滤作用的含板内火山灰层具有关键金属元素富集的特征。弱水动力条件利于火山灰的保存,局限环境可能是形成Li富集层的重要原因。在热液流体的影响下形成了黔西地区偶现的Li、Ti富集层。这种富集成矿规律及分布模式可以有效地预测关键金属元素富集层位的时空分布规律。

“双碳”目标下我国新能源行业关键金属供应分析

风电、光伏发电等新能源行业是支撑实现“双碳”目标的关键领域,我国风电、光伏发电的装机规模居世界首位,保障关键金属材料供应、进行更精准的新兴固废管理具有重要意义。本文基于我国风电、光伏发电行业的历史数据和规划目标,设定了不同的发展情景;应用风电、光伏发电设备的寿命分布模型,评估了我国新能源行业关键金属的需求、废弃和供应情况;重点识别了银、铜、镓、银、钢铁、钕等金属的供应压力,为2060年前构建绿色低碳能源发展格局提供了基础支撑。在基准情景下,2035年的风电、光伏发电行业退役量分别为4.6 GW、28.3 GW;2035年、2060年的风电、光伏发电设备退役量(按质量计)分别为2.54×10^(6)t、1.048×10^(7)t。从我国新能源行业的关键金属供应压力来看,2030—2060年,钢铁为低风险(≤5%),钕为中高风险(25%~50%),铜、银为高风险(50%~100%),镓、铟因需求峰值过高而被列为极度危险等级。改善新能源产业供应链的安全性和多样性,既需要确保金属矿产资源的可持续供应,也需要开展回收循环和高效利用;为此建议将风电、光伏发电退役设备按照废弃电器电子产品进行管理,将风电、光伏发电企业纳入《固定污染源排污许可分类管理名录》,加快完善分布式新能源固废回收体系,切实提高新兴固废回收技术水平。

基于自然伽马测井的煤系关键金属精细勘探技术

滇东—黔西上二叠统煤系底部赋存着累积厚度达数米、以自然伽马测井正异常为特征的Nb-Zr-REY-Ga型关键金属矿层,是我国最有开发潜力的煤系关键金属资源之一。当前对该矿层的研究主要聚焦于关键金属物质来源、赋存状态和成矿模式等方面,而利用自然伽马测井数据对该矿层进行定量识别和浓度计算等工作还未开展过,尽管这项工作对将来这些矿层关键金属的勘探和开发具有重要意义。论文以Zr和Ga两种元素为例,利用收集和实测的关键金属浓度及其对应的自然伽马值等数据,进行了基于自然伽马测井的关键金属矿层精细勘探技术研究。结果表明:研究区Zr和Ga元素浓度的预测模型分别为y=133.42x^(2)+262.23x+224.43和y=31.587e^(0.2273x),指示两者最低开发利用浓度(2000μg/g和50μg/g)对应的自然伽马值分别为2.8 pA/kg和2.0 pA/kg。发现Haar小波3层分解获得的预测矿层位置与地球化学实测的矿层位置吻合度最高。预测模型验证结果表明,Zr和Ga元素浓度预测平均相对误差分别为14.21%和10.97%,矿层厚度预测平均相对误差分别为4.16%和4.82%,说明论文建立的关键金属精细勘探技术可以精确识别研究区关键金属矿层浓度和厚度,对滇东—黔西地区Nb-Zr-REY-Ga型关键金属矿层的精细勘探具有较好的应用价值。

宁东煤田横城矿区太原组煤中关键金属的物质来源和富集机理

对宁东煤田横城矿区太原组9号煤层进行了矿物学和地球化学研究,以便查明煤中关键金属的分布、赋存和富集特征,并评价其综合利用前景。研究结果表明:①横城矿区9号煤以高的镜质组含量、特低—低灰分产率和中—高硫含量为特征。②煤中矿物主要由高岭石组成,以细胞充填状、透镜状和薄层状等形式存在。煤层底板中矿物主要由石英、高岭石和白云母组成,其主要为碎屑成因。③煤层中常量元素主要由SiO_(2)和Al_(2)O_(3)组成,煤中Li、Zr、Nb、Hf、Pb和Th的含量达到轻度富集—富集程度,其中Li、Pb和Th主要赋存于高岭石,Zr和Hf赋存于锆石,Nb赋存于高岭石和锐钛矿。矿区9号煤层形成于受海水影响的潮坪-潟湖环境,煤层下部形成于铁源供给不足的低位沼泽环境,煤层上部形成于铁源严重不足的高位沼泽环境,故下部煤层中硫以黄铁矿硫为主而上部以有机硫为主。煤中碎屑物质主要来源于阴山古陆和阿拉善地块,阴山古陆主要提供了元古宙的陆源碎屑物质,阿拉善地块主要供给了早石炭世的碎屑物质,此外也有少量的火山灰和奥陶系灰岩风化残积物进入到含煤盆地。煤中的Li、Zr、Nb等关键金属的富集主要受控于长英质的碱性—过碱性物质输入量的多少,同时水/岩作用过程也导致了关键金属的活化、迁移和重新分配。煤灰中Li_(2)O含量超过其边界品位,REO、Ga、Zr和REY接近相应边界品位,故可考虑Li-Ga-Zr-REY等的综合开发利用。

金属稳定同位素示踪关键金属的运移和超常富集

关键金属矿产对于国家经济和安全意义重大,然而其富集机制仍然存在争议,即受控于岩浆的结晶分异作用还是热液流体作用。传统的地球化学手段只能间接制约成矿物质的来源,难以区分分离结晶和岩浆热液作用对成矿的影响,而Rb、Ba、Sr、U等流体活动金属的同位素体系则对这两种机制具有不同的响应。笔者分别对喜马拉雅和华南地区的富关键金属花岗岩进行了Rb和Ba同位素研究,结果表明,当矿物结晶时,残留熔体中Ba同位素变重,Rb同位素不变;而当岩浆热液作用时,花岗岩中Ba同位素变轻,Rb同位素变重。此外,深部岩浆出溶的热液流体对亲流体易迁移的关键金属元素的富集具有重要贡献。上述研究表明,金属稳定同位素(尤其是流体活动金属的同位素)对于示踪岩浆-热液作用和成矿流体来源具有非常好的效果。

山东莱芜垂阳矽卡岩型铁矿尾矿中关键金属钴综合利用评价探讨

1研究目的钴是高温合金、电池材料、防腐材料、磁性材料等重要原料,广泛应用于航空航天、电子电器、机械制造、汽车、化工农业、陶瓷等领域,在国民经济和社会发展中具有特殊的意义。特别是从移动电子设备,到新能源汽车的动力电池,再到电网储能,钴作为锂电池正极材料——钴酸锂的重要组成,都是不可或缺。因此,钴被世界上众多国家列为21世纪重要的关键战略资源(Gulley et al.,2018)。现今我国是世界上最大的钴资源进口国(95%依靠进口)和消费国(US Geological Survey,2018),而且钴资源紧缺,保障程度低(蒋少涌等,2019;许德如等,2019)。

深海多金属结核中战略性关键金属的分布及其控制因素

深海多金属结核富集经济发展和人民生活亟需的战略性关键金属,资源潜力巨大。通过对前人研究工作的系统性归纳总结,揭示不同类型、不同环境多金属结核内主要分布于锰氧化物中的Co、Cu、Li、Mn、Mo、Ni、Tl,以及主要分布在铁羟基氧化物内的REY、Te、Ti的含量,赋存状态,迁移演化过程及富集机制。表面吸附作用首先驱动这些战略性关键金属富集进入多金属结核,其中Mo、Ni、REY和Ti仅通过吸附作用就能实现高度富集。随后Ce、Co和Tl发生的氧化反应,以及Co、Cu、Li、Ni和Te通过晶格进入的方式继续增强这些金属在结核内的富集程度。当结核被沉积物埋藏且周边环境由氧化向次氧化转变后,发生的大规模矿物相变会导致结核富集Co而强烈亏损Ni、REY、Mo和Li。结核最终处于还原环境时,其矿物晶体格架会彻底崩塌和溃散,推测仅有部分铁氧化物组分会残留下来。未来亚微米尺度和原位高精度的实验研究工作,将提升对于这些金属,尤其是诸如Te、Tl等低含量金属在结核内分布、富集过程和控制因素的深刻理解,助力深海金属矿产资源勘查和选冶利用。

鲁西地区石炭纪-二叠纪煤系关键金属富集特征及其控制因素

关键金属是重要的战略资源,煤系关键金属已成为国内外煤地质学和矿床学领域的研究热点。在鲁西地区已发现多个煤田富集关键金属元素,为了查明鲁西地区煤系关键金属的富集特征与影响因素,本文在综合前人对鲁西地区煤系微量元素研究的基础上,利用电感耦合等离子体质谱仪测定了兖州煤田和济宁煤田煤中关键金属含量,并分析了关键金属在鲁西地区的分布规律。结果表明:兖州煤田、宁汶煤田南部、济宁煤田北部和巨野煤田西部富集关键金属Li-Se-Zr-Hf,并且富集层位均为山西组;滕县煤田南部富集Ga和Ge,其中Ga的富集层位包含山西组和太原组,而Ge仅在太原组富集;肥城煤田和新汶煤田有Li和Ge的富集,Li的富集层位包含山西组和太原组,Ge仅在太原组富集。陆源物质及热液流体/地下水是鲁西地区关键金属元素的重要来源,阴山古陆和秦岭造山带是鲁西石炭纪—二叠纪煤系的主要沉积源区。Li是鲁西地区富集范围最广且富集程度最高的关键金属,热液流体是其富集的主控因素。海水引起鲁西地区太原组煤系U、V、Cr、及Tl等关键金属的富集。

新能源汽车动力蓄电池中关键金属的开发潜力与碳减排效应研究:以海南省为例

近年来,新能源汽车产业的迅猛发展导致关键金属需求激增。同时,汽车行业的温室气体排放问题已引起学者们的广泛关注,新能源汽车的推广使用对于改善此问题具有积极作用。核算新能源汽车动力蓄电池中关键金属的开发潜力和新能源汽车的碳减排潜力可为提升城市矿产循环利用效率和落实碳减排策略的制定提供科学依据。海南省新能源乘用车保有量居全国第二位,其在推动新能源汽车发展方面发挥着示范性作用。本文基于动态物质流模型,核算了海南省2023—2050年新能源乘用车及其动力蓄电池中关键金属的需求量和回收量的未来发展趋势,评估了新能源乘用车使用过程中的碳减排潜力。研究结果表明:一是未来新能源乘用车动力蓄电池中关键金属需求量呈现快速发展模式,2023—2050年,各关键金属的累计需求量:锂4.47万~6.74万t、镍7.64万~11.51万t、钴2.65万~3.99万t、锰2.43万~3.66万t;二是未来新能源乘用车动力蓄电池中关键金属回收量将快速增加,2023—2050年,各关键金属的累计回收量:锂1.67万~2.96万t、镍3.10万~5.51万t、钴1.07万~1.91万t、锰0.99万~1.75万t;三是新能源乘用车的推广使用是有效的碳减排措施,在现有政策和发展情景下,新能源乘用车在使用过程中带来的碳减排量将在2050年达到最高值为601.03~768.65 t(消极情景)、650.32~831.79 t(保守情景)、655.35~838.19 t(积极情景)。最后,本文为关键金属的回收及碳减排策略的制定提供了相关建议。

中国-东盟关键金属矿产供给合作数字化转型研究——以青山集团印度尼西亚镍矿公司为例

随着新能源产业高速发展,镍、钴、锂等关键金属矿产的供给和保障越来越重要。这既是中国—东盟产业合作的重要领域,也是急需数字化转型的产业之一。文章以青山集团印度尼西亚镍矿公司为例,梳理和分析其在资源勘探与开采难度、露天开采的生态环境风险、采装运输条件、交通和电力基础设施情况、国际运输和冶炼成本、专业人才等方面所面临的挑战,探讨其在自动化钻孔、智能化爆破、数字化采装运输、集成化矿石分选等方面的数字化转型机遇,进而基于中国—东盟数字经济发展合作的机遇和挑战,以及中国—东盟关键金属矿产供给合作在提高产量与质量、降低成本与增效、助力安全高效施工、绿色可持续发展等方面的潜在成效,提出相应的政策建议:加大政策支持力度,推动数字化转型;加强国际合作,促进资源共享与技术创新;建立统一的数据标准,构建多层次的信息共享平台;培育专业人才,提升企业核心竞争力;因地制宜开发,文化尊重与融合;关注环境保护,实现可持续发展。

黔西北煤田晚二叠世煤关键金属Li-Nb-Ta富集特征及成因机制

关键金属是当今社会必须的但是安全供应存在高风险的一类金属的总称。煤因富含有机质往往能够富集关键金属,特殊地质条件下能形成煤型关键金属矿床。很多研究表明我国西南地区晚二叠世含煤地层富含多种关键金属,但是其富集特征和形成机制仍然不清楚。本文以贵州黔西北煤田泰来煤矿上二叠统龙潭组9#煤层为研究对象,系统采集了煤层及顶底板样品,利用粉末X射线衍射仪对样品进行了矿物类别分析,利用X射线荧光光谱仪对样品进行了主量元素分析,利用电感耦合等离子体质谱仪对样品进行了微量元素分析。实验结果表明样品中的主要矿物包括高岭石、石英、伊利石、黄铁矿、锐钛矿、金红石、方解石、白云石、钠云母和钠长石等。含量较多的主量元素氧化物为SiO_(2)、TiO_(2)、Al_(2)O_(3)和Fe_(2)O_(3),存在富集的微量元素为Li、Nb、Ta、Zr、Hf、Sn、Th和In,其中Li、Nb和Ta的含量分别为世界煤均值的7.9倍、7.8倍和8.7倍。沉积物源和矿物赋存特征分析表明,峨眉山中性火山岩和高钛玄武岩对含煤盆地的物质供应具有一定的贡献,沉积之后的热液活动对该煤层关键金属的富集具有重要作用。

禹州煤田煤下铝本溪组铝土矿伴生关键金属研究

通过对河南省禹州煤田煤下铝预、普、详查三个阶段的勘查,发现铝土矿中广泛富集锂、镓、稀土等关键金属,通过对神垕-梁北矿段IZK17012钻孔本溪组地层重采样和分析,对本溪组含铝岩系的地质特征及其中富集的关键金属研究,总结了关键金属的富集特征。研究结果表明,关键金属Li、Ga、W、U和REE表现出不同程度的富集,指示不同类型的铝土岩均具有较大的资源潜力和经济价值。总体而言,禹州煤田本溪组含铝岩系中关键金属Li、Ga、W、U、REE的资源潜力及潜在经济价值巨大,后续应加强铝土矿综合利用,提高其综合利用率,实现铝土矿中伴生关键金属的系统评价及开发利用。

川南兴文地区上二叠统龙潭组下部发现Li、Ga、Nb、REE等关键金属富集层

关键金属是新能源、现代高科技产业及航空航天和国防军工等行业不可或缺的原料,对关键金属矿产的勘查和研究已上升为国家战略(陈骏,2019)。四川南部兴文地区位于扬子陆块西缘,峨眉山大火成岩省外带(图1a),区内广泛分布与二叠纪碳酸盐岩/峨眉山玄武岩风化有关的上二叠统龙潭组(P3lt)黏土岩(图1b),具有形成锂等关键金属资源的地质背景和成矿条件。本次以川南兴文地区龙潭组(P3lt)下部铝质黏土岩为调查研究对象,地质调查工作发现其为Li、Ga、Nb、REE等关键金属的富集层,具有很好的找矿前景。

变质改造型关键金属矿——富集Li-Rb-Cs-Tl-Ga的云母片岩

关键金属矿产是国际上最近提出的资源概念,对战略性新兴产业的发展至关重要,但认知程度较低。洛扎岩浆-变质杂岩体位于喜马拉雅带东部,侵位于藏南拆离系内。在岩体东北侧,云母片岩被含电气石淡色花岗岩捕虏。云母片岩主要由金云母、绿泥石和少量黑云母组成。从全岩地球化学成分来看,云母片岩具有含量较高的Al2O3(13.38%~14.32%)、K2O(6.09%~9.66%)、FeO^(*)(27.11%~30.09%)、MgO(15.25%~17.21%)、TiO_(2)(0.09%~0.26%),富集关键金属Li(650×10^(-6)~1031×10^(-6))、Rb(1649×10^(-6)~2773×10^(-6))、Cs(98×10^(-6)~229×10^(-6))、Tl(5.7×10^(-6)~12.1×10^(-6))、Ga(121×10^(-6)~148×10^(-6))。单矿物化学成分分析结果表明,金云母与全岩相似,也富集Li-Rb-Cs-Ga,这些关键金属元素以类质同象形式替代K进入金云母。年代学分析结果显示,锆石记录了分布广泛的碎屑年龄和新生代的变质事件。通过研究认为,洛扎地区云母片岩的原岩为沉积岩,在淡色花岗岩侵位过程中被捕虏,发生了低级变质作用;本文报道的金云母成矿作用,是锂矿成因的新类型:变质改造型。喜马拉雅造山带变沉积岩富集稀散金属铊和镓,表明该地区除了稀有金属元素外,稀散金属也有成矿潜力,是我国未来关键金属矿产勘探的又一重要地区。本文为建立喜马拉雅造山带关键金属的成矿模型提供了新的思路,未来需要加强该区和其他造山带变沉积岩关键金属成矿潜力的调查和研究。