江南造山带基底变质沉积岩中锂元素分布和富集机制及对锂成矿的制约

内容提要:江南造山带是我国重要的稀有金属成矿带,已发现多处与锂相关的花岗伟晶岩型稀有金属矿床。锂等稀有金属元素在源区基底岩石中的富集是花岗伟晶岩型锂稀有金属矿床成矿的物质基础,但是江南造山带基底岩石中锂的分布及其富集机制仍不清楚。本文详细调查研究了江南造山带东段新元古代冷家溪群、双桥山群、溪口岩群和板溪群变质沉积岩和星子杂岩。这些基底变质岩的岩石类型包括变质砂岩、泥质板岩、千枚岩和云母片岩以及少量片麻岩。地球化学分析结果显示,冷家溪群、双桥山群和溪口岩群变质沉积岩具有相似的成分,变质砂岩和云母片岩-片麻岩整体上比泥质板岩和千枚岩具有较高的SiO_(2)含量,较低的TiO_(2)、Al_(2)O_(3)、K_(2)O、MgO和TFe_(2)O_(3)含量。泥质板岩和千枚岩含有更高的稀有金属元素含量,其中锂含量达到61.8×10^(-6),而变质砂岩的锂丰度为44.9×10^(-6)。板溪群具有最低的稀有金属元素含量(Li=30.8×10^(-6))。冷家溪群、双桥山群和溪口岩群浅变质沉积岩中的锂含量与化学风化指数(CIA)和MgO、TFe_(2)O_(3)含量具有较好的正相关性,而且与岩石中的黏土矿物含量,尤其是绿泥石含量,具有很好的正相关性。因此,沉积岩中锂的富集明显地受化学风化作用控制,即锂的富集机制是黏土矿物的吸附作用,尤其是蒙脱石和绿泥石。在中高级变质岩中,绝大多数的Li赋存于黑云母、白云母和十字石中。通过对冷家溪群变质沉积岩的部分熔融模拟显示,在部分熔融过程中,云母类矿物的分解和熔融是熔体中锂含量升高的直接原因;云母完全熔融消失,熔体中的锂浓度达到高峰;继续熔融将稀释熔体中的锂含量。影响熔体中锂浓度的主要因素是源岩中锂含量和部分熔融程度,而部分熔融程度取决于源岩成分、水含量和温压条件。压力增加有利于熔体对Li的抽取。在1.0GPa和水含量0.75%条件下,熔融程度达到10.7%,熔体中锂最富集,达到源岩含量的9.3倍。因此,中压相系贫水条件下的部分熔融可能最有利于锂在熔体中的富集。

赣北双桥山群变沉积岩的地球化学特征及与钨多金属成矿的关系

赣北发育的超大型W多金属矿床与晚中生代花岗岩密切相关。这些岩体和相伴的矿床侵入于新元古代双桥山群和新元古代九岭花岗闪长岩中,而且被认为与双桥山群变质沉积岩具有成因联系。对双桥山群沉积岩的地球化学研究显示,这些沉积岩具有大的成分变化,但都具有低的Na_(2)O、MgO、CaO和高的Al_(2)O_(3)含量;SiO_(2)/Al_(2)O_(3)比值指示其具有中等的成熟度,而较高的CIA值指示其源区经历了较强的风化作用。双桥山群沉积岩相对贫Ba、Sr、Sn、Nb、Cr和Ni,而富集Li、Be、Cs、Rb和W等元素;稀土总量较高,尤其是重稀土。主量元素和微量元素特征都表明双桥山群沉积岩的物源区含有更多基性—中性火成岩物质而缺少古老的再循环物质。Li、Nb、Be、Rb、Sn等稀有金属元素与岩石的CIA值呈现很好的正相关关系,表明黏土矿物的增加有利于稀有金属元素的富集。本次研究利用Geops软件对岩石进行了部分熔融模拟。模拟结果显示由双桥山群变质沉积岩很难直接熔融出大湖塘中生代花岗岩的原始岩浆,而双桥山群变质沉积岩和变质玄武岩8:2比例的混合源区可熔融出与大湖塘花岗岩相似的岩浆。这种有基性火山岩参与的部分熔融模式既可以解释赣北W矿往往伴生Cu-Mo成矿的特征,也可以解释这些中生代花岗岩中锆石的低氧同位素的特征。