LCT型伟晶岩及其锂矿床成因概述

花岗伟晶岩具有与低共熔花岗岩相似的矿物和化学组成,通常与高分异花岗岩具有成因联系。花岗伟晶岩划分为富Li-Cs-Ta(LCT)、富Nb-Y-F(NYF)和混合的LCT+NYF型,其中LCT型伟晶岩以过铝质,富集助熔组分(H_(2)O、F、P、B)、稀有元素(Li、Rb、Cs、Nb、Ta、Be、Sn),极其低的Nb/Ta比值(<5)为特征。通常LCT型伟晶岩显示内部分带,主要包括边界带、壁带、中间带和核部带;此外,可能还发育交代体、层状细晶岩和晶洞。大多数LCT型伟晶岩形成与(同造山)-晚造山的过铝质S型、I型或混合的S+I型花岗岩具有成因联系。对于壳源沉积岩小比例部分熔融直接形成的伟晶岩,通常形成于伸展背景下的晚造山和造山后阶段,侵入于典型的低压角闪岩-高绿片岩相的变沉积岩中。伟晶岩外带(包括边缘带、壁带、细晶岩)中的细粒和细晶岩结构、UST(单向固结结构)是液相线过冷所致,而伟晶岩内带(中间带、核部带)中粗大矿物形成、矿物分带以及稀有金属矿物的饱和结晶是助熔组分(H_(2)O、B、P、F)、稀有金属(Li、Rb、Cs、Be、Nb、Ta)通过组成带状纯化方式在边界层聚集的结果。伟晶岩分离结晶作用的开始与液相线过冷状态密切相关,晶体成核延迟、晶体生长速率、晶体成核密度取决于液相线过冷程度(ΔT)。针对LCT型伟晶岩,已提出的稀有金属成矿机制主要有分离结晶作用、岩浆不混溶、超临界流体和组成带状纯化。对于全脉矿化锂辉石伟晶岩成因,尚不清楚是岩浆液态分离还是Li强烈分配进入流体相所致?

LCT型花岗伟晶岩岩石成因和锂富集机制研究进展

LCT型花岗伟晶岩是全球重要的锂资源寄主岩石之一。基于近40年全球LCT型花岗伟晶岩年代学、地球化学、包裹体、数值模拟和岩石实验学研究成果,笔者梳理总结LCT型花岗伟晶岩时空分布特征、温压条件、岩浆起源与演化过程和锂富集机制,以期为今后花岗伟晶岩型锂矿找矿工作提供理论依据。研究表明,全球LCT型花岗伟晶岩形成于3040~7 Ma,成岩峰期与超大陆存在期具有较好耦合性;其侵位压力为250~350 MPa,液相线温度与助溶剂含量有关(650~750℃),固相线温度约为425℃。相比于大陆地壳,不同时代LCT型花岗伟晶岩均具有富集SiO_(2)、Na_(2)O、K_(2)O、Li、Cs、Ta和Nb,亏损Fe_(2)O_(3)、CaO、MgO、TiO_(2)和Zr,低Nb/Ta值、Zr/Hf值等特征。LCT型花岗伟晶岩岩浆可能起源于花岗质岩浆高程度(>90%)结晶分异、地壳物质小比例(5%~20%)深熔作用、富F Li花岗质岩浆熔离作用或超临界流体(T≈731±21℃)。LCT型伟晶岩岩浆侵位后在较短时间内冷却固结,具体演化过程存在不平衡结晶和不混溶之争。伟晶岩岩浆起源和演化过程均有Li富集效应,其中结晶分异成因的LCT伟晶岩Li超常富集(Li≥10000×10^(-6))受控于深部岩浆房总分配系数(D_(Li)<0.5)、分异程度(F>99%)和Li初始浓度(>100×10^(-6));深熔成因LCT型伟晶岩Li超常富集受控于源区Li含量和残余相黑云母所占比例;不混溶成因LCT伟晶岩Li超常富集受控于含Li络合物/化合物进入富挥发分贫硅熔体相能力。伟晶岩岩浆不平衡结晶演化的Li富集与组成带状优化过程有关,而不混溶演化的Li富集受控于富挥发分熔体相温度和含水量。

伟晶岩型锂矿床研究现状及其在中国西部的找矿前景

锂现为全球战略性关键金属矿产,花岗伟晶岩型锂矿是锂资源的重要类型之一,也是当前国际矿床学的研究热点。花岗伟晶岩划分为LCT(Li-Cs-Ta)、NYF(Nb-Y-F)及二者混合的LCT+NYF型,其中LCT型伟晶岩富集稀有元素Li、Rb、Cs、Be、Ga、Sn、Ta、Nb及B、P、F等助熔剂,通常与伸展背景下的晚造山和造山后阶段过铝质S型花岗岩具有成因联系。笔者分析了全球伟晶岩型锂矿床的时空分布特征,发现锂矿成矿事件主要发生在超大陆会聚造山作用的中晚期。研究表明中国花岗伟晶岩型锂矿空间分布相对集中,主要分布在9个锂成矿带,成矿期以三叠纪为主。花岗质岩浆结晶分异和下地壳物质低程度的部分熔融是伟晶岩两种主要的形成方式。稀有金属伟晶岩的成矿机制主要有分离结晶作用、岩浆不混溶、超临界流体和组成带状纯化。总结分析了中国西部西昆仑、川西松潘-甘孜、阿尔泰等3个典型伟晶岩型锂矿带的的成矿特点、分布特征、研究进展及找矿前景,并提出了构造-岩浆-变质-成矿的耦合关系是制约锂成矿过程和富集规律的关键科学问题。

世界伟晶岩型锂矿床地质研究进展

稀有金属伟晶岩主要分为LCT(Li-Cs-Ta)型和NYF(Nb-Y-F)型,其中LCT型伟晶岩是全球重要锂矿来源。本文分析了全球伟晶岩型锂矿床的地质勘查和研究成果,简要介绍了各大陆代表性伟晶岩型锂矿床,发现锂矿空间分布不均匀,成矿时间具有多期性和阶段性,成矿事件主要发生在汇聚造山作用的晚期,伴随超大陆汇聚事件。LCT型伟晶岩富含挥发分,与后碰撞S型花岗岩密切相关,多产于中高级变质岩区,就位深度较大,多沿断裂构造贯入。

中国首例太古宙LCT型矿化伟晶岩——鲁中雁翎关锂辉石伟晶岩的发现及意义

新太古代是地球演化历史上的重要时期,众多克拉通完成聚合并趋于成熟稳定,在此过程中广泛的陆块拼合及碰撞造山事件,形成了世界范围的稀有金属成矿作用高峰。我国的稀有金属成矿事件主要集中于显生宙,未见太古宙LCT型矿化伟晶岩的报道。本文第一作者所在的研究团队通过建立中国稀有金属伟晶岩的成矿谱系,厘定了大地构造演化与稀有金属成矿的关系,提出华北克拉通在我国具有产出太古宙伟晶岩的最佳条件。通过详细的野外地质勘查,我们在鲁中雁翎关地区首次发现了我国太古宙LCT型(Li-Cs-Ta)矿化伟晶岩。铌钽铁矿原位U-Pb定年结果显示,雁翎关伟晶岩经历了2609.0±13.0Ma和2501.6±8.6Ma两阶段成矿事件。其中,2609Ma成矿事件与华北克拉通东部块体雁翎关绿岩带的形成时代对应,2502Ma成矿事件则对应了与华北陆块克拉通化有关的大规模壳熔花岗岩事件。矿物学研究表明,雁翎关矿床伟晶岩中锂辉石Li_(2)O为7.66%~7.93%,接近锂辉石中Li_(2)O的理论上限,为高品质锂资源。同时伟晶岩还含有锂电气石、富Cs长石、钽锰矿和磷灰石,是典型的LCT型伟晶岩。相比于国内外同类型矿床,雁翎关伟晶岩结晶温压条件较高,故无透锂长石产出。~2.50Ga华北克拉通频繁的陆-陆碰撞作用,伴随了多期次的岩浆活动,为太古宙基底的渐进式部分熔融创造了持续的热供给,为稀有金属元素的超常富集及LCT型伟晶岩的形成提供了理想的条件。“富陆源组分基底+微陆块构造带”可作为华北克拉通伟晶岩型稀有金属资源的重要找矿标志。