引用本文
张朋, 刘豹, 杨晓飞, 罗新涛, 邓浪江, 樊自春, 刘兴忠, 陈建中, 刘善宝, 王登红, 代鸿章. 新疆阿尔金西段瓦石峡南锂铍稀有金属矿成矿背景与勘查进展[J].中国地质调查, 2024,11(3): 17-24.
ZHANG Peng, LIU Bao, YANG Xiaofei, LUO xintao, DENG Langjiang, FAN Zichun, LIU Xingzhong, CHEN Jianzhong, LIU Shanbao, WANG Denghong, DAI Hongzhang. Metallogenic background and exploration progress of the southern Waishixia lithium-beryllium rare metal deposit in the western Altyn Tagh of Xinjiang Province[J].Geological Survey of China, 2024,11(3): 17-24.  
doi: 10.19388/j.zgdzdc.2024.03.03
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新疆阿尔金西段瓦石峡南锂铍稀有金属矿成矿背景与勘查进展
张朋1, 刘豹1, 杨晓飞1, 罗新涛1, 邓浪江1, 樊自春1, 刘兴忠1, 陈建中1,*, 刘善宝2, 王登红2, 代鸿章2,*
1.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
2.自然资源部成矿作用与资源评价重点实验室,中国地质科学院矿产资源研究所,北京 100037
通信作者简介: 陈建中(1971—),男,高级工程师,主要从事稀有金属成矿规律与勘查评价方面的工作。Email: 948126694@qq.com。代鸿章(1985—),男,副研究员,主要从事成矿规律和矿产勘查评价方面的工作。Email: Daihz_cags@163.com。

第一作者简介: 张朋(1986—),男,高级工程师,主要从事稀有金属成矿规律与勘查评价方面的工作。Email: 442551178@qq.com。

收稿日期: 2024-03-14 修回日期: 2024-04-15
基金资助: 中华人民共和国科学技术部“我国西部伟晶岩型锂等稀有金属成矿规律与勘查技术项目(编号: 2021YFC2901900)”,中国地质调查局“战略新兴产业矿产地质调查(编号: DD20230034)”、“锂铍铌钽等战略新兴矿产调查与潜力评价(编号: DD20230055)”、“松潘—甘孜成锂带锂铍多金属大型资源基地综合调查评价(编号: DD20190173)”和新疆维吾尔自治区地质勘查基金项目管理中心“新疆若羌县瓦石峡南锂铍矿预查项目(编号: K20-3-XJ006)”联合资助
摘要

锂、铍等稀有金属矿产是重要的战略矿产资源。近年来,在阿尔金地区发现了多处稀有金属伟晶岩型矿床,已成为我国一处新的稀有金属成矿带,但调查研究水平总体较低。通过对阿尔金造山带的成矿动力背景的讨论,得出阿尔金造山带的稀有金属成矿作用涵盖了多个不同的造山运动构造演化阶段,证明该区域具备良好的稀有金属成矿条件,并具有巨大的找矿潜力。通过对位于阿尔金西段的瓦石峡南锂铍稀有金属矿进行勘查评价,发现其具有大型远景: 瓦石峡南锂铍稀有金属矿体主要赋存于绿片岩相-角闪岩相变质岩系中的伟晶岩脉中,矿床类型为花岗伟晶岩型稀有金属矿床; 已有勘查成果显示此矿床目前推断的稀有金属资源量达到中型以上矿床规模,并且随着勘查工作的进行,在深部及外围还有极大增储空间。研究成果对在阿尔金造山带内寻找同类型矿床具有借鉴意义。

关键词: 阿尔金; 瓦石峡南锂铍稀有金属矿; 花岗伟晶岩型稀有金属矿床; 成矿动力背景; 找矿前景
中图分类号:P618.6 文献标志码:A 文章编号:2095-8706(2024)03-0017-08
Metallogenic background and exploration progress of the southern Waishixia lithium-beryllium rare metal deposit in the western Altyn Tagh of Xinjiang Province
ZHANG Peng1, LIU Bao1, YANG Xiaofei1, LUO xintao1, DENG Langjiang1, FAN Zichun1, LIU Xingzhong1, CHEN Jianzhong1, LIU Shanbao2, WANG Denghong2, DAI Hongzhang2
1. The Third Geological Branch, Xinjiang Geological and Mineral Bureau, Xinjiang Kuerle 841000, China
2. Key Laboratory of Metallogeny and Mineral Assessment MNR, Institute of Mineral Resource CAGS, Beijing 100037, China
Abstract

Rare metal minerals such as lithium and beryllium are important strategic mineral resources. In recent years, several rare metal pegmatite-type deposits have been discovered in Altyn area, which have emerged as a new rare metal metallogenic belt, but with relatively low investigation and research level. Through the discussion of the metallogenic dynamic background of the Altyn orogenic belt, the authors concluded that the rare metal metallogenesis in the Altyn orogenic belt covered many different tectonic evolution stages of the orogenic movement, indicating good metallogenic conditions for rare metals and great prospecting potential. The southern Waishixia lithium-beryllium rare metal deposit located in the western Altyn Tagh has a large prospect, based on the exploration and evaluation of this deposit. The lithium-beryllium rare metal ore body in the southern Washixia mainly occurs in the pegmatite veins of greenschist facies and amphibolite facies metamorphic rock series, and the deposit type is granite-pegmatite type rare metal deposit. According to the existing exploration results, the inferred rare metal resources of this deposit have reached the scale of medium and above, and there is still a great space for increasing storage in the deep and peripheral areas with the progress of exploration. The research results are of great reference significance to the deposit search of similar types in the Altyn orogenic belt.

Keyword: Altyn Tagh; the southern Washixia lithium-beryllium rare metal deposit; granite-pegmatite type rare metal deposit; mineralization dynamic background; prospecting potential
0 引言

稀有金属指在地壳中含量较低的金属元素, 其产量有限且具有珍稀性和稀缺性, 它们在现代工业、科技和制造业中扮演着重要角色。近年来, 在新疆西昆仑已发现多处具有大型— 超大型找矿前景的锂辉石型伟晶岩矿床, 以大红柳滩锂铍矿床、509道班锂铍矿床和大红柳滩南锂铍矿床为代表, 目前已经形成了锂矿的勘查开发基地。相对而言, 虽在阿尔金地区也发现了多处稀有金属伟晶岩型矿床, 但调查研究水平总体较低。阿尔金西段位于塔里木盆地与阿尔金— 昆仑山脉的过渡地带, 其北部的山前地带, 地形抬升极为强烈。阿尔金地区因长期以来受限于其恶劣的交通条件和复杂的地质环境, 矿产勘查开发一直受到严重制约。过去, 该地区发现的矿床主要以玉石、石英岩、萤石等非金属矿产为主, 并且规模较小, 其他矿产一直未有突破性进展[1]。但自2015年在阿尔金地区首次发现含绿柱石伟晶岩脉以来, 情况逐渐发生变化, 随着吐格曼锂铍矿[2, 3, 4]、瓦石峡南锂铍矿(砂锂沟)[5]、卡尔恰尔西南萤石矿[6]等矿床的相继发现, 引发了阿尔金西段以稀有金属为主攻方向的矿产勘查工作热潮。2016— 2017年期间, 河南省地矿局第二地质勘查院在开展“ 新疆阿尔金北缘拜什托格拉克一带1∶ 5万三幅区域地质矿产调查” 项目时, 在瓦石峡南发现了稀有金属伟晶岩脉[7], 为该地区稀有金属矿产勘查工作提供了重要参考依据。新疆若羌县瓦石峡南锂矿近期以11.258 3亿元的价格竞拍成功, 公益性调查成果带动商业勘查取得重大成效。2018年以来, 笔者及项目团队通过国家重点研发计划“ 战略性矿产资源开发利用” 专项、新疆维吾尔自治区地质勘查基金和中国地质调查等项目, 对瓦石峡南锂铍稀有金属矿进行勘查评价, 发现瓦石峡南锂铍稀有金属矿为一中型矿床, 并具有大型远景, 其成果对在阿尔金造山带内寻找同类型矿床具有重要借鉴意义。

1 研究区概况
1.1 区域地质背景

阿尔金造山带作为中国中央造山带的西延, 在地质演化历史中经历了复杂的构造运动和岩浆活动, 形成了丰富的稀有金属等矿产资源, 已成为我国一处新的具有重要战略地位的稀有金属成矿带。阿尔金造山带经历了早期的古板块和地块的相互俯冲— 碰撞作用, 以及中、新生代的走滑运动, 是由不同时期、不同构造层次及形成于不同构造环境地质体所组成的复合造山带[8, 9, 10, 11, 12]。阿尔金造山带由北向南依次划分为阿中地块、江嘎萨依巴什瓦克高压变质增生杂岩带和阿帕— 茫崖蛇绿混杂岩带[13, 14](图1)。其中, 呈EW向和NE向延伸的阿中地块为该区域内的主要构造地块, 区内EW向和NE向断裂构造发育。本文研究区大地构造位置位于阿尔金造山带西段北部的阿中地块西部(图1), 隶属阿尔金陆缘地块成矿亚带。该区域的构造性质相对稳定, 目前已发现的金属矿产主要有铁和金, 非金属矿产主要为石棉、萤石和玉石[14]。近期研究显示, 该造山带在中晚奥陶世就已有稀有金属的矿化活动, 尤其是基于中国地质科学院矿产资源研究所牵头负责、新疆维吾尔自治区地质矿产勘查开发局第三地质大队参与的中国地质调查项目的最新成果, 新发现稀长沟锂辉石伟晶岩型锂铍矿床, 与此同时, 区内还发现一系列新的伟晶岩型锂矿化线索(图1), 极大拓展了整个阿尔金成矿带内稀有金属的找矿空间和资源前景。这些研究成果可有力推动对阿尔金造山带中西部稀有金属成矿的关联分析研究, 可为未来的矿产勘探和开发提供重要参考, 有望在阿尔金造山带实现以锂为代表的稀有金属找矿新突破[15]。

图1 阿尔金北缘区域地质简图Fig.1 Geological sketch of the northern Altyn mountains

1.2 研究区地质背景

近年来, 在新疆阿尔金成矿带上, 相继发现了与加里东期岩浆岩有关的伟晶岩型锂矿点, 如塔什达坂、吐格曼等, 出露的地层主要为古元古界阿尔金岩群和中元古界长城系扎斯勘赛河岩组、贝壳滩组、蓟县系金雁山岩组等, 主要岩性为片麻岩、变粒岩、片岩、大理岩等。岩浆岩主要为加里东期的花岗闪长岩和黑云母花岗岩(年龄为 400~500 Ma), 少量的火山岩主要为古元古代阿尔金岩群和中元古代扎斯勘赛河岩组。典型矿床、矿点如下。

(1)塔石达坂矿点。该矿点位于研究区东北端约160 km处, 锂辉石伟晶岩脉走向为NE向, 倾向南东, 呈串珠状, 出露长度为700 m, 厚度变化为0.8~10 m, 围岩为石榴石云母片岩。伟晶岩主要矿物为长石、石英、锂辉石, 白云母少量。锂辉石呈板状自形晶, 长轴的长度一般为10~15 cm。另外, 在距离塔石达坂矿点东南10 km处的黑云母花岗岩的接触带上, 产有二云母微斜长石伟晶岩, 呈不规则状产出, 类似于伟晶岩壳。

(2)吐格曼矿点。该矿点位于研究区东35 km处, 锂辉石伟晶岩脉走向为NE向, 倾向SE, 倾角变化为78° ~86° , 地表出露长度约500 m(两端被沙尘浮土覆盖), 厚度为9 m, 上盘与围岩接触呈不规则状, 主要矿物为长石、锂辉石、白云母和石英, 以含有大量的白云母区别于塔石达坂矿点, 锂辉石含量明显偏高, 石英含量明显偏低。

(3)瓦石峡南稀有金属矿床。该矿床位于新疆若羌县瓦石峡镇南约65 km处, 为高海拔、深切割无人区, 交通条件恶劣。研究区内地层主要为古元古界阿尔金岩群的一套低角闪岩相的变质岩, 总体可分为片麻岩段和片岩段, 矿体赋存于片岩段, 岩性总体为黑云母斜长石英片岩。该矿区地处塔里木盆地与阿尔金山结合部, 区内构造运动及岩浆活动较为频繁, 发育多组断裂构造, 形成了区内独特的构造格局, 主要表现为以NEE向和NWW向断裂为主, 以NW向和NE向断裂为辅。区内多期造山运动导致构造混杂岩异常发育, 在伸展滑脱、逆冲、走滑剪切等强烈的构造作用下, 岩石普遍遭受了强烈的变形、变质作用改造, 地层或岩体多呈透镜状产出, 常沿走向逐渐尖灭。区内主要发育加里东期侵入岩[16], 主要为石英二长岩、石英闪长岩和二长花岗岩。在1∶ 1万土壤测量范围内存在3条主要伟晶岩脉, 编号分别为ρ 3、ρ 4、ρ 5(图2)。其中ρ 3号脉体地表出露长约1 600 m, 脉宽为3~35 m, 以往野外勘查观察到脉体的西端被厚层风成沙覆盖, 向东地表尖灭, 其形状呈现不规则脉状, 西段走向近EW向, 东段走向为NW向, 呈向北凸出的弧形, 脉体产状近乎直立, 脉中含有丰富的锂云母, 分布较均匀, 其主要成分包括锂云母(15%~40%)、白云母(5%~10%)、斜长石和石英等, 由西向东沿走向观察到伟晶岩的矿物呈逐渐减小的趋势, 西端脉体矿物粒径变化在2~3 cm之间, 东端脉体矿物粒径变化在5~8 mm之间, 其中西端的海拔为2 600 m, 东端的海拔为3 130 m, 二者之间有530 m的高差, 暗示(含)锂云母伟晶岩脉的垂直延深超过500 m[17]。经刻槽及劈心取样分析, 瓦石峡南矿床为Li、Be、Ta共生矿体, Li2O品位为0.814%~2.065%, BeO品位为0.008%~0.350%, Nb2O5品位为0.007 1%~0.025 5%, Ta2O5品位为0.006 2%~0.086 4%, BeO含量由西向东逐渐降低。

图2 瓦石峡南锂铍矿地质简图
1.冲洪积物; 2.风积沙土; 3.二云母石英片岩; 4.黑云母石英片岩; 5.十字石二云母石英片岩; 6.石英岩; 7.不含矿伟晶岩脉及编号; 8.含矿伟晶岩脉及编号; 9.钻孔及编号; 10.勘探线及编号; 11.产状; 12.1∶ 1万土壤Be异常; 13.1∶ 1万土壤Li异常; 14.推测矿体Fig.2 Geological sketch of the southern Waishixia lithium-beryllium deposit

2 研究方法

结合已有1∶ 25万和1∶ 5万化探异常优选研究区, 针对性开展矿产专项填图、1∶ 2.5万高分遥感解译、1∶ 1 万地质草测和1∶ 1万土壤地球化学等调查评价工作, 了解区内地层、构造、岩浆岩等成矿地质条件, 圈定找矿靶区; 采用1∶ 2 000地质测量和槽探等方法手段, 对矿(化)体进行地表控制, 大致查明地表矿(化)体数量、规模、产状、品位及厚度变化特征; 采用钻探对矿(化)体进行深部验证, 结合化学分析, 圈定锂铍等稀有金属矿体, 了解矿体深部延伸及品位变化情况。以成矿理论为指导, 综合讨论了成矿带成矿动力学背景, 梳理了瓦石峡南矿区取得勘查进展, 结合典型矿床对比研究, 进一步探讨了阿尔金造山带伟晶岩型稀有金属矿床成矿潜力及找矿前景。

3 成矿动力学背景讨论

阿尔金造山带是新元古代与早古生代古板块(地块)之间相互俯冲-碰撞、中新生代走滑断裂所改造的复合造山带[9, 18, 19]。其中, 早古生代是南阿尔金洋向北俯冲, 以及塔里木板块与中阿尔金微陆块焊接在一起的统一古陆与柴达木地块完成拼合的重要时期。这一时期除了形成我国重要的铜铁铅锌多金属矿床[20, 21, 22, 23, 24, 25], 许多花岗伟晶岩型稀有金属矿床也相继被发现, 如吐格曼和吐格曼北锂铍矿[2, 26, 27, 28], 尤其是在瓦石峡南矿区(砂锂沟)已经钻探验证, 发现了该区首例古生代的锂云母工业矿体。阿尔金地区出露大量早古生代花岗质岩体, 它们作为阿尔金造山带在这一时期构造运动的岩浆响应, 记录了各个阶段地壳演化的关键信息。对南阿尔金俯冲碰撞杂岩带中的早古生代花岗岩岩浆活动, 杨文强等[29]将其划分为3个时期: 第1期约500 Ma, 对应于陆壳深俯冲引起的陆陆碰撞造山、地壳加厚阶段, 其时代与超高压变质作用相当; 第2期为466~451 Ma, 形成于深俯冲陆壳断离后的伸展背景, 其时代与超高压岩石变质作用相当; 第3期为426~385 Ma, 形成于造山后的伸展背景。而刘良等[30]则认为存在4期花岗岩质岩浆作用: 第1期约517 Ma的高锶低钇中酸性岩(埃达克质岩石), 代表先期俯冲洋壳的部分熔融; 第2期为501~496 Ma的高锶低钇花岗岩, 代表陆壳深俯冲导致的加厚下地壳的部分熔融; 第3期为462~451 Ma, 形成于陆壳俯冲碰撞挤压向伸展抬升转换过程中应力释放导致的中、上地壳物质部分熔融这一过程中; 第4期为426~385 Ma, 形成于造山后的伸展减薄阶段。对于南阿尔金茫崖地区早古生代花岗岩岩浆活动, 吴才来等[31]根据此地区早古生代花岗岩锆石SHRIMP U-Pb定年结果, 将其划分为3个时期: 第1期为469~465 Ma, 为具有岛弧火山岩化学属性的石英闪长岩+花岗闪长岩+花岗岩岩石组合, 认为其形成可能与洋壳俯冲作用有关; 第2期为411~404 Ma, 为具有A型花岗岩特征的花岗闪长岩+二长花岗岩+正长花岗岩岩石组合, 认为其形成可能与板块碰撞后造山带块体均衡调整有关; 第3期约为264 Ma, 为具有I型花岗岩属性的石英闪长岩+二长花岗岩+正长花岗岩组合, 认为其形成与阿尔金断裂的活动有关。此外, 吴锁平等[32]在阿尔金断裂南侧吐拉花岗岩体中获得了(385± 8.1) Ma的SHRIMP U-Pb 锆石年龄, 确认其具有偏铝质A型花岗岩的特征, 形成于造山后的伸展环境, 并可能与阿尔金断裂左行走滑引起的拉分作用有关。尽管前人研究对象有所出入, 但仍得到了许多一致性的认识。总体上可认为, 阿尔金造山带可能在约426 Ma开始已经进入到伸展阶段, 并持续到约385 Ma。

在本研究中, 通过对瓦石峡南锂云母型花岗伟晶岩的白云母Ar-Ar定年, 获得了405~402 Ma的坪年龄(未发表数据), 表明该锂矿床形成于造山后伸展阶段。年代学数据表明, 同一区域内吐格曼与吐格曼北花岗岩伟晶岩型锂铍矿床形成于470~460 Ma[1, 26], 与之相伴的黑云母花岗岩年龄为480~470 Ma[26], 对应俯冲-碰撞的构造背景。伟晶岩可以形成于任何构造背景中, 且多数形成于碰撞或后碰撞背景[33, 34, 35, 36]。俯冲-碰撞构造背景下花岗伟晶岩型锂铍矿床的形成表明, 阿尔金造山带的稀有金属成矿作用涵盖了多个不同的造山运动构造演化阶段, 这表明该区域具备良好的稀有金属成矿条件, 并具有巨大的找矿潜力。

4 取得勘查成果及成矿潜力分析

瓦石峡南一带出露的地层主要为古元古界阿尔金岩群片岩组(含石榴石)二云母石英片岩、十字石二云母石英片岩和第四系风积, 侵入岩主要为二云母花岗岩, 发育花岗伟晶岩及少量辉绿岩脉、辉长岩脉。

1∶ 1万土壤地球化学成果显示研究区西部Li、Be、Ta、Cs、Sn等元素异常强度高, 元素异常套合好, 浓集中心明显, 其中Li、Be为异常区内主要成矿元素, 均具有三级浓度分带。通过1∶ 2 000地质测量、槽探和钻探, 在瓦石峡南一带已发现20条伟晶岩脉, 岩脉地表出露长为50~740 m, 宽为1.5~32 m, 在伟晶岩脉中圈定出锂矿体2条(ρ 8、ρ 9), 锂铍钽矿体4条(ρ 3-1、ρ 3-2、ρ 4、ρ 5), 锂铍矿体1条(ρ 7), 其中ρ 3、ρ 4和ρ 5为主矿体(图3, 图4)。矿体的主要矿石矿物为锂云母、锂辉石、绿柱石, 矿体主要赋存于绿片岩相-角闪岩相变质岩系中的伟晶岩脉中, 与围岩接触界线明显。矿石的主要结构为中细粒结构, 主要构造为稀疏及斑杂状构造。矿体Li2O品位为0.40%~1.88%、BeO品位为0.04%~0.197%, 伴生Ta2O5品位为0.007%~0.050 6%、 Rb2O品位为0.175%~0.454%、Cs2O品位为0.050 7%~0.110 9%、Nb2O5品位为0.003 8%~0.032 9%。对有深部工程控制的 ρ 3-1、ρ 9号矿体进行资源量估算, 推断矿石资源量为3 650 000 t, Li2O资源量为 41 300 t, BeO资源量为2 641 t, 伴生Ta2O5资源量为411 t, Nb2O5资源量为495 t[37], 已有工作程度表明瓦石峡南锂铍矿床已达到中型以上稀有金属矿床规模。

图3 瓦石峡南锂铍矿AA'勘探线剖面
1.二云母石英片岩; 2.锂云母伟晶岩; 3.锂铍钽矿体及编号; 4.黄铁矿化; 5.萤石化; 6. 钻孔编号方位, 开孔角; 7.地层产状Fig.3 Profile of AA' exploration line of the southern Waishixia lithium-beryllium deposit

图4 瓦石峡南锂铍矿矿体矿石照片Fig.4 Ore photos of the southern Waishixia lithium-beryllium deposit

1∶ 25万化探工作在阿尔金地区圈出大量Li和Be异常, 其中瓦石峡南、库木萨依、沙梁西、库木塔什萨依、塔木切、稀长沟及塔什达坂锂铍矿均位于Li异常中心或异常边部, 而吐格曼、阿亚克和阿亚克东锂铍矿区域化探工作为采样空白区[1]。Li、Be化探异常对成矿带内稀有金属找矿工作具有重要指示意义, 区域上还有大量异常有待查证, 找矿潜力巨大。已发现的矿床仅有吐格曼锂铍矿和库木萨依锂铍矿正在开展详查工作, 塔木切、库木塔什萨依和塔什达坂3个矿床(点)仅开展过调查工作, 其他4个矿床仅开展了普查工作, 投入的勘查工作极为有限, 矿床的深边部还未进行有效控制[1]。阿尔金西段锂铍稀有金属成矿条件优越, 与新疆若羌工业园建设进度相对比, 找矿勘查工作亟待加强。相信随着工作程度地进一步深入, 在已知矿床的深部及外围还有极大增储空间, 找矿工作有望取得更大突破。

5 结论

(1)阿尔金造山带的稀有金属成矿作用经历了多个不同的造山运动构造演化阶段, 表明该区域具备良好的稀有金属成矿条件, 并具有巨大的找矿潜力。

(2)新疆瓦石峡南锂铍稀有金属矿体为含锂云母、锂辉石、绿柱石伟晶岩脉, 矿体主要赋存于绿片岩相-角闪岩相变质岩系中的伟晶岩脉中, 与围岩接触界线明显, 该矿床成矿类型为花岗伟晶岩型稀有金属矿床。

(3)勘查成果显示已发现的锂铍矿体与已圈定的大比例尺化探异常对应性较好, 目前已控制+推断的稀有金属资源量达到中型以上矿床规模, 随着勘查工作的进行, 在深部及外围还有极大增储空间。

(责任编辑: 刘丹)

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