南京大学：许志琴院士-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3211.21m(JSD-1)和两口各1000m(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0~900m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100m深度范围的含锂辉石伟晶岩存在，以及估算了在3211m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(210~204Ma和193~ 192Ma)；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230~190Ma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~ 190Ma)以来的总体剥蚀厚度为5±1km，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。
主要图件
结论与进展
(1)甲基卡伟晶岩型锂矿成因和花岗岩席源区的探讨依然是难题,进一步对比松潘 甘孜地体内不同伟晶岩型锂矿类型十分重要。应深入调查造山带中剥露的深部混合岩基底的深熔作用、变质作用与锂(铍)矿成矿作用,厘清这些作用是否可以为甲基卡花岗岩席和锂矿提供物质来源。
(2)松潘甘孜地体为中国大陆最大的伟晶岩锂矿链,大量(上百个)中生代花岗岩侵 位在晚三叠世的巨厚沉积岩系中。花岗岩的分类、构造侵位方式、花岗岩的成因与源区,以及与富稀有金属伟晶岩与花岗岩关系,是在新能源战略和找矿突破行动中,我们迫切需要解决的关键科学问题。
(3)科学钻探是深入地下的显微镜,是揭示地球深部结构的最佳科学手段。为了验证甲基卡型多层次穹状花岗岩席在松潘甘孜造山带中的其他锂矿区是否存在,经 二次专家评审,南京大学卓越计划“川西伟晶岩型锂矿科学钻探”项目组决定于 2023~2024年在马尔康伟晶岩型锂矿区实施科学钻探,以探求马尔康锂矿区的深部结构、花岗岩与伟晶岩型锂矿的关系,以及花岗岩的成因和源区,并与甲基卡锂矿区进行对比。
甲基卡科钻项目是全球首次利用科学钻探技术对伟晶岩型锂矿区进行了深部结构的探测,揭示了在3km的深度范围内,与富锂伟晶岩有关的花岗岩并非有深根之花岗岩基。多层次的穹状花岗岩席与晚三叠世变质沉积岩系及侵位在其中的富稀有金属伟晶岩构成 “多层三明治”结构。我们进一步提出“多层次穹状花岗岩席”的伟 晶岩型锂矿控矿理论,并揭示了深部的伟晶岩具有稀有金属的找矿潜力。甲基卡富锂伟晶岩有关的花岗岩席可能是类似丹巴式深地壳混合岩基底的深熔作用的 产物,这一作用与松潘甘孜造山早期的基底与盖层之间的深地壳滑脱剪切有关。
文献来源
许志琴,朱文斌,郑碧海,李广伟,魏海珍,章荣清,车旭东,李伟强,王国光,高建国,闫浩瑜.2023.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[J].地质学报,97(10):3133-3146.
XU Zhiqin, ZHU Wenbin, ZHENG Bihai, LI Guangwei, WEI Haizhen, ZHANG Rongqing, CHE Xudong, LI Weiqiang, WANG Guoguang, GAO Jianguo, YAN Haoyu.2023. New ore-controlling theory of “multilayered domal granitic sheets” of the Jiajika pegmatite-type lithium deposit: The major discoveries of the “Jiajika Pegmatite-type Lithium Deposit Scientific Drilling Project (JSD)”[J].Acta Geologica Sinica,97(10):3133- 3146.
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