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青藏高原東北部玉樹地區尕朵?扎朵早侏羅世含(綠柱石?鋰云母)鋰輝石偉晶巖的發現及成礦意義

2022-11-02 08:41李五福劉金恒李善平賈春興王成武周金勝王春濤許傳兵談生祥胡繼春章榮清王秉璋
大地構造與成礦學 2022年5期
關鍵詞:鋰輝石白云母偉晶巖

李五福, 劉金恒, 李善平, 賈春興, 王成武, 周金勝, 王春濤, 許傳兵, 談生祥, 胡繼春, 章榮清, 龔 林, 王秉璋*, 王 強*

青藏高原東北部玉樹地區尕朵?扎朵早侏羅世含(綠柱石?鋰云母)鋰輝石偉晶巖的發現及成礦意義

李五福1, 劉金恒2, 李善平1, 賈春興1, 王成武1, 周金勝2, 王春濤1, 許傳兵2, 談生祥1, 胡繼春1, 章榮清3, 龔 林2, 王秉璋1*, 王 強2*

(1. 青海省地質調查院, 青海省青藏高原北部地質過程與礦產資源重點實驗室, 青海 西寧 810012; 2. 中國科學院 廣州地球化學研究所, 同位素地球化學國家重點實驗室, 廣東 廣州 510640; 3. 內生金屬礦床成礦機制研究國家重點實驗室, 南京大學 地球科學與工程學院, 江蘇 南京 210023)

三江北段青海草隴、川西扎烏龍(或卡亞吉)偉晶巖型鋰鈹礦床與西部的喀喇昆侖白龍山、大紅柳灘、肖爾布隆鋰鈹礦床以及東部的川西甲基卡、可爾因、雪寶頂等鋰鈹礦床, 一起構成了青藏高原北緣一條近東西向的古特提斯巨型鋰成礦帶。但在草隴(青海南部玉樹)以西到喀喇昆侖白龍山(新疆南部)之間一直還沒有其他鋰鈹礦的報道。本次研究在青海省玉樹地區草隴鋰鈹礦床以西72 km的尕朵?扎朵地區發現了92條花崗偉晶巖, 其中22條含(綠柱石?鋰云母)鋰輝石花崗偉晶巖脈含礦性較好, 另有不含礦偉晶巖脈15條, 含礦性不明偉晶巖55條。本文對尕朵?扎朵地區新發現的含(綠柱石?鋰云母)鋰輝石花崗偉晶巖(含礦)和白云母花崗偉晶巖(不含礦)開展了系統的巖石學、地球化學及年代學研究。結果顯示, 含礦偉晶巖具有高SiO2(72.87%~75.01%)、Al2O3(14.81%~17.18%)含量, 低MgO(0.02%~0.03%)、CaO(0.32%~0.48%)、TiO2(0.001%~0.007%)、P2O5(0.30%~0.42%)含量, 及富鈉(Na2O/K2O=2.05~12.92)的地球化學特征; 白云母花崗偉晶巖(不含礦)亦具有高SiO2(69.97%~73.75%)、Al2O3(15.18%~16.18%)含量, 低MgO(0.01%~0.02%)、CaO(0.22%~ 0.38%)、TiO2(0.001%~0.003%)、P2O5(0.35%~0.46%)含量, 及變化的Na2O/K2O值(0.35~2.04, 平均1.0)。含礦和不含礦花崗偉晶巖的微量元素均富集大離子親石元素Rb、K和高場強元素Nb、Ta、Hf, 虧損Ba、Nd、Zr、Ti和稀土元素, 且Zr/Hf值(7.85~18.44)低和Rb/Sr值(2.98~74.21)高; 稀土元素總量較低, 輕稀土元素富集, 輕、重稀土元素分餾弱, 發育負Ce異常, 正?負Eu異常, 顯示出巖漿演化晚期高度分異特性。含礦偉晶巖Li2O品位為0.18%~2.33%, 平均品位0.76%; BeO品位為0.04%~0.05%, 平均品位0.043%, 顯示了良好的含礦性。年代學研究顯示, 含礦和不含礦偉晶巖的鈮鉭鐵礦和錫石U-Pb年齡分布在194~178 Ma區間內, 代表巖漿結晶和成礦時代, 是燕山早期早侏羅世晚期產物; 其白云母Ar-Ar年齡為158~153 Ma,可能為后期熱液改造或侵入體冷卻年齡。尕朵?扎朵地區成礦偉晶巖的形成最有可能與早侏羅世陸內背景下可可西里?松潘?甘孜地塊巨厚的三疊紀復理石沉積物發生熔融和隨后的巖漿與熱演化以及鋰鈹等稀有金屬富集有關。該區含(綠柱石?鋰云母)鋰輝石花崗偉晶巖的發現具有十分重要的成礦、找礦意義: ①玉樹地區鋰鈹多金屬礦化帶從草隴向西延伸70多公里到尕朵?扎朵地區, 構成一個具有重大潛力的礦集區(N: 33°20′~33°50′; E: 96°30′~97°30′), 本研究將其定名為“草隴?尕朵鋰鈹多金屬礦集區”, 該礦集區將是未來偉晶巖型鋰鈹多金屬礦找礦工作的重點靶區; ②前人的研究顯示, 古特提斯巨型鋰成礦帶中的鋰鈹多金屬礦床主要形成于晚三疊世?早侏羅世早期(218~194 Ma), 本次研究發現了該巨型鋰礦帶中最年輕的成礦偉晶巖形成于早侏羅世晚期(194~178 Ma)。這表明該成礦帶除晚三疊世?早侏羅世早期偉晶巖外, 早侏羅世晚期偉晶巖也具有良好的成礦潛力, 拓展了青藏高原北部偉晶巖型鋰鈹礦的找礦時間和空間范圍。

含(綠柱石?鋰云母)鋰輝石偉晶巖; 鋰鈹成礦; 成礦時代; 尕朵?扎朵; 草隴?尕朵礦集區; 青海玉樹; 青藏北部

0 引 言

稀有、稀土(REE)金屬普遍具耐高溫、耐腐蝕、光學和電磁性質優良等物理化學特性, 因此廣泛應用于農業、軍事、能源、以及高精尖儀器等重點領域和新興產業, 是我國和世界經濟發展與科技進步的關鍵和戰略性礦產資源(王登紅等, 2014, 2019; 李建康等, 2014, 2019; 楊卉芃等, 2019)。近年來, 關于青藏高原南部喜馬拉雅和北部喀喇昆侖?可可西里?松潘?甘孜古特提斯域的稀有金屬找礦和成礦理論研究取得許多重要突破(付小方等, 2014, 2019; Li et al., 2015; 吳福元等, 2015, 2017, 2021; 李善平, 2016; 李光明等, 2017; 王登紅等, 2017a, 2017b; 王核等, 2017, 2021; 王汝成等, 2017; Wang et al., 2020; Wu et al., 2020; 秦克章等, 2021a, 2021b; 趙俊興等, 2021; 周起鳳等, 2021; Zhao et al., 2022)。而且這些區域的礦床或礦化點普遍與高硅或高演化的花崗巖或偉晶巖密切共生(吳福元等, 2017, 2021; 李光明等, 2017; 王核等, 2017, 2021; 王汝成等, 2017, 2019; Wu et al., 2020; Wang et al., 2020), 如近期新發現的青藏高原南部喜馬拉雅鋰鈹礦普遍與新生代高硅或高演化的花崗巖(二云母或白云母花崗巖或淡色花崗巖)或偉晶巖密切共生(李光明等, 2017; 王汝成等, 2017; 黃勇等, 2019; Liu et al., 2020; Wu et al., 2020; 劉晨等, 2021; 劉小馳等, 2021; 秦克章等, 2021a, 2021b; 吳福元等, 2021)。喜馬拉雅地區新生代淡色花崗巖分布廣泛(吳福元等, 2015), 且很多花崗巖侵入體或偉晶巖脈與鋰鈹礦共生, 因此該區稀有金屬資源遠景巨大, 被認為有可能成為一個新的稀有金屬資源基地(吳福元等, 2021)。在青藏高原北部, 西部喀喇昆侖分布有白龍山、大紅柳灘、肖爾布隆、熱斯卡木、霍什塔什等偉晶巖型鋰鈹礦床, 中部三江北段分布有青海草隴、川西扎烏龍(或卡亞吉)等偉晶巖型鋰鈹礦床, 東部川西分布有甲基卡、可爾因、雪寶頂等偉晶巖型鋰鈹礦床, 其中一些礦床已達到大型?超大型規模(王登紅等, 2005, 2017a; 李建康, 2006; 李建康等, 2007; 李善平, 2016; 王核等, 2017, 2021; 白宗海等, 2018; 李興杰等, 2018; 燕洲泉等, 2018; 許志琴等, 2018; 李五福等, 2021; 楊榮等, 2021)。這些礦床在青藏高原北緣構成一條長近2800 km呈東西向展布的古特提斯巨型鋰成礦帶, 該帶也是我國近年來發現的一條巨型鋰?鈹?鉭稀有元素超常富集帶(王核等, 2017, 2021; 王登紅等, 2019; 劉麗君等, 2019; 許志琴等, 2020; Wang et al., 2020; Yan et al., 2022; Liu et al., 2022)。對古特提斯成礦帶中花崗巖侵入體和成礦偉晶巖脈的類型、成礦時代、流體包裹體、成礦作用、控礦因素、勘查模型等, 一些學者進行了廣泛深入的研究, 并取得了重要成果, 如偉晶巖的成巖成礦時代主要為晚三疊世?早侏羅世早期(218~194 Ma)(圖1)(唐國凡和吳盛先, 1984; 王登紅等, 2005, 2017a, 2017b; 李建康等, 2006; Wang et al., 2007; 郝雪峰等, 2015; 劉麗君等, 2015, 2017;王核等, 2017, 2021; 涂其軍等, 2019; 丁坤等, 2020; 喬耿彪等, 2020; 李五福等, 2021; 熊欣等, 2021a, 2021b; 李永等, 2022)。已有資料顯示, 古特提斯成礦帶中的重要礦床主要分布在西部和東部(圖1), 在中部的可可西里?甘孜地區, 僅報道有青海玉樹州稱多縣的草隴鋰鈹礦床、四川甘孜州石渠縣的扎烏龍鋰鈹礦床(李善平, 2016; 白宗海等, 2018; 李興杰等, 2018; 李五福等, 2021; 熊欣等, 2021a, 2021b; 楊榮等, 2021; 潘彤等, 2022; 嚴清高等, 2022),而在玉樹草隴鋰鈹礦床以西到喀喇昆侖白龍山鋰鈹礦床之間近1700 km的范圍內, 并沒有其他鋰鈹礦的報道。本研究在青海省草隴鋰鈹礦床以西72 km的尕朵?扎朵地區發現了92條花崗偉晶巖脈, 其中22條含(綠柱石?鋰云母)鋰輝石花崗偉晶巖脈含礦性較好。本文將對這些花崗偉晶巖脈地質特征、巖石地球化學、年代學以及含礦性進行系統研究, 為青海玉樹地區和青藏高原北部古特特斯鋰礦帶成礦潛力分析及成礦規律提供新的科學依據。

1 區域地質背景

可可西里?松潘?甘孜地塊位于青藏高原中北部(圖1), 其北以東昆侖?阿尼瑪卿縫合帶為界與秦祁昆造山系相隔, 南以金沙江縫合帶與羌塘地塊連接, 東以龍門山斷裂帶與揚子陸塊的四川盆地為鄰??煽晌骼?松潘?甘孜地塊先后經歷了新元古代、中生代到新生代復雜的演化過程(許志琴等, 1992; Nie et al., 1994; Burchfiel et al., 1995; Yin and Harrison, 2000; Zhou et al., 2002; Roger et al., 2003, 2004, 2011; Druschke et al., 2006; Pullen et al., 2008; Xu et al., 2008)。該地塊內發育強烈變形變質的巨厚三疊系復理石, 厚度大約10~15 km(Huang et al., 2003; Weller et al., 2013)。受印支末期?燕山早期構造運動影響, 可可西里?松潘?甘孜地塊內形成大量構造穹隆, 包括甲基卡、馬爾康、雅江等穹隆(de Sigoyer et al., 2014), 是三疊紀末期昆侖地塊、羌塘地塊和揚子陸塊碰撞的產物(許志琴等, 2018, 2019)。此外, 地塊內還發育大量北西向和北西西向褶皺構造, 以及燕山期水平擠壓作用產生的北東向斷裂構造(許志琴等, 1992)。區內分布少量三疊紀火山巖(Wang et al., 2011), 并零散分布大量的三疊紀?侏羅紀(230~200 Ma)花崗巖體, 這些巖體大多數以小巖體或小巖株的形式產出, 巖石類型主要為石英閃長巖、花崗閃長巖、二云母花崗巖、白云母花崗巖和一些伴生的偉晶巖等(Zhang et al., 2006, 2014; Xiao et al., 2007; Yuan et al., 2010; Cai et al., 2010; de Sigoyer et al., 2014; Deschamps et al., 2017; Wang et al., 2018; Fei et al., 2020; Li et al., 2022), 其中一些富鋰鈹礦的偉晶巖與晚三疊世?早侏羅世早期的二云母花崗巖、白云母花崗巖密切共生(時章亮等, 2009; Deschamps et al., 2017; 付小方等, 2017; 李興杰等, 2018; Fei et al., 2020; Fan et al., 2020; Xu et al., 2020; Yan et al., 2020, 2022; Zhou et al., 2021)。

圖1 青藏高原北部喀喇昆侖?可可西里?松潘?甘孜地塊(古特提斯帶)偉晶巖型鋰礦分布(據李五福等, 2021; Liu et al., 2022和Yan et al., 2022修改)

2 研究區地質特征

青海玉樹草隴?尕朵地區位于可可西里?松潘?甘孜地塊中部, 三疊紀巴顏喀拉濁積盆地西部。巴顏喀拉濁積盆地主要發育以三疊系巴顏喀拉山群濁積巖為代表的碎屑巖系, 該碎屑巖系為一套巨厚的復理石建造, 成分單一, 幾乎全由砂巖、板巖組成, 難見頂底。區域上巴顏喀拉山群包括昌馬河組、甘德組和清水河組(圖2)。清水河組巖性組合為砂巖、板巖, 偶夾薄層微晶灰巖、細礫巖, 由底到頂總體由板巖夾砂巖段向砂板巖互層段再向砂巖夾板巖段過渡, 具有由半深海?深海?淺海沉積環境特征。甘德組總體上為一套砂、板巖組合, 其下部為砂巖與板巖互層, 夾灰巖透鏡體; 上部漸變為砂巖夾板巖, 發育不完整的鮑馬層序, 以深海?半深海相為主。區內巖漿巖主要為晚三疊世中酸性侵入巖, 分布于珍秦、扎朵、香卡日瓦、草隴等地, 并侵入于三疊紀地層中。珍秦、扎朵、香卡日瓦等侵入體以石英閃長巖和花崗閃長巖為主, 形成時代為218~212 Ma (張新遠等, 2022), 巖體中還發育少量二云母花崗巖脈和白云母花崗巖脈(課題組未發表數據)。草隴地區侵入體以二云母花崗巖和白云母花崗巖為主, 形成時代為213~205 Ma(課題組未發表數據), 且在巖體周圍發育大量花崗偉晶巖脈, 其中一些為含鋰鈹礦化偉晶巖脈(圖2)(李善平, 2016; 白宗海等, 2018; 李五福等, 2021)。除此之外, 在巖體周邊還發育一套片巖組合, 巖性主要為紅柱石、堇青石、石榴石片巖, 部分地區發育黑云母石英片巖、二云母石英片巖以及黑云母片麻巖。變質相為高綠片巖相?角閃巖相, 整體呈NW-SE向不規則的“構造窗”形式展布, 可能為穹窿構造。

3 偉晶巖地質與巖石特征

尕朵?扎朵偉晶巖脈群出露在草隴?尕朵地區西部尕朵?扎朵地區(圖2), 區內出露地層以三疊紀巴顏喀拉山群甘德組和清水河組、三疊紀片巖(石榴石、堇青石、紅柱石片巖)及第四系為主。偉晶巖脈與圍巖界線清楚, 成群出現, 形成偉晶巖脈密集區, 另區內還發育少量石英脈(圖3、4)。尕朵?扎朵地區共發現偉晶巖脈92條, 包括含礦偉晶巖脈22條, 不含礦偉晶巖脈15條, 含礦性不明偉晶巖脈55條。其中扎朵地區共發現偉晶巖脈58條(圖3), 包括含礦偉晶巖脈8條(ρ5、ρ20、ρ48、ρ49、ρ50、ρ51、ρ53、ρ58), 不含礦偉晶巖脈6條, 含礦性不明偉晶巖脈44條。脈體主要發育在三疊紀片巖中, 呈脈狀、透鏡狀和不規則狀。脈體總體走向120°~300°, 與區域構造方向一致, 部分走向40°~220°。脈長10~140 m不等, 最長可達200 m; 脈寬一般為5~20 m, 最寬可達33 m。礦石礦物以綠柱石、鈮鐵礦和鈮鉭鐵礦為主, 礦化以鈹、鈮和鉭礦化為主。尕朵地區共發現偉晶巖脈34條(圖4), 包括含礦偉晶巖脈14條(ρ3、ρ16、ρ19、ρ20、ρ22、ρ23、ρ24、ρ25、ρ26、ρ27、ρ28、ρ31、ρ33、ρ34), 不含礦偉晶巖脈9條, 含礦性不明偉晶巖脈11條。脈體發育在三疊紀片巖和巴顏喀拉山群甘德組中, 以片巖中發育為主。多呈囊狀、透鏡狀、條帶狀展布(圖5a、b)。脈體主要走向為140°~320°, 部分走向30°~50°至210~230°, 長10~80 m不等, 最長可達150 m; 脈寬一般為3~10 m, 最寬可達16 m。礦石礦物以鋰輝石、鋰云母、綠柱石等為主(圖5c、d), 鋰輝石呈板狀和短柱狀, 以針柱狀、纖維狀集合體發育在鈉長石裂隙中(圖5f); 鋰云母呈鱗片狀, 發育在鈉長石晶體間隙或斷裂的裂隙中; 綠柱石呈半自形粒狀晶、柱狀晶, 分布在石英集合體或鋰輝石、鈉長石、石英晶間和裂隙中(圖5e)。

尕朵?扎朵地區偉晶巖的類型主要有含(綠柱石)鋰云母花崗偉晶巖、含(綠柱石)鋰輝石花崗巖偉晶巖和含(電氣石)白云母花崗偉晶巖, 具體的巖相學特征:

含(綠柱石)鋰云母花崗偉晶巖呈灰白色, 塊狀構造, 由鉀長石(24%)、斜長石(32%)、石英(23%)、鋰云母(21%)、綠柱石(2%)、白云母(1%)、磷灰石及少量金屬礦物組成。其中鉀長石呈它形粒狀, 具兩組解理, 負突起, 因黏土化蝕變呈輕微紅褐色, 具脆性裂紋, 見石英、白云母、斜長石嵌晶, 為正長石。斜長石呈半自形粒狀, 粒徑為0.40~1.30 mm,發育聚片雙晶, 因輕微黏土化蝕變而呈灰色, 晶體間隙中或破裂的裂隙中分布有鋰云母, 晶體的邊緣被鋰云母交代熔蝕后呈不平整接觸。鋰云母呈鱗片狀, 片長在0.20~2.96 mm之間, 且多數片長大于1 mm,由于受后期動力變質作用的影響解理呈彎曲現象, 緞帶式波狀消光變形結構十分發育(圖5e)。白云母呈片狀, 無色透明, 具鮮艷的二級干涉色, 平行消光, 片徑在0.40~1.80 mm之間, 零星分布。綠柱石呈粒狀, 粒徑為0.07 mm×0.08 mm~0.11 mm×0.32 mm,無色透明, 灰白色干涉色。石英為它形粒狀, 粒徑在0.30~1.50 mm之間, 常形成集合體, 充填狀分布在其他礦物間。

1. 第四系; 2. 巴顏喀拉山群清水河組; 3. 巴顏喀拉山群甘德組; 4. 三疊紀片巖; 5. 三疊紀花崗閃長巖; 6. 三疊紀花崗巖; 7. 偉晶巖脈; 8. 穹窿構造; 9. 斷裂; 10. 地質界線; 11. 采樣點及編號。

1. 巴顏喀拉山群清水河組; 2. 三疊紀片巖; 3. 第四系; 4. 含礦偉晶巖脈及編號; 5. 含礦性不明偉晶巖脈及編號; 6. 不含礦偉晶巖脈及編號; 7. 石英脈; 8. 地質界線和產狀; 9. 背斜構造。

含(綠柱石)鋰輝石花崗偉晶巖由鋰輝石(35%)、鈉長石(22%)、鉀長石(18%)、石英(22%)、白云母(2%)、綠柱石和少量不透明礦物組成。鋰輝石呈板狀和短柱狀, 粒徑為12 mm×20 mm~60 mm×80 mm (圖3f), 發育波狀消光變形結構, 在不規則裂隙中充填有綠泥石和石英, 為巖漿結晶的產物, 保留偉晶結構特征; 在與鈉長石集合體接觸處的鋰輝石晶體邊部, 發育微粒狀、針柱狀、纖維狀鋰輝石雛晶的后成合晶集合體。鈉長石多呈它形粒狀晶, 部分呈邊界不規則板狀晶, 粒徑為0.46 mm×0.72 mm~6.54 mm× 12.40 mm, 見聚片雙晶, 晶體中包含針狀磷灰石, 裂隙中充填有針柱狀、纖維狀鋰輝石集合體。鉀長石發育格子雙晶, 顯微條紋構造, 為微斜條紋長石, 伴有黏土化蝕變, 呈交代殘留狀分布在鈉長石晶間, 或包含在鈉長石晶體中。石英多呈它形粒狀晶, 晶體中較污濁, 發育亞顆粒結構、帶狀消光、波狀消光變形結構, 粒徑多為0.74 mm×0.96 mm~2.64 mm× 2.80 mm, 分布在鈉長石、鉀長石、白云母間隙中。白云母片長在0.12~2.96 mm之間, 標本上最大者可達9.00 mm, 顆粒粗大者分布在石英、鈉長石晶間, 0.88 mm以下的細小晶片呈包體含在鈉長石晶體中。綠柱石呈半自形粒狀晶、柱狀晶, 粒徑在0.04~0.80 mm之間, 分布在石英集合體中或鈉長石、石英晶間和裂隙中, 壓碎顯微裂紋中充填有氧化鐵。

含(電氣石)白云母花崗偉晶巖由鉀長石(34%)、斜長石(27%)、石英(26%)、白云母(8%)、電氣石(4%)和少量磷灰石組成。鉀長石呈粒狀, 粒徑在1~5 mm之間, 發育條紋構造, 因黏土化蝕變而呈輕微紅褐色, 見斜長石嵌晶, 為條紋長石。斜長石呈半自形粒狀, 粒徑為0.40~2.90 mm, 發育聚片雙晶, 因黏土化蝕變而呈輕微灰色, An為21~23.5, 為更長石。石英為它形粒狀, 粒徑在0.30~2.50 mm之間, 常形成集合體, 充填狀分布在其他礦物間。白云母呈片狀, 無色透明, 具鮮艷的二級干涉色, 平行消光, 片徑為0.50~ 1.70 mm,常形成集合體, 零星分布。電氣石呈粒狀、柱狀切面, 粒徑在0.30 mm×0.10 mm~10 mm×3 mm之間(標本), 墨綠色, 反吸收特征明顯。磷灰石細小柱狀, 平均粒徑在0.02~0.04 mm之間, 無色透明, 灰白干涉色, 零星偶見。

1. 巴顏喀拉山群甘德組; 2. 三疊紀片巖; 3. 第四系; 4. 含礦偉晶巖脈及編號; 5. 含礦性不明偉晶巖脈及編號; 6. 不含礦偉晶巖脈及編號; 7. 石英脈; 8. 地質界線; 9. 產狀。

(a)、(b) 花崗偉晶宏觀產出特征; (c) 偉晶巖中鋰輝石特征; (d) 偉晶巖中鋰云母特征; (e) 含綠柱石鋰云母花崗偉晶巖; (f) 含鋰輝石花崗偉晶巖。礦物代號: Q. 石英; Ber. 綠柱石; Ab. 鈉長石; Lpd. 鋰云母; Spo. 鋰輝石。

4 樣品采集和分析方法

本次研究的7件樣品采集自尕朵偉晶巖脈群, 具體采樣位置為N33°40′54″, E96°39′57″。其中19GD01-1、2、6、12樣品為含(綠柱石)鋰輝石花崗偉晶巖(含礦), 19GD01-3、4、5樣品為含(電氣石)白云母花崗偉晶巖(不含礦)。所有樣品均進行了野外及手標本觀察、薄片鑒定及全巖主量和微量元素分析, 其中2件樣品(19GD01-3、19GD01-6)進行了錫石 LA-ICP-MS U-Pb測年, 3件樣品(19GD01-1、19GD01-3、19GD01-6)進行了鈮鉭鐵礦 LA-ICP-MS U-Pb測年, 2件樣品(19GD01-1、19GD01-3)進行了白云母 Ar-Ar年代學研究。

樣品的主量和微量元素分析在武漢上譜分析科技有限責任公司完成; 白云母Ar-Ar定年測試在中國科學院廣州地球化學研究所同位素地球化學國家重點實驗室完成; 錫石和鈮鉭鐵礦U-Pb定年均在南京大學內生金屬礦床成礦機制研究國家重點實驗室完成。

挑選新鮮樣品, 切去風化面, 研磨至5 mm剔除雜質, 最后磨至200目粉末進行主量和微量元素分析。主量元素在波長色散X射線熒光光譜儀(ZSXPrimusⅡ)上完成, 標樣采用GBW07105(標準值)來保證測試精度, 分析精度為1%~5%, FeO采用化學滴定法, 檢出限為0.5%。微量元素測試在電感耦合等離子體質譜儀(Agilent7700eICP-MS)上采用GB/T14506.30-2010硅酸鹽巖石化學分析方法完成, 分析精度優于10%。

錫石LA-ICP-MS U-Pb定年采用Thermo Fisher iCAP Qc ICP-MS和ASI分辨率LR 193-nm ArF激光器。激光能量密度為4 J/cm2, 光斑為74 μm和43 μm, 頻率為6 Hz。選取英格蘭西南部康沃爾成礦省Cligga Head錫礦中錫石(CLGH)(TIMS U-Pb年齡為285.14±0.25 Ma; Tapster and Bright, 2020)、澳大利亞東部新英格蘭Mole花崗巖有關的Yankee錫鎢礦床中錫石(YK)(TIMS U-Pb年齡為246.48±0.51 Ma; Carr et al., 2020)作為外標, 選取南嶺地區香花嶺矽卡巖錫礦中錫石(XHL)(約152~154 Ma)作為監控標樣。每分析6次和12次待測樣品, 對外標和監控標樣分別進行兩次和一次分析。每個點分析時間包括大約20 s的背景采集和40 s的樣品數據采集。對于U-Pb分析,204Pb每次質量掃描停留時間為8 ms,206Pb和208Pb為15 ms,238U、232Pb和207Pb為20 ms。數據還原處理采用軟件Iolite 4.0, U-Pb年齡計算和Tera-Wasserburg圖繪制使用軟件IsoplotR (Li et al., 2016; Zhang et al., 2017a, 2017b; Vermeesch, 2018)。

鈮鉭鐵礦LA-ICP-MS U-Pb 定年儀器為澳大利亞科學儀器公司ASI 的RESOlution S-155 193 nm ArF準分子激光器和美國Thermo Fisher Scientific公司的ICP-MS四極桿等離子體質譜儀。激光剝蝕束斑直徑為43 μm, 能量密度為~4 J/cm2, 頻率為4 Hz。元素分析時間分別是:232Th和238U為10 ms,204Pb、206Pb和208Pb為15 ms,207Pb為30 ms, 其他元素均為6 ms。鈮鉭礦族礦物分析中每個樣品點分析時間均為90 s, 其中背景信號收集20 s, 樣品信號收集50 s和清洗時間20 s。采用Coltan139(506±2.3 Ma, Romer and Lehmann, 1995)作為外標。元素含量采用NIST SRM610為外標,29Si作為內標進行校正。數據處理采用ICPMSDataCal10.1(Liu et al., 2008), 鈮鉭鐵礦U-Pb年齡諧和圖繪制和加權平均年齡計算用Isoplot V4.15軟件完成(Ludwig, 2011)。

白云母Ar-Ar定年使用丙酮和去離子水在acentrifuge管中反復洗滌白云母樣品。將封裝在鋁箔中的樣品放入石英管中, 然后對圓盤進行CD屏蔽, 并在反應器中輻照21 h。ZBH-25黑云母測試標準產生了平坦的年齡譜, 坪年齡為132.7±0.1 Ma (1σ)(王松山, 1983)。平均質量鑒別值為1.00012 (±0.5%)每道爾頓相對于大氣比率298.56±0.31。從輻照CaF2和K2SO4中得出干擾Ar同位素的校正因子: (39Ar/37Ar)Ca=5.97×10?4、(36Ar/37Ar)Ca=1.99×10?4、(40Ar/39Ar)K=6.30×10?3。在中國科學院廣州地球化學研究所同位素地球化學國家重點實驗室進行了40Ar/39Ar激光逐步加熱實驗, 使用CO2(=10.4 μm)激光器逐步加熱顆粒60 s, 然后使用氣體凈化系統清潔釋放的氣體并去除雜質和水分(He et al., 2016; Bai et al., 2018)。用兩種SAESNP10 Zr-Al吸氣劑在室溫和~400 ℃下對氣體進行進一步純化, 以進行Ar-Ar同位素分析。使用ARGUS VImulti-collector質譜儀(Thermofisher)在靜態模式下以恒定分辨率~200測量同位素比值。在多收集模式下進行測量, 使用四個法拉第收集器測量質量40~37, 使用零背景緊湊型離散倍增節離子計數器測量質量36。使用2.4版本ArArCALC軟件(Koppers, 2002)處理原始數據, 并利用衰減常數計算年齡(Renne et al., 2010)。

5 分析結果

5.1 錫石U-Pb測年結果

因偉晶巖鋯石高U、Th含量, 常常引發蛻晶質化作用, 因此無法獲得準確的偉晶巖鋯石U-Pb形成年齡。錫石是稀有金屬偉晶巖中常見的副礦物, 其結構與性質穩定, U-Pb同位素體系不易因擴散遷移導致同位素信息丟失, 因此, 錫石 LA-ICP-MS U-Pb測年成為確定稀有金屬偉晶巖成巖成礦時代最有效方法之一而被廣泛使用。樣品中錫石呈半自形粒狀, 分布于鋰輝石礦物中或鈉長石、石英、白云母晶間, 粒徑120~230 μm, 多在140~170 μm左右。錫石透射光下為深紅褐色和黃褐色, 正交鏡下具鮮艷的高級干涉色。反射光和背散射圖像中, 錫石礦物結構簡單, 表面干凈, 結構和分布特征顯示其為巖漿結晶成因。

對尕朵地區白云母花崗偉晶巖(19GD01-3)和含鋰輝石花崗偉晶巖(19GD01-6)中錫石進行LA-ICP-MS U-Pb年齡測試, 具體分析結果見表1。其中白云母花崗偉晶巖25顆錫石206Pb/238U值為0.02574~0.09778,207Pb/235U值為0.05969~9.69623, 得到諧和年齡為185±3 Ma(MSWD=0.91,=25) (圖6a)。含鋰輝石花崗偉晶巖25顆錫石206Pb/238U值為0.02857~0.05548,207Pb/235U值為0.19760~ 3.74764, 得到諧和年齡為194±2 Ma (MSWD=1.40) (圖6b)。

表1 尕朵花崗偉晶巖LA-ICP-MS錫石U-Pb測年結果

續表1:

圖6 尕朵花崗偉晶巖LA-ICP-MS錫石U-Pb年齡諧和圖

5.2 鈮鉭鐵礦U-Pb測年結果

尕朵地區含綠柱石鋰輝石花崗偉晶巖(19GD01-1)、白云母花崗偉晶巖(19GD01-3)和含鋰輝石花崗偉晶巖(19GD01-6)進行LA-ICP-MSU-Pb定年, 具體分析結果見表2。

3個樣品中鈮鉭鐵礦為半自形?自形板狀, 長200~400 μm, 寬140~320 μm, 在BSE圖像下選擇無包裹體、無裂隙的鈮鉭鐵礦顆粒進行分析。含綠柱石鋰輝石花崗偉晶巖的鈮鉭鐵礦進行了30個點測試分析, 去除7個點諧和度較差點之外, 其余23個點的加權平均年齡為188±1 Ma(MSWD=0.90)(圖7a、b)。白云母花崗偉晶巖共分析22個點, 去除2個不諧和點外, 剩下20個點的加權平均年齡為188±1 Ma(MSWD=0.70; 圖7c、d)。含鋰輝石花崗偉晶巖的鈮鉭鐵礦22個點的加權平均年齡為178±1 Ma(MSWD=1.3)(圖7e、f)。

5.3 白云母Ar-Ar測年結果

白云母樣品的40Ar/39Ar階段升溫加熱分析結果見表3, 所有的誤差置信水平為2σ。采用Isoplot3.0軟件(Ludwig, 2003)進行數據處理與作圖, 由表3和圖8可知, 含綠柱石鋰輝石花崗偉晶巖樣品(19GD01-1)的白云母26個階段加熱分析過程中,39Ar(0~100%)釋放區域內呈現一條平坦的Ar-Ar坪年齡譜圖(圖8a),坪年齡為153.4±0.3 Ma, 這表明樣品K和放射性40Ar*分布均勻。對參與坪年齡計算的數據進行39Ar/36Ar-40Ar/36Ar等時線擬合處理, 結果構成了線性關系較好的等時線, 等時線年齡為153.6±0.4 Ma (MSWD=0.63)(圖8b)。白云母花崗偉晶巖樣品(19GD01-3)獲得坪年齡為158.2±0.4 Ma(圖8c), 等時線年齡為158.4±1.2 Ma(MSWD=0.70)(圖8d), 坪年齡和等時線年齡在誤差范圍內一致。

表2 尕朵花崗偉晶巖的LA-ICP-MS鈮鉭鐵礦U-Pb測年結果

續表2:

圖7 尕朵花崗偉晶巖LA-ICP-MS鈮鉭鐵礦U-Pb年齡諧和圖

表3 尕朵花崗偉晶巖白云母Ar-Ar測試結果

續表3:

注: Ar同位素的信號用fA列出。點號后標注*的數據是參與年齡計算的數據。40Ar*=40Arm?295.5×36Arm。

圖8 尕朵花崗偉晶巖白云母Ar-Ar年齡坪譜圖(a、c)和等時線年齡圖(b、d)

5.4 全巖主量、微量元素結果

對尕朵地區的花崗偉晶巖樣品進行了全巖地球化學分析, 具體結果見表4。

尕朵地區的花崗偉晶巖主量元素特征顯示, 所有樣品具有高SiO2、Al2O3含量, 低MgO、CaO、TiO2、P2O5含量特征。其中含礦花崗偉晶巖SiO2為72.87%~75.01%, Al2O3為14.81%~17.18%, Fe2O3T為0.12%~0.45%, MgO為0.02%~0.03%, CaO為0.32%~0.48%, TiO2為0.001%~0.007%、P2O5為0.30%~0.42%, Na2O/K2O=2.05~12.95, 具富鈉特征。含(電氣石)白云母花崗偉晶巖(不含礦) SiO2=69.97%~73.75%, Al2O3=15.18%~16.18%, Fe2O3T=0.08%~0.15%, MgO=0.01%~0.02%, CaO=0.22%~0.38%, TiO2=0.001%~0.003%, P2O5=0.35%~0.46%, 具變化的Na2O/K2O值(0.35~2.04)。在TAS圖解中, 所有樣品全部落在花崗巖范圍內(圖9)。在SiO2-K2O圖解中, 含礦花崗偉晶巖均落在低鉀系列范圍內(圖10a)。在A/NK-A/CNK圖解(圖10b)中, 所有樣品均落在過鋁質區。

表4 尕朵花崗偉晶巖全巖主量(%)和微量(×10?6)元素分析結果

續表4:

微量元素特征特征上, 含礦和不含礦花崗偉晶巖均富集大離子親石元素Rb、K和高場強元素Nb、Ta、Hf, 虧損Ba、Nd、Zr、Ti和稀土元素(圖11a); 在稀土元素特征上, 所有樣品稀土元素總量極低, 相對富集輕稀土元素, 配分曲線呈右傾型, 輕、重稀土元素分餾弱, 發育負Ce異常及正–負Eu異常(圖11b), 顯示高分異花崗巖的特征。其中含礦偉晶巖稀土元素總量為0.75×10?6~1.86×10?6, 平均1.23×10?6; LREE/HREE值4.84~7.30, 平均值6.03; (La/Yb)N值6.72~12.35, 平均值9.32; (Gd/Yb)N值0.48~2.02, 平均值1.20, (La/Sm)N值4.30~19.86, 平均值9.73。不含礦偉晶巖稀土元素總量為0.44×10?6~2.18×10?6, 平均1.03×10?6, LREE/HREE值1.60~9.43, 平均值4.83, (La/Yb)N值1.84~19.96, 平均值9.10, (Gd/Yb)N值0.47~2.23, 平均值1.13, (La/Sm)N值4.72~8.79, 平均值6.36。與含礦偉晶巖相比, 不含礦偉晶巖稀土元素總量更低, 輕、重稀土元素分餾也更明顯(圖11b)。尕朵地區含礦偉晶巖中Li2O品位為0.18%~2.33%, 平均品位0.76%, BeO品位為0.04%~0.05%, 平均品位0.043%, 以鋰、鈹礦化為主。

6 討 論

6.1 巖體形成時代

對松潘?甘孜中生代巖漿巖帶中花崗巖、花崗偉晶巖的形成時代, 前人已開展了鋯石U-Pb、錫石U-Pb、鈮鉭礦U-Pb及白云母40Ar-39Ar法等工作。研究表明, 與鋰礦有關的甲基卡花崗巖形成時代約為223~211 Ma(王登紅等, 2005; Zhang et al., 2014, 郝雪峰等, 2015; 李賢芳等, 2020; 李名則等, 2020), 馬爾康可爾因花崗巖形成時代約為226~211 Ma (李建康等, 2006; 時章亮等, 2009; 費光春等, 2020; 許家斌等, 2020; 葉亞康等2020), 西昆侖大紅柳巖體年齡為220~209 Ma(魏小鵬等, 2017; 喬耿彪和伍躍中, 2018; 丁坤等, 2020); 偉晶巖年齡的跨度則比較大, 西昆侖大紅柳灘、白龍山偉晶巖的鋯石、錫石、鈮鉭鐵礦U-Pb年齡為218~209 Ma(魏小鵬等, 2017; Yan et al., 2018, 2022; 張澤等, 2019; Wang et al., 2020), 川西甲基卡、可爾因、雪寶頂偉晶巖鋯石、獨居石、錫石、鈮鉭鐵礦U-Pb年齡為216~194 Ma(代鴻章等, 2018; 周雄等, 2018), 青海草隴偉晶巖獨居石U-Pb年齡為204~200 Ma(李五福等, 2021)。從這些年齡來看, 花崗巖成巖年齡范圍為223~202 Ma,偉晶巖成巖年齡為218~194 Ma, 主要形成于晚三疊世?早侏羅世早期。本文在尕朵花崗偉晶巖中獲得鈮鉭鐵礦U-Pb年齡為188~178 Ma, 錫石U-Pb年齡為194~185 Ma, 白云母Ar-Ar坪年齡為158~153 Ma。從錫石的結構和分布形式特征判斷其為巖漿結晶成因錫石, 而且錫石具有比較穩定的化學結構, 其晶格內一般可容納高含量的U并且不易受后期熱液作用的影響(Jiang et al., 2004), 因此錫石作為偉晶巖型稀有金屬礦床的礦石礦物, 其結晶年齡可直接代表了偉晶巖的形成時代。近年來鈮鉭鐵礦U-Pb定年方法應用于各種稀有金屬偉晶巖礦床的研究中, 并獲得了可靠的鈮鉭鐵礦年齡數據。而39Ar-40Ar體系由于封閉溫度低, 白云母Ar-Ar定年結果容易受后期熱液或熱構造事件的影響。因此, 尕朵花崗偉晶巖白云母Ar-Ar年齡為158~153 Ma,可能是后期熱液改造的結果或侵入體冷卻年齡; 鈮鉭鐵礦和錫石U-Pb年齡為194~178 Ma, 代表其成巖成礦時代屬于早侏羅世晚期, 該偉晶巖也是青藏高原北部古特提斯巨型鋰礦帶中最年輕的成礦偉晶巖(圖1)。

6.2 巖石成因與構造環境

在巖漿巖TAS圖解中, 本次研究樣品均落入花崗巖范圍(圖9)。鋁飽和指數A/CNK=1.03~2.19, 指示了所有樣品具過鋁質特征(圖10b)。含礦和不含礦花崗偉晶巖均具有高SiO2含量和低P2O5含量, 富集大離子親石元素Rb、K和高場強元素Nb、Ta、Hf, 虧損Ba、Nd、Zr、Ti和稀土元素, 具有較低Zr含量(1.18×10?6~5.21×10?6)、Zr/Hf值(7.85~18.44)、高Rb/Sr值(2.98~74.21)地球化學特征。K/Rb、Zr/Hf、Nb/Ta和Y/Ho等值在一般的巖漿體系中并不發生變化(趙振華, 1997), 而在巖漿發生分異作用時, 則會顯著變小(吳福元等, 2007, 2015, 2017)。尕朵花崗偉晶巖的地球化學特征表明其為分異程度較高的花崗質巖石。對于尕朵花崗偉晶巖的成因存在兩種可能, ①尕朵?扎朵偉晶巖以東72 km草隴地區, 偉晶巖是二云母花崗巖、白云母花崗巖高度結晶分異的產物(課題組未發表資料), 尕朵?扎朵偉晶巖侵入于三疊紀片巖中, 前期調查研究顯示研究區及周邊未發現與其成因有關的花崗巖(母巖), 可能由于尕朵?扎朵地區埋深較大, 巖體還未剝蝕出地表; ②該地區不含礦偉晶巖可能為來自中地殼松潘?甘孜復理石沉積巖熔融的產物, 不含礦偉晶巖經過結晶分異形成含綠柱石、鋰輝石偉晶巖, 而含鋰云母偉晶巖, 可能與后期熱液活動有關。因此, 針對尕朵地區偉晶巖的成因, 還需進一步深入研究。

1. 橄欖輝長巖; 2a. 堿性輝長巖; 2b. 亞堿性輝長巖; 3. 輝長閃長巖; 4. 閃長巖; 5. 花崗閃長巖; 6. 花崗巖; 7. 硅英巖; 8.二長輝長巖; 9. 二長閃長巖; 10. 二長巖; 11. 石英二長巖; 12. 正長巖; 13. 副長石輝長巖; 14. 副長石二長閃長巖; 15. 副長石二長正長巖。

圖10 尕朵花崗偉晶K2O-SiO2(a;底圖據Peccerillo and Taylor, 1976)和A/NK-A/CNK圖解(b; Rickwood, 1989)

圖11 尕朵花崗偉晶巖原始地幔標準化微量元素蛛網圖(a)和球粒隕石標準化稀土元素配分曲線(b)(標準化值據Sun and McDonough, 1989)

可可西里?松潘?甘孜地塊位于古特提斯構造帶, 經歷了古特提的俯沖、閉合以及昆侖(或華北)、羌塘和揚子等陸塊之間在碰撞過程(許志琴等, 1992, 2020; Yin and Harrison, 2000)??煽晌骼?松潘?甘孜地塊最顯著的特征是發育地球上面積最大的三疊紀(230~203 Ma)地層(約2.2×106km3; Nie et al., 1994)。但該三疊紀復理石沉積盆地形成的構造背景一直存在爭議, 包括陸內裂谷、弧后盆地、前陸盆地和殘留洋盆等(Nie et al., 1994; Burchfiel et al., 1995; Yin and Harrison, 2000; Pullen et al., 2008; Yuan et al., 2010; Wang et al., 2011; Zhan et al., 2018)觀點。一些研究也提出, 松潘?甘孜晚三疊世巨厚復理石遭受南北向和東西向雙向擠壓收縮, 經歷了多期變形?變質作用, 發育與碰撞造山早期深層次滑脫?推覆有關低壓熱流變質作用; 深熔殼源巖漿底辟侵位→熱隆伸展→同構造的動熱變質和后期酸性巖枝和花崗偉晶巖侵位→局部熱接觸變質和氣熱蝕變作用(許志琴等, 1992, 2018)。不管可可西里?松潘?甘孜地塊三疊紀復理石沉積盆地形成的動力學背景和過程如何, 學者們普遍認為該三疊紀復理石巖系最有可能為區域晚三疊世以來富鋰鈹偉晶巖脈的物質源區(王核等, 2017, 2021; 許志琴等, 2018; Wang et al., 2020; Zhou et al., 2021), 而三疊紀后期相對穩定和封閉的穹隆構造環境為稀有金屬富集成礦提供有利的成礦條件(王登紅等, 2005; 郝雪峰等, 2015; 李賢芳等, 2020), 這也是古特提斯巨型鋰礦帶發育超大型鋰等稀有金屬的根本原因所在。根據年代學研究, 尕朵?扎朵偉晶巖成巖成礦時代為早侏羅世晚期(194~178 Ma), 晚于區內大多數花崗巖類及伴生的鋰鈹等金屬礦床形成時間, 可能與古特提斯洋閉合之后的陸內巖石圈演化過程有關, 即巖石圈伸展或彎曲導致軟流圈上涌, 上覆的巖石圈地幔和地殼被加熱(Zhang et al., 2006, 2007; Yuan et al., 2010), 觸發巨厚的三疊紀復理石沉積物發生熔融(Li et al., 2022)和隨后的巖漿或熱演化(Fan et al., 2020; Zhou et al., 2021), 導致鋰鈹等稀有金屬富集成礦(Wang et al., 2020)。

6.3 成礦和找礦意義

雖然青藏高原北部沿著喀喇昆侖?可可西里?松潘?甘孜地塊, 存在一條東西向長約2800 km的古特提斯鋰稀有金屬成礦帶, 但之前研究顯示該帶中部草隴鋰鈹礦床以西到喀喇昆侖白龍山鋰鈹礦床之間近1700 km的范圍內, 并沒有其他鋰鈹礦的報道。本次研究在青海省玉樹地區草隴鋰鈹礦床以西72 km的尕朵?扎朵地區發現了92條花崗偉晶巖, 其中22條含(綠柱石?鋰云母)鋰輝石花崗偉晶巖脈含礦性較好(Li2O品位為0.18%~2.33%, 平均品位0.76%; BeO品位為0.04%~0.05%, 平均品位0.043%), 其成巖成礦時代為194~178 Ma, 屬早侏羅世晚期。該偉晶巖的發現具有十分重要的成礦、找礦意義: ①玉樹地區鋰鈹多金屬礦化帶從草隴向西延伸70多公里到尕朵?扎朵區域, 構成一個具有重大潛力的礦集區(N: 33°20′~33°50′; E: 96°30′~97°30′), 本研究將其定名為“草隴?尕朵鋰鈹多金屬礦集區”, 該礦集區將是今后偉晶巖型鋰鈹多金屬礦找礦工作的重點靶區; ②古特提斯巨型鋰成礦帶中的鋰鈹多金屬礦床主要形成于晚三疊世?早侏羅世早期(218~194 Ma), 本次研究的尕朵偉晶巖為早侏羅世晚期(194~178 Ma),是該巨型鋰礦帶中最年輕的成礦偉晶巖, 這表明該成礦帶除晚三疊世?早侏羅早期偉晶巖外, 早侏羅世晚期偉晶巖也具有良好的成礦潛力, 拓展了青藏高原北部偉晶巖型鋰鈹礦的找礦時間和空間范圍。

7 結 語

(1) 尕朵偉晶巖型Li-Be礦的發現, 表明從草隴偉晶巖型鋰鈹礦床向西70多公里到尕朵?扎朵地區構成一個具有重大潛力的礦集區——草隴?尕朵鋰鈹多金屬礦集區, 草隴?尕朵地區將是青海三江北段鋰多金屬礦找礦勘探工作的重點靶區。

(2) 尕朵花崗偉晶巖具有高硅、高鋁和富鈉特征, 低Zr/Hf值(7.85~18.44)、高Rb/Sr值(2.98~74.21), 富集大離子親石元素Rb、K和高場強元素Nb、Ta、Hf, 虧損Ba、Nd、Zr、Ti和稀土元素, 具有典型的巖漿演化晚期高度分異特性。

(3) 尕朵花崗偉晶巖白云母Ar-Ar年齡為158~ 153 Ma, 可能是后期熱液改造或侵入體冷卻的結果; 鈮鉭鐵礦和錫石U-Pb年齡為194~178 Ma, 代表成巖成礦時代, 為燕山早期早侏羅世晚期, 這也是目前青藏高原北部古特提斯巨型鋰礦帶中發現的最年輕的含礦偉晶巖, 表明該帶中除晚三疊世?早侏羅世早期偉晶巖外, 早侏羅世晚期偉晶巖也具有良好的成礦潛力。該研究拓展了青藏高原北部偉晶巖型鋰鈹礦的找礦時間和空間范圍。

致謝:中國科學院青藏高原研究所丁林院士對本次工作給予了大力支持和野外現場指導, 中國科學院廣州地球化學研究所黃小龍研究員和王核研究員在論文評審過程中提出了寶貴修改意見, 野外工作得到了中國科學院廣州地球化學研究所和青海省地質調查院青藏高原第二次科學考察項目組所有技術人員的大力支持, 在此一并表示衷心感謝。

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Discovery and Mineralization Significance of Early Jurassic (Beryl- and Lepidolite-) Spodumene-bearing Pegmatites in the Gaduo-Zaduo Area of the Yushu Region, Northeastern Tibet

LI Wufu1, LIU Jinheng2, LI Shanping1, JIA Chunxing1, WANG Chengwu1, ZHOU Jinsheng2, WANG Chuntao1, XU Chuanbing2, TAN Shengxiang1, HU Jichun1, ZHANG Rongqing3, GONG Lin2, WANG Bingzhang1*, WANG Qiang2*

(1. Key Laboratory of the Northern Qinghai-Tibet Plateau Geological Processes and Mineral Resources, Qinghai Geological Survey Institute, Xining 810012, Qinghai, China; 2. State Key Laboratory of Isotope Geochemistry, Guangzhou Institute of Geochemistry, Chinese Academy of Sciences, Guangzhou 510640, Guangdong, China; 3.State Key Laboratory for Mineral Deposits Research, School of Earth Sciences and Engineering, Nanjing University, Nanjing 210023, Jiangsu, China)

The Caolong and Zawulong lithium-beryllium mineralized pegmatites in the northern section of the Sanjiang River Tectonic Zone, together with the Bailongshan, Dahongliu, Xiaoerbulong lithium-beryllium deposits of the Karakoram area in the west and the Jiajika, Keeryin, Xuebaoding deposits of west Sichuan in the east, constitute an approximately west-east trending giant lithium belt of Paleo-Tethys Suture in the northern Tibet Pateau. However, no Li-Be-rich pegmatite has been reported between the Caolong (Yushu of southern Qinghai) and Bailongshan (Karakoram area of southern Xinjiang) pegmatites. This study reports newly discovered more than 92 pegmatite dikes to the west of the Caolong pegmatites (about 72 km) in the Yushu Regions, southern Qinghai province. There are more than 22 pegmatite dikes containing spodumene, lepidolite or beryl, 15 ore-free pegmatite dikes, and 55 pegmatite dikes of unknown ore-bearing potential. In this paper, a systematic study on petrology, geochemistry and chronology has been carried out on the (lepidolite or beryl) spodumene (ore-bearing) and muscovite (ore-free) granitic pegmatites newly discovered in the Gado-Zaduo area of the Yushu region in the middle part of the Paleo-Tethys metallogenic belt. The ore-bearing pegmatites have high contents of SiO2(72.87%–75.01%) and Al2O3(14.81%–17.18%), and low MgO (0.02%–0.03%), CaO (0.32%–0.48%), TiO2(0.001%–0.007%), and P2O5(0.30%–0.42%) with high Na2O/K2O ratios ranging from 2.05 to 12.92, indicating sodium-rich geochemical characteristics. The ore-free muscovite pegmatites have similar high contents of SiO2(69.97%–73.75%) and Al2O3(15.18%–16.18%), and low MgO (0.01%–0.02%), CaO (0.22%–0.38%), TiO2(0.001%–0.003%), and P2O5(0.35%–0.46%), but exhibt varible Na2O/K2O ratios ranging from 0.35 to 2.04.The trace elements of ore-bearing or -free granitic pegomatites show the enrichment of large ion lithophile elements Rb, K and high field strength elements Nb, Ta, and Hf, while the depletion of Ba, Nd, Zr, Ti and rare earth elements. Their Zr/Hf ratios (7.85–18.44) are low and the Rb/Sr ratios (2.98–74.21) are high. The total amount of rare earth elements is low, and there is enrichment and partitioning curve of light rare earth elements. The fractionation of light and heavy rare earth elements is weak. The negative Ce and positive to negative Eu anomalies are developed. All geochemical signatures indicate the highly differentiated characteristics of late magmatic evolution. The Li2O grade of spodumene (or beryl-limica)-bearing granitic pegmatites ranges from 0.18% to 2.33%, with an average grade of 0.76%. The grade of BeO is 0.04%–0.05%, with an average grade of 0.043%, showing great economic potential. The age dating for beryl spodumene-bearing (ore-bearing) and muscovite-bearing (ore-poor) granitic pegmatites suggests that the niobium-tantalite and cassiterite U-Pb ages of the granitic pegmatites range from 194 Ma to 178 Ma, which represent the crystallization or mineraliztion age of magmatic rocks, indicating that they could be formed at early Yanshanian. The Ar-Ar age of muscovite ranges from 158 Ma to 153 Ma, which may be the result of late hydrothermal modification or cooling age of the intrusions. The formation of the Gaduo-Zaduo granitic pegmatites was most probably related to partial melting of Triassic flysch from the Hohxil-Songpan-Ganzi Block and subsequent magma evolution and lithium-beryllium enrichment in an intracontinental setting. The discovery of spodumene-bearing granitic pegmatites in the Gaduo-Zaduo area of the Yushu region has a great significance in ore deposit exploration, including: (1) it means that there is a ore concentration area from the Caolong pegmatites to the Gaduo pegmatites (N: 33°20′–33°50′; E: 96°30′–97°30′). We call it “the Caolong-Gaduo Li-Be polymetallic ore concentration area” and this area will be a very important target for Li polymetallic exploration; (2) Previous studies have shown that the lithium-beryllium polymetallic deposits in the Paleo-Tethys giant lithium metallogenic belt were mainly formed in the Late Triassic-Early Jurassic (218–194 Ma). However, this study shows that the youngest metallogenic pegmatites in the metallogenic belt were formed in the late Early Jurassic (194–178 Ma). It expands the time and space of prospecting for pegmatite-type lithium-beryllium deposits in northern Tibet.

(beryl-lepidolite) spodumene-bearing pegmatites; Li-Be mineralization; mineralogenetic epoch; Gaduo-Zaduo area; Caolong-Gaduo ore concentration area; Yushu region of Qinghai province; northern Tibet

2022-09-13;

2022-09-24

第二次青藏高原綜合科學考察研究(STEP)項目(2019QZKK0702)和青海省地質礦產勘查開發局項目(青地礦科[2021]59號)聯合資助。

李五福(1982–), 男, 正高級工程師, 從事區域地質調查研究。E-mail: wufu1106@163.com

王秉璋(1969–), 男, 正高級工程師, 從事區域地質礦產調查。E-mail: wbz6901@126.com

王強(1971–), 男, 研究員, 從事巖石學和地球化學研究工作。E-mail: wqiang@gig.ac.cn

P587; P595; P597

A

1001-1552(2022)05-0924-027

10.16539/j.ddgzyckx.2022.05.005

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