1、川西热达门伟晶岩型稀有金属矿床锂辉石C-H-O 同位素组成及意义张伟 1,2，邹林 1,2，唐文春 1，黄健 1,2，段威 1,2，杨贵兵 1，范映武 1,2，李小松 1,2，黄建国 3（1.四川省地质矿产勘查开发局化探队，四川德阳618000；2.四川省深地地质勘查有限公司，四川德阳618000；3.西南科技大学环境与资源学院，四川绵阳621010）摘要：热达门稀有金属矿床位于川西可尔因伟晶岩型矿田的南西部，文章在详细的矿床地质特征研究基础上，系统采集同一矿脉同一矿体不同标高（35403830 m）的矿石，分析测试了锂辉石单矿物中的 C-H-O 同位素组成以及不同矿物中的包裹体特征。矿物中包
2、裹体主要以富液相包裹体为主，锂辉石中包裹体盐度集中于8%20%，均一温度 180330，属于中-低盐度、中-高温成矿流体；石英中包裹体盐度集中于 0%8%，均一温度 150240，属于低盐度、低温流体。C-H-O 同位素测试结果显示热达门稀有金属矿床中的锂辉石D 值为-97.5-104.7（平均-102.8），相对于可尔因地区其他锂矿床，D 值明显偏小，18OH2O值为-0.342.88（平均 1.032），表明成矿流体可能有大气降水的混入，并受到了围岩黑云母而长花岗岩体的影响。矿床中锂辉石的 13CV-PDB值为-10-16.6，平均-12.7，反映主成矿期碳的来源具有岩浆系统和大气降水系统
3、的混合性质，与岩浆-地幔源（花岗岩、地幔多相体系）的低温蚀变有关，并可能混入部分由沉积有机物质经脱羧基作用（decarboxylation）生成 CO2。通过对矿物 C-H-O 同位素及流体包裹体进行研究，进一步明确了成矿流体来源及演化过程。关键词：伟晶岩型；稀有金属；锂辉石；C-H-O 同位素；热达门doi:10.3969/j.issn.1000-6532.2023.01.006中图分类号:TD982 文献标志码:A 文章编号:1000-6532（2023）01004510 川西花岗伟晶岩型稀有金属成矿带是我国最重要的稀有金属成矿带之一，主要包括甲基卡和可尔因两个矿田1-2。近年来，可尔因矿
4、田内相续发现了李家沟、党坝、业隆沟、热达门等数个超大型、大型稀有金属（锂）矿床，可尔因矿田预测氧化锂远景资源量可达 700 万 t 1-3。近年来，随着勘查工作的进行，前人对可尔因矿田进行了大量研究，对可尔因矿田成矿模式、成岩（矿）时代、成矿背景、成矿流体来源等进行了研究。唐文春等在李家沟锂矿总结了伟晶岩“高氧逸度、低密度、低温”成矿作用，建立“构造-岩浆-流体耦合的伟晶岩大脉”成矿模式，成功指导发现了党坝超大型锂矿。李建康等4系统研究了可尔因复式岩体的演化规律，从岩浆结晶分异程度的角度分析了不同类型伟晶岩分布的位置和原因，初步总结了可尔因稀有金属矿床的成矿模式。大量研究成果表明，成矿时代集中
5、于190210 Ma1，形成于造山后构造背景。费光春4等通过对李家沟锂辉石矿床中含锂辉石（锂云母）伟晶岩进行研究，提出成矿流体早期以岩浆水为主，后期存在大气降水的加入，含锂矿物沉淀发生在高-中温、富 CO2的流体中。热达门稀有金属矿床目前正处于勘查评价阶段，前期仅对其矿床地质特征及成矿模式进行了 收稿日期:2022-10-18基金项目:四川省地质矿产勘查开发局“四川可尔因花岗伟晶岩田重点锂矿区找矿突破研究（SCDKKJXM-2018002）”作者简介:张伟（1984-），男，高级工程师，研究方向为地质调查与矿产勘查。通信作者:黄健（1971-），男，高级工程师，研究方向为矿产地质调查与勘查工作
6、。第 1 期矿产综合利用2023 年 2 月Multipurpose Utilization of Mineral Resources 45 研究5，研究程度较低。随着勘查工作进行，矿床规模已达大型，通过对比发现，相对于李家沟、党坝等锂矿床，热达门矿床具有以下不同特征：主矿体围岩主要为太阳河黑云母二长花岗岩，而非三叠系西康群变沉积岩或者侏倭组角岩；距可尔因岩体中心的二云母花岗岩地表出露边界距离超过 8 km（一般为 35 km 6-8）；在垂直方向上，锂位于伟晶岩中上部，铍位于中下部，矿化元素分带极为清晰。这些不同提高了可尔因西南部稀有金属找矿潜力，本文通过对热达门稀有金属矿床地质特征、锂辉石
7、 C-H-O 同位素的研究，探讨锂辉石的成矿流体来源，以期进一步拓展可尔因矿田找矿空间，为可尔因西南部稀有金属找矿工作提供依据。NN罗空松多组石英二长岩白云母花岗斑岩花岗细晶岩脉花岗伟晶岩脉黑云母正长花岗岩黑云母二长花岗岩二长花岗岩矿床及名称断层二云母二长花岗岩二云母花岗岩正长花岗岩复式向斜复式背斜河流党坝新都桥组株倭组杂谷脑组上段杂谷脑组下段闪长岩花岗闪长岩石英闪长岩白云母纳长石花岗岩060 km1234578605 km1.蛇绿混杂岩带；2.滑脱带；3.逆冲断层；4.飞来峰；5.平移断层；6.深层高温韧性滑脱剪切带；7.褶皱轴线；8.中生代花岗岩；-斯尼楞措岩体；-太阳河岩体；-热达门岩体
8、；-年克岩体；-可尔因岩体；-木足渡岩体；-根则岩体；木足岩体；-斯曼措岩体图 1 可尔因伟晶岩矿田地质简图（据文献 7,11 修改）Fig.1 Geological sketch map of the Keeryin pegmatite ore field 1区域地质背景热达门稀有金属矿床隶属金川县观音桥镇，位于可尔因伟晶岩矿田的西南部（图 1），其大地构造位置位于松潘甘孜造山带中部，秦岭造山带南部，羌塘昌都陆块以东，扬子陆块西缘9（图 1a）。松潘甘孜地体造山事件主要发生在晚三叠世，是三叠系晚期华北板块和羌塘-昌都陆块与扬子板块相互俯冲、碰撞的结果10。由于成矿过程中经历了古特提斯和新特提
9、斯两个造山阶段，该区域上主要出露的地层为以巨厚层沉积-变质岩为主的西康群1，包括中三叠统杂谷脑组（T2z）、晚三叠统株倭组（T3zh）、晚三叠统新都桥组（T3x）、晚三叠统罗空松多组（T3lk）等地层，其岩性主要由一系列灰黑色长英质砂岩、粉砂岩、绢云母板岩、泥质板岩及灰岩等组成，总厚度大于 5500 m。受印支晚期构造作用影响，区域发育大量褶皱与断层，其中北西-南东向的可 46 矿产综合利用2023 年尔因复式背斜和观音桥复式向斜对区域控矿具有重要意义2（图 1）。可尔因一带发育大量中酸性侵入岩，面积约250 km2，区域上出露的岩浆岩包括太阳河-热达门岩体、可尔因复式岩体两大岩体，两大岩体虽
10、然在成岩时间上相近，但是成岩方式与岩浆物质来源均有所差异，因此二者之间联系有限11。太阳河-热达门岩体位于可尔因矿田西南部，形成于碰撞环境下，岩浆由下地壳物质部分熔融形成12，以黑云母二长花岗岩为主，其次为石英闪长岩。石英闪长岩主要分布于热达门附近，但并未参与成矿；黑云母二长花岗岩则出露于业隆沟西侧。可尔因复式岩体由可尔因岩体、木则岩体、斯曼措岩体等多个岩体构成，位于可尔因矿田东北部，成岩时间集中于 180230 Ma5,8,9,13，是松潘-甘孜变质沉积岩在角闪岩相环境下深度 20 km以上部分熔融形成14-16，主要出露二云母花岗岩，沿可尔因复式背斜侵入，面积约 188 km2，可尔因复式
11、岩体东部出露黑云母正长花岗岩，东南部零星出露少量黑云母二长花岗岩，控制了包括李家沟锂辉石矿、党坝锂辉石矿、斯曼措锂辉石矿等多个锂辉石矿床17-18。2矿床地质特征矿区内发现各类伟晶岩脉共计 16 条，据其矿化特征，可划分为含 Li 伟晶岩脉、含 Be 伟晶岩脉和其他伟晶岩脉三种 2。位于矿区南部热达门矿段中的-1、-2、-3 号矿体最为重要（图 2），均赋存在号伟晶岩脉中，经工程证实，号伟晶岩脉其走向延伸超过 2000 m（P31 至 P56 号勘查线），倾向延深大于 800 m。该条伟晶岩深部（海拔+3400 m 以下）主要为粗粒含电气石钠长石型伟晶岩；其中部海拔+3400+3900 m 之
12、间主要为中细粒锂辉石钠长石型伟晶岩；而其上部可见细粒钠长石型伟晶岩；石英脉则出现在该伟晶岩带走向上相对更高的位置。围岩一般为太阳河黑云二长花岗岩（侵位时间为印支燕山期,岩体年龄为 180229 Ma8,19-21），亦有上三叠统侏倭组（T3zh）角岩（捕虏体）、片岩。围岩一般表现为角岩化、石榴子石化等热接触变质特征。伟晶岩脉矿化不均匀，在垂向（上侵）具一定的分带性，矿体西中段浅部矿化强烈，向深部锂矿化减弱而铍矿化增强。中东段锂矿体延深至高程3500 m 以上（图 3），并有继续向东部、深部延伸的趋势22-24。BeO 相对富集的部位主要在岩脉体的深部，在 Li2O 含量贫化的区域，二者形成的矿
13、体总体上表现出相互分离的现象，矿体伴生 Nb、Ta和 Rb 等稀有金属，Nb2O5为 0.0035%0.0114%，平均 0.0079%，Ta2O5为 0.0014%0.0060%，平 N250 m5151o5151o51T3zhT3zhT3zhT3zhT3zhT3zhT3zhT3zh 12345678P32I-1T3zh草坪梁子猴子崖图例P32IIIIII-3I-2I-15252521.上三叠统侏倭组；2.闪长岩；3.石英闪长岩；4.黑云二长花岗岩；5.锂矿体及编号；6.伟晶岩脉；7.地质界线；8.勘查线图 2 热达门矿床地质简图Fig.2 Geologicai sketch map of
14、Redamen deposit 148.8ZK32-11ZK32-06ZK32-01ZK32-02ZK32-07ZK32-03ZK32-04T3zhT3zh 1234II56ZK32-06T3zh(米)38003700360035003400图例I-3II5252521.上三叠统侏倭组；2.黑云二长花岗岩；3.地质界线；4.锂矿体及编号；5.伟晶岩；6.钻孔及编号图 3 热达门矿床 32 号勘探线剖面简图Fig.3 No.32 exploration line section of Redamen deposit 第 1 期2023 年 2 月张 伟等：川西热达门伟晶岩型稀有金属矿床锂辉石 C
15、-H-O 同位素组成及意义 47 均 0.0036%，达到综合利用指标，可进行综合回收利用；BeO 为0.015%0.056%，平均0.04%，Rb2O为 0.07%0.21%，平均 0.12%，达到综合回收指标要求，但选矿实验表明其未在精矿或者尾矿当中富集，无法进行回收利用。含矿伟晶岩主要为伟晶结构（中粒、粗粒结构为主），次为交代熔蚀结构（图 4d、4e）、碎裂结构，其他如它形粒状结构、蠕虫结构（图 4c）、筛状结构（图 4f）在矿石中亦较常见，主要矿物成分为长石、石英、锂辉石和云母，含量达80%90%，其他矿物主要有铌钽铁矿、绿柱石和电气石等。矿石中锂辉石以中-细晶板柱状结构为主，晶体呈半
16、自形-自形定向分布（图 4a），长110 cm，宽 0.12 cm。长石、石英等则以中-细晶它形粒状结构为主，云母主要呈中-细晶自形片状结构。矿石以块状构造为主，矿体边部局部可见条带状构造（图 4b）。矿体中锂辉石含量为10%30%，少量绿柱石及微量铌钽铁矿。脉石矿物主要有石英、钠长石和微斜长石。其他副矿物含量较少，分布不均，有电气石、锆石、磷灰石等。矿体中 Li2O 含量为 0.71%2.46%，平均 1.25%，BeO 含量为0.021%0.061%，平均0.0036%，Nb2O5含量为 0.0024%0.0076%，平均 0.0079%，Ta2O5含量为 0.0019%0.0121%，平均 0.0036%25-26。abcdefSpdSpdMsQtz111SpdQtzQtzSpdKfs300 m300 m200 m70 mMsPla.锂辉石地表特征（钠长石锂辉石伟晶岩定向排列特征）；b.含矿伟晶岩边部局部呈条带状构造；c.含锂辉石电气石钠长花岗岩的花岗结构（透射正交光，25X）；d.石英交代白云母形成的蠕虫状结构（透射正交光，100X）；e.锂辉石经交代溶蚀后剩余残晶及空洞（透射
