新疆托盖勒克地区伟晶岩型锂矿成矿地质特征及找矿前景

班宜红，黄 凯，陈培伟，贺晓天，高 涛

( 河南省地质矿产勘查开发局第二地质勘查院，河南 郑州 451464 )

0 引言

近年来伟晶岩脉型锂矿在国内取得了重大找矿突破。中国的伟晶岩型锂等稀有金属矿主要分布在川西甲基卡、新疆阿尔泰和大红柳滩等地区，该类矿床的特点是品位高、易于开采[1-4]。新一轮国土资源大调查在阿尔金断裂北缘地区开展的矿产资源评价取得了丰硕的找矿成果[5]，但已发现的大—中型矿床较少，该区具备与海相火山岩建造有关块状硫化物矿床的形成条件，是寻找大型、超大型以铜为主的多金属和贵金属矿床的重要战略地区之一[6]。托盖勒克地区位于新疆自治区阿尔金北缘若羌县与且末县交界处，位于柴达木地块与塔里木地块的交接部位阿尔金构造带内，河南省地质矿产勘查开发局第二地质勘查院2016—2018年承担的新疆阿尔金北缘拜什托格拉克一带1∶5万J45E011012、J45E011013、J45E011014三幅区域地质矿产调查项目中，新发现了托盖勒克锂矿点。本文从成矿地质背景、成矿地质特征、矿产分布规律、成矿规律、控矿因素及矿床成因等方面进行研究分析，认为该区及外围均具有形成超大型锂稀有多金属矿的潜力，加强综合找矿，以矿找矿，可以形成新疆阿尔金北缘地区锂多金属矿的重大找矿突破。

1 区域地质概况

研究区位于阿尔金北缘、卡拉库姆—塔里木陆块区(Ⅱ)与秦祁昆造山系(Ⅲ)交接部位，横跨塔里木中央地块(Ⅱ-1-4)与阿中地块(Ⅲ-1-2)(图1)。区域上是一个经历过多期复杂地质演化历史，由不同构造层次、不同时期和形成于不同构造环境地质体所组成的复合造山带。

区域地层区划属阿尔金地层分区[7]，出露地层主要有新太古界—古元古界阿尔金岩群(Ar3Pt1A.)a岩组的4个岩段和b岩组的2个岩段、长城系贝壳滩岩组(Chb.)、蓟县系金雁山组(Jxj)等。

研究区内酸性侵入岩分布广泛，晋宁期、加里东期、印支期等均有规模不等的酸性岩侵入，多沿阿尔金山呈NE向带状展布。岩石类型复杂、多成因、来源多样，充分反映了造山带花岗岩丰富多样的特点。

区内变质作用广泛分布，除第四系和中新生代地层外，其余岩石均遭受不同程度变质作用的改造，形成了相应的变质岩。变质作用以区域变质为主，动力变质和接触变质大多叠加在区域变质作用之上。变质岩主要分布于研究区中南部及东南部，构造上位于塔什萨依断裂东南，以英格里克强变形带为界，分为阿尔金岩群b岩组(Ar3Pt1A.b)和阿尔金岩群a岩组(Ar3Pt1A.a)，两者属区域动力热流变质作用，为中级变质，其中阿尔金岩群b岩组变质相为高—低角闪岩相，阿尔金岩群a岩组变质相为低角闪岩相。

图1 研究区区域地质特征及构造纲要图Fig.1 Regional and geological characteristics and structural outline map of the study area1—第四系 2—蓟县系金雁山组二段 3—金雁山组一段 4—长城系贝壳滩岩组黑云斜长片麻岩段 5—贝壳滩岩组角闪片岩段6—贝壳滩岩组大理岩段 7—贝壳滩岩组片岩段 8—太古—元古界阿尔金岩群a岩组四岩段 9—阿尔金岩群a岩组三岩段 10—阿尔金岩群a岩组二岩段 11—阿尔金岩群a岩组一岩段 12—阿尔金岩群b岩组二岩段 13—阿尔金岩群b岩组一岩段 14—三叠纪细粒正长花岗岩 15—三叠纪黑云二长花岗岩 16—奥陶纪黑云二长花岗岩 17—青白口纪花岗质片麻岩 18—蓟县纪花岗质片麻岩 19—花岗伟晶岩脉 20—正长岩脉 21—花岗岩脉 22—英格里克强变形带 23—背斜 24—复背斜 25—断裂及编号 26—糜棱岩化带 27—韧性剪切带 28—锂矿点 29—稀土矿点 30—金矿点 31—镍矿(化)点 32—铅锌矿点 33—砷矿点

阿尔金岩群b岩组整体为一复式背形构造，即牙恰普—瓦石峡复背斜(fo5)。褶皱总体走向近EW，长约22 km，宽3～9 km，自西向东发散呈喇叭状(图1)。北翼产状180°～230°∠51°～72°，南翼内发育有背形及向形，产状155°～196°∠45°～78°，局部产状变化为342°～25°∠66°～85°。总体核部岩性主要为黑云斜长片麻岩、黑云斜长片岩和黑云石英岩；两翼岩性为(石榴矽线)绢云石英片岩、(云母)斜长片麻岩和石英岩。北翼受三叠纪中粒花岗岩侵入而破坏，且产状受强烈挤压作用而趋同，仅有少量不对称褶皱；南翼受南部英格里克构造强变形带逆冲推覆，且南翼中见大量不对称褶皱。

区域构造线总体为近EW向，局部受构造影响而呈NE向、NW向。近EW向主期构造面理在b岩组内呈透入性分布，控制着岩石成分层的展布，总体反映了近SN向挤压剪切作用下的中深构造层次变形特征。托盖勒克断裂(F10)从矿床西南侧通过，呈南凸弧状展布，东部走向约65°，西部走向约120°，断裂总体向南倾，倾角较大，与英格里克构造强变形带整体南倾相一致。局部受影响而呈北倾。断裂表现为英格里克强变形带与南部阿尔金岩群b岩组(Ar3Pt1A.b)之间界线[8-9]。

2 矿区地质特征

2.1 地层及岩性特征

矿区出露地层为阿尔金岩群b岩组二岩段，主要岩石类型以石英片岩、石英岩为主，片麻岩分布局限。石英岩呈透镜状、层状产出，部分石英岩延伸长度超过10 km，角闪岩类成构造透镜体或夹层产出，规模长数米至数十米。b岩组岩石发育较多变斑晶矿物，如黑云母、石榴子石、十字石等(图2)。

2.2 岩浆岩特征

燕山期黑云母二长花岗岩分布于矿区北、东侧，呈面状展布，与阿尔金岩群b岩组呈侵入接触。岩石类型主要为灰白色(弱)片麻状中细粒黑云二长花岗岩，在矿区东侧出露并发育正长花岗岩脉和电气石(绿柱石)伟晶岩脉。

大量伟晶岩脉沿构造裂隙贯入于地层中，岩体中也发育有花岗伟晶岩及花岗细晶岩脉。矿区东部的电气石花岗伟晶脉呈相对集中的近EW向平行分布，总体出露面积约1.4 km2，规模较大，向东未封闭。电气石(绿柱石)花岗伟晶岩脉中电气石呈黑色，电气石横截面直径为0.1～5 cm，含量为5%～8%；绿柱石呈浅绿色、灰绿色，绿柱石横截面直径为2～5 cm，含量约为5%。距离岩体由近到远，不同地段出露的伟晶岩脉的气成矿物发育依次呈现出电气石—绿柱石—锂云母的变化趋势。

图2 托盖勒克锂矿点地质简图Fig.2 Geological sketch map of Togelek lithium ore spot1—第四系风积物 2—第四系冲洪积物 3—黑云石英片岩 4—含团块黑云石英片岩 5—含石榴绢云石英片岩 6—大理岩 7—花岗伟晶岩脉 8—花岗岩脉 9—实测/推测地质界线 10—实测断层 11—片麻理产状 12—探槽位置及编号 13—Li2O平均品位(%)/总样长度(m) 14—锂矿体

2.3 构造特征

新太古界—古元古界杂岩带主体组成为变质表壳岩系(如阿尔金岩群a、b岩组)、前寒武纪变质古侵入体[如蓟县纪库兰勒格花岗质片麻岩体(Jxgg)]、青白口纪花岗质片麻岩体(Qbgg)。它是经历了多期次构造运动改造的复合体。构造线总体展布方向为近EW向，局部受构造影响而有变化，呈NE向和NW向。

区域性断裂托盖勒克断裂(F10)从矿区西南侧通过，该断裂带为具有多期活动的复合型断裂构造，经历逆冲剪切韧性变形、脆韧性剪切变形、脆性挤压拉断性质，由此造成地层中次级构造裂隙十分发育，走向多呈近EW—NW—NE向延伸。是由北部阿尔金岩群b岩组(Ar3Pt1A.b)与南部阿尔金岩群a岩组(Ar3Pt1A.a)发生构造碰撞并持续运动所形成，属于壳-幔型深大断裂。断裂带南侧为英格里克强变形带，强变形带中往往夹持有多个时代的、不同岩性的(如蛇纹石化橄榄岩、石榴斜长角闪岩、大理岩)块体和大量糜棱岩，岩石已发生强烈的构造混杂作用。

2.4 地球化学特征

矿点处于1∶5万水系沉积物测量圈出的HP11-甲-2-Li、W、Sn、Bi、Ag、Mo、As、Ni、Th、Co、Cr元素综合异常内，该异常强度高，Li异常峰值为280×10-6，面积大，元素组合复杂，套合性好，富集Li、Bi、Sn、W元素，高温元素重叠共生，浓集趋势明显，异常区范围与锂云母伟晶岩脉分布范围基本对应，显示露头矿致异常特征。

3 矿床地质特征

3.1 矿体特征(伟晶岩脉的形态、产状和规模)

矿区内出露的一百余条伟晶岩脉规模悬殊，小者仅几十厘米，大者达数百米至上千米。伟晶岩多呈脉状、少量呈岩株状产出，脉体走向主要呈EW向展布。伟晶岩脉又分为锂云母花岗伟晶岩与含电气石(绿柱石)白云母花岗伟晶岩(图3)，其中锂云母伟晶岩为赋矿地质体。托盖勒克地区通过1∶1万地质草测发现规模锂云母伟晶岩脉5条、花岗伟晶岩脉2条、花岗岩脉1条，主脉脉长2.4 km，局部被第四系覆盖，平均宽2～30 m，矿体总体走向100°，倾向87°～107°，倾角75°～88°。

Ⅰ号矿体呈大脉状分布于矿区中南部，东部出露较好，中西部被第四系覆盖；矿体地表特征明显，为锂云母伟晶岩脉，因锂云母不耐风化，地表云母呈灰白—灰色碎粉状，新鲜脉体则呈粉红—紫红色(图4)。矿体长2.4 km，走向延伸基本稳定，局部呈舒缓S形变曲。矿体内部矿化均一，结构简单，无夹石，无分支复合现象。分布最高高程为3070 m，最低高程为2590 m，延深大于400 m，推测矿体延深大于500 m。由TC13、TC10、TC14共3个槽探工程控制，工程矿体厚2～17.06 m，工程平均厚7.34 m；工程矿体(Li2O)品位为1.02%～1.08%，工程平均品位为1.07%(表1)。赋矿岩石为锂云母花岗质伟晶岩，全岩含矿，单样(Li2O)最高品位为1.71%，最低品位为0.62%，矿化较均匀。对Ⅰ号矿体估算(334？)资源量，其矿石量为1604万吨，Li2O资源量为17.16万吨，Li2O平均品位为1.07%，单矿体资源量达大型规模。

Ⅱ号矿体分布于Ⅰ号矿体中部南侧10 m处，呈脉状。矿体长114 m，走向96°，倾角近直立。矿体内部结构简单，无夹石，无分支复合现象，推断矿体延深大于50 m。矿体由TC10单工程控制，矿体厚2.95 m，Li2O品位为0.59%。赋矿岩石为含锂云母花岗质伟晶岩，全岩含矿，矿化较均匀，达小型矿体规模。

Ⅲ号矿体分布于Ⅱ号矿体南侧8 m处，呈脉状。矿体长91 m，走向93°，倾角近直立。矿体内部结构简单，无夹石，无分支复合现象，推断矿体延深大于40 m。

图3 电气石(绿柱石)伟晶岩露头Fig.3 Outcrop of tourmaline (beryl) pegmatite

图4 锂矿石标本照片(a)与锂云母的镜下照片(b)Fig.4 The photo of lithium ore sample (a) and the microscopic photograph of lithium mica (b)

表1 矿体厚度与品位Table 1 Orebody thickness and grade

注：测试单位为河南省地质矿产勘查开发局第二地质勘查院实验室。

矿体由TC10单工程控制，矿体厚7.34 m，Li2O品位为0.87%。赋矿岩石为锂云母花岗质伟晶岩，全岩含矿，矿化较均匀，达小型矿体规模。

Ⅳ号矿体分布于Ⅰ号矿体东部北侧250 m处，西部被第四系覆盖，呈脉状。矿体长1347 m，西侧被第四系覆盖，走向105°，倾角近直立。矿体内部结构简单，无夹石，无分支复合现象。矿体分布最高高程为3160 m，最低高程为2538 m，延深大于500 m，推断矿体延深600 m。矿体由TC12单工程控制，矿体厚1.41 m，Li2O品位为0.48%。赋矿岩石为锂云母花岗质伟晶岩，全岩含矿，矿化较均匀，达小型矿体规模。

3.2 伟晶岩脉内部结构及矿物分带

锂云母伟晶岩具中粒伟晶结构，块状构造(图4)。矿物组成主要有锂云母、斜长石、钾长石。钾长石为微纹条纹长石，半自形粒状，d=4～9 mm，多数d=5～9 mm；斜长石，半自形板状，d=4～6 mm，(010)∧Np′= +15°，An=31；锂云母，自形片状，d=2～9 mm。矿物受应力作用均显示出局部的破碎或双晶错动、弯曲等现象。

伟晶岩脉分带明显，从外侧向中心呈有规律的分带现象。从伟晶岩的边缘到中心，一般可分为4个带：① 边缘带：与围岩关系清楚，与内邻的带为过渡关系，主要是石英、长石、白云母组成；细粒结构，一般没有工业价值。② 外侧带：较边缘带宽，除了石英、云母、长石外，有绿柱石等；文像结构，细粒结构，工业意义不大。③ 中间带：长石、石英、锂云母、白云母、绿柱石，其中稀有分散元素Rb在该带内具较强富集，工业意义大；伟晶结构、似文像结构、交代结构。④ 内带：位于伟晶岩脉的膨大处，由石英块体组成，含有长石、云母、电气石，伟晶结构。各带之间一般为过渡关系，有时可见内带穿插外带，界限清楚。

3.3 伟晶岩脉矿物组成及锂矿化体特征

矿石(锂云母花岗伟晶岩)中的矿石矿物主要有锂云母、白云母，脉石矿物主要有石英、长石等。

Ⅰ～Ⅳ号矿脉皆为以锂为主全脉矿化的矿体，各脉Li2O的平均品位在0.48%～1.71%之间，主要工业矿物为锂辉石。经元素分析仪测试，矿石中w(Rb)普遍在0.1%～0.6%之间，说明矿石中Rb可能达到综合回收要求(表1)。

4 成矿规律

4.1 与地层及岩性的关系

矿体分布的主要地层为阿尔金岩群b岩组第二岩段中的含石榴绢云母石英片岩、黑云母石英岩等。该地层呈楔形分布于研究区东部，区内出露面积约113 km2，向东延伸出本区，南部与英格里克强变形带呈断裂接触，北部与蓟县系金雁山组呈韧性剪切带接触，局部被三叠纪二长花岗岩破坏，显示被动侵入的特点。

地层内伟晶岩脉发育，伟晶岩一般呈顺层产出为主，局部地段略有斜交，次为沿陡倾斜裂隙上侵，走向上和地层走向基本一致。

b岩组二岩段富集较强元素为Li、W、Mo、As、Sb、Bi，变异性较强元素为As、Ag、Au，该岩层内发育HS11-甲2以Li、Sn为主成矿元素综合异常，显示酸性热液活动较频繁，为调查区锂矿有利赋矿层位。地表以粉红色锂云母花岗伟晶岩的出现为主要找矿标志。

4.2 与构造的关系

近EW向褶皱转折部位、托盖勒克断裂(F10)形成的近EW次级构造裂隙以及近EW向面理均为锂伟晶岩脉发育利部位，当同一矿脉分叉时，沿纵向节理的矿脉含矿富，沿横向节理的岩脉含矿贫或根本不含矿；伟晶岩的膨胀与两组节理相交有关，在岩脉膨胀地段结构粗，钠长石化强烈，矿化好。

4.3 与花岗岩体的关系

燕山期黑云母二长花岗岩分布于矿区北、东侧，呈面状展布，与阿尔金岩群b岩组呈侵入接触。岩石类型主要为灰白色(弱)片麻状中细粒黑云二长花岗岩、花岗伟晶岩。在黑云母花岗岩的内外接触带，伟晶岩岩脉特别富集发育；其东部的电气石伟晶岩脉密集发育区距矿点约6 km，宽约400 m，走向北东，向东延伸出调查区，矿点至电气石伟晶岩脉间，断续出露有白云母伟晶岩脉、绿柱石伟晶岩脉，综合分析认为托盖勒克地区锂云母伟晶岩脉为电气石(绿柱石)伟晶岩脉群延伸的一部分。

4.4 与钠长石化的关系

研究区含矿伟晶岩矿脉主要矿物为锂云母、锂辉石，次为绿柱石等，有两种生成方式，一种是与钠长石交代同时生成，另一种与钠长石交代不同时生成，但钠长石化强烈总是对成矿有利。与钠长石化不同时生成的锂辉石、绿柱石，其特点是晶体大、完整、含锂铍高、分布不均匀，常与中粗粒、小块体、块体石英结构有关；与钠长石化同时生成的锂云母、锂辉石、绿柱石，其特点是晶体小、绿柱石晶体完整、锂辉石晶体不完整、分布比较均匀，常与钠长石化的中粗粒、小块体、块体结构的微斜长石、钠长石石英白云母集合体、钠长石白云母集合体、钠长石集合体有关。

5 控矿因素分析

5.1 岩浆岩控矿因素

伟晶岩岩体形态呈半扁圆形，规模较大，向东未封闭，出露面积约1.45 km2，岩体处于北阿尔金地块(北阿尔金中—新元古界隆起带)北缘[10]，侵位围岩太古界阿尔金岩群低绿片岩相变质岩(绢云石英片岩、白云石英片岩等)，侵入接触界面呈锯齿状。其中花岗伟晶岩中含有较多电气石。

燕山早期黑云母二长母花岗岩岩石主量元素及特征参数见表2。

表2 岩石主量元素及特征参数Table 2 Main element contents and characteristic parameters of rocks

注：测试单位为新疆地质矿产局第三地质大队；DI为分异指数，A/NK=Al2O3/(Na2O+K2O)，A/CNK=Al2O3/(CaO+Na2O+K2O)。

TAS分类图(图5)显示，燕山早期侵入岩岩石样品主要落入了花岗岩区域。

随SiO2含量的增加，TiO2、Al2O3、MgO、MnO、P2O5含量均表现出降低的趋势，Na2O、CaO含量变化相关性较差。分异指数(DI)亦随SiO2的升高而增大，反映岩浆分异演化越彻底，酸性程度越高。氧化物大多表现出与SiO2有较好的相关性，均表明岩浆分异在演化过程中的主导作用。

晚三叠世托盖勒克一带处于同碰撞环境，在碰撞挤压作用下，使含锂等稀有金属的结晶基底加厚并发生大规模重熔，形成含锂等稀有金属的黑云二长花岗岩岩浆，岩浆演化后期残余富锂等稀有元素、富水、富挥发分的流体沿走向节理为主的褶皱后期节理侵入，尤以花岗伟晶岩之内外接触带、破碎带等薄弱部位充填交代，形成富含锂等稀有金属的硅酸盐矿物。

锂矿直接赋存于伟晶岩脉中，伟晶岩脉是锂矿的母岩。伟晶岩脉为黑云母二长花岗岩的分异产物，二者的化学成分非常接近，还有黑云母二长花岗岩内外接触带中伟晶岩脉特别富集，含矿岩脉就分布于这些伟晶岩脉中。因此锂矿的形成与该岩体有密切的关系。

5.2 构造控矿因素

b岩组岩石变质相为高—低角闪岩相，以矽线石为主要特征，另见有红柱石、石榴子石、十字石、黑云母等变质矿物。岩组内构造变形较强烈，前期构造形迹仅在强能干层中有所保留，在弱能干层中已被完全置换，S2为现存主期构造面理，在岩组内呈透入性分布，控制着岩石成分层的展布，S1面理为变形面，形成少量顺层掩卧褶皱和大量不对称褶皱，同时由不对称褶皱倒向，判断有大型复式背斜构造存在，受韧性滑脱断裂影响，地层发育不同程度的糜棱岩化。据各层岩性分析，伟晶岩区内原岩系含炭且成分较复杂的细碎屑岩和含钙镁质的长石石英砂岩以及高铝质泥岩类岩石，经强烈接触变质而成为各种片岩，构造片理发育，为高挥发分气成热液顺地层内裂隙充填创造了条件。在一定程度上，高钙、富钙的围岩岩性对锂金属成矿有利。

区域断裂(F10)的次级构造裂隙控制了挥发分气成热液的运移和富集，作为含挥发分极高的伟晶岩矿脉，伟晶岩的形成空间就是走向断层的次级断裂空间，矿体主要受次级裂隙控制。构造为含矿热液运移就位提供了有利通道及空间。近EW向褶皱转折部位、托盖勒克断裂(F10)形成的近EW次级构造裂隙以及近EW向面理，均为锂伟晶岩脉发育有利部位。

6 找矿标志

1)W、Sn、Bi属高温元素，是岩浆演化至超临界流体阶段的产物，Li元素异常与W、Sn、Bi元素共生套合说明其是岩浆成因的，具备形成伟晶岩型矿床的物质条件。因此，以Li、W、Sn、Bi元素组合为主的综合异常则是寻找锂云母伟晶岩型矿床的地球化学标志。

2)地表以锂云母伟晶岩脉的出现为直接找矿标志。

3)黑云母二长花岗岩内外接触带中伟晶岩脉特别富集，与矿点处的锂云母伟晶岩脉有密切关系，在电气石伟晶岩密集发育带外围研究区，化探圈定的以W、Sn、Bi、Li元素异常为主的综合异常区，经地质矿产路线调查证明该范围内锂伟晶岩脉较发育，因此电气石伟晶岩为锂云母伟晶岩的间接找矿标志。

7 找矿前景及建议

锂矿位于新疆维吾尔自治区巴音郭楞蒙古自治州若羌县托盖勒克一带，锂矿脉分布在东西长13 km、南北宽12 km、面积约156 km2的化探异常范围内，化探异常向东未封闭。由于该地区仅仅是完成了矿产地质调查中的异常查证工作，工作程度较低，且工作区自然条件恶劣，山势陡峭，人员进入补给困难，目前仅发现锂矿体4条，但仅就主矿体估算(334)资源量已达到大型规模，具有形成超大型锂稀有金属矿成矿远景，资源潜力十分可观。为使该区的地质找矿工作尽快有重大突破，应开展以下工作：

1)重点突破。对托盖勒克地区择优在A级预测区选择最有利地段开展1∶1万的普查工作，全面登记和调查伟晶岩脉的含矿性，同时对经勘查而确定的已知有希望的锂稀有金属矿脉进行评价，探求(333)+(334)级储量，优先对富、浅、易的矿脉进行评价，贯彻“找矿为了开矿”方针，在浅部进行开采，以采矿收入弥补地质工作经费不足的困难。先在点上推进托盖勒克地区的锂稀有金属矿勘查进程。

2)进一步确定锂稀有金属矿产矿田的分布范围，为全面突破奠定基础。重点了解托盖勒克及以东异常未封闭的外围地区数百平方千米内锂稀有金属矿产的成矿远景。

3)从勘查方向角度来看，应当有层次性进行锂矿勘探，从开发利用效率角度，应当以伟晶岩型锂矿为首要勘查对象，在优势地区以“就矿找矿”的原则进行勘查，扩大资源储量。同加增强综合预测研究，优化评价，早日实现新疆阿尔金北缘锂矿的重大找矿突破。