花岗岩型铷矿研究进展及青藏高原铷矿找矿方向_谢金玲.pdf

26第31卷第1期2023 年 2 月Vol.31 No.1Feb.，2023Gold Science and Technology花岗岩型铷矿研究进展及青藏高原铷矿找矿方向谢金玲1，林彬2*，祁婧3，邓世林4，何亮5，张晓旭31.西藏大学工学院，西藏 拉萨 850000；2.中国地质科学院矿产资源研究所，自然资源部深地资源成矿作用与矿产预测重点实验室，北京 100037；3.中国地质大学（北京）地球科学与资源学院，北京 100083；4.西藏地质矿产勘查开发局区域地质调查大队，西藏 拉萨 851400；5.西藏地质矿产勘查开发局第六地质大队，西藏 拉萨 851400摘 要：花岗岩型铷矿是最具经济价值的铷矿资源，近年来取得了诸多的勘查和研究成果，但缺乏系统的总结和梳理，此外，作为国家战略资源和关键金属的重要资源基地，青藏高原铷矿成矿潜力和勘查评价方向尚不明确。以花岗岩型铷矿为主要研究对象，基于近年来重要的勘查和研究成果，从成矿时代、地质背景、控矿构造、含矿岩石类型、矿床地质特征和成矿作用机制等方面对其进行系统总结和梳理；结合青藏高原铷矿的勘查进展，揭示青藏高原铷矿的找矿前景和方向。研究表明：花岗岩型铷矿多产自中生代褶皱造山系中，伴随着大规模断裂，钠长石化、云英岩化和天河石化等蚀变与成矿紧密相关；青藏高原已发现多处具有大型超大型资源前景的花岗岩型和伟晶岩型铷矿床或铷多金属矿床，有望在拉萨地体北缘和北喜马拉雅构造带中找到更多的铷矿床，为青藏高原和国家关键金属储备和开发提供重要的资源保障。关键词：花岗岩型铷矿；关键金属；青藏高原；成矿潜力；找矿方向中图分类号：P618.77 文献标志码：A 文章编号：1005-2518（2023）01-0026-11 DOI：10.11872/j.issn.1005-2518.2023.01.115引用格式：XIE Jinling，LIN Bin，QI Jing，et al.Research Progress of Granite-type Rubidium Deposits and Direction of Rubidium Deposits Exploration in Qinghai-Tibet Plateau J.Gold Science and Technology，2023，31（1）：26-36.谢金玲，林彬，祁婧，等.花岗岩型铷矿研究进展及青藏高原铷矿找矿方向 J.黄金科学技术，2023，31（1）：26-36.铷是重要的三稀金属（稀有、稀土和稀散金属）之一，也是全球高科技产业不可或缺的战略性矿产资源，被广泛应用于高新科技产业，如红外望远镜、铷原子钟和热离子发电器等（Haider et al.，2012；Durojaiye et al.，2015；谭彦妮等，2017；吴昌志等，2021）。花岗岩型铷矿是指铷在花岗岩成岩和蚀变过程中形成的矿化，含矿花岗岩既是成矿的母岩，也是重要的赋矿围岩，富铷的有用元素、矿物组合和围岩蚀变等均受含矿花岗岩控制（孙艳，2013）。同时，花岗岩型铷矿常具有埋藏浅和易采选等特征，具有较高的经济价值（Wang et al.，2020）。近年来，国内先后发现了一大批大型超大型铷矿，如广东天堂山、内蒙古石灰窑、甘肃国宝山和新疆张宝山铷矿床（毛景文等，2019；孙艳等，2019）。其中，天堂山矿床 Rb2O资源量约为 17.56万 t，平均品位为0.107%，铷主要赋存于云母中；国宝山矿床Rb2O资源量约为6.7万t，平均品位为0.12%，铷主要赋存于天河石和铁锂云母中（吴昌志等，2021；刘铁生等，2022）。收稿日期：2022-08-29；修订日期：2022-11-14基金项目：国家重点研发计划深地专项“西藏铜多金属资源基地绿色勘查与增储示范”（编号：2022YFC2905001）、中国地质科学院矿产资源研究所基本科研业务费项目“甲玛科研深钻综合研究与数字化”（编号：KJ2102）、“斑岩矽卡岩浅成低温热液矿床找矿矿物学研究”（编号：KK2017）和中国地质调查局项目“藏西北铜多金属资源基地综合调查评价”（编号：DD20190167）联合资助作者简介：谢金玲（1997-），女，河北唐山人，硕士研究生，从事矿产普查与勘探方向研究工作。*通信作者：林彬（1987-），男，四川绵阳人，副研究员，从事青藏高原矿产勘查和综合研究工作。前人对花岗岩型铷矿床的地质特征、成因机制（苗群峰，2018；夏九洲等，2020）和成矿年代学（张天福等，2019；Muhtar et al.，2019；Chen et al.，2022）等开展了较为详细的研究工作，揭示了国内花岗岩型铷矿一般形成于褶皱造山系，伴随着大规模断裂，形成时代多为中生代，特别是燕山期（孙艳等，2019）。同时，ICP-AES分析（刘氘等，2017）、电子探针分析（赵海军等，2018）及熔融法制样-X射线荧光光谱法（陶丽萍等，2018）等技术手段可以有效地用于查明铷的赋存状态，有关铷矿物的提取与选冶工艺技术也在不断进步并日趋成熟（邢鹏等，2019；鲁兴武等，2019）。此外，有学者研究发现萤石和黄玉等富氟挥发分矿物的高分异花岗岩与稀有金属成矿作用密切相关，在未来花岗岩型铷矿找矿过程中，应重视高分异花岗岩以及富氟矿物的勘查（吴福元等，2017；吴昌志等，2021）。然而，随着不同区带铷矿的勘查评价和研究的不断深入，仍缺乏对铷矿总体成因机制以及最新勘查进展的系统梳理和总结。为此，本文以花岗岩型铷矿为主要研究对象，系统梳理和总结我国花岗岩型铷矿的成矿地质背景、成矿岩石类型和成矿作用机制等方面的研究进展，并结合青藏高原的铷矿最新勘查成果，揭示花岗岩型铷矿勘查评价方向，以支撑国家关键金属的评价和理论研究。1 花岗岩型铷矿的研究进展1.1 成矿时代、地质背景和控矿构造统计结果表明，我国花岗岩型铷矿成矿作用时间跨度较大，从古元古代到新生代均有发育（图1），但以中生代为主，50%以上的超大型、大型铷矿床形成于燕山期（孙艳，2013；孙艳等，2019）。其中，著名的江西414、内蒙古石灰窑、内蒙古赵井沟和湖南杉木溪等超大型铷矿均形成于燕山期（孙艳等，2019），与燕山期大规模的岩浆作用和构造活动紧密相关。研究表明，花岗岩型铷矿多产于褶皱造山系，并伴随着区域上广泛的断裂和大规模岩浆作用（孙艳等，2019）。同时，区域构造方向决定了断裂的分布，而2组断裂的复合位置常控制花岗岩的形态及延伸方向。因而，花岗岩型铷矿多产于褶皱造山系中同一构造方向上的次一级断裂中，与大规模岩浆作用有关（孙艳，2013；吴昌志等，2021）。其中，甘肃国宝山铷矿区断裂极为发育，区域主体构造线有近EW、NNE和NE-NEE向3组不同形态，对应古生代及其以前、中生代和新生代3个不同时期的构造演化进程（孙艳，2013）。此外，安徽西坞口铷矿区位于绩溪背斜倾伏端反向次级共轴向斜内，被多个断裂穿切（冯庭录，2020）。在内蒙古察哈日哈达铷矿区，自古生代以来，在多期地质构造演化基础上，伴随着强烈的岩浆热液活动，并发育不同期次的断裂，最终形成了以EW向构造为主、叠加NE向构造的总体构造格局和含铷花岗岩侵位（王彦光等，2020）。此外，广泛分布的断裂为富含稀有元素（铷）的含矿岩浆和热液提供了纵向上升空间，复合断裂则控制着含铷花岗岩的产出形态和位置（孙艳等，2019）。目前，国内已发现的花岗岩型铷矿成矿时代集中在燕山期，主流观点认为其与燕山期大规模的构造岩浆活动紧密相关，年代学分析和区域构造背景也证实了这一点（苗群峰，2018；张天福等，2019），但是否与大地构造环境和深部动力学有关，还缺乏更为详细的解释。1.2 含矿岩石类型就主要含矿岩石而言，含铷矿花岗岩多为复式岩体，即不同时代花岗岩在空间上的共生，组成复式岩体。且各岩体间不一定存在必然的成因联系，可能由不同时代岩浆在同一地区沿区域构造方向分布而成（孙艳，2013）。含矿岩体主要发育天河石图1我国花岗岩型铷矿成矿时期分布直方图（数据引自孙艳等，2019）Fig.1Histogram of the distribution of granite-type rubidium mineralization periods in China（data cited from Sun et al.，2019）2023 年 2 月 第 31 卷 第 1 期27谢金玲等：花岗岩型铷矿研究进展及青藏高原铷矿找矿方向前人对花岗岩型铷矿床的地质特征、成因机制（苗群峰，2018；夏九洲等，2020）和成矿年代学（张天福等，2019；Muhtar et al.，2019；Chen et al.，2022）等开展了较为详细的研究工作，揭示了国内花岗岩型铷矿一般形成于褶皱造山系，伴随着大规模断裂，形成时代多为中生代，特别是燕山期（孙艳等，2019）。同时，ICP-AES分析（刘氘等，2017）、电子探针分析（赵海军等，2018）及熔融法制样-X射线荧光光谱法（陶丽萍等，2018）等技术手段可以有效地用于查明铷的赋存状态，有关铷矿物的提取与选冶工艺技术也在不断进步并日趋成熟（邢鹏等，2019；鲁兴武等，2019）。此外，有学者研究发现萤石和黄玉等富氟挥发分矿物的高分异花岗岩与稀有金属成矿作用密切相关，在未来花岗岩型铷矿找矿过程中，应重视高分异花岗岩以及富氟矿物的勘查（吴福元等，2017；吴昌志等，2021）。然而，随着不同区带铷矿的勘查评价和研究的不断深入，仍缺乏对铷矿总体成因机制以及最新勘查进展的系统梳理和总结。为此，本文以花岗岩型铷矿为主要研究对象，系统梳理和总结我国花岗岩型铷矿的成矿地质背景、成矿岩石类型和成矿作用机制等方面的研究进展，并结合青藏高原的铷矿最新勘查成果，揭示花岗岩型铷矿勘查评价方向，以支撑国家关键金属的评价和理论研究。1 花岗岩型铷矿的研究进展1.1 成矿时代、地质背景和控矿构造统计结果表明，我国花岗岩型铷矿成矿作用时间跨度较大，从古元古代到新生代均有发育（图1），但以中生代为主，50%以上的超大型、大型铷矿床形成于燕山期（孙艳，2013；孙艳等，2019）。其中，著名的江西414、内蒙古石灰窑、内蒙古赵井沟和湖南杉木溪等超大型铷矿均形成于燕山期（孙艳等，2019），与燕山期大规模的岩浆作用和构造活动紧密相关。研究表明，花岗岩型铷矿多产于褶皱造山系，并伴随着区域上广泛的断裂和大规模岩浆作用（孙艳等，2019）。同时，区域构造方向决定了断裂的分布，而2组断裂的复合位置常控制花岗岩的形态及延伸方向。因而，花岗岩型铷矿多产于褶皱造山系中同一构造方向上的次一级断裂中，与大规模岩浆作用有关（孙艳，2013；吴昌志等，2021）。其中，甘肃国宝山铷矿区断裂极为发育，区域主体构造线有近EW、NNE和NE-NEE向3组不同形态，对应古生代及其以前、中生代和新生代3个不同时期的构造演化进程（孙艳，2013）。此外，安徽西坞口铷矿区位于绩溪背斜倾伏端反向次级共轴向斜内，被多个断裂穿切（冯庭录，2020）。在内蒙古察哈日哈达铷矿区，自古生代以来，在多期地质构造演化基础上，伴随着强烈的岩浆热液活动，并发育不同期次的断裂，最终形成了以EW向构造为主、叠加NE向构造的总体构造格局和含铷花岗岩侵位（王彦光等，2020）。此外，广泛分布的断裂为富含稀有元素（铷）的含矿岩浆和热液提供了纵向上升空间，复合断裂则控制着含铷花岗岩的产出形态和位置（孙艳等，2019）。目前，国内已发现的花岗岩型铷矿成矿时代集中在燕山期，主流观点认为其与燕山期大规模的构造岩浆活动紧密相关，年代学分析和区域构造背景也证实了这一点（苗群峰，2018；张天福等，2019），但是否与大地构造环境和深部动力学有关，还缺乏更为详细的解释。1.2 含矿岩石类型就主要含矿岩石而言，含铷矿花岗岩多为复式岩体，即不同时代花岗岩在空间上的共生，组成复式岩体。且各岩体间不一定存在必然的成因联系，可能由不同时代岩浆在同一地区沿区域构造方向分布而成（孙艳，2013）。含矿岩体主要发育天河石图1我国花岗岩型铷矿