四川党坝锂辉石矿床Ⅷ号脉锂辉石矿物学特征_罗小龙.pdf

四川党坝锂辉石矿床 VIII 号脉锂辉石矿物学特征罗小龙 1,2，蔡云华 2，刘榆 1，朱汇派 2，谭华 2，费光春 1（1.成都理工大学地球科学学院，自然资源部构造成矿成藏重点实验室，四川成都610059；2.四川省地质矿产勘查开发局化探队，四川德阳618000）摘要：采用显微镜下观察、电子探针（EPMA）、激光剥蚀等离子质谱（LA-ICP-MS）和 X 射线衍射分析（XRD）等测试手段对四川党坝锂辉石矿床 VIII 号脉锂辉石的矿物学特征开展了详细研究。结果显示，锂辉石是主要的矿石矿物，锂辉石晶体粒度较粗大，锂主要赋存于锂辉石中，伴生有铌、钽等有益组分。XRD 和LA-ICP-MS 分析显示，锂辉石的纯度很高（Li2O 平均含量 7.84%），晶胞参数略小于标准卡片的晶胞参数。电子探针分析结果显示，锂辉石中 SiO2含量较高（65.62%65.82%），含有少量的 Fe 和 Mn 等杂质。矿石中Li2O 含量达到 1.33%。综合分析该锂矿具有重要的开发利用价值。关键词：矿物学；锂辉石；综合利用；党坝；四川doi:10.3969/j.issn.1000-6532.2023.02.033中图分类号:TD982 文献标志码:A 文章编号:1000-6532（2023）02021906 锂（铍、铌、钽、铯、铷等稀有金属）资源在 21 世纪拥有着“绿色能源”、“能源金属”和“白色石油”等一系列美誉，在现代社会中广泛应用于国防重工、航空航天、高新科技技术以及新能源等新兴产业中，是当代社会经济可持续发展的战略性金属矿产资源1。花岗伟晶岩型锂矿由于规模大、品位高、易开发而成为最主要的锂元素来源之一2。党坝锂辉石矿床位于四川省阿坝州马尔康县党坝乡，可尔因矿田东南部，探明的 Li2O 规模达到超大型3。前人对党坝矿床的研究主要包括流体包裹体4-5、成矿规律与找矿方向6以及成矿年代学7等方面。党坝矿床矿物学的研究主要集中于白云母8，而锂辉石的矿物学研究工作程度低。本文以党坝矿床的规模最大的 VIII 脉为研究对象，通过显微镜下鉴定、电子探针（EPMA）、激光剥蚀等离子质谱（LA-ICP-MS）和 X 射线衍射分析（XRD）等测试手段，开展系统的锂辉石的矿物学研究，为开发利用该矿床锂资源提供理论依据。1矿床地质概况党坝矿床在大地构造位置上处于松潘甘孜造山带中段，夹在羌塘昌都板块、华北板块和扬子板块之间9。党坝矿床出露的地层包括三叠系上统杂谷脑组（T3z）、上统侏倭组（T3zw）以及第四系（Q）（图 1）。党坝矿床整体位于地拉秋复式倒转向斜的北西翼，发育 NE-SW 走向的右行平移断层 F16。矿床范围内共发现 52 条花岗伟晶岩脉，其中具有锂矿化伟晶岩脉 37 条，圈定具有工业价值的矿体 15 条。矿化花岗伟晶岩类型主要是钠长石锂辉石伟晶岩。矿体形态以脉状为主，透镜状次之，脉体相互平行产出。位于矿床北部的号花岗伟晶岩脉规模最大，品位较高，工业价值巨大。总体走向 136338，总体倾向 46，地表出露长度 2832 m，地表出露高程 3757 m（最北西端）至 4159 m（矿体中部），形态为脉状，地表未出现分支复合3。收稿日期:2022-05-05基金项目:四川省科技厅应用基础研究（2021yj0309）；四川省地质矿产勘查开发局化探队科研项目（HTKY2022005）作者简介:罗小龙（1998-），男，硕士研究生，地质学专业，主要从事矿床学研究。通信作者:蔡云华（1985-），男，硕士，工程师，地质学专业，主要从事矿产勘查与评价研究。第 2 期矿产综合利用2023 年 4 月Multipurpose Utilization of Mineral Resources 219 01000 2000 m第四系三叠系上统侏倭组三叠系上统杂古脑组白云母钠长花岗岩矿体及编号伟晶岩脉断层地质界限F1IT3zT3zwQ采样位置图 1 党坝矿区地质（据文献 6 修改）Fig.1 Geological map of the Dangba deposit 2样品采集和分析方法本次分析的钠长石锂辉石伟晶岩样品采集自号矿体。矿石多元素分析测试在河北廊坊市诚谱检测地质服务公司完成。主量元素采用 ICP-OES（Agilent 720）进行测定，主要氧化物浓度（0.5%）的分析精度为2%，次要氧化物浓度（0.1%0.5%）的分析精度为5%。微量元素的测定采用 Jena 等离子体定量电感耦合等离子体质谱法（ICP-MS），对大多数元素，ICP-MS 分析的误差值为5%。锂辉石电子探针成分分析在西南石油大学地球科学与技术学院电子探针实验室完成。分析测试的仪器型号为 JEOL-JXA-8230，配备有 4 道波谱仪。测试条件为加速电压=15 kv，加速电流=20 nA，束斑直径为 10 m，测试数据均进行了 ZAF 校正处理。锂辉石原位微量元素含量在武汉上谱分析科技有限责任公司利用 LA-ICP-MS 完成。测试所使用的仪器为 GeolasPro 激光剥蚀系统，由 COMPexPro 102 ArF 193 nm 准分子激光器和 MicroLas 光学系统组成，ICP-MS 型号为Agilent 7700 e，激光束斑大小为 44 m，频率为 5Hz。数据处理采用标准物质 BIR-1G，BCR-2G 和BHVO-2G 进行多外标无内标校正10。X 射线粉晶衍射在自然资源部构造成矿成藏重点实验室完成，测试条件为最大功率3000 w，光管焦斑0.412 mm。采用光学编码器技术，测角仪半径250 mm，2 转动范围：-110168，可读最小步长：0.0001，测量 2 角度最低从 0.2开始。3锂辉石的矿物工艺特征矿石构造以块状为主（图 2a），少量条带状构造。矿石的主要组成矿物有锂辉石，石英，钠长石和白云母。锂辉石颜色为乳白色、浅绿色-黄绿色。锂辉石呈粗大的柱状晶体产出，长径一般3070 mm，个别晶体长度可长达 80120 mm；横断面多在 15 mm 之间，个别晶体可达 610mm。镜下观察显示，细粒的锂辉石粒度相对较细，一般介于 0.050.2 mm 之间。锂辉石的粒度整体上大于甲基卡矿田西部的措拉锂辉石矿和东部的 134 号脉锂辉石的粒度11-12。锂辉石主要与石英毗邻镶嵌，次与钠长石和白云母毗邻镶嵌（图 2b，c）。锂辉石局部被交代蚀变，部分锂辉石蚀变强烈，交代后呈残余状。锂辉石中的解理清晰，偶见少量铁锰质物质。粗大的锂辉石中发育石英，钠长石和白云母等矿物包体（图 2d）。abdcAbAbAbSpdSpdSpdMusMusSpdQtz500 m500 m200 mQtzQtzQtza-钠长石锂辉石伟晶岩手标本；b-自形锂辉石（Spd）与石英（Qtz）毗邻镶嵌（单偏光-）；c-锂辉石与石英、钠长石（Ab）、白云母（Mus）毗邻镶嵌（正交偏光+）；d-锂辉石部分交代蚀变强烈，内部发育石英、白云母等矿物包体（正交偏光+）。图 2 矿石中主要矿物及显微照片Fig.2 Main minerals and microscopic photographs in thepegmatite ore 4分析结果及讨论 4.1锂辉石化学成分锂辉石单矿物的电子探针化学分析结果显示（表1），Li2O*含量为8.28%，高于理论值（8.02%），Al2O3的含量 27.54%，高于理论值（27.40%）。电子探针计算的 Li2O*含量会略高于实际含量。锂辉石中含FeO（0.379%）、MnO（0.089%）、Na2O 220 矿产综合利用2023 年（0.15%）和 K2O（0.02%）的杂质，可能会对锂辉石精矿品级有一定影响。锂辉石中存在 Fe 和Mn 替代晶格中的铝，钠和钾替代晶格中的锂等类质同象替代的现象。锂辉石单矿物 LA-ICP-MS 分析结果显示（表 2），实测的 Li2O 含量（7.54%8.02%，平均值 7.84%），Al2O3含量（27.20%27.40%，平均值 27.30%）。锂辉石中 FeO，MnO，Na2O 和K2O 的含量平均值分别为0.074%，0.317%，0.10%和 0.0028%。比较可知，实测的 Li2O 平均含量低于理论值（8.02%），Al2O3含量和电子探针分析结果基本一致。LA-ICP-MS 分析结果中FeO，Na2O 和 K2O 的含量低于电子探针分析的含量，MnO 的含量高于电子探针分析的含量。表 1 锂辉石单矿物电子探针成分分析/%Table 1 Monomineral chemical analysis of spodumene by EPMANa2OMgOK2OCaOP2O5SiO2Al2O3FeOMnOCr2O3Li2O*合计0.1470.0060.0180.0310.05865.6227.4790.2990.0510.0198.29102.00.1430.0050.0110.0170.02165.8327.4120.540.1270.0098.29102.40.1610.020.0310.044065.7327.730.2980.090.0278.25102.4 表 2 锂辉石单矿物 LA-ICP-MS 分析/%Table 2 Monomineral chemical analysis of spodumene by LA-ICP-MSNa2OMgOAl2O3SiO2P2O5K2OCaOTiO2FeOMnOLi2O合计0.0730.005327.464.00.0540.0290.00190.0750.328.0299.970.110.004527.264.20.0320.00190.0430.00270.0830.337.9599.960.120.000327.364.60.00140.00360.0410.0120.0630.307.5499.97 4.2锂辉石 X 射线衍射分析党坝矿床的锂辉石的 X 射线图谱（图 3a）显示，锂辉石的纯度很高，仅含及少量的钠长石和石英。党坝锂辉石伟晶岩中的锂辉石的晶胞参数分别为：0204060801002-Theta/()0100002000030000(a)PD09-9 Spd/cpsSpdSpdSpdSpdSpdSpdSpdSpdSpdSpdSpdSpdSpdSpdSpdSpdSpdSpdSpdSpdSpdSpdSpdSpdSpdSpdSpdAbAbSpdQQQAbQSpd锂辉石Q石英Ab钠长石Mic微斜长石Mus白云母0204060802-Theta/()0800040001200016000(b)PD09-10-3/cpsMusAbAbAbAbAbSpdMusMusMicMicAbQQQQQQQMicMicMic图 3 （a）锂辉石 X 射线粉晶衍射及（b）原矿伟晶岩 X 射线粉晶衍射Fig.3 （a）X-ray powder diffraction pattern of spodumene and（b）X-ray powder diffraction pattern of primary ore pegmatite a=9.424,b=8.404,c=5.185,=109.486,Vol=387.123 l3,略小于标准卡片的晶胞参数，但与我国福建南平以及河南官坡伟晶岩的锂辉石的晶胞参数相近（表 3）。说明党坝矿床 VIII 号脉锂辉石在分异结晶时流体中的钾、钠等离子半径较大的元素占据了晶体中锂元素的位置，形成了类质同象现象。依据伟晶岩全岩 XRD 衍射图谱和衍射数据分第 2 期2023 年 4 月罗小龙等：四川党坝锂辉石矿床 VIII 号脉锂辉石矿物学特征 221 析可得，党坝锂辉石伟晶岩中主要的矿物成分为钠长石、白云母、石英、锂辉石（图 3b，图 4），这与手标本及镜下观察到的矿物共生组合现象具有一致性。微斜长石24.3白云母14.6钠长石27.5石英17锂辉石16.6图 4 原矿伟晶岩 XRD 矿物成分比例Fig.4 Mineral composition rat