江西省鋰礦資源分布、礦床類型及找礦前景

劉 爽, 王水龍, 邢新龍, 汪龍飛, 張 也

(江西省地礦資源勘查開發中心,江西 南昌 330030)

鋰金屬“輕”、“軟”和“高能量”的特性決定了鋰及其化合物的戰略價值和廣泛用途,在傳統工業領域(汽車工業、玻璃和陶瓷、有色冶金等)和新興產業領域(高能鋰電池、航空航天、核聚變電站、醫藥等)都有廣泛應用。原國土資源部新出臺的《全國礦產資源規劃(2016—2020年)》 中18 處提到鋰,把鋰作為9 個需要“儲備和保護礦種”之一、24 種戰略性礦種之一。鋰礦資源成為國際礦業市場的熱點,作為戰略資源的地位逐漸凸顯。

美國地質調查局2018年最新報告顯示,全球鋰資源量超過5 300萬t,其中阿根廷占有980萬t、玻利維亞占有900萬t、智利占有840萬t、中國占有700萬t、美國占有680萬t、澳大利亞占有500萬t。中國所探明的鋰礦床分布于中國9個省(自治區),主要集中在青海、西藏、四川、江西等四省(自治區),四省(自治區)合計查明資源儲量占全國鋰查明資源儲量的96%[1]。

隨著新興產業的迅猛發展,中國對鋰資源的需求量逐年快速增加,鋰資源量已難以滿足市場發展的需要。江西省是鋰礦資源大省,但是鋰礦成礦規律研究較低。筆者在總結江西省已有鋰礦資源資料的基礎上,提出鋰礦資源的成礦預測區,為江西省今后的找礦工作提供參考。

1 江西省鋰礦資源現狀

江西省鋰礦產地有13處,其中大型4處、中型4處、小型4處(表1)。鋰主要以鋰輝石、鋰云母、鐵鋰云母產出。在贛西、宜豐、奉新一帶細晶巖型富含鋰(ω(Li2O)1.40%～1.90%)的瓷石礦中,雖然鋰資源量頗大,因粒度細等原因而未能利用。除此,還有泰和縣梅崗鹵水型鋰礦點((ωβ):LiCl達611.00～1 136 mg/L,(0.052%～0.091%)),為小型礦點[2]。

據《中國礦產地質志·江西卷(2015年)》,截至2011年底累計查明Li2O資源儲量76.34萬t。江西省在20世紀80年代初即對鋰礦資源進行了開發利用,分宜鋰廠已能生產氧化鋰、碳酸鋰和鋰金屬。隨著新能源產業發展加快,江西眾多企業(贛鋒鋰業、江特電機等)加入鋰礦資源開發利用,僅贛鋒鋰業一年消耗的鋰礦資源折合碳酸鋰約4萬t,鋰礦資源缺口巨大,長期依賴省外和海外資源。

宜春414礦區經過多年開發利用,保有資源儲量已嚴重不足。贛西細晶巖型含鋰瓷石礦和河源、頭陂鋰輝石礦目前大部分仍作為優質陶瓷原料使用,鋰礦資源未能有效開發利用,江西省鋰礦資源供需形勢十分嚴峻。

2 江西省鋰礦的主要類型及分布特征

世界已發現和新發現并做過可靠計算及初步估算的鋰礦資源主要分為兩類:鹵水型鋰礦資源(約占80%)和固體型鋰礦資源(約占20%)[4]。鹵水型鋰礦包括大陸鹵水、地熱鹵水、油田鹵水,固體型鋰礦主要有偉晶巖型、蝕變花崗巖型、細晶巖型、石英脈型[5]。江西省已經發現的鋰礦資源類型主要是固體型鋰礦資源(鋰輝石、鋰云母),鹵水型鋰礦資源僅作為食鹽生產使用。

宜春414、宜豐同安、葛源黃山、葛源松樹崗等大中型礦床均與欽杭結合帶有關(圖1),可見大地構造位置對江西省鋰礦資源有重要的控制作用。江西省鋰礦成礦時期主要為燕山期。

表1 江西省鋰礦資源特征Table 1 Lithium resources characteristics of Jiangxi province

注:數據據參考文獻[2]、[3]和江西省礦產資源總體規劃(2016—2020年)整理。

圖1 江西省鋰礦資源分布圖(根據參考文獻[2]修改)Fig.1 Distribution of lithium mineral resources in Jiangxi province1.省界;2.構造單元分區;3.固體型鋰礦資源;4.鹵水型鋰礦資源;5.找礦遠景區。

2.1 固體型鋰礦資源

江西省已發現的固體型鋰礦資源以共、伴生鋰資源(鋰云母、鋰白云母、鐵鋰云母)為主,兼具鋰輝石型鋰礦資源。再細分為偉晶巖型鋰礦(頭陂、河源)、蝕變花崗巖型鋰礦(宜春414、姜坑里、海羅嶺、葛源黃山、葛源松樹崗、牛嶺坳、茜坑、獅子嶺)、石英脈型鋰礦(上坪、漂塘)、細晶巖型鋰礦(牌樓—黨田)。礦床類型較廣,主要利用的是蝕變花崗巖型和偉晶巖型鋰礦。

2.1.1偉晶巖型

廣昌縣頭陂式花崗偉晶巖型鋰輝石礦床,礦區位于江西省寧都縣與廣昌縣交界處,屬寧都縣石上鄉河源村和廣昌縣頭破鎮西港村管轄(圖1)。大地構造位置處于武夷隆起帶西緣,北北東向鷹潭—安遠推(滑)覆斷裂構造帶中段東側。礦體產于三疊紀富城超單元黑云母花崗巖體的外接觸帶,成礦年齡稍晚于巖漿巖的侵入冷凝時間260 Ma,礦化蝕變主要有白云母化、鈉長石化、鋰輝石化、電氣石化、云英巖化[2,6]。

寧都縣河源花崗偉晶巖型鋰輝石礦床,礦區位于江西省寧都縣與廣昌縣交界處,屬寧都縣石上鄉河源村(圖1)。大地構造位置處于武夷隆起帶西緣,北北東向鷹潭—安遠推(滑)覆斷裂構造帶中段東側。礦體產于花崗偉晶巖脈的中部或占據整個脈體,其形態變化與花崗偉晶巖脈形態變化具有一致性,礦化蝕變主要有白云母化、鈉長石化、鋰輝石化[2][注]聶曉亮,江西省寧都縣河源鋰輝石礦區勘查地質報告,江西省地質礦產勘查開發局贛西地質調查大隊,2002。。

2.1.2蝕變花崗巖型

宜春414蝕變花崗巖型鋰云母礦床,礦區位于宜春市袁州區新坊鄉境內(圖1)。大地構造位置處于萍鄉—紹興板緣斷裂構造帶南側,武功山—仙霞嶺隆起帶中北部。成礦巖體為細粒白云母花崗巖,成巖時代為燕山晚期早白堊世(約130 Ma),為蝕變花崗巖型鉭鈮鋰銣超大型礦床(宜春式)。蝕變表現為鈉長石化、鋰云母化強烈;黃玉化,云英巖化、白云母化、伊利石化[2,7-9]。

橫峰縣葛源礦床,主要由黃山大型蝕變花崗巖型鈮鉭鋰銣礦床和松樹崗大型蝕變花崗巖型鉭鈮鋰礦床,礦區位于上饒市橫峰縣葛源鎮(圖1)。大地構造位置處于江南古島弧的南東緣,懷玉山—天目山被動陸緣盆地的西南部,北西臨(贛東北)北東—北北東向走滑推(滑)覆超殼斷裂構造帶。礦化蝕變主要有鈉長石化、鉀長石化、鐵鋰云母化、云英巖化、黃玉化等[2,10-14]。

2.1.3細晶巖型

牌樓細晶巖型含鋰瓷石礦,礦區位于宜春市宜豐縣同安鄉(圖1)。大地構造上位于三級構造單元九嶺—高臺山臺拱的九嶺穹斷束南部,九嶺復式背斜南翼,宜豐—景德鎮深斷裂帶與銅鼓西向—奉新上富斷裂之間。成礦巖體主要是燕山期白云母花崗巖及霏細(斑)巖、細晶(斑)巖巖脈,成礦時代為燕山晚期(約118 Ma)。礦化蝕變主要有鋰云母化、鈉長石化、絹云母化、綠泥石化、白云母化及硅化等[注]聶曉亮,周賓,胡剛等,江西省宜豐縣牌樓礦區含鋰瓷石礦詳查報告,江西省地礦資源勘查開發有限公司,2016。。

2.1.4石英脈型

漂塘鎢礦位于贛州市大余縣境內(圖1)。大地構造位置位于西華山—楊眉寺復背斜次一級褶皺的漂塘背斜軸部的南段。鎢錫石英脈型中鋰云母、鐵鋰云母含鋰偏低,其利用價值尚待研究,目前工業意義較小[2,15-17]。

2.2 鹵水型鋰礦資源

泰和縣梅崗含鋰鹵水礦床,位于吉安市泰和縣梅崗村(圖1)。礦床位于吉泰盆地東側,產于白堊系地層中。成因類型屬陸源碎屑—化學巖型鹽類沉積鹵水礦床,成礦時代為晚白堊世[18]。隨著鹵水提鋰技術研究不斷取得突破,鹵水型鋰礦資源將成為江西省重要的鋰礦資源類型。

3 找礦前景

隨著鋰電新能源產業發展,鋰的需求量越來越大,鋰礦資源將成為制約行業發展的瓶頸問題,鋰礦勘查相繼興起。根據已有資料分析[2,7-14],劃分出3個江西省鋰礦找礦遠景區(圖1):宜豐遠景區、橫峰遠景區、雅山遠景區。

3.1 宜豐遠景區

該區鋰礦主要有蝕變巖型和霏細巖脈型二種,其中蝕變巖型鋰因品位低(Li2O 0.3%～0.6%),霏細巖脈型鋰礦品位高(Li2O 1%～2%),但之前霏細巖脈型鋰礦因粒度過細無法提取鋰,因此該地區鋰礦一直作為含鋰瓷石礦開發利用。隨著近幾年鋰資源市場走俏,原礦入選品位已降至0.3%～0.4%,選礦回收率可達70%以上,并開展了大量工業應用研究[19-20]。

宜豐地區鋰礦均呈巖枝或巖滴或巖脈狀大面積規律性沿近東西向或北北東向斷裂帶分布,各礦體特征類似,在時空上似有內在成因聯系,推測可能屬同期同源。

根據巖漿演化的特征,將蝕變花崗巖型鋰礦劃分為巖體型(414、橫峰縣葛源)、巖枝型(獅子嶺、茜坑、白水洞等)、偉晶巖殼(脈)型(梅家)、霏細巖脈型(黨田、牌樓)四位一體的成礦模型(圖2)。并通過成礦模型以就礦找礦方法指導宜豐地區內巖枝巖脈型盲礦體的找礦、以缺位找礦的方法指導區內巖體型和偉晶巖殼(脈)盲礦體的找礦,認為宜豐遠景區具有很大的找礦潛力,極有可能找到類似414、葛源巖體型的蝕變巖型鋰礦。應加大深部和外圍的鋰礦勘查工作,尋找大礦、富礦。

圖2 宜豐地區鋰礦推測成礦模型示意圖Fig.2 Sketch of metallogenic model of lithium ore in Yifeng area

3.2 橫峰遠景區

該區位于江南復合地體與華夏復合地體的碰撞增生帶次級懷玉地體內,贛東北深大斷裂的南東側[12]。

該區主要的鋰礦床類型為蝕變花崗巖型鋰云母礦床。區內主要出露南華—震旦系地層,巖性主要為砂巖、板巖、粉砂巖、灰巖等,區內的鎢錫多金屬礦也主要賦存在該層中;巖漿巖主要為鈉長石化花崗巖、黑云母花崗巖、花崗斑巖等,巖體年齡為燕山晚期巖體,鋰礦主要賦存在強烈鈉長石化花崗巖中,形成主要鋰礦的工業礦體;區內多向構造發育,但北西向斷裂(壓扭性)為該區最重要的控礦斷裂,區內大多數礦體均分布其上。

3.3 雅山遠景區

該區位于武功山隆起區,區內地層出露上震旦統老虎塘組淺變質巖,巖性主要為變質砂巖、粉砂巖、千枚巖、灰巖等;區內巖漿活動頻繁,多期侵入,與鋰礦成礦有關的巖體為燕山早期雅山復式花崗巖株。

該區主要的鋰礦床類型為蝕變花崗巖型鋰云母礦床。成礦和容礦母巖體(花崗巖)在空間上關系密切,礦化及蝕變具有明顯的分帶性,巖體的熱液蝕變—自交代作用強烈,強、中鈉長石化(云英巖化)蝕變帶為鋰礦化的主要賦存空間,并且鈉長石化的強度與鋰礦化呈正相關。

4 開發利用建議

(1) 實行鋰資源和產業整合,提高資源利用率。隨著“綠色礦山”建設的深入,對礦產資源開發利用水平的要求大幅提高,要以規模效益、集約化經營的原則,實現礦產資源合理開發和高效利用資源,促進保障發展與保護資源雙贏。

(2) 加強鋰礦資源勘探工作,保障資源儲量,促進經濟發展。鼓勵礦山企業和地勘單位根據自身條件,加大鋰礦資源勘探力度,開展攻深探盲,尋找大礦、富礦,保障鋰礦資源的開發利用和新能源行業的發展。

(3) 鼓勵選礦實驗研究,提高鋰礦的回收率。特別是要提高共伴生鋰組分(霏細巖型、石英脈型、蝕變花崗巖型等)的選礦工藝和采礦回收率,促進資源的高效合理開發利用。

5 結語

(1) 江西省鋰礦資源分為鹵水型鋰資源和固體型鋰資源,固體型鋰礦資源(鋰輝石、鋰云母)是目前利用的主要類型。固體型鋰礦資源又可劃分為偉晶巖型、蝕變花崗巖型、細晶巖型、石英脈型。蝕變花崗巖型鋰礦是目前全國最大的鋰云母礦山。

(2) 江西省省固體型鋰資源主要集中在燕山期,典型鋰礦床有宜春414、橫峰縣葛源,其成礦作用多與欽杭結合帶有關。

(3) 圈出3個鋰礦成礦遠景區,是今后鋰找礦勘查工作的重點。構建了鋰礦成礦模型以指導外圍和深部的找礦工作。