四川措拉鋰多金屬礦的礦物學特征研究

周雄，周玉，譚洪旗，岳相元，徐鶯

（中國地質科學院礦產綜合利用研究所，中國地質調查局金屬礦產資源綜合利用技術研究中心，四川 成都 610041）

鋰是自然界中最輕的稀有元素，被譽為“能源元素”，成為全球關注的重要戰略金屬[1]。我國的鋰資源主要來源于鹽湖鋰鹽、鋰云母和偉晶巖型鋰輝石。鹽湖鋰鹽的分離技術尚不成熟，未得到工業應用；江西宜春鋰云母是鉭鈮礦的副產品，因需要專用的冶煉工藝，未在國內市場應用；偉晶巖型鋰輝石已成為金屬鋰的重要原材料[2-4]。

四川甲基卡偉晶巖型稀有金屬礦床是亞洲規模最大的固體鋰礦床，該礦床具有規模大，品位高、礦種多、埋藏淺，適于開發利用，優勢得天獨厚[3-4]。自從1959 年該礦被發現以來，先后有多家地質隊、科研院所以及各大高校，在甲基卡礦區及周邊開展了找礦勘探、礦石性質以及綜合研究工作[3-9]，但上述研究工作主要是針對甲基卡鋰礦床東礦段（134、X03 礦脈）內礦脈開展了礦床學、礦石學、礦物學及可利用性等研究。甲基卡西礦段的措拉鋰輝石礦區礦石研究程度相對較低，本文以措拉礦區鋰多金屬礦為研究對象，以顯微鏡下鑒定、掃描電子顯微鏡（SEM）、X 射線衍射分析（XRD）等測試手段，通過系統的礦物學研究，為開發利用該區鋰資源提供理論依據。

1 區域地質概況

措拉鋰多金屬礦區位于四川省雅江縣北東部30°方向平距約38 km 處，行政隸屬雅江縣木絨鄉新衛村所轄，是較為典型的花崗偉晶巖礦床。

大地構造位置位于松潘-甘孜造山帶被動陸緣中央褶皺-推覆帶中段，雅江構造-巖漿穹狀變質體群之中，屬容須—甲基卡熱穹窿構造南端的甲基卡復式背斜的近軸部[2]。區內出露地層相對簡單，主要出露三疊系上統侏倭組、新都橋組下段地層和第四系。構造為區域構造產生的次級構造，相對緊閉的小型復式背斜和向斜構造以及大量張性裂隙和成礦后期的平移性斷裂較為發育。區內巖石經過多期構造和巖漿侵入作用，特別在印支造山運動的作用下，發生較嚴重的變質-變形，頻繁而強烈的構造作用，為區內巖漿侵入提供良好的通道和分異空間，同時為區內偉晶巖脈成礦，創造了大量容礦空間和物質來源。區內成礦物質來源于印支晚期侵入的甲基卡二云母花崗巖株，隨著花崗巖漿的結晶分異作用，在“巖漿室”內聚集富含揮發分熔體，由于受構造活動的影響，揮發分熔體就沿著構造裂隙上升、充填、貫入形成偉晶巖脈。

礦區內花崗偉晶巖脈發育，主要含鋰礦脈№632、№594 礦脈，均分布于Ⅳ-鈉長石鋰輝石型偉晶巖分布帶內，其距巖株約2500 ～ 3500 m，№668、№104 等位于東南礦段的含鋰偉晶巖脈則距巖株約500 ～ 1500 m，各帶寬與巖株周邊巖層構造裂隙的發育及巖體侵入產狀有直接的關系[2]。

2 礦石礦物學特征

礦石樣品呈塊狀，以灰白色為主，局部帶淺灰綠色、暗色調。礦石主要組成礦物為鋰輝石、石英、長石及白云母等，部分樣品中可見淺綠色綠柱石晶體，長約5 cm。

2.1 礦石的結構構造

2.1.1 礦石結構

礦區內有用組分主要為鋰輝石，并伴生有鈹、鈮鉭等稀有金屬元素，其主要賦存于花崗偉晶巖脈中，有用組分與含礦巖石屬同期生成，故礦石礦物的結構與巖脈結構相同，以花崗偉晶結構為主（晶粒結構），根據礦物的結晶粒度又可劃分為微粒、細粒、中粒、粗粒、塊狀結構。各種結構中相應粒度的礦物所占比例大于50%（表1）。

表1 礦物粒級劃分[10]Table 1 Mineral particle size division table

（1）微粒結構：鋰輝石晶體長度小于1 cm，寬度小于 0.2 cm；綠柱石粒徑小于 0.2 cm，它們沒有完整的晶面，呈他形粒狀，主要出現于各種交代帶（集合體）中；（2）細粒結構：交代晚期的石英、糖粒狀鈉長石，少量白云母、葉片狀鈉長石呈此類結構；（3）粗粒結構：結晶期和交代早期的部分石英、葉鈉長石、鋰輝石、板狀鈉長石和少量白云母形成此種結構（圖1）；（4）似斑狀結構：早期中、粗晶鋰輝石、微斜長石，晶體粗大，在細粒結構帶中多呈似斑狀存在。包含結構：鈮鉭鐵礦、錫石及其他副礦物包裹于鈉長石、石英、白云母、鋰輝石等礦物中形成包含結構；（5）交代熔蝕結構：早期微斜長石、中粗晶鋰輝石、石英常被晚期粒狀石英、鈉長石交代熔蝕，晶體殘缺，呈渾圓、港灣等熔蝕形態。

圖1 中粒偉晶巖中的礦物結構Fig .1 Mineral structure in medium grain pegmatite

2.1.2 礦石構造

礦石主體成塊狀構造，但根據有用礦物在巖石中的分布及其自身結晶體的粒度等變化特征，礦石構造又可劃分為：浸染狀構造、斑雜狀構造、帶狀構造、塊狀構造。

浸染狀構造：為礦石中最主要構造，由微、細晶鋰輝石呈稠密浸染狀、鈮鉭鐵礦及其他稀有金屬礦物呈稀疏或星點浸染狀產出構成。

斑雜狀構造：系統次要的構造。結晶期的中、粗粒礦物組合被晚期細粒石英、鈉長石、鋰輝石等交代，形成粒度差異大，各粒級礦物分布不均的構造。

帶狀構造：在礦石中不常見，為細粒礦物組合與中粗粒礦物組合、微晶礦物組合與細晶礦物組合相間平行產出構成，帶寬數厘米至數十厘米。

塊狀構造：分布普遍，強烈交代作用生成的細粒石英、鈉長石、微晶鋰輝石組合，細粒石英、白云母組合中，礦物粒度均勻，成分變化小，彼此緊密嵌生，形成塊狀構造[3]。

3 礦石的物質組成

3.1 礦石的化學組成

為了確定礦石中元素分布情況，在樣品破碎、混勻后，首先縮分出綜合樣，并進行了X 射線熒光光譜全元素分析，結果見表2。

表2 原礦X 熒光光譜分析結果/%Table 2 X-ray f luorescence analysis results of the raw ore

為明確礦石的主要元素Li2O、Al2O3、SiO2、K2O、Na2O、CaO、MgO、TFe，可能共伴生元素Nb2O5、Ta2O5、BeO、Rb2O、Cs2O、SnO2， 以 及有害雜質P2O5等元素的含量情況，進行化學多元素分析，原礦化學多元素分析結果見表3。

表3 原礦化學多元素分析結果/%Table 3 Chemical multi-element analysis results of the raw ore

通過原礦化學多元素分析結果可知，礦石中可供工業利用的元素為鋰， Li2O 品位為1.16%。伴生有價元素主要是鈮鉭和銣，其中Nb2O5+Ta2O5品位為0.0156%，可考慮綜合回收；Rb2O 的品位為0.12%、BeO 品位為0.041%，剛達到綜合回收標準，其是否能有效綜合利用還需通過進一步的工藝礦物學和選礦試驗研究確定。而SnO2品位為0.0098%，Cs2O 品位為0.012%，均未達到綜合回收利用標準。

3.2 礦石的礦物組成

對礦石標本薄片、砂薄片及砂樣的顯微鏡觀察研究，結合原礦以及暗色混雜物部分的X 射線衍射分析和MLA 礦物自動分析儀分析結果，確定了礦石中的礦石礦物以及脈石礦物種類。礦石中礦石礦物主要以鋰輝石為主，其次有極少量的磷鋰鋁石、鋰云母，還有微量的鈮鐵礦、鈮鉭鐵礦、鉭鈮鐵礦、鉭鐵礦可供綜合利用，以及極其微量的錫石、黃鐵礦、磁赤鐵礦、菱鐵礦、鈦鐵礦、菱錳礦等。礦石中脈石礦物以長石類、石英為主，長石包括鈉長石、鉀長石；其次為云母類，包括白云母、黑云母、鋰云母；微量礦物有磷灰石、綠泥石、角閃石、方解石、白云石、硬石膏、榍石、鋯石、高嶺石、黃玉等礦物[10]。

4 主要礦物的粒度特征及賦存狀態

本礦石樣品以礦物相可劃分為偉晶巖型礦石、細粒花崗巖型礦石。其中以偉晶巖型為主，細粒花崗巖型礦石含量較少。偉晶巖型礦石中主要組成礦物鋰輝石、長石、石英、云母等的粒度都比較粗大，且粒度較不均勻。細粒花崗巖型礦石中物質組成類似偉晶巖型礦石，細粒礦石中礦物含量及粒度與偉晶巖型礦石有差異[10-11]。

偉晶巖型礦石中鋰輝石常呈粗大的柱狀晶體產出，長徑一般10 ～ 60 mm，個別晶體長度可長達70 ～100 mm，橫斷面0.2 ～ 4 mm，一般2.5 ～ 4 mm，個別晶體可達6 ～ 10 mm；但在細粒礦石中鋰輝石粒度相對較細，一般0.02 ～ 0.2 mm；長石常以集合體形式產出，使其工藝粒度有所增大。長石單晶的長徑，大者6 ～ 7 mm，細粒者0.1 ～ 0.5 mm，一般0.8 ～ 2 mm；短徑一般在0.04 ～ 0.5 mm；石英粒度粗者2 ～ 7 mm，小者僅0.01 ～ 0.05 mm，一般0.5 ～1.5 mm；云母單體片徑大者約2 ～ 4 mm，小者0.01 ～0.1 mm，一般0.4 ～ 1 mm。

礦石中有益組分以Li 為主，伴生Be、Nb、Ta 等，可綜合回收有益元素，各種有益元素賦存狀態各不相同。Li 元素主要以鋰輝石礦物形式產在Ⅳ類型鋰輝石偉晶巖脈中，少量在鐵錳鋰磷酸鹽礦物中，其余呈分散狀態，主要賦存于白云母中。而另一種相對富含鋰的偉晶巖脈為Ⅴ類型的鋰云母—白云母型偉晶巖，其主要載體為鋰云母和白云母，但此種類型難以形成鋰工業礦脈；鈮鉭元素賦存狀態有三種：（1）呈獨立礦物鈮鉭鐵礦；（2）呈機械混入物或固溶體存在于錫石中；（3）分散于白云母、鋰輝石、鈉長石等礦物晶格中；鈹元素主要呈獨立礦物—綠柱石賦存，少量呈類質同象分散在鈉長石、白云母中，主要分布于Ⅲ、Ⅳ、Ⅴ類型偉晶巖脈中，與鋰輝石礦脈伴生，區內沿未發現單獨的鈹礦脈。

礦石中銣、銫含量低，Rb2O 含量為0.12%，Cs2O 含量為0.012%，Rb2O 剛達到伴生綜合回收的最低工業品位（0.1% ～ 0.2%），Cs2O 未達到伴生綜合回收的最低工業品位（0.05% ～ 0.06%）。相對而言，長石、云母中Rb2O 含量明顯高于鋰輝石和石英中的含量，其中長石中Rb2O 含量0.54%、云母中Rb2O 含量0.56%[10-11]。

鄧偉等通過實驗室浮選閉路流程試驗，獲得了Li2O品位6.13%，含Nb2O50.0429%，含Ta2O50.0374%，Li2O 回收率為88.07%，Nb2O5回收率為79.05%、Ta2O5回收率為94.98%的鈮鉭鋰混合精礦[10]，表明該礦區中除主要礦石礦物鋰輝石可選別利用外，其伴生有價元素如鈮、鉭等可實現綜合回收利用。

5 結 論

（1）通過詳細的礦物學研究，查明了措拉礦區鋰多金屬礦的礦物成分、礦石中鋰的分布、共伴生有益組分及其可利用性等；礦石礦物以鋰輝石為主，其次有極少量的磷鋰鋁石、鋰云母，還有微量的鈮鐵礦、鈮鉭鐵礦、錫石等。脈石礦物以長石類、石英為主，其次為云母類，微量礦物有磷灰石、綠泥石等。

（2）礦石中鋰主要賦存于鋰輝石中，伴生有鈮、鉭、銣等有益組分，均達到綜合回收指標值。其中鈮鉭主要賦存于鈮鐵礦-鉭鐵礦系列礦物中，含量極其低，且礦物粒度與礦石中主要礦物鋰輝石、長石、石英粒度差異巨大。銣主要賦存于長石、云母類礦物中。

（3）該礦區除主要礦石礦物鋰輝石可選別利用外，其伴生有價元素如鈮、鉭等可實現綜合回收利用。