鋰同位素在偉晶巖礦床成因中的應用

新疆維吾爾自治區地質礦產勘查開發局第四地質大隊 新疆 阿勒泰 836500

偉晶巖礦床中出產的稀有金屬主要有鈾、鎢、鋯、鋰、錫等等，對科技和工業的發展起到重要的作用。其中，鋰作為新興產業發展中的重要資源，在很多行業中都有很好的應用。在地質工作中，關于鋰礦的勘探開采在不斷加快腳步。不過，有關偉晶巖礦床的成因還有一定的爭議，而有關研究顯示，鋰同位素在偉晶巖巖漿源區性質的研究方面可以提供有力的證據，在礦床成因問題的解決上發揮了重要的作用。

1 偉晶巖的成因

有關于偉晶巖的成因還有一定的爭議，具體的爭議點主要有:地殼部分熔融、花崗巖結晶分異和巖漿液態不混溶。大家一致認同的是，花崗巖和偉晶巖在空間結構上存在聯系，那么在成因上也很可能有聯系。花崗巖巖漿演化最后分異結晶后產生偉晶巖，由于分離結晶，使殘余熔體中稀有金屬和部分組分增加。其中出現的揮發性組分和助熔劑會使熔體的聚合作用和結晶溫度下降，而熔體的擴散速度和流動性增強，對形成晶體結構有非常重要的影響。有關實驗表明，H2O流體相中結晶的偉晶巖和花崗巖不同，偉晶巖從花崗巖的轉變就說明在結晶序列中有H2O流體飽和點，所以在不混溶的H2O和揮發性組分下偉晶巖形成?；◢弾r漿結晶分異產生偉晶巖是之前一致認為，巖漿過冷卻到液相線溫度下時，H2O不飽和的花崗巖熔體中會結晶產生偉晶巖。但是，偉晶巖和花崗巖之間的關系還是不能完全明確，有關花崗巖結晶分異模式受到爭議。

有研究表明在兩者的體系中，其地球化學特征存在不連續，也有研究表明兩者之間呈現侵入關系，花崗巖體地球化學組成具有突變性。之后有研究發現，偉晶巖脈和高度變質的變沉積巖面理基本平行，被認為偉晶巖是直接來自變沉積巖的部分熔融。在花崗巖漿不混溶作用下，由于共軛兩相分離，使Na、K、Li分離，而Li的礦化同時被促進，這種分離的現象解釋了偉晶巖中長石的分帶。對花崗巖體系富稀有金屬巖漿分異機制的研究表明，從巖漿中分離并富集稀有金屬是結晶分異作用造成，不過也還有其他機制。偉晶巖的成礦作用是地殼源區和局部演化聯合作用的結果。

2 偉晶巖體系中鋰同位素的分餾

2.1 平衡同位素分餾 鋰同位素的平衡分餾最主要受鍵能的影響，一般6Li進入低鍵能礦物結構中的可能性較大，而7Li更傾向于在高鍵能的流體中。偉晶巖帶的高度分異被認為是經過很多的晶體-熔體的分離結晶，在高度分異的偉晶巖中，石英、白云母、鋰輝石等相比較變沉積巖和花崗巖，鋰含量和鋰同位素組成都較高，這體現了晶體-熔體之間的鋰同位素分餾，主要在花崗巖分異的晚期。有研究表明，偉晶巖是在流體-熔體共存的狀態下結晶的，在偉晶巖帶中有流體存在，花崗巖熔體處在低溫的環境下就會溶出很多的流體，進而使流體和熔體中結晶礦物的同位素組成出現不同。含水流體中的熔體處于飽和狀態時，形成電氣石，這時流體-熔體就會出現鋰同位素的分餾，有多數的輕鋰進入流體。

2.2 擴散動力同位素分餾 鋰同位素發生擴散動力分餾主要是由于兩相同位素具有不同的擴散系數，其中6Li和7Li的質量會影響其有效擴散系數。發生同位素擴散動力分餾可能是在礦體與圍巖接觸部位的附近范圍，也可能在礦物內部較小范圍內發生。對偉晶巖和圍巖接觸帶上鋰含量及其同位素組成進行研究，發現接觸帶圍巖和偉晶巖的7Li值近似，而從接觸帶向外擴散大概30m的范圍中，云母石英片巖和角閃巖中鋰的含量和7Li值有很大的降低，在偉晶巖侵入體的較遠部分，圍巖接觸帶附近的鋰同位素組成出現了較為明顯的不同。從這個研究中表明，由于鋰擴散而使偉晶巖和圍巖之間出現鋰同位素差異。

3 鋰同位素在偉晶巖礦床成因研究中的應用

地殼中富集鋰的巖石之一就是偉晶巖，鋰同位素的組成是在近些年來的研究中得到解釋。關于偉晶巖中鋰同位素的研究主要是在其分餾過程中體現，在來源關系的研究方面涉及的還比較少。在地殼深熔和地幔分異中，鋰同位素不發生有意義的分餾，從這就說明，花崗巖石中鋰同位素組成就能夠直接了解源區的同位素構成，所以，有關于偉晶巖和花崗巖的巖漿源區性質的研究上，鋰同位素能夠為其提供較有力的證據。

在有關花崗巖和偉晶巖的形成問題上，近些年來利用礦物的鋰同位素分析得到了較好的應用。在有關檢測中得知，花崗巖-偉晶巖區域全巖和單礦物的鋰同位素構成近似，有研究認為，偉晶巖和花崗巖云母中輕鋰的同位素特征不受分離結晶和地殼深熔作用的影響，是變沉積巖地殼源巖特征的體現。另有研究表明，花崗巖中的7Li值無關乎巖漿分異程度系數，地殼深熔和花崗巖結晶不會影響其值，主要是其源巖構成來控制。有關花崗偉晶巖的來源問題研究應用鋰同位素相對來說還不夠成熟，從研究的實際狀況來看，偉晶巖全巖和單礦物7Li值比較地殼或花崗巖全巖及單礦物7Li值，可以說明鋰同位素在一定程度上能夠追蹤偉晶巖源區，不過偉晶巖和其源區之間存在的聯系，還需要進一步進行研究。

結束語

綜上所述，可以得知，在花崗巖和偉晶巖巖漿源區性質方面的研究，鋰同位素的應用能夠為其提供較有力的證據，對偉晶巖礦床稀有金屬成因的研究開發出了一種新的研究方式，為相關的研究工作起到了積極的作用，未來隨著研究的不斷深入，鋰同位素在偉晶巖礦床方面的應用將會發揮更大的作用。