川西九龍地區兩期偉晶巖型稀有金屬成礦作用

譚洪旗 ，朱志敏 ，周雄 ，胡軍亮 ,2

（1. 中國地質科學院礦產綜合利用研究所, 中國地質調查局稀土資源應用技術創新中心,四川 成都 610041；2. 成都理工大學地球科學學院, 四川 成都 610059）

花崗巖（泛指“花崗質巖石”）是陸殼巖石的重要組成部分之一，在內生金屬礦床成因研究方面具有重要的科學意義[1]。研究認為，花崗巖與巖漿-熱液礦床（如斑巖型銅鉬礦床、偉晶巖型稀有金屬礦床、矽卡巖型銅鐵和鎢礦床等）在時間、空間上密切相關，其中偉晶巖型稀有金屬礦床是我國硬巖型鋰、鈹等稀有金屬的重要成礦類型[2-7]。

最常用的花崗巖成因分類方案為M、I、S和A型，其中I型花崗巖的源來自于火成巖，S型來自沉積巖，M型來自幔源。而A型花崗巖以高硅、富堿、低鈣為特征，具堿性、貧水、非造山和鋁質特點，以堿性長石和石英為其主要礦物，次要礦物以含有霓石、鈉鐵閃石等堿性暗色鎂鐵礦物為特征[8]。A型花崗巖形成于伸展的構造背景中，主要與錫、鋯、鉿、鈮、鉭及稀土礦產有關[9]。

London等[10]認為偉晶巖主要由花崗質巖漿形成的火成巖，傳統上偉晶巖被認為是花崗質巖漿分異演化晚期固結的產物。研究發現，偉晶巖通常與母質巖漿具有密切的時空關系，可以靠近母質花崗巖的部位，也可以賦存于變質沉積圍巖中，但不少也與母巖漿無成因關系[11]。與母質花崗巖漿無關的偉晶巖主要由地殼物質部分熔融或深熔，并沿深部巖石圈斷裂帶的熔體循環而成[12]。

偉晶巖型稀有金屬礦床可分為LCT型（Li-Cs-Ta）、NYF型（Nb-Y-F）及復合型，其中NYF型與A型花崗巖有關，LCT型（Li-Cs-Ta）則與S型和少量I型花崗巖有關[13]。LCT型偉晶巖主要形成于伸展背景下的晚造山和造山后階段[14]，同造山階段形成的LCT型稀有金屬偉晶巖礦化規模較小。LCT型偉晶巖巖漿的源區主要來自未虧損LCT元素的中-上地殼的變沉積巖或變火成巖的深熔作用[13]和基底（變）火成巖的低程度部分熔融作用[15]。LCT偉晶巖型鋰礦床成因存在爭論，主流觀點認為花崗質巖漿高度結晶分異作用可導致LCT偉晶巖形成，少數學者認為地殼巖石部分熔融可直接形成偉晶巖巖漿[16]。LCT偉晶巖型稀有金屬成礦機制主要有分離結晶作用、巖漿不混溶、超臨界流體和組成帶狀純化[17]。

川西地區發現了甲基卡、扎烏龍、九龍地區和可爾因四大稀有金屬礦集區[18-19]，主要以鋰、鈹礦為主。與鋰礦有關的甲基卡馬頸子花崗巖（約223 Ma）、馬爾康的可爾因花崗巖（226～211 Ma）為S型花崗巖，而馬爾康太陽河巖體為I型閃長巖。甲基卡和可爾因礦集區目前已探明李家溝、黨壩、業隆溝、甲基卡等多個大型和超大型礦床[18-19]。

四川九龍地區與花崗巖有關的稀有金屬礦床（點）大多處于勘查階段，主要有打槍溝鋰鈹礦床、洛莫鈹礦床、白臺鈹鈮鉭礦床、若登鈹礦點、鹽水塘鈹銣礦點、上基拱鈹礦點[18-19]。本文總結了九龍地區花崗巖成巖成礦時代，發現與稀有金屬有關的花崗巖-偉晶巖形成時代為165～150 Ma、200～180 Ma，與川西甲基卡、可爾因、石渠地區在成礦時代上完全不同。九龍地區與鋰鈹等稀有金屬有關的巖石為A型花崗巖，非傳統認為的LCT型與I型和S型花崗巖有關，并在此基礎上討論了九龍地區稀有金屬成礦作用，為九龍河流域及其周緣的稀有金屬找礦勘探工作提供指導依據。

1 區域地質背景

松潘—甘孜地塊西側以金沙江縫合帶與青藏高原毗鄰，東南緣以龍門山-錦屏山逆沖構造帶與揚子地塊西緣相連，東北部與華北地塊以秦嶺造山帶相連接。松潘-甘孜地塊為特提斯-喜馬拉雅造山系中重要組成部分之一，曾經歷古特提斯和新特提斯兩大連續造山事件，總體呈倒三角形。松潘-甘孜地塊的主要特征是“雙向”造山極性和變形構造體制。造山帶內部由甘孜-理塘縫合帶、后龍門山斷裂和木里前緣逆沖帶分割成義敦島弧碰撞帶、造山帶主體和造山帶前陸三部分（圖1）。川西九龍花崗巖-偉晶巖位于揚子地塊西緣與松潘-甘孜造山帶的結合部位，有印支期（220～205 Ma）I型花崗巖（蘭尼巴巖體、羊房溝巖體、三巖龍-放馬坪巖體、嘎啦子巖體等）和燕山早期（165～160 Ma）A型花崗巖（新火山巖體、烏拉溪巖體及橋棚子巖體）。巖體內部及其周邊發育節理（斷裂）、石英脈、偉晶巖脈等，其周緣分布三疊紀西康群地層、花崗巖脈及其偉晶巖脈，多以復向斜和復背斜出現。該區變質作用較弱，早期以印支期區域變質作用（低綠片巖相）為主，后期圍繞巖體周邊發育接觸交代變質作用。僅江浪穹隆發育巴羅式變質作用，變質程度為高綠片巖相-低角閃巖相[19]。

圖1 川西九龍及其鄰區地質略圖 [20-25]Fig.1 Geological sketch map of the Jiulong region and its adjacent areas in western Sichuan

2 主要稀有金屬礦床特征

川西九龍地區以偉晶巖型鈹（鋰）礦床為主，主要有打槍溝鋰鈹礦床、洛莫鈹礦床、若登鈹礦、埃今鈹礦、上基拱鈹礦等中小型礦床（點）。

2.1 打槍溝鋰鈹礦床

打槍溝鋰鈹礦床，又稱三岔河礦床[19]，該礦床氧化鋰資源量3.3萬t，氧化鈹資源量5946 t，達到中型規模。打槍溝鋰鈹礦床位于洋房溝巖體的南緣，距離橋棚子巖體約5～7 km，主要產于西康群的片巖節理及燕山早期石英閃長巖（鋯石UPb為200 Ma）內北東向和近東西向節理中，受燕山期花崗偉晶巖脈控制，產狀與偉晶巖脈基本一致，呈板狀、楔狀、透鏡狀，賦存于鈉長石-鋰輝石偉晶巖脈和鈉長石偉晶巖脈中，成群產出。打槍溝鋰鈹礦床中鋰礦化分布在海拔3600～4100 m，鈹礦化則分布在4100～4600 m。這些偉晶巖脈中產出鋰、鈹礦體14條，其中鋰鈹礦體1條，鋰礦體5條，鈹礦體8條；為硅化、云英巖化、碳酸鹽化、綠泥石化以及褐鐵礦化等圍巖蝕變。礦石具文象結構、細粒結構、半自形-自形粒狀結構、交代結構等；以塊狀構造為主，少部分具有斑雜狀構造。金屬礦物主要有鋰輝石、褐鐵礦、赤鐵礦、磁赤鐵礦、磁鐵礦、鈮鉭鐵礦、鋰云母、鋰霞石、綠柱石等（圖2）；非金屬礦物主要有石英、斜長石、鉀長石、白云母、高嶺石、磷灰石等。研究表明，Li2O主要賦存在鋰輝石中，少量分布于鋰云母、鋰霞石、腐鋰輝石、鋰電氣石、云母、長石、石英中；BeO主要賦存于綠柱石中[20]。圖2（a）偉晶巖脈中鈮鉭鐵礦和錫石UPb定年，其年齡分別為163 Ma、157 Ma，暗示打槍溝礦床成礦時代限制為燕山早期。

圖2 九龍地區打槍溝、白臺及鹽水溝偉晶巖型稀有金屬露頭Fig.2 Pegmatite type rare metal outcrops at Daqianggou，Baitai and Yanshuitang in Jiulong area

2.2 白臺鈹鈮鉭礦床

白臺鈹鈮鉭礦床位于八窩龍花崗巖巖體邊部，圍巖為馬場二長花崗巖。礦物內有115條偉晶巖脈，其中含鈹礦化偉晶巖脈有13條。區內偉晶巖鈉長石含量＞10%，微斜長石含量＞15%，應屬微斜長石-鈉長石型。本區偉晶巖分異分帶較好，可劃分五個結構帶，以中粗粒帶及塊狀帶最發育。

（1）細粒邊緣帶（包括細粒石英鈉長石帶）：于脈壁及頂部斷續出現，厚幾厘米至幾十厘米。主要由石英（30%～40%）、微斜長石（20%～30%）、鈉-奧長石（20%～25%）、白云母（5%～10%）及少量石榴石組成，偶見細晶綠柱石、針狀鈮-鉭鐵礦。

（2）中粒石英微斜長石鈉長石帶：分布于上下盤或占據整個脈體，帶厚0.2～3 m。由石英（30%）、鈉長石（35%～45%）、微斜長石（20%～25%）、白云母(5%)等組成，偶見黑云母、綠泥石。稀有礦物以細晶綠柱石為主，次為薄片狀、針狀鈮-鉭鐵礦。

（3）中粗粒石英微斜長石鈉長石帶：為脈上下盤的主要結構帶，厚一至數米。礦物成分為石英（25%～35%）、鈉長石（25%～40%）、微斜長石（15%～35%）、白云母（5%～10%），偶見黑云母。副礦物有石榴石、磷灰石、鋯石、閃鋅礦、褐鐵礦等。稀有礦物常見細中粒綠柱石和針狀、薄片狀鈮-鉭鐵礦。

（4）粗粒石英微斜長石帶：成帶性差，常于脈中心、頂部或尖滅端代替塊狀帶。礦物成分為石英（30%）、微斜長石（40%～60%）、鈉長石（10%～20%）、少量白云母。副礦物有少量石榴石，偶見褐鐵礦、黃鐵礦。稀有礦物主要是粗晶綠柱石，偶見板狀、板柱狀、粒狀鈮-鉭鐵礦。

（5）塊狀石英微斜長石帶（包括塊狀微斜長石帶及塊狀石英帶）：主要分布在脈體中心。礦物成分為石英（20%～80%）、微斜長石（15%～70%）、鈉長石（5%～10%）、白云母（3%～5%）。副礦物見石榴石、磷灰石、輝鉬礦等。稀有礦物主要為粗、巨晶綠柱石（0.01%～5.12%），還見少量板狀、短柱狀、粒狀鈮-鉭鐵礦。

二長花崗巖LA-ICP-MS 鋯石U-Pb年齡為213.4±0.9 Ma，鈮鉭鐵礦U-Pb年齡為188.9±1.6 Ma。鈹鈮鉭成礦年齡較二長花崗巖成巖年齡年輕近25 Ma，與川西甲基卡地區成巖成礦年齡基本一致，暗示稀有金屬成礦與巖漿-熱液的晚期階段有關。

2.3 洛莫鈹礦床

洛莫鈹礦床位于橋棚子二云母花崗巖體的外接觸帶中，該礦床遠景儲量為534 t，達到中型鈹礦床規模。洛莫鈹礦床有50條偉晶巖脈，其中具礦化的脈體為30條。偉晶巖脈長為40～600 m，以100～150 m為主，厚為80～1 m，一般在4 m左右。其中，兩條脈體具有工業價值，101號脈為227 m，厚3.25 m，平均含BeO為0.326%；102號脈長120 m，厚3.95 m，平均含BeO為0.233%。圍巖主要為西康群云母石英片巖，呈眼球狀或條帶狀構造，局部具不同程度的角巖化。巖體的外接觸帶中有大量的花崗偉晶巖脈分布，從洛莫-長草坪一帶分布偉晶巖脈55條。產于外接觸帶圍巖中的巖脈多沿片理裂隙產出，與片理斜交或垂直者甚少，脈長而厚，呈膨脹脈狀，而在內接觸帶或巖體內的脈短而窄，呈規則板狀。巖脈的蝕變和交代作用主要呈鈉長石化，與礦化關系密切。其次是白云母化，云英巖化，與礦化也有一定關系。礦化脈中主要產綠柱石，主要富集在中粒帶、粗粒帶和塊體帶中。與礦有成因聯系的二云母二長花崗巖，其鋯石U-Pb年齡為168 Ma。

2.4 上基拱鈹礦點

上基拱鈹礦點位于三巖龍斷層的西側，產于區內二長花崗巖的接觸帶上，圍巖主要為三疊系西康群的變質砂巖、粉砂巖及石英片巖中，在接觸帶附近分布有50余條偉晶巖脈。這些偉晶巖脈一般長5～150 m，厚1～5 m，多為石英微斜條紋長石型、石英白云鈉長石型，分異性差，分帶現象不明，以中粗粒結構為主，局部呈塊狀結構。蝕變交代作用以鈉長石化為主，次為白云母化和云英巖化。初步調查，有11條具鈹礦化，1條鈹鈮礦化，2條鈮礦化[21]。二長花崗巖LA-ICP-MS鋯石U-Pb年齡為214～216 Ma。該地區綠柱石的SiO2含量為64.25%～67.19%（平均65.82%），Al2O3含量為16.71%～18.54%（平均17.40%），BeO含量為14.97%～16.46%（平均15.67%），富含Li、S、Zn、Se、Cs等微量元素。

2.5 若登礦點

若登巖體位于九龍縣八窩龍公社北東22°，平距約17.5 km。產于區內二長花崗巖的接觸帶上，圍巖主要為三疊系西康群的變質砂巖、粉砂巖及石英片巖中，在接觸帶附近分布有40余條偉晶巖脈。按礦物共生組合，可分石英微斜條紋長石型（石英20%～30%+微斜長石50%～60%+白云母5%）及石英白云鈉長石型（石英20%～30%+白云母5%～10%+葉片狀鈉長石60%～70%）。二長花崗巖LA-ICP-MS 鋯石U-Pb年齡為214 Ma。若登地區的綠柱石主要為六方短柱的板狀晶體，呈淡藍色和無色透明晶體兩種，以后者為主。綠柱石中富BeO為12.76%～13.60%（平均13.14%）。

2.6 鹽水塘鈹鉭銣礦點

鹽水塘位于上團鄉附近，已發現偉晶巖脈體30余條，分帶性差，大多為鈉長石偉晶巖。該地區發現含鈹鉭銣偉晶巖脈1條（BeO品位0.052%～0.063%）。花崗偉晶巖為灰白色，細—粗粒偉晶結構、文象、交代結構，塊狀、帶狀構造。礦物成分為斜（鈉）長石5%～50%；堿性長石10%～45%，以微斜長石為主；石英20%～55%，白云母5%～15%，鐵質及金屬礦物1%～5%。另外，含少量堇青石，微量的綠柱石、石榴石等其他礦物。根據長石類型、含量不同可劃分為微斜長石偉晶巖、微斜長石-鈉長石偉晶巖、鈉長石偉晶巖三類。其中鈹、銣礦體主要賦存于微斜長石-鈉長石偉晶巖、鈉長石偉晶巖中。偉晶巖常見蝕變為硅化、鈉長石化、白云母化、鉀長石化及高嶺土化和碳酸鹽化。No.19脈體中發現輝鉬礦化，其輝鉬礦Re-Os年齡為197.3±2.8 Ma。周邊花崗巖年齡為208～211 Ma，暗示研究區約197 Ma鉬礦化事件，可能為巖漿熱液演化的產物。

圖3 九龍洛莫、上基拱及若登地區偉晶巖及其綠柱石Fig.3 Pegmatite and its beryl from Luomo, Shangjigong and Ruodeng in Jiulong area

3 花崗巖的成巖成礦時代綜述

通過收集川西地區的各花崗巖體的成巖年齡，川西地區中新生代花崗巖主要分為四期：230～200 Ma、170～150 Ma、～100 Ma、18～14 Ma（圖4）。其中，第一高峰期鋯石U-Pb年齡為230～200Ma，主要分布在藏東江達、義敦島弧帶、康定松林口-塔公、馬爾康、九龍放馬坪-三巖龍等地[23-28]，大多數為I型花崗巖和S型花崗巖，僅年保玉則為A型花崗巖[29]；第二期為九龍烏拉溪、新火山及橋棚子花崗巖（170～150 Ma）[21-23]；第三期為川西德格雀兒山地區（～100Ma）[30]；第四期為喜馬拉雅期（18～14 Ma），主要以折多山為主的新生代花崗巖體[31]。其中，與鋰礦有關的甲基卡馬頸子花崗巖（約223 Ma）、馬爾康的可爾因花崗巖（211～226 Ma）為S型花崗巖[32]，馬爾康太陽河巖體為I型閃長巖[33]。

九龍地區花崗巖年齡主要有三期：225～200 Ma、～190 Ma、170～140 Ma（圖4）。九龍放馬坪-三巖龍-嘎啦子、頂天柱、日魯庫、蘭尼巴、羊房溝巖體鋯石U-Pb年齡為225～206 Ma[24]，為I型花崗巖，部分還具埃達克巖性質；鐵廠河、新火山、橋棚子巖體為168～150 Ma[21-23]，具有高SiO2、Na2O和K2O含量，高FeOt/MgO、Ga/Al比值，以及低TiO2、CaO和MgO含量特征，為鋁質A型花崗巖[22]。因此，九龍地區以I型花崗巖為主，其次是A型花崗巖（圖1）。與打槍溝鋰鈹礦床有關的橋棚子花崗巖為過鋁質、鈣堿性-高鉀鈣堿性系列，溫度為732～819℃（平均767℃），明顯高于S型和I型花崗巖，其成巖年齡為（168.2±1.0） Ma，具有A型花崗巖特征，代表當時松潘—甘孜地塊南緣巖石圈處于伸展構造時期，形成于碰撞造山后環境。

圖4 川西地區花崗巖與稀有金屬成礦時代對比Fig.4 Comparison map of granite and rare metal metallogenic ages in western Sichuan area

4 稀有金屬成礦時代

川西稀有金屬成礦帶中黨壩鋰礦成礦年齡為199 ～208 Ma[34]，李家溝鋰礦成礦年齡約為211 Ma[27]，甲基卡134號脈、308號脈錫石U-Pb年齡分別為203.7 ± 4.6 Ma[35]、210.9±4.6 Ma[36]。甲基卡、可爾因稀有金屬礦集區，成礦年齡限制在215～195 Ma[2,19]，且成礦與S型或I型花崗巖有關，普遍晚于花崗巖成巖年齡約5～25 Ma（圖4）。

九龍打槍溝NO.01號含鋰鈹偉晶巖脈體中錫石和鈮鉭鐵礦U-Pb年齡為163、157 Ma；王偉等[37]獲得另一條偉晶巖型稀有金屬礦床中鈮鉭鐵礦U-Pb同位素年齡為157.1±2.1 Ma。賦礦巖體羊房溝花崗閃長巖LA-ICP-MS鋯石U-Pb年齡205.3±1.3～209.4±3.3 Ma，明顯早于偉晶巖型稀有金屬約40 Ma，年齡跨度大，從年代學上證實與鋰鈹等稀有金屬成礦無直接關系。因此，我們認為九龍打槍溝鋰鈹成礦主要與燕山早期（約160 Ma）的巖漿活動有關，成礦時代上明顯不同于甲基卡、扎烏龍、可爾因稀有金屬礦集區。另外，八窩龍白臺地區的鈮鉭鐵礦U-Pb年齡為188.9±1.6 Ma，較母巖二長花崗巖（LA-ICP-MS 鋯石U-Pb 213.4 Ma）年輕約25 Ma。因此，九龍地區以～190 Ma、165～150 Ma的稀有金屬礦化年齡為主，具二期稀有金屬成礦作用（圖4）。

結合區域地質背景，打槍溝與洛莫礦區已證實與橋棚子A型花崗巖有關。因此，川西九龍地區發現與鋰礦有關的燕山早期A型花崗巖，而甲基卡、可爾因地區鋰鈹成礦則與印支晚期S型、I型花崗巖有關。這一發現挑戰了LCT（鋰鈹）成礦與S型及少量I型花崗巖的認識，豐富了花崗巖與稀有金屬的成礦理論。

5 深切割對稀有金屬保存的制約

野外調查發現，橋棚子巖體缺失白云母花崗巖，打槍溝部分偉晶巖產于羊房溝花崗閃長巖體中（圖5）。從已有含鋰鈹偉晶巖礦化分帶分布來看，洛莫礦區具有缺失鋰，富鈹的礦化特征（圖5）[38-39]。前人研究認為，稀有金屬在垂向上為Be、Be-Nb-Ta、Li-Be-Nb-Ta、Li-Cs- Be-Nb-Ta的分布形式，是S型花崗質巖漿高度的結晶分異的產物[39]。打槍溝礦床3600～4100 m以鋰為主，4100～4600 m以鈹為主，上“鈹”下“鋰”恰與高溫花崗巖-偉晶巖鋰鈹成礦系統組構類型礦化分帶相反（圖5）[38-39]。結合洛莫礦區與打槍溝礦區所處的構造環境來看，洛莫至打槍溝為背斜向向斜過渡的環境，又因洛莫以鈹礦為主，缺失鋰，暗示洛莫礦區遭受強烈剝蝕而使鋰消失不在；打槍溝上“鈹”下“鋰”，暗示了鋰鈹成礦可能在褶皺構造之前，或者打槍溝下部蘊含有與橋棚子巖體相似的另一花崗巖體。

圖5 九龍地區偉晶巖型稀有金屬分布模式Fig.5 Distribution pattern of pegmatite rare metals in Jiulong area

從垂向和礦化分帶來看，川西九龍地區分布有白臺鈹鈮鉭礦床、洛莫鈹礦床、打槍溝鋰鈹礦床、上基拱鈹礦床、若登鈹礦床等稀有金屬礦床（點），正好與礦化分帶相對應（圖5），暗示含鋰礦床可能因該區隆升和強烈剝蝕不復存在。前人一般采用構造-熱年代學來研究山脈、高原隆升和剝蝕是較為有效的方法[40]，特別是通過磷灰石、鋯石的裂變徑跡、云母和長石40Ar/39Ar數據相結合[25]，成為重建100-300℃淺-中地殼熱歷史和研究地殼表層與構造有關的熱演化的有效手段[40]。初步研究表明，羊房溝巖體鋯石裂變徑跡為65～78 Ma；打槍溝中型礦床1號礦體和羊房溝巖體的磷灰石裂變徑跡分別為23～18 Ma，明顯不同于洛莫地區爛碉花崗巖中磷灰石裂變徑跡年齡（11～8.2 Ma）。因此，鋰鈹礦體的隆升剝蝕開始時間為65～78 Ma，且打槍溝礦床出露時間要早于洛莫地區，但未開展細致的裂變徑跡研究，無法定量評估巖（礦）體隆升高度或剝蝕的深度。通過上述分析，與九龍地區同處雅江盆地的甲基卡，因其剝蝕程度低，暗示甲基卡深部可能以賦存鈹鈮鉭礦體為主。

6 結論

（1）九龍地區稀有金屬具兩期成礦作用（165～150 Ma和185～200 Ma），成礦年齡較花崗巖成巖年齡晚約5～25 Ma。

（2）九龍地區發現鋰礦與A型花崗巖有關，挑戰了傳統認為的LCT（Li-Cs-Ta）與S型和I型花崗巖成礦的觀點，也是對偉晶巖與稀有金屬成礦理論的補充。

（3）九龍地區以鈹礦為主攻對象，圍繞巖體及周邊偉晶巖開展找礦工作。

（4）與九龍地區同處雅江盆地的甲基卡深部可能以鈹鈮鉭礦體為主。