中國儲能網(wǎng)訊：稀有金屬（鋰、鈹、鈮、鉭、銣、銫），作為未來新能源戰(zhàn)略中的核心資源，被譽為“能源金屬”。特別是鋰，由于其在電池制造和可再生能源技術領域中的關鍵作用，全球?qū)︿嚨男枨笳诩眲∩仙?。中亞成礦域，作為全球稀有金屬礦床的重要聚集區(qū)，尤其以其豐富的鋰礦資源而聞名。這一地區(qū)獨特的地質(zhì)結構和復雜的造山歷史，已經(jīng)吸引了國內(nèi)外地質(zhì)學家的廣泛關注。盡管如此，受氣候、交通及開發(fā)條件的限制，中亞在鋰礦研究和開發(fā)方面仍然落后于其他地區(qū)。這表明，盡管中亞地區(qū)鋰礦資源潛力巨大，但要充分利用這些資源，還需要進一步的探索和開發(fā)。
申萍研究團隊在前人大量的研究成果的基礎上，結合對哈薩克斯坦、蒙古國和中國阿爾泰的稀有金屬礦床的考察和研究，對中亞成礦域鋰礦床進行了系統(tǒng)的總結。取得的主要認識如下：
1. 鋰成礦省、成礦帶及其構造演化
中亞成礦域發(fā)育了一系列鋰礦床，主要集中在西伯利亞克拉通南部的造山帶中。這些鋰礦床具有多期成礦特點，成礦時代跨度大，包括前寒武紀、晚寒武世至早奧陶世、早二疊世、晚三疊世至早侏羅世和早白堊世等5個成礦期。鋰礦床類型主要為偉晶巖型和花崗巖型，偉晶巖型鋰礦床主要位于成礦域的西部，而花崗巖型鋰礦床集中在東部?；诔傻V構造背景和鋰成礦特征的研究，中亞成礦域可劃分為2個成礦省和7個鋰成礦帶（圖1）：（1）阿爾泰-東薩彥成礦省，位于成礦域的西部，包括阿爾泰、桑吉倫高地和東薩彥等3個成礦帶，主要發(fā)育偉晶巖型鋰礦床，成礦作用集中在上述前4個成礦期，礦床形成與西伯利亞克拉通和古亞洲洋2個構造體系有關。（2）蒙古-鄂霍茨克成礦省，位于成礦域的東部，包括東外貝加爾成礦帶以及Gobi Ugtaal-Baruun Urt和大興安嶺等2個鋰遠景成礦帶，主要發(fā)育早白堊世花崗巖型鋰礦床，礦床形成主要與蒙古-鄂霍次克構造體系有關。此外，在中國東天山發(fā)育少量晚三疊世偉晶巖型鋰礦床，構成東天山鋰遠景成礦帶，礦床形成與哈薩克斯坦-準噶爾板塊和塔里木板塊碰撞有關。
圖1 中亞成礦域地質(zhì)簡圖和鋰成礦省、成礦帶及鋰礦床分布圖
中亞成礦域鋰礦床的形成都與伸展背景密切相關，前寒武紀鋰礦床形成于西伯利亞西南緣裂谷帶，古生代和中生代鋰礦床形成于西伯利亞板塊南部的碰撞帶中，是碰撞后伸展階段的產(chǎn)物。中亞成礦域鋰成礦作用也與超大陸演化重大事件有關（圖2），鋰成礦作用始于努納大陸，形成西伯利亞克拉通西南緣的東薩彥成礦帶，經(jīng)過岡瓦納大陸和潘吉亞大陸演化，分別形成早古生代桑吉倫高地成礦帶和中生代阿爾泰成礦帶，成礦作用終結于西伯利亞克拉通和華北克拉通的碰撞，形成白堊紀東外貝加爾和大興安嶺成礦帶。
圖2 中亞成礦域鋰礦床成礦時代柱狀圖
2. 含礦巖漿成因
中亞成礦域稀有金屬花崗巖和偉晶巖富含揮發(fā)分和不相容元素（如鋰、銫、鉭、鈮、銣等），并顯示出明顯的四分組效應（圖3），Nb/Ta和Zr/Hf比值低（圖4）。對于花崗巖型鋰礦床，Li-F花崗巖為母質(zhì)黑云母花崗巖或二云母花崗巖巖漿持續(xù)高分異的產(chǎn)物。對于偉晶巖型鋰礦床，多數(shù)含礦偉晶巖與同期花崗巖基之間沒有顯示直接的演化關系（圖3，圖4），這并不是說兩者之間無成因聯(lián)系，而是由于缺失了高演化花崗巖巖株的數(shù)據(jù)所致?？梢?，中亞成礦域稀有金屬花崗巖和大多數(shù)稀有金屬偉晶巖為花崗質(zhì)巖漿高分異結晶的產(chǎn)物。
圖3 中亞成礦域主要鋰礦床的球粒隕石標準化稀土元素配分圖（a，c，e，標準化值據(jù) McDonough and Sun, 1995）和地殼標準化微量元素蛛網(wǎng)圖（b，d，f，標準化值據(jù)Wedepohl, 1995）
圖4 中亞成礦域主要鋰礦床Zr/Hf-Nb/Ta圖解（底圖據(jù)Ballouard et al., 2016）
3. 成礦溫度-壓力和結晶分異作用的驅(qū)動機制
估算了中亞成礦域鋰礦床含礦和無礦花崗巖的鋯石飽和溫度TZr（℃），大多數(shù)稀有金屬花崗巖和偉晶巖的鋯石飽和溫度TZr平均值接近于650℃，無礦花崗巖的TZr平均值高于700℃（圖5）。中亞成礦域鋰礦床的巖漿結晶壓力變化較大，從~500 MPa到~170 MPa（圖6），其原因有待查明。
中亞成礦域鋰礦床的形成與巖漿結晶分異作用密切相關，礦床地質(zhì)研究表明，許多礦區(qū)發(fā)育大面積的粗粒似斑狀花崗巖巖基和晚期細?；◢弾r巖株，還發(fā)育鎂鐵質(zhì)巖，花崗巖體頂端發(fā)育偉晶巖?細晶巖殼，含礦巖漿結晶壓力通常較低，因此，花崗質(zhì)巖漿結晶分異作用發(fā)生的機制可能主要為熱驅(qū)動分異機制。
圖5 中亞成礦域主要鋰礦床的鋯石飽和溫度范圍
圖6 中亞成礦域主要鋰礦與其他地區(qū)典型偉晶巖型鋰礦的P-T演化軌跡
4. 成礦模式
偉晶巖型鋰礦床成礦模式 偉晶巖型鋰礦床主要分布在中亞成礦域的西部，以新疆阿爾泰可可托海稀有金屬礦床為代表，該礦床的巖漿源于地殼局部熔融，在深部形成花崗巖巖基，在淺部形成稀有金屬花崗巖巖枝-偉晶巖巖脈（圖7a、圖7b）。
花崗巖型鋰礦床成礦模式 花崗巖型鋰礦床主要分布在中亞成礦域的東部，以Orlovka花崗巖型鋰礦床為代表，該礦床的巖漿起始于地殼熔融，在深部形成花崗巖基，在淺部形成花崗巖-稀有金屬花崗巖巖株（圖7c、圖7d）。
這兩種成礦模式的提出，為理解和探索中亞成礦域內(nèi)的鋰礦床提供了重要的理論基礎，對于未來該地區(qū)的鋰資源勘探和開發(fā)具有重要的指導意義。
圖7 中亞成礦域稀有金屬礦床成礦模式圖
a，b：可可托海偉晶巖型鋰礦床，軟流圈上涌導致地殼部分熔融→深部花崗巖基→淺部稀有金屬花崗巖巖枝-偉晶巖巖脈的成礦模式
c，d：Orlovka 花崗巖型鋰礦床，軟流圈上涌導致地殼部分熔融→深部花崗巖基→淺部花崗巖-稀有金屬花崗巖巖株的成礦模式
