柴达木盆地巴伦马海盐湖中富锂粘土岩的物质来源与成因分析

《Journal of Geochemical Exploration》：Material source and genesis analysis of lithium-rich claystone in Balun Mahai Salt Lake, Qaidam Basin

泥岩型锂矿形成机制研究——以青海巴尔鲁克盐湖第四纪泥岩为例，通过岩地球化学与同位素地球化学方法，揭示沉积环境、物源区及锂源耦合过程，建立轻稀土富集、重稀土亏损的稀土元素分异模式，明确构造-气候-岩溶耦合控制机理，为盐湖型泥岩锂矿勘探提供理论支撑。

　　
青海茶卡盆地巴尔玛海盐湖第四纪黏土型锂矿床成矿机制研究

研究团队以青藏高原北缘的柴达木盆地巴尔玛海盐湖第四纪黏土层为研究对象，通过岩地球化学与同位素地球化学相结合的综合分析方法，系统揭示了该区黏土型锂矿床的形成机制与成矿规律。该研究填补了该类型矿床成矿理论研究的空白，为青藏高原盐湖型锂矿床的找矿提供了新的理论依据。

研究区位于柴达木盆地西部，地处北纬38°22'-38°39'、东经94°00'-94°29'的巴尔玛海盐湖区域。该盆地作为我国重要的内陆盐湖沉积盆地，经历长期构造演化与气候变迁，形成了独特的盐湖沉积体系。研究团队采集的13个岩芯样本深度范围在0-42.1米之间，主要覆盖第四纪全新世至晚更新世沉积序列。

在沉积环境分析方面，研究揭示了该区具有典型干旱-半干旱气候特征。稳定同位素分析（B、C、O）显示水体环境为淡水-半咸水过渡相，氧化还原电位处于弱氧化-弱还原条件。沉积物元素组合特征（SiO?>Al?O?>CaO>MgO>TFe?O?>Na?O>K?O）与X射线衍射分析表明，黏土矿物以蒙脱石为主，占比超过75%，其次为伊利石和绿泥石。这种矿物组合与气候干旱程度存在显著相关性，强物理风化作用导致元素迁移能力受限，为锂元素富集创造了有利条件。

研究创新性地提出双源叠加成矿模型：第一来源为成矿前缘的片麻状花岗岩、伟晶岩等岩石风化产物，这类岩石富含钾长石和黑云母等含锂矿物。第二来源为盐湖卤水中的可溶性锂，经长期蒸发浓缩后形成富锂卤层。特别值得注意的是，卤水来源可能包含两个子系统：一个是源自构造裂隙的地下水循环系统，另一个是季节性降水形成的局地卤水系统。

在元素分异特征方面，研究区黏土型锂矿表现出显著的轻稀土富集特征（LREE/HREE=3.2-5.8）。通过沉积物源区判别图解（Q型、Qz-Qtb、Qr-Ar-Nr等）结合稀土元素配分模式，确定主要物源区为祁连山南麓的巴隆山 Adamellite岩体、石英闪长岩及片麻状花岗岩。这些岩石在区域构造隆升背景下经历长期风化剥蚀，形成了富含钾、钠、钙等元素的花岗质碎屑流，经多次搬运沉积后形成富集区。

成矿过程可分为四个阶段：1）母岩风化阶段，钾长石、黑云母等矿物在干旱气候条件下以物理化学风化为主，形成含钾、钠、钙的表生碎屑物；2）元素迁移阶段，通过季节性干湿循环，钠、钾等离子以离子形式在孔隙水中迁移，而难溶的黏土矿物颗粒则通过风力或水力搬运至盐湖沉积中心；3）化学沉淀阶段，在盐湖蒸发浓缩过程中，形成以NaCl、KCl为主的盐类层，同时吸附悬浮态的锂离子；4）矿物转化阶段，在碱性流体环境中，钾长石经历伊利石化改造，释放出部分钾离子并吸附锂离子，形成伊利石/蒙脱石混层矿物。

同位素地球化学分析显示，锂同位素（7Li/6Li）比值在0.91-0.93区间，与全球典型盐湖锂矿具有一致性。这种同位素特征表明锂主要来源于两个途径：一是成矿前缘的花岗岩等岩石在风化过程中释放的锂元素；二是盐湖卤水中的锂元素。通过对比吸附型与结构型锂的赋存状态，发现吸附型锂占比达68%-82%，显著高于结构型锂的12%-18%，这可能与第四纪时期频繁的卤水循环有关。

研究还建立了沉积环境-物源-成矿阶段的三维关联模型。利用化学指数（CIA）和成分变异指数（ICV）对碎屑岩进行风化程度分级，结果显示样品的CIA值介于62-78之间，ICV值小于0.15，表明经历中等程度化学风化。这种风化特征与区域干旱气候条件相吻合，使得钾、钠等元素在风化过程中得以保留，而铁、钛等重元素则被选择性淋滤，形成轻稀土富集的典型特征。

在找矿应用方面，研究团队提出了"四维定位"模型：1）构造控制维度，研究区位于盆地北缘断裂带与南缘祁连山隆起的交汇部位；2）气候控制维度，年降水量小于50mm的干旱半干旱气候区有利于元素富集；3）沉积相带维度，锂富集黏土层多位于盐湖中心低洼区域；4）物源匹配维度，特定岩性组合的碎屑流输入是成矿的关键。

该研究对推动我国盐湖型锂矿床理论发展具有重要价值。研究证实第四纪盐湖沉积体系可以形成具有工业价值的黏土型锂矿床，其锂含量可达5.8-7.2mg/kg，达到《锂矿地质勘探规范》要求的工业品位标准。更为重要的是，研究揭示了干旱-半干旱气候条件下，物理化学风化联合作用对元素分异的关键控制机制，这为青藏高原北部盐湖体系中其他类似矿床的勘探提供了理论支撑。

当前研究仍存在需要进一步验证的方向：1）盐湖卤水与碎屑沉积物的相互作用机制；2）第四纪以来气候波动对成矿过程的控制；3）成矿流体运移与封存的具体路径。后续研究可结合热力学模拟与数值模拟，建立更精确的成矿动力学模型，这对指导该区域及其他类似盐湖的锂矿床勘探开发具有重要实践意义。