阿尔金（西北中国）库木萨依伟晶岩型锂矿床成矿作用的时代与特征：基于原位年代学（Rb-Sr与U-Pb定年）及云母地球化学约束

《Ore Geology Reviews》：Character and age of ore forming processes of the Kumusayi pegmatite-type lithium deposit in Altun (NW China) revealed by in-situ geochronology (Rb-Sr and U-Pb dating) and mica geochemistry

　　

伟晶岩型锂（Li）矿床是现代电池的关键资源，但其形成机制因对其时限与过程认识有限而存在争议。阿尔金地区是否存在印支期锂矿化，以及岩浆-热液过程中锂迁移与富集机制尤为争论。库木萨依锂矿床产于黑云母片岩中，矿脉周围发育白云母化与云英岩化晕，为上述科学问题提供重要线索。研究人员对含锂辉石伟晶岩中锡石（cassiterite）进行U-Pb定年，获得219.7 ± 5.2 Ma年龄，确认其为印支期矿化。云母原位Rb-Sr同位素分析揭示两期成矿：岩浆-热液白云母P1为206.8 ± 1.9 Ma，热液白云母H1为196.2 ± 7.1 Ma。云母微区数据显示系统性地球化学演化：从P1到H1-H3，Nb-W-Sn-Ta含量升高，而Li-Rb-Co-Ni降低，H1峰值Li2O = 1.8–2.3%。蚀变黑云母片岩显示显著锂亏损（原生黑云母Li2O = 0.18–0.25% vs. 再平衡黑云母0.03–0.06%），表明热液蚀变期间锂发生大量活化。成矿过程分三阶段：早期岩浆结晶锂辉石使锂亏损；晚期岩浆形成低锂白云母P1（Li2O = 0.83–1.33%）；热液叠加中富锂流体沉淀高锂白云母H1，随后经H2-H4逐步贫锂（Li2O = 0.08–0.15%）。这种岩浆-热液机制对锂富集至矿化至关重要。识别库木萨依印支期锂矿化及理解岩浆与热液系统间锂循环，为阿尔金带稀有金属矿床提供新成因模型与勘探策略。值得注意的是，热液蚀变围岩补锂为区域找矿提供新视角。

研究背景方面，锂作为战略金属与关键矿产，是可再生能源、高新技术与国防不可替代资源。花岗质伟晶岩型锂矿床因品位高、易采选及伴生Be-Nb-Ta-Rb-Cs综合利用于世关注。阿尔金造山带已发现瓦石峡南、恰达克、吐格曼、黄龙岭等加里东期锂铍矿集区，构成沿阿尔金山延伸300 km的稀有金属带，但库木萨依新发现锂矿化时代归属（加里东期抑或印支期）及锂迁移富集机制不明，且富锂伟晶岩中锆石U-Pb常受高铀与非晶化干扰，亟需替代定年矿物与多阶段蚀变定年手段。研究人员以库木萨依中大型锂矿床为对象，集成锡石U-Pb、云母原位Rb-Sr定年与云母主微量地球化学，厘定岩浆-热液演化时序并解析锂循环。

主要技术方法上，研究人员在新疆若羌东南库木萨依矿区探槽与钻孔中系统采集含锂辉石伟晶岩、无矿伟晶岩、未蚀变与蚀变黑云母片岩接触带样品；采用LA-ICP-MS锡石U-Pb定年（GeoLasHD 193 nm激光+Agilent 7900 ICP-MS，标样AY-4与19GX校正）；云母原位Rb-Sr定年使用NWR 193 ArF准分子激光耦合Agilent 8900 ICP-MS，以N₂O反应气抑制同质异位干扰；云母主量元素由JEOL JXA-8530F Plus电子探针（EPMA）获取，Li₂O经Tindle-Webb经验式估算；云母微量元素由LA-ICP-MS（Resolution S-155，44 μm斑束）测定，以²⁹Si为内标、NIST SRM 612外标。

研究结果部分，区域地质背景小节指出库木萨依位于中阿尔金地块北缘阿尔金造山带，赋矿围岩为长城系巴什库尔干组黑云母石英片岩，伟晶岩脉受阿尔金主干断裂旁次级构造控制。矿床地质小节描述含锂辉石伟晶岩脉（ρLi6、ρLi8等）呈NE向、长200–1600 m、宽0.5–8 m，矿石矿物锂辉石与锂云母为主，伴生绿柱石与铌钽铁矿，全岩Li₂O平均1.63%。样品采集与分析小节对应上述方法。锡石U-Pb同位素年龄小节获23点Tera-Wasserburg下交点年龄219.7 ± 5.2 Ma（MSWD=0.51），限定伟晶岩侵位与矿化属晚三叠世印支期。云母特征小节将云母分为原生黑云母（Bt）、再平衡黑云母（Btr）、原生白云母P1（锌锰白云母zinnwaldite）、P2及热液白云母H1–H4；EPMA显示H1 Li₂O计算值2.48–3.37%，P1为3.62–3.95%，Bt仅0.43–0.66%。云母原位Rb-Sr年代学小节给出P1等时线206.8 ± 1.9 Ma（初始⁸⁷Sr/⁸⁶Sr=0.707±0.012），H1等时线196.2 ± 7.1 Ma，指示岩浆-热液白云母结晶与晚期热液叠加相隔约10 Ma。

讨论与结论翻译部分，研究人员认为库木萨依锂矿化为印支期而非加里东期，锡石U-Pb与云母Rb-Sr共同约束岩浆侵位（~220 Ma）—岩浆-热液白云母结晶（~207 Ma）—热液白云母沉淀（~196 Ma）三阶段演化。锂在伟晶岩岩浆晚期随锂辉石析出而亏损，残余熔体形成中锂白云母P1；热液流体从围岩黑云母片岩萃取锂（原生黑云母Li₂O 0.18–0.25%降至再平衡黑云母0.03–0.06%），于强蚀变带沉淀高锂H1（Li₂O达2.3%），随流体演化H2–H4逐步贫锂，Nb-W-Sn-Ta相对富集记录热液晚阶段特征。该岩浆-热液接力富集机制阐明阿尔金印支期锂矿化成因，围岩补锂概念拓宽区域勘探思路。论文发表于《Ore Geology Reviews》。