廣州地化所揭示西昆侖白龍山超大型偉晶巖鋰礦的鋰富集機理
花崗偉晶巖是稀有金屬礦產Li、Be、Nb、Ta 等最重要的容礦巖石之一。而關于稀有金屬偉晶巖成因的問題至今都存在爭議，主要聚焦于稀有金屬元素富集機制及源區兩個方面。目前對稀有金屬元素富集機制的解釋模型主要有兩種，一種是過冷卻條件下，邊界層熔體結晶分異模型，即CZR模型。這種模型不強調揮發分的重要性，卻要求高度的結晶分異，同時很好的解釋了稀有金屬偉晶巖的組分分帶；另一種是不混溶模型，可以是熔體-熔體不混溶，也可以是熔體-熔體-流體不混溶，這種不混溶可以發生在較高的溫度下，且強調揮發分的重要性，并強調了超臨界流體/熔體對成礦的重要性。
針對上述科學問題，廣州地化所同位素地球化學國家重點實驗室巖石學學科組范晶晶博士生和唐功建研究員、王強研究員及其合作者對西昆侖白龍山超大型偉晶巖礦床中的貧礦偉晶巖，含礦偉晶巖及其礦物進行了Li同位素研究。貧礦偉晶巖主要礦物組合為鈉長石、白云母和石英，含礦偉晶巖主要為鋰輝石、鈉長石、白云母和石英。研究發現貧礦偉晶巖具有相對較高的全巖（2.30 ~ 4.94‰）及白云母（2.22 ~ 7.55‰）δ7Li值，而含礦偉晶巖具有相對較低的全巖（–1.89 ~ 0.35‰）、白云母（–3.39 ~ 4.49‰）及鋰輝石（–2.83 ~ 1.87‰）δ7Li值。δ7Li值與主微量元素變化圖解顯示貧礦偉晶巖與含礦偉晶巖Li同位素差異不是連續分離結晶的結果。貧礦偉晶巖相對高的CaO、K2O、TFe2O3、TiO2、MnO 含量，明顯的稀土四分組效應及超球粒隕石的Y/Ho比值表明其可能處于由純巖漿向巖漿-流體過度的體系。而含礦偉晶巖高的Li、Rb、Cs、Na、Sn、Nb、Ta 及揮發分（B、P和H2O）含量表明其形成于相對富流體貧熔體的體系。兩者Li同位素差異可能是巖漿不混溶導致的熔體-流體分離的結果：Li與Al呈強健結合的硅酸鹽熔體相對富集7Li，呈弱的水合鍵結合的流體相對富集6Li。另一種解釋可能是出溶的流體優先帶走粒間熔體中由于擴散作用富集的6Li。對該過程進行瑞利分餾模擬發現出溶約22 ~ 27% 流體能較好的解釋貧礦與含礦偉晶巖4 ~ 5‰ Li同位素分餾。兩者相對較大的Li同位素分餾很可能指示流體出溶發生于超臨界或近臨界狀態，該超臨界或近臨界流體能夠有效地提取殘余熔體中的Li、Rb、Nb、Ta、Sn等，進而有助于形成稀有金屬礦化。
圖1 白龍山偉晶巖全巖及礦物Li同位素組成
圖2 Li同位素組成隨巖漿分異指標的變化圖解
圖3 流體出溶過程Li同位素瑞利分餾模擬
該研究近期發表在國際期刊《Lithos》上。
論文信息：Fan J.J., Tang G.J*., Wei G.J., Wang H., Xu Y.G., Wang Q*., Zhou J.S., Zhang Z.Y., Huang T.Y., Wang Z.L. (2020). Lithium isotope fractionation during fluid exsolution: implications for Li mineralization of the Bailongshan pegmatites in the West Kunlun, NW Tibet. Lithos, 352–352, 105236.
