我国“三稀”关键矿产的成矿理论与勘查研究进展
关键矿产是保障国家经济安全、促进经济持续健康发展的重要矿产资源。不同国家不同时代因其国情不同,而对关键矿产具有不同的划分方案。中国将“关键矿产”纳入到“战略性矿产资源”或“战略性新兴产业矿产”之中,主要包括稀有金属、稀土金属、稀散金属和部分稀贵金属(如PGE、Co等)(毛景文等,2019;侯增谦等,2020)。2016年,中国发布《全国矿产资源规划(2016年—2020年)》,将能源矿产中的石油、天然气、页岩气、煤炭、煤层气、铀;金属矿产中的铁、铬、铜、铝、金、镍、钨、锡、钼、锑、钴、锂、稀土、锆;非金属矿产中的磷、钾盐、晶质石墨、萤石共24种矿产资源列入战略性矿产目录。鞠建华等(2022)给出中国战略性新兴产业矿产的全名单,其中包括能源矿产2种(铀矿、钍矿)、黑色金属矿产4种(锰矿、铬矿、钛矿、钒矿)、有色金属矿产11种(铜矿、锌矿、铝土矿、镁矿、镍矿、钴矿、钨矿、锡矿、钼矿、锑矿、铋矿)、贵金属矿产3种(铂族金属、金矿、银矿)、“三稀”(即稀有金属、稀土金属、稀散元素)矿产15种(铌矿、钽矿、铍矿、锂矿、锶矿、铷矿、铯矿、锆矿、铪矿、稀土矿、锗矿、镓矿、铟矿、铼矿、碲矿)和非金属矿产(20种,略)。
1.“三稀”金属成矿理论研究进展
1.1成矿背景与成矿时代
1.1.1稀土金属矿床
稀土矿床可分为原生和次生稀土矿床,又可分为重稀土和轻稀土矿床。我国稀土资源极其丰富,主要有碱性岩-碳酸岩型、风化壳型、沉积型以及少量的砂矿和伴生稀土矿化(王学求等,2020;何宏平和杨武斌,2022)。碱性岩-碳酸岩型稀土矿床是我国最主要的稀土矿床类型,与其他内生稀土矿床相比,其具有易采、易选和易冶的优势,经济效益最高。华北陆块北缘成矿带的白云鄂博和上扬子西缘成矿带的牦牛坪矿床分别为世界第一和第三大稀土矿,均属碳酸岩型稀土矿床。我国华南地区(南岭成矿区)的风化壳型(离子吸附型)稀土矿产为重稀土矿,是最具战略意义的矿种之一(王学求等,2020)。
1.1.1.1碱性岩-碳酸岩型稀土矿床
甘肃干沙鄂博矿床形成于中生代位于祁连造山带内,与燕山期碱性岩-碳酸岩杂岩体的侵位有关。碳酸岩型稀土矿体中氟碳铈矿物U-Pb下交点年龄为141.8±4.3Ma,与碳酸岩脉中岩浆成因榍石(Th/U比值>4)的原位U-Pb年龄(138.1±5.0Ma)相一致。川西成矿带典型碱性岩-碳酸岩型稀土矿床形成晚于30Ma,受控于主碰撞期为65~41Ma的喜马拉雅造山带。
1.1.1.2风化壳型和沉积型稀土矿床
风化壳离子吸附型稀土资源是我国的特色稀土资源,而富稀土的海相沉积物则是潜在的稀土资源,二者均属表生稀土资源类型且重稀土元素明显富集。在花岗岩类岩石风化壳中,含稀土元素的副矿物主要为榍石、磷灰石、少量的褐帘石和氟碳钙铈矿等。矿物风化顺序大致为氟碳钙铈矿→(榍石→磷灰石)/(黑云母/角闪石→斜长石)→钾长石→磁铁矿→石英→锆石。风化过程中稀土元素发生分异,铁锰氧化态富集重稀土元素,离子交换态较富集轻稀土元素。稀土富集层主要受风化壳形成和同期潜水面的控制,轻稀土元素富集在全风化层的上部而重稀土元素则富集在全风化层的下部(赵芝等,2022)。微生物活动对稀土元素活化-富集-分异作用具有一定的贡献。
1.1.2稀有金属矿床
稀有金属是在地壳中含量较少、分布稀散或难以从原料中提取的金属,包括铌(Nb)、钽(Ta)、锂(Li)、铍(Be)、铷(Rb)、铯(Cs)、锆(Zr)、铪(Hf)、钪(Sc)等,有时也把钨(W)、锡(Sn)包括在内。近年来,由于世界经济和科学技术的快速发展,全球稀有金属资源需求量呈爆炸性增长。但全球稀有金属供应量十分有限,包括我国在内的世界各国都掀起了对稀有金属矿床的勘查、研究热潮。
1.1.2.1铌钽等稀有金属矿床
我国铌钽资源主要为花岗岩型、花岗伟晶岩型、碱性岩型和碳酸岩型铌钽矿床,其中花岗岩型分布较为普遍,伟晶岩型分布较为局部,碱性岩型零星分布(王汝成等,2020)。铌钽等稀有金属矿床品位较低,还存在云英岩型和铌钽资源较少的碳酸岩型铌钽矿床,尚未发现碳酸岩风化壳型铌钽矿床(李建康等,2019;王汝成等,2020)。过铝质花岗岩型和花岗伟晶岩型铌钽矿床主要分布在阿尔泰、松潘-甘孜、江南古陆、南岭和滇西-藏南成矿带,成矿时代集中在加里东期、印支期和燕山期,少量为喜山期。碱性岩型铌钽成矿带主要为塔里木-华北地块北缘、秦岭和扬子地块西缘成矿带,成矿时代为海西期—印支期和元古宙(李建康等,2019)。
典型的花岗岩型铌钽等稀有金属矿床主要有江西灵山铌钽矿床、江西宜春雅山钽铌锂矿床(成矿时代~155Ma)、江西宜丰富磷过铝质花岗岩型钽铌锂矿床、与深熔成因A型花岗岩有关的内蒙赵井沟铷钽铌矿床(主成矿期~130Ma和次成矿期~114Ma)、内蒙巴尔哲碱性花岗岩型铍锆钽铌稀土矿床等(124~123Ma)。宜春雅山钽铌矿床位于钦杭成矿带东段萍乡-绍兴联结带西侧,是我国最重要的钽铌资源基地之一。雅山岩体在~155Ma由基底泥质岩地壳部分熔融产生的过铝质岩浆演化而成,熔体逐步演化形成富F、P、Li等挥发分和富Nb-Ta体系,最终在锂云母钠长石花岗岩中成矿。因此,过铝质岩浆高度分异演化是控制花岗岩铌钽成矿的主要原因。
花岗伟晶岩型铌钽稀有金属矿床主要有东秦岭(南阳山)铷锂铍钽铌矿床(~406Ma)和华南幕阜山锂钽铌矿集区(李鹏等,2017,2021,2023)。幕阜山锂铍铌钽矿集区内,前人获得白云母和锂云母Ar-Ar坪年龄范围为136.6~125.0Ma(黄小强等,2021;李鹏等,2021),反映其锂铌钽等稀有金属矿化伟晶岩脉形成于燕山期,由陆内挤压造山向后造山的伸展构造环境转换过程之中,区内稀有金属成矿时限为135.8~133Ma(李鹏等,2023)。川西甲基卡锂矿田发育印支期Nb、Ta、Sn成矿作用。川西九龙某稀有金属伟晶岩脉铌钽铁矿U-Pb年龄(~157.1Ma)属于中侏罗世(燕山期)稀有金属成矿事件(王伟等,2020)。因此,变质沉积源区经深熔作用可以形成富集稀有金属元素的伟晶岩熔体。
云英岩型钨锡稀有金属矿床出现在湖南香花岭锡多金属矿集区。该矿集区位于湖南省临武县境内,骑田岭岩体的西南缘,九嶷山复式岩体东北缘(癞子岭和尖峰岭岩体)。区域上处于NE向郴州-临武深大断裂带和SN向耒阳-临武断裂带的交汇部位。香花岭锡多金属矿床一直在大规模开采Sn、W、Pb、Zn矿石。近年来,在香花岭矿区又发现了大规模的Nb、Ta、Li、Be、Rb储量,成为南岭地区重要的云英岩型铌钽稀有金属矿床。
1.1.2.2锂矿床
我国锂矿床可分为内生和外生锂矿两大类,全国可划分为16个锂成矿带(王核等,2022;王登红等,2022)。内生矿床主要为硬岩型锂矿床,又可分为花岗伟晶岩型(锂辉石)、花岗岩型(锂云母)、云英岩型和岩浆热液型(含接触交代型和隐爆角砾岩型),燕山期为其主要成矿时代;外生矿床有盐湖卤水型、地下卤水型和黏土型锂矿床(王登红等,2022;王核等,2022)。我国锂矿资源主要集中在花岗伟晶岩型、花岗岩型和盐湖卤水型锂矿。外生锂矿可以是含矿硬岩风化剥蚀的产物(即“内生外成”),而内生锂矿也可以由黏土岩重熔变质形成(即“外生内成”),构成“多旋回深循环内外生一体化”的锂成矿机制(王登红等,2022)。
盐湖卤水型矿床主要分布在青海和西藏第四纪盆地中,可分为碳酸盐型、硫酸盐型和卤化物型三种,目前主要开发碳酸盐型(西藏扎布耶)和硫酸盐型(柴达木盆地察尔汗、西台吉乃尔、大浪滩、一里坪、南翼山等)的盐湖卤水矿床。地下卤水型锂矿床主要分布在青海柴达木盆地(新生代)、四川盆地(自贡三叠系含矿层)和湖北潜江坳陷(新生代)等地区,深部富锂卤水成矿潜力较大。黏土型锂矿床包括花岗岩风化壳型、锂绿泥石型(湖北黄地脑)和碳酸盐黏土型等,在铝土矿中也普遍存在伴生的锂资源(温汉捷等,2020a;王登红等,2022)。其中,古风化壳沉积型铝土矿是我国重要的富锂型铝土矿类型,具有厚度大、锂含量相对较高的特点。
1.1.2.3铍矿床
铍矿床可分为内生和外生两种。内生铍矿床主要有岩浆型、伟晶岩型、岩浆热液型3种矿化类型和火山岩型、花岗岩型、伟晶岩型、斑岩型、石英脉型、矽卡岩型、云英岩型、碱性岩型等矿床类型(李建康等,2017;饶灿等,2022;陈振宇等,2022)。我国铍矿床主要为内生型(以伴生为主),产出在过铝质成矿系统,多数形成于中生代造山晚期或后造山阶段,主要产于阿尔泰-准噶尔北缘、上扬子西缘(川西)、南岭等成矿带(李建康等,2017)。其中,特大型矿床有内蒙古巴尔哲(121Ma)、新疆白杨河、江西宜春414等矿床,大型矿床有四川甲基卡、云南麻花坪、新疆可可托海3号、四川李家沟、扎乌龙、新疆阿斯喀尔特等(李建康等,2017)。在东南沿海的武夷山成矿带,成矿时代有152.7Ma(平和福里石铍钼矿)和92.2Ma(霞浦大湾铍钼矿)(饶灿等,2022)。近年来新发现的冀北窟窿山铍铀矿化,产出在早白垩世火山(~138.4Ma)-浅成侵入岩系(134~129Ma)之中,主要为伸展构造环境(陈振宇等,2022)。1.1.2.4钨锡等稀有金属矿床
我国具有特殊的大地构造背景及燕山期大规模钨锡成矿作用,其钨锡产量占世界总产量的75%以上。我国原生钨锡矿床主要分为5种类型:斑岩型(W+Sn)、云英岩型(W+Sn)、矽卡岩型(W+Sn)、石英脉型(W为主)和锡石硫化物型(Sn);另外还有3种次要类型:蚀变花岗岩型(Sn+W)、热液角砾岩型(W)和低温热液脉型(W)(蒋少涌等,2020)。我国钨锡矿资源80%集中分布在华南地块,而华南钨矿资源集中分布在南岭钨锡成矿带和赣北皖南钨成矿带,锡矿资源则主要集中在南岭钨锡成矿带和右江-桂北锡成矿带上(蒋少涌等,2020)。此外,喜马拉雅成矿带正在成为我国稀有金属勘查的战略新区(李光明等,2017)。例如错那洞铍锡钨多金属矿床早期与藏南拆离系(30~29Ma)有关的成矿作用起始于32~26Ma,而与矽卡岩型稀有金属矿化有关的成矿时代约为14Ma(梁维等,2020)。
1.1.3稀散元素矿床
稀散元素主要有镓(Ga)、锗(Ge)、硒(Se)、铟(In)、碲(Te)、铼(Re)、铊(Tl)、锶(Sr)和钡(Ba)等元素。在我国,扬子地块西缘铟、锗、镓等稀散金属均有超常富集现象,构成全球罕见的稀散金属聚集区。目前对稀散金属超常富集的地球化学背景认识还比较薄弱,稀散元素地球化学超常富集与稀散金属矿床的耦合关系还未被厘定,极大地制约了稀散矿产资源的找矿突破。
1.1.3.1锗矿床
我国锗资源储量占全球41%,产量占全世界71%。锗资源主要来自“煤型”含锗矿床、有色金属或“铅锌型”含锗矿床,前者可形成超大型独立的锗矿床(赵汀等,2019;温汉捷等,2020b;王学求等,2021)。我国主要锗矿类型有:中低温热液型多金属矿床(如云南会泽的矿山厂铅锌矿、麒麟厂铅锌矿和雨露铅锌矿)、含锗有机岩矿床(如云南临沧的帮卖锗矿、内蒙古胜利煤田乌兰图嘎锗矿)和沉积改造型锗矿床(如贵州赫章猫猫厂-榨子厂铅锌矿)(赵汀等,2019)。在我国约有一半的锗资源量与煤矿伴生,其余大部分与铅锌矿等有色金属矿产伴生。在云南的临沧含锗煤矿、内蒙的乌兰图嘎,主要是从煤矿中回收锗;在广西大厂、云南会泽,也从有色金属冶炼厂综合回收锗(赵汀等,2019)。
1.1.3.2铟矿床
1.1.3.3镓与其他稀散元素矿床
我国的镓资源主要伴生于各类矿床中,包括铝土矿型、铅锌矿型和煤型伴生的镓矿床(温汉捷等,2020b)。真正具有工业意义的铊矿床类型主要为低温热液型铊和块状硫化物型含铊矿床,两者均可形成独立铊矿床。镉则主要来自铅锌矿床,在低温矿床(如MVT铅锌矿床)中具有最高的镉含量(温汉捷等,2020b)。
1.2新类型矿床的发现与矿床模型建立
1.2.1碳酸盐黏土型锂-镓-稀土矿床
1.2.2维拉斯托隐爆角砾岩型锂矿床
内蒙古维拉斯托隐爆角砾岩型锂多金属矿床,成矿元素以锂、铷为主,伴生有铌钽、铍、铯、锡、钨、钼、铜、锌等多种有益组分,主要含锂矿物为锂云母,Li2O资源量达35.72万t(品位1.28%Li2O)(王登红等,2022),是大型或特大型锂矿床(李泊洋等,2018;付旭等,2020)。维拉斯托碱长花岗岩形成于138~137Ma(武广等,2021),深部石英斑岩形成于135.7Ma,辉钼矿Re-Os年龄给出锡锂成矿的大致年龄为125.7Ma(李泊洋等,2018),与华北地区燕山期后造山的伸展作用时代相一致(Chenetal.,2022)。前人研究认为维拉斯托隐爆角砾岩型锂矿床是产出在斑岩型锡多金属矿床中部的云英岩型锂多金属矿床(李泊洋等,2018)。深地专项根据其产出的构造环境,其中震碎和爆破角砾岩带全岩矿化等信息(李泊洋等,2018;付旭等,2020),认为可将其归为隐爆角砾岩型热液锂多金属矿床。
1.2.3云英斑岩型铷锂铯矿床
湖南道县正冲铷锂铯矿床地处九嶷山地区金鸡岭复式岩体的西北部,在燕山早期金鸡岭岩体的内部侵入晚期花岗斑岩和云英斑岩,穿切金鸡岭岩体与螃蟹木岩体。正冲铷锂铯矿床的成矿地质体为云英斑岩,且全岩成矿(岩体即矿体)。这被认为是一种新的稀有金属矿床类型,即云英斑岩型矿床(王京彬,1990)或仍然称之为云英岩型矿床(文春华等,2016)。正冲铷锂铯矿床的矿石矿物为铁锂云母,脉石矿物主要为石英,平均品位为Li2O0.557%,Rb2O0.225%,Cs2O0.0126%,其中Rb2O储量达10万t。正冲矿床的赋矿岩石主要由石英、铁锂云母和黄玉组成,有别于气液交代成因的云英岩,属于一种无长石的Li-F花岗岩(云英斑岩;王京彬,1990)。云英斑岩(或云英岩)具有岩浆不混溶成因,Li、Rb等元素的矿化主要出现在高侵位的岩体顶部(王京彬,1990;文春华等,2016)。由于岩浆中F元素的大量富集,导致岩浆固结温度降低,无法结晶出长石,主要矿物为铁锂云母,矿体中赋存Rb-Li-Cs等稀有金属元素。
1.2.4变粒岩型铌钽矿床
2.稀土金属矿床勘查进展
在稀土金属矿产勘查方面,深地专项揭示了我国大陆主要稀土元素矿床的成矿系统特征,开展了稀土资源基地的深部探测,扩大稀土元素资源量,建立有效的“矿物学-地球化学-地球物理”组合找矿方法。以川西稀土矿集区、陕西华阳川和赣南地区为稀土资源基地和找矿远景区,进行了深部探测示范。
2.1川西碱性岩-碳酸岩型稀土矿集区
川西冕宁-德昌矿集区发育新生代典型的碱性岩-碳酸岩型稀土矿床。该矿集区沿着攀西裂谷展布,长达270km,最宽处达15km,自北向南包含牦牛坪、木落寨、里庄和大陆槽等矿床,其稀土氧化物(REO)总储量超过500万t。其中,牦牛坪稀土矿床为一特大型矿床,稀土氧化物储量约为317万t,已探明储量>3万t,平均品位为2.95%;大陆槽矿床储量约为159万t(焦骞骞等,2022;何宏平和杨武斌,2022)。
2.2赣南风化壳型稀土矿集区
华南离子吸附型稀土矿床提供了全球超过90%的重稀土,是中国优势的战略性关键金属矿产资源(梁晓亮等,2022)。深地专项曾载淋团队系统总结了华南地区稀土富集成矿与分布规律,突破了以往离子吸附型稀土矿仅赋存于富稀土花岗岩、火山岩风化壳中的认识;改变了离子吸附型稀土成矿标高、纬度的限定认识。在赣南等地区新发现的陆内浅变质岩风化壳离子吸附型稀土矿,创建“五元一体”稀土成矿模式与找矿勘查模型,建立找矿标志,聚焦找矿目标,拓展找矿空间与找矿方向,为我国其他地区稀土找矿提供典型示范。
由于稀土富集层主要受形成的风化壳和潜水面控制,曾载淋等(2016)研发了绿色勘查设备——赣南钻。与小圆井和浅钻单工程的钻探相比,赣南钻具有极高的经济效益。赣南钻是一种人力冲击取样钻,类似于我国考古中常用的洛阳铲,将洛阳铲铲头改造为取样筒,可获取风化壳中一定深度(<45m)的样品,以定性了解其稀土含量与矿体厚度(曾载淋等,2016)。曾载淋和其团队创建了“填图+快速分析→赣南钻+浅钻”的勘查技术方法组合,将高密度电法应用于离子吸附型稀土原地浸矿开采、渗流过程的监控,突破了传统全相稀土评价方法,建立了以浸出相为依据的评价指标,形成了以浸出相和赣南钻为核心的勘查评价技术体系,实现绿色、经济、安全、高效的勘查评价方法并将其写入稀土矿产勘查行业规范。目前,该团队已在江西赣州等地区新发现稀土矿矿产地53处,新增(备案)稀土资源量70.53万t,赣州稀土资源量增长达1.5倍,实现稀土矿的重大找矿突破。
3.稀有金属矿床勘查进展
3.1幕阜山矿集区伟晶岩型锂铍铌钽矿床
幕阜山矿集区是我国江南铌钽成矿带成矿强度最大的地区(李建康等,2019)。幕阜山地区发育仁里等伟晶岩型钽铌锂稀有金属矿床,属燕山期成矿。仁里矿区包括北部的仁里铌钽矿床和南部的传梓源锂矿床。该矿区位于湘东北幕阜山岩体西南端,位于九鸡头-苏姑尖压扭性断裂和张古冲-枫林压扭性断裂的夹持部位(李鹏等,2021),是幕阜山乃至湘东北地区目前已发现的最大伟晶岩型稀有金属成矿区。其中,仁里矿床已探明Ta2O5资源量10791t(平均品位0.036%),Nb2O5资源量14057t(平均品位0.047%),Rb2O资源量17299t(平均品位0.06%)。传梓源矿床已探明(Nb,Ta)2O5资源量1315.84t(平均品位0.0179%),Li2O资源量11276.13t。
目前,在幕阜山北部虎形山、连云山白沙窝、香花岭东山、杉木溪、拖碧塘等矿区开展了钻探验证工作,累计施工钻孔9个、总进尺4181m。钻探验证控制深部隐伏的热液型稀有金属矿脉和隐伏岩体,揭示深部高品位铍矿化等找矿线索,显示南岭地区具有稀有金属深部成矿的巨大潜力。此外,在幕阜山岩体的西南缘,近年来发现黄柏山锂铌钽伟晶岩矿床,矿化组合以Be-Nb-Ta-Li为主,产出较为新鲜、基本未发生锂流失的锂辉石,经济价值较高(李鹏等,2023)。
3.2喜马拉雅成矿带稀有元素矿床找矿突破
喜马拉雅成矿带属于冈底斯-藏南成矿带的一部分。深地专项对喜马拉雅成矿带东段扎西康-错那洞铅锌多金属矿集区系统开展多源大尺度重磁、大地电磁测深等地球物理探测与综合信息解译,结合矿区精细构造-蚀变填图等工作,查明深部地质背景、蚀变矿化空间结构,实现矿集区3000m三维透明化(李光明等,2017)。该专项建立喜马拉雅成矿带伟晶岩型铍矿、矽卡岩型铍钨矿、锡石硫化物型锡钨铍矿、独立萤石矿、脉状铅锌矿的“五位一体”稀有金属成矿新模型,提出岩体接触带、拆离断层是矿体最有利的赋存部位,建立了深部铍锡钨矿体预测评价指标体系,明确了找矿勘查主攻方向(李光明等,2017)。
3.3甲基卡锂矿深部找矿技术示范
甲基卡锂矿田位于四川省西部,地处青藏高原东南缘。区内花岗岩体侵入于三叠纪复理石建造中,并在二者内外接触带派生一系列花岗伟晶岩脉。1996年以前共发现甲基卡地区含稀有金属伟晶岩矿脉114条,探明氧化锂(Li2O)储量92万t;为大型花岗伟晶岩型稀有金属矿床,共生的氧化铍储量也达到大型矿床规模。2011年以来,甲基卡地区累计新增Li2O资源量107.67万t,形成甲基卡大型锂矿基地。目前,川西地区实际控制的硬岩型锂矿资源储量已超300万t(王登红等,2019),是我国锂辉石资源量最集中的地区之一。
甲基卡矿田近年来发现的新三号脉(X03)为伟晶岩型与花岗岩型复合体(王登红等,2022),全脉矿化,氧化锂资源量达88.55万t,成为亚洲第一大锂辉石单脉(杨荣等,2020)。新三号脉(X03)具有以下综合地球物理特征:①位于布格重力梯度带、剩余重力低异常区域;②位于地磁化极梯度带、磁源重力低异常区域;③位于浅部视电阻率南北向高异常分布区域,其深部分布有规模和强度更大的视电阻率高异常(杨荣等,2020)。
锂同位素组成分析与填图研究表明,锂同位素变化规律也可以指导深部找矿,即“以锂找锂”。以川西甲基卡矿脉ZK1101为例,锂同位素组成的分布在钻孔围岩部分呈现特殊现象——随着深度的加大,43.8~69.3m和80.47~126.49m两段围岩的δ7Li值出现先减后增的“V”字型特点,预示其下方可能存在一个含锂的“热源”,其深部仍具找矿潜力。创新“五层楼+地下室”锂矿勘查模型(王登红等,2017),在甲基卡外围的日西柯、鸭柯柯、麦基坦南部、卡鲁安等矿区,开展了异常查证。在日西柯矿区共揭露13层伟晶岩层,累计视厚度24.39m;揭露锂辉石伟晶岩矿脉3条,锂辉石含量在5%~15%之间,累计厚度13.91m,Li2O资源量19.5万t,BeO资源量212.7万t。在鸭柯柯矿区揭示4条锂矿脉,探获Li2O资源量10.8万t。在麦基坦南部地区即X03号锂矿脉正南端,经钻孔验证,揭示大致呈南北向展布的矿化伟晶岩脉,控制了两个含矿层,探获Li2O资源量9.7万t。
3.4大红柳滩伟晶岩型锂铍稀有金属成矿带找矿突破
新疆和田的西昆仑大红柳滩一带伟晶岩型锂铍等稀有金属成矿带位于康西瓦断裂南侧、大红柳滩-郭扎错断裂北侧。区内广泛发育三叠纪二长花岗岩,锂铍矿体产于花岗伟晶岩中,成矿时代为晚三叠世—早侏罗世(涂其军等,2019)。近几年已发现多处具有大型—超大型找矿前景的锂铍等稀有金属矿产地,形成稀有金属矿产后备基地(涂其军等,2019)。
大红柳滩509道班西锂铍多金属矿区异常查证6个钻孔,钻探总工作量2341.38m。初步圈定锂铍矿体120余条,主要赋存在透辉石角岩中,直接赋矿围岩为花岗伟晶岩脉。矿体主要分布在岩体外接触带长约7.5km,宽500~800m的范围内,走向北西—南东,倾向北东,倾角15°~25°,矿体沿倾向向北东延伸稳定,呈“背型”形态。主矿体长640~960m,厚2.0~16.2m,矿体最厚可达25.7m,Li2O平均品位1.33%~2.49%、最高可达4.26%,BeO平均品位0.041%~0.085%,初步探获Li2O资源储量57.6万t,BeO资源量1.7万t,大红柳滩矿床规模已达超大型。
4.稀散元素矿床勘查进展
以扬子地块西缘若干稀散金属富集区为研究基地,深地专项通过稀散金属成矿背景、时空分布规律和超常富集机制研究,揭示稀散元素成矿的特殊性和必然性。根据川滇黔地区低密度水系沉积物锌、锗含量数字特征和分布规律,建立了“以锌找锗”的区域找矿模型,圈定黑区-赤普等十多个锗矿田级找矿远景区。深地专项温汉捷团队在贵州黄丝背斜的竹林沟锌矿床中发现锗的超常富集,探明共(伴)生锗资源储量超过400t,达到大型锗矿床规模;在半边街锌矿探明共(伴)生锗资源储量超过900t,达到超大型锗矿床规模。同时,预测黄丝背斜地区的锗资源储量可超过2000t。
5.“三稀”关键矿产成矿远景区优选
5.1滇黔“三稀”矿产成矿远景区
5.2稀有金属成矿远景区
6.结论
“十三五”以来,受到深地资源勘查开采重点专项(DREAM)、第二次青藏高原综合科学考察和中国地质调查局矿产资源调查等项目的支持,针对稀土、稀有、稀散金属等关键矿产,开展成矿系统的深部结构、深部过程、矿产分布规律与矿体定位等控矿要素的整体研究。初步阐明成矿背景,揭示了重要矿床的形成时代、深部成矿机制与成矿末端效应,实现了重点矿集区“透明化”勘查示范,通过增储实践,成效显著。
(1)创建“五元一体”的稀土成矿与勘查模型,获得稀土找矿重大突破。深地专项在赣南等地区新发现的陆内浅变质岩风化壳离子吸附型稀土矿,形成以浸出相和赣南钻为核心的勘查评价技术体系,实现绿色、经济、安全、高效勘查评价和找矿重大突破,赣州稀土资源储量增长显著。
(2)在喜马拉雅东段扎西康-错那洞矿集区,建立伟晶岩型铍矿、矽卡岩型铍钨矿、锡石硫化物型锡钨铍矿、独立萤石矿、脉状铅锌矿“五位一体”的成矿新模型,新发现祥林、日纳等大型、超大型矿床,取得铍钨多金属找矿重大突破,开辟了特提斯喜马拉雅成矿带铍-钨-锡等关键矿产战略新区。
(3)建立锂能源矿产成矿理论,创新锂矿勘查模型。“以锂找锂”的探测技术助力深部找矿,为我国和全球锂资源找矿开拓了重要方向。初步建立锂成矿的“多旋回深循环内外生一体化”理论,创新“五层楼+地下室”锂矿勘查模型;将黏土型锂矿床分为火山岩和碳酸盐两种亚型,创新提出“碳酸盐黏土型锂-镓-稀土矿床”新类型与成矿模式。发现“有铝有锂”的锂-铝土矿伴生规律;发现内蒙古维拉斯托隐爆角砾岩型锂矿(锂云母型);探获甲基卡、大红柳滩和滇中小石桥等地区大型-超大型锂矿床,取得找矿突破。
(4)系统查明扬子板块西缘铟、锗、镓、铌、稀土等三稀金属超常富集的物质基础与机制,系统提出“表生风化-沉积型三稀金属成矿体系”,构建稀散金属成矿模式与“以锌找锗”的找矿模型,探明共(伴)生锗资源储量可达到大型—超大型规模。