陳靜，韓杰，余福承，王秉璋，李五福

(1.青海師范大學地理科學學院，西寧 810016；2.青海省地質(zhì)調(diào)查院，西寧 810012)

0 引言

宗務(wù)隆(山)構(gòu)造帶地處青藏高原東北緣(圖1)，在其南側(cè)形成了具有規(guī)模的海西-印支期巖漿巖帶，與“馬爾康-雅江-喀喇昆侖巨型鋰礦帶”[1]的成礦環(huán)境有很大的相似性[2]。茶卡北山鋰多金屬礦是宗務(wù)隆構(gòu)造帶中首個被證實的鋰稀有多金屬礦床，該礦床的發(fā)現(xiàn)可推斷宗務(wù)隆構(gòu)造帶東段可能是青藏高原北部一條新的、重要的鋰、鈹?shù)V成礦帶[2]。

圖1 青藏高原東北緣地質(zhì)構(gòu)造分區(qū)略圖(據(jù)潘桂棠等[3]，修改)Fig.1 Tectonic division map of northeast margin of the Qianghai-Tibet plateau

茶卡北山鋰多金屬礦床為近兩年的新發(fā)現(xiàn)，目前僅有王秉璋等[2]對其成礦地質(zhì)特征、成巖時代以及成礦環(huán)境進行過初步探討，認為含礦偉晶巖形成時代為217.0 Ma±1.8 Ma—235.9 Ma±2.3 Ma，是變質(zhì)基底達肯大坂巖群重熔形成的高分異花崗巖，形成于宗務(wù)隆構(gòu)造帶晚三疊世碰撞或后碰撞構(gòu)造階段。由于文獻[2]得出的含礦偉晶巖形成時代跨度較大(約18 Ma)，并不能約束該礦床的成礦時代，因此，本文將通過對含綠柱石白云母偉晶巖中的白云母進行40Ar-39Ar熱年代學研究，以限定茶卡北山偉晶巖型鋰多金屬礦床的形成時代，這對在該區(qū)進一步開展稀有金屬礦床找礦研究具有重要意義。

1 成礦地質(zhì)背景及偉晶巖特征

茶卡北山地區(qū)位于宗務(wù)隆構(gòu)造帶東段(圖1)，出露地層主要有中新元古界達肯大坂巖群，由片麻巖、片巖和大理巖組成，其次分布有石炭-二疊系甘家組砂巖—灰?guī)r組及早中三疊統(tǒng)隆務(wù)河組碎屑巖相濁積巖。區(qū)內(nèi)斷裂主體為NW-SE向，與地層走向基本一致(圖2a)。侵入巖主要為奧陶紀輝長巖-閃長巖組合、印支期花崗巖及廣泛發(fā)育的偉晶巖脈。礦區(qū)內(nèi)偉晶巖脈分布于元古代達肯大坂巖群片巖和奧陶紀石英閃長巖之中(圖2b)。

目前在茶卡北山礦區(qū)內(nèi)已發(fā)現(xiàn)356余條偉晶巖脈，脈體規(guī)模大小不等，脈寬一般為0.2～20 m，最寬者超過40 m，長50～400 m，呈透鏡狀、巢狀、囊狀、條帶狀等形態(tài)，多為NW向展布，部分為EW向、NE向等，礦體傾角一般在40～65°，整體傾向NE。根據(jù)圍巖巖性的不同，可將其劃分為3條偉晶巖帶，與區(qū)域構(gòu)造線走向一致，均為NW向產(chǎn)出。

Ⅰ號偉晶巖帶圍巖為石英閃長巖，Ⅱ號帶圍巖為中粒二云石英片巖，Ⅲ號帶圍巖為糜棱巖化石英閃長巖。偉晶巖脈的巖性主要有6種：灰白色含鋰輝石花崗偉晶巖、淺肉紅色含綠柱石花崗偉晶巖、灰白色含綠柱石白云母花崗偉晶巖、灰白色含針狀電氣石細紋象結(jié)構(gòu)花崗偉晶巖、灰白色粗紋象結(jié)構(gòu)花崗偉晶巖、灰白色含粗粒電氣石花崗偉晶巖。這些偉晶巖結(jié)晶年齡主要集中在晚三疊世晚期，均具有低且負的εHf(t)值和古老的tDM2模式年齡。王秉璋等[2]認為，變質(zhì)基底達肯大坂巖巖群為茶卡北山偉晶巖源巖，與宗務(wù)隆構(gòu)造帶內(nèi)大面積出露的晚二疊世—早三疊世花崗巖并無成因上的聯(lián)系。

2 圍巖蝕變與礦化特征

茶卡北山鋰多金屬礦圍巖蝕變主要沿構(gòu)造破碎帶、石英脈、偉晶巖脈、巖體和圍巖的接觸邊緣，蝕變類型主要為鉀化、碳酸鹽化、綠簾石化、高嶺土化、白云母化等。其中，白云母化和鉀化與成礦關(guān)系密切，目前發(fā)現(xiàn)的鈹?shù)V化體均產(chǎn)于偉晶巖中，尤其是鉀化、白云母化較強的偉晶巖中，即使未見綠柱石仍有鈹?shù)V化。含礦巖石較為單一，均為花崗偉晶巖，巖性主要為灰白色含鋰輝石花崗偉晶巖和灰白色含綠柱石白云母花崗偉晶巖。含鋰輝石花崗偉晶巖礦石礦物主要有鋰輝石、綠柱石、鋰云母、鈮鉭鐵礦等，脈石礦物主要有鉀長石、斜長石、石英、白云母以及少量黑云母、磷灰石和鋯石；含綠柱石白云母花崗偉晶巖礦石礦物為綠柱石(多數(shù)含量≤1%，少數(shù)可達6%)，脈石礦物主要有鈉長石、石英、鉀長石、白云母、絹云母、黑云母、電氣石、石榴子石等。

3 樣品采集及分析測試結(jié)果

3.1 樣品采集及礦物學特征

本次40Ar-39Ar同位素測年挑選的白云母采自茶卡北山鋰稀有多金屬礦區(qū)東部含綠柱石白云母偉晶巖，采樣位置見圖2b所示。

偉晶巖樣品呈灰白色，偉晶結(jié)構(gòu)，塊狀構(gòu)造(圖3a)，主要成分為鈉長石(約占45%)、鉀長石(約20%)、石英(約26%)、白云母-鋰云母(約4%)、綠柱石(3%)、電氣石-石榴石(約1%)、微量鋯石+磷灰石及不透明金屬礦物(約1%)(圖3b)。手標本和鏡下特征觀察，白云母樣品新鮮，未受到后期蝕變影響。

圖3 青海茶卡北山鋰稀有多金屬礦床白云母偉晶巖特征Fig.3 Features of muscovite granitic pegmatite in Chaka Beisan Li-poly metallic deposita.含綠柱石白云母偉晶巖(手標本)；b—d.偉晶巖薄片顯微特征(+)Ab.鈉長石；Qz.石英；Kf.鉀長石；Lpd.鋰云母；Mu.白云母；Pl.斜長石；Ber.綠柱石；Tur.電氣石

3.2 分析方法和測試結(jié)果

(1)分析測試方法

白云母40Ar-39Ar同位素測年在澳大利亞墨爾本大學完成。將新鮮未蝕變的巖石樣品清潔并粗碎至40目，經(jīng)人工挑取合適顆粒，用酸進行處理(斜長石處理：超聲波水浴(約50 ℃)中使用3.5 mol/L HCl 60 min，后7% HF 5 min，最后使用1 mol/L HNO360 min，并置于去離子水和丙酮中清洗；角閃石的處理方式：超聲波水浴(約50 ℃)中使用1 mol/L HNO360 min，后置于去離子水和丙酮中清洗)。處理完的樣品稱重，并裝入鋁制的小包裝，樣品包裝袋與標樣(Fish Canyon tuff sanidine，年齡=28.1260 Ma±0.0093 Ma (1σ)；Phillips等.2017)交錯放置于硅酸鹽玻璃管內(nèi)(玻璃管型號UM#84)。后放置于美國地質(zhì)調(diào)查局(USGS)的TRIGA反應(yīng)堆中照射(40 MWhr)。經(jīng)反應(yīng)堆照射后，將礦物分離物從包裝中取出。

40Ar-39Ar同位素使用Thermofisher ARGUSVI多接收質(zhì)譜儀進行激光分段升溫分析，樣品在450 ℃下放氣2 h，之后在500～1350 ℃逐漸加熱。達到所需溫度需要大約3 min，每個加熱步驟的持續(xù)時間為20 min。在樣品被送入VG3600質(zhì)譜儀之前萃取氣體，先由多臺SAES鋯-鋁(Zr-Al)吸氣劑凈化清洗。

通過對標準空氣體積的分析來檢查質(zhì)量歧視效應(yīng)和儀器校準。修正干擾反應(yīng)系數(shù)，數(shù)據(jù)集中顯示了通過輻射測定的型號UM#84玻璃管中的高純度K玻璃和Ca鹽。發(fā)布的數(shù)據(jù)已經(jīng)修正系統(tǒng)背景、質(zhì)量歧視效應(yīng)、梯度影響和大氣污染。除非另有說明，與年齡測定相關(guān)的誤差不包括J值的不確定性、標樣年齡誤差影響和衰減常數(shù)[4]。實驗數(shù)據(jù)使用ISOPLOT程序計算坪年齡及正、反等時線[5]，坪年齡誤差以2σ給出。

(2)測試結(jié)果

白云母40Ar-39Ar測試數(shù)據(jù)結(jié)果見表1，樣品激光加熱分為12個階段(圖4)。

表1 青海茶卡北山鋰稀有多金屬礦床白云母40Ar-39Ar分析結(jié)果Table 1 Analysis of 40Ar-39Ar of muscovite from Chaka Beishan Li-rare poly metallic deposit

從圖4可以看出，第2階段到第11階段隨著溫度從750 ℃逐漸升到1100 ℃，其年齡值基本差別不大(210.4 Ma—212.7 Ma)，年齡坪非常平坦。39Ar釋放量高于50%是檢驗形成的年齡坪真實性的主要依據(jù)[6]。本次測試中10個溫階積累的39Ar釋放量為56.7%，表明坪年齡真實可靠。因此，本次對茶卡北山偉晶巖型鋰多金屬礦床含綠柱石白云母偉晶巖進行白云母40Ar-39Ar測年的坪年齡為212.60 Ma±0.64 Ma。

圖4 茶卡北山鋰偉晶巖型稀有多金屬礦白云母偉晶巖白云母40Ar-39Ar坪年齡圖Fig.4 40Ar-39Ar plateau age of muscovite from muscovite granitic pegmatite in Chaka Beishan Li-rare poly metallic deposit

4 結(jié)果討論及地質(zhì)意義

云母不僅是偉晶巖整個巖漿階段的結(jié)晶產(chǎn)物，也是熱液過程的參與者。作為層狀硅酸鹽礦物，層間或八面體位置上可容納鋰、銣銫、錫、鈮鉭等稀有金屬[7]。因此，云母可以成為稀有金屬重要的載體礦物，從而為研究花崗巖或偉晶巖中稀有金屬成礦作用發(fā)揮重要作用。

茶卡北山偉晶巖型鋰稀有多金屬礦床偉晶巖結(jié)晶過程首先經(jīng)歷K(Na)階段，晶出文象、變文象偉晶巖，隨著大量含K礦物的晶出，Na濃度增高，引起Na取代K的作用，由于水解作用，鉀長石被白云母-石英所交代(圖3c)；當偉晶巖熔體原始成分中Li含量很高時Na-Li階段形成，即在K(Na)、Na(K)階段之后，大量鋰輝石結(jié)晶，形成灰白色含鋰輝石花崗偉晶巖。在晚期Na(K)階段大量的鈉長石晶出，在鈉長石晶出晚期，有相當數(shù)量的白云母充填于鈉長石板條狀晶體間隙中結(jié)晶，當白云母特別富集時形成為白云母集合體；在偉晶巖晚期階段表現(xiàn)為Li-Cs階段，Li在溶液中再一次富集，可能伴隨有Cs的富集，該階段以大量鋰云母的晶出為特征，Li賦存于白云母層間或八面體上，并呈典型的玫瑰紫自形-半自形楔狀集合體產(chǎn)出(圖3d)，常伴有綠色及多色電氣石晶出(圖3a)。鋰云母不僅是高分異花崗巖最重要的造巖礦物學標志之一[8]，也是稀有金屬成礦作用中重要的鋰礦物，如世界著名稀有金屬礦床可可托海三號偉晶巖晚期階段也出現(xiàn)大量鋰云母[9]。

白云母的封閉溫度在中等冷卻速率下約為350 ℃[10]，而在壓力增大、快速冷卻、礦物顆粒增大等情況下封閉溫度會增高[11-12]。本文所測白云母樣品取自含綠柱石白云母偉晶巖的白云母集合體(圖3a)，具有較大的礦物顆粒，其封閉溫度應(yīng)大于350 ℃，可能達到400 ℃。由于晚三疊世晚期青藏高原東北部處于造山后伸展階段，具有較低的熱歷史，該樣品40Ar-39Ar體系受到后期熱事件影響的可能性較低。因此，偉晶巖中白云母40Ar-39Ar 年齡可以代表偉晶巖結(jié)晶晚期階段大量白云母富集及鋰成礦(鋰云母形成)時間。

王秉璋等[2]對兩類含礦偉晶巖——含鋰輝石花崗偉晶巖和含綠柱石白云母花崗偉晶巖進行了LA-ICP-MS鋯石U-Pb測試，得到其形成時代分別為217.0 Ma±1.8 Ma和235.9 Ma±2.3 Ma，表明偉晶巖形成至少有2期，而本次所獲得的白云母40Ar-39Ar年齡與晚期偉晶巖年齡相近，基本限定了成礦年齡為晚三疊世晚期。

5 結(jié)語

茶卡北山偉晶巖型鋰稀有多金屬礦床的發(fā)現(xiàn)證實宗務(wù)隆構(gòu)造帶南側(cè)是青藏高原北部一條新的、重要的鋰、鈹?shù)V成礦帶。對該礦床含綠柱石白云母偉晶巖進行白云母40Ar-39Ar測年獲得40Ar-39Ar坪年齡為212.60 Ma±0.64 Ma，與晚期偉晶巖結(jié)晶年齡相近，基本限定茶卡北山偉晶巖型鋰稀有多金屬礦床的成礦年齡為晚三疊世晚期。