周起鳳 秦克章 何暢通 吳華英 劉宇超 牛向龍 莫凌超 劉小馳 趙俊興

1.中國冶金地質總局礦產資源研究院,北京 101300 2.中國科學院礦產資源研究重點實驗室,中國科學院地質與地球物理研究所,北京 100029 3.中國科學院大學地球與行星科學學院,北京 100049 4.巖石圈演化國家重點實驗室,中國科學院地質與地球物理研究所,北京 100029

稀有金屬(鋰、鈹、鈮、鉭、銫、鋯、鎢、錫)是非常重要的戰(zhàn)略金屬?；◢弬ゾr和花崗巖是稀有金屬的主要賦存巖石。稀有金屬礦物種類繁多，鋰礦物主要為鋰輝石、透鋰長石、磷鋰鋁石、磷鐵鋰礦、鋰云母、鐵鋰云母、鋰電氣石、鋰霞石等；鈹主要存在于綠柱石、銫綠柱石、香花石和硅鈹石等礦物中；常見的鈮鉭礦物包括鈮鐵礦族礦物、燒綠石、細晶石、鈾細晶石、錫錳鉭礦、黑稀金礦、褐釔鈮礦等。這些稀有金屬礦物的產出表明體系中稀有金屬的富集和飽和，其顏色、晶形、種屬、化學組成以及內部結構分帶，反映了結晶環(huán)境和結晶介質的性質，可指示巖漿分異程度，示蹤巖漿分異演化過程(London,1986;Charoyetal.,2001;Bobosetal.,2007;Van Lichterveldeetal.,2007,2018;Grundmann and Morteani，2008；Wangetal.，2009；Uheretal.，2010;Raoetal.,2012;Merinoetal.，2013;Badaninaetal.,2015;Zhouetal.,2015,2021;Melcheretal.,2017;Kaeteretal.,2018;Xieetal.,2018b;Diasetal.,2019;Liuetal.,2020;Yinetal.,2020)。

喜馬拉雅是全球著名的淡色花崗巖帶。近年來，針對喜馬拉雅淡色花崗巖和偉晶巖在巖石成因和稀有金屬礦化等方面開展了深入研究，并取得了重要進展(吳福元等,2015;Gaoetal.,2017;Wangetal.,2017;李光明等,2017;曾令森等,2019;Liuetal.,2020;何暢通等,2020;Fanetal.,2021;高利娥等,2021;秦克章等,2021a)。在2020年第二次青藏高原綜合科學考察中，秦克章研究員一行在喜馬拉雅東段庫曲巖體中發(fā)現(xiàn)了含鋰輝石和綠柱石偉晶巖。這表明庫曲巖體具有鋰鈹?shù)V化跡象，很可能是喜馬拉雅東段尋找鋰鈹?shù)V化偉晶巖的重要靶區(qū)。本文將通過庫曲巖體的巖相/偉晶巖結構帶特征分析和稀有金屬礦物(鋰輝石、綠柱石和鈮鉭氧化物)研究，揭示礦物結晶環(huán)境與巖漿分異演化程度，探討庫曲巖體的鋰礦化遠景。

1 區(qū)域地質概況

喜馬拉雅造山帶是青藏高原的重要組成部分，由北向南依次為特提斯喜馬拉雅、高喜馬拉雅、低喜馬拉雅和次喜馬拉雅，分別以藏南拆離系、主中央逆沖斷層和主邊界逆沖斷層為界。喜馬拉雅淡色花崗巖沿兩條帶分布，分別是特提斯喜馬拉雅淡色花崗巖帶(北帶)和高喜馬拉雅淡色花崗巖帶(南帶)(Zhangetal.,2012;吳福元等,2015)。北帶淡色花崗巖多位于穹窿核部，或以獨立侵入體形式侵入于特提斯喜馬拉雅巖系，南帶淡色花崗巖以巖席、巖床、巖株形式侵入高喜馬拉雅變質巖系中(吳福元等,2015)。喜馬拉雅淡色花崗巖暗色礦物含量低于5%，包括黑云母花崗巖、二云母花崗巖、白云母花崗巖、電氣石花崗巖和石榴石花崗巖，其中，二云母花崗巖是喜馬拉雅淡色花崗巖的主體巖石類型，電氣石花崗巖和石榴石花崗巖多以脈體形式賦存于二云母花崗巖中，淡色花崗巖內見花崗偉晶巖(吳福元等,2015;Wangetal.,2017)。這些淡色花崗巖具有高硅過鋁或強過鋁的特點，呈現(xiàn)高分異特征，形成于原喜瑪拉雅(44～26Ma)、新喜馬拉雅(26～13Ma)和后喜馬拉雅(13～7Ma)三個階段(吳福元等,2015)。目前，已在這些淡色花崗巖和花崗偉晶巖中找到了大量稀有金屬礦物，其中以綠柱石、鈮鉭氧化物和錫石為主(Wangetal.,2017)。近期在普士拉和拉隆地區(qū)也報道了鋰輝石的存在(Liuetal.,2020;付建剛等,2020)。新近又在喜馬拉雅西段發(fā)現(xiàn)頗具規(guī)模的鋰礦化偉晶巖(秦克章等，2021b;趙俊興等，2021)。由此可見，稀有金屬礦化與這些淡色花崗巖和花崗偉晶巖密切相關。

喜馬拉雅東段(澤當-隆子-錯那一線)由北向南產出雅拉香波穹窿、錯那洞穹窿、庫曲巖體和錯那巖體(圖1)。這些穹窿和淡色花崗巖體位于藏南拆離系以北的特提斯喜馬拉雅巖系中(圖1)。雅拉香波穹窿中產出綠柱石偉晶巖。錯那洞是新發(fā)現(xiàn)的超大型鎢-錫-鈹?shù)V床(李光明等,2017)，淡色花崗巖體規(guī)模大，巖石類型多樣，具有高分異的特征，巖漿作用發(fā)生于34～26Ma、24～18Ma和16～14Ma(Xieetal.,2018a,2020;黃春梅等,2018;張林奎等,2019;何暢通等,2020;張志等,2020)。綜上所述，喜馬拉雅東段具有較好的稀有金屬成礦潛力。

圖1 喜馬拉雅東段區(qū)域地質簡圖(據(jù)Xie et al.,2018a和中國地質調查局成都地質調查中心,2019(1)中國地質調查局成都地質調查中心.2019.岡底斯-喜馬拉雅成礦帶地質圖改繪)HCS-高喜馬拉雅結晶巖系;THS-特提斯喜馬拉雅沉積序列;STDS-藏南拆離系Fig.1 Geological sketch map of the East Himalaya (modified after Xie et al.,2018a)HCS-Higher Himalayan crystalline rock series;THS-Tethys Himalayan sedimentary sequence;STDS-southern Tibetan detachment system

2 庫曲巖體

庫曲巖體位于喜馬拉雅東段南側，主要由淡色花崗巖和花崗偉晶巖組成。圍巖是古生界熱拉巖組，巖性以石榴石二云石英片巖為主。淡色花崗巖包括二云母花崗巖、白云母花崗巖和電氣石花崗巖?；◢弬ゾr可分為兩類，即產出于花崗巖內的小體積偉晶巖相以及獨立的花崗偉晶巖脈。

2.1 淡色花崗巖

庫曲巖體東側、中部和西側均觀察到二云母花崗巖(圖2a)。東側二云母花崗巖粒度大，局部可見云母定向排列(圖2b)。中部二云母花崗巖發(fā)育石榴石，局部產出二云母偉晶巖相。庫曲巖體中部和西側觀察到白云母花崗巖(圖2i)。部分白云母花崗巖內產出體積不等的偉晶巖相，這些偉晶巖相呈囊狀或脈狀與白云母花崗巖呈漸變過渡接觸。偉晶巖相主要為石英-長石-白云母-電氣石-石榴石-綠柱石偉晶巖、塊體長石等。含有偉晶巖相的白云母花崗巖的石榴石含量升高。庫曲巖體的東側和中部出露電氣石花崗巖。巖體東側的電氣石花崗巖產出于花崗偉晶巖脈和二云母花崗巖的接觸部位(圖2b)。巖體中部電氣石花崗巖出露面積大，電氣石花崗巖侵入白云母花崗巖(圖2h)。

2.2 花崗偉晶巖

圖2 庫曲巖體的淡色花崗巖與偉晶巖脈(a)庫曲巖體二云母花崗巖、電氣石花崗巖與偉晶巖的露頭;(b)二云母花崗巖與電氣石花崗巖;(c)二云母花崗巖與花崗偉晶巖;(d)似文象偉晶巖，見綠柱石;(e)似文象偉晶巖;(f)分層細晶巖與塊體長石;(g)庫曲巖體中部露頭，白云母花崗巖內發(fā)育含石榴石偉晶巖脈、含電氣石偉晶巖脈以及含綠柱石偉晶巖脈，其中含電氣石偉晶巖脈切穿含石榴石偉晶巖脈;(h)電氣石花崗巖侵入白云母花崗巖;(i)庫曲巖體西側的二云母花崗巖與白云母花崗巖Fig.2 The lecuogranites and pegmatite dykes of the Kuqu intrusion(a)the outcrop of the two-mica granite,tourmaline granite and pegmatite dyke in the eastern part of the Kuqu intrusion;(b)two-mica granite and tourmaline granite;(c)two-mica granite and pegmatite;(d)quartz-feldspar-muscovite associated with beryl;(e)tourmaline-quartz-feldspar-muscovite;(f)layered aplite and blocky feldspar;(g)muscovite granite with garnet-pegmatite,tourmaline-pegmatite and beryl-pegmatite in the middle part of the Kuqu intrusion,and the garnet-pegmatite dyke crosscuts the tourmaline pegmatite dyke;(h)tourmaline granite formed later than muscovite granite;(i)two-mica granite and muscovite granite in the western part of the Kuqu intrusion

圖3 庫曲巖體中產出稀有金屬礦物的代表性巖石照片(a)似文象偉晶巖;(b)石英-鈉長石-白云母偉晶巖;(c)塊體長石-鈉質細晶巖;(d)塊體長石-電氣石鈉質細晶巖;(e)鋰輝石-塊體長石，局部見鈉質細晶巖;(f)含偉晶巖相的白云母花崗巖;(g)電氣石花崗巖.礦物縮寫：Ab-鈉長石;Kf-鉀長石;Ms-白云母;Qz-石英;Brl-綠柱石;Spd-鋰輝石;Tur-電氣石;Grt-石榴石Fig.3 Photos of the representative rocks containing rare-element minerals in the Kuqu intrusion(a)tourmaline-K-feldspar-quartz-muscovite pegmatite;(b)quartz-albite-muscovite pegmatite;(c)block K-feldspar and aplite;(d)block K-feldspar and aplite;(e)spodumene-blocky K-feldspar with aplite;(f)muscovite granite containing pegmatite rock;(g)tourmaline granite.Ab-albite;Kf-K-feldspar;Ms-muscovite;Qz-quartz;Brl-beryl;Spd-spodumene;Tur-tourmaline;Grt-garnet

3 樣品與實驗分析方法

3.1 稀有金屬礦物產狀

庫曲巖體中綠柱石較為發(fā)育，主要產出于白云母花崗巖中的偉晶巖相、電氣石花崗巖和花崗偉晶巖(包括似文象偉晶巖、石英-鈉長石-白云母偉晶巖、塊體長石-鈉質細晶巖以及塊體長石-電氣石鈉質細晶巖)中(圖3)。綠柱石呈半自形-自形(粒徑100μm～1cm)與鉀長石、鈉長石、石英、白云母、電氣石、石榴石和磷灰石等礦物共生。鈮鉭氧化物在似文象偉晶巖、白云母花崗巖的偉晶巖相和電氣石花崗巖中零星產出，主要呈自形-半自形晶(粒徑10～200μm)與鉀長石、鈉長石、石英、電氣石、磷灰石和鐵氧化物等礦物共生。鋰輝石產出于花崗偉晶巖內，呈白色-綠色的自形-半自形晶(粒徑)，與微斜長石、細粒鈉長石-石英-石榴石等共生。本次研究的樣品中似文象偉晶巖和電氣石花崗巖采自庫曲巖體東側，石英-鈉長石-白云母偉晶巖采自庫曲巖體中部，白云母花崗巖中的偉晶巖相、塊體長石-鈉質細晶巖、塊體長石-電氣石鈉質細晶巖和鋰輝石-塊體長石-細晶巖采自庫曲巖體西側。

3.2 礦物主量元素分析

礦物微區(qū)主量元素分析在中國地質科學院礦產資源研究所電子探針(EPMA)實驗室利用JEOL-JXA8800電子探針完成。其加速電壓為15kV，電子束電流10nA，束斑直徑為5μm(鋰輝石和綠柱石)或1μm(鈮鉭氧化物)，每個元素數(shù)據(jù)采集時間20～40s。測試使用的標準樣品為天然樣品和人工合成氧化物，包括硬玉(Na Kα 和Si Kα)、剛玉(Al Kα)、螢石(F Kα)、鐵橄欖石(Fe Kα)、鎂橄欖石(Mg Kα)、鈣薔薇輝石(Ca Kα)、MnTiO3(Mn Kα)、磷灰石(P Kα)、金紅石(Ti Kα)、Cr2O3(Cr Kα)、KTiOPO4(K Kα)、SrSO4(Sr Kα)、BaTiO3(Ba Kα)、RbTiOPO4(Rb Kα)、銫榴石(Cs Kα)、白鎢礦(W Kα)、LiTaO3(Ta Kα)、KNbO3(Nb Kα)、錫石(Sn Kα)、ZrO2(Zr Kα)、UO2(U Kα)、ScP5O14(Sc Kα)、YAG(Y Kα)、PbS(Pb Kα)。數(shù)據(jù)采用ZAF方法(Armstrong，1989)校正。綠柱石的BeO和部分Li2O含量計算方法據(jù)(Brandetal.，2009)。鋰輝石和部分綠柱石的Li2O含量根據(jù)LA-ICP-MS測試的Li含量換算獲得。鋰綠泥石的Li2O含量根據(jù)Na+K+Li+Rb+Cs=1計算獲得。

3.3 LA-ICP-MS

礦物微區(qū)微量元素分析在中國地質科學院地質研究所礦物/包裹體微區(qū)分析實驗室利用激光剝蝕-電感耦合等離子體質譜儀(LA-ICP-MS)完成。激光剝蝕平臺采用NWR 193uc型193nm深紫外激光剝蝕進樣系統(tǒng)，配備雙體積樣品池(Two Volume 2)。質譜儀采用Agilent 7900型電感耦合等離子體質譜儀。采用5個激光脈沖對每個剝蝕區(qū)域進行預剝蝕(剝蝕深度～0.3μm)，以去除樣品表面可能的污染。在束斑直徑30μm、剝蝕頻率10Hz、能量密6J/cm2的激光條件下分析樣品。通常采集20秒的氣體空白，35～40秒的積分區(qū)間。數(shù)據(jù)處理采用Iolite程序(Patonetal.,2010)，以NIST 610作為校正標樣，BCR-2G作為監(jiān)測標樣，Si作為內標元素計算鋰輝石和綠柱石的微量元素含量。元素的準確度水平在推薦值的10 %以內。

4 結果

4.1 鋰礦物

庫曲巖體產出的鋰礦物主要是鋰輝石，偶見鋰綠泥石填隙于鋰輝石內。根據(jù)鋰輝石的產狀、共生礦物和粒度等將其劃分為4類，分別是自形-半自形晶的粗粒鋰輝石(Spd-I)、細粒鋰輝石-石英鑲嵌晶(Spd-II)、中細粒鋰輝石-鉀長石-鈉長石-云母鑲嵌晶(Spd-III)以及具有鋰綠泥石填隙的粗粒鋰輝石(Spd-IV)(圖4)。庫曲巖體代表性鋰輝石的電子探針和LA-ICP-MS分析結果見表1和圖5。鋰輝石的SiO2、Al2O3和Li2O的含量范圍是64.16%～65.42%、27.33～28.18%和7.66%～7.96%，F(xiàn)eO和Na2O的含量為0.40%～0.96%和0.14%～0.24%，MnO(<0.19%)、TiO2(<0.09%)和F(<0.09%)的含量低，Cr2O3、MgO、CaO、BaO、K2O、Cs2O和P2O5的含量多低于檢出限。鋰輝石的微量元素Fe、Na和Mn變化范圍為2232×10-6～6630×10-6、984×10-6～1950×10-6和562×10-6～1471×10-6，Ga、Sn、Zn和Mg含量是38.1×10-6～105×10-6、8.21×10-6～188×10-6、4.45×10-6～145×10-6、bdl(低于檢出限)～136×10-6，Ti、Be、B、Ge和Sc含量為bdl～39.50×10-6、0.48×10-6～5.82×10-6、6.82×10-6～259×10-6、1.90×10-6～3.70×10-6和0.77×10-6～1.66×10-6，V、Hf、Ta、W、Pb、Bi、Th、U的含量多低于檢出限。鋰綠泥石的電子探針分析結果 (表1)顯示SiO2、Al2O3、Li2O和H2O的含量范圍是35.43%～36.91%、42.41%～42.80%、2.91%～3.06%和13.85%～14.30%，F(xiàn)eO和F的含量為1.34%～1.75%和0.64%～0.94%，MgO(0.05%～0.14%)和CaO(0.02%～0.09%)的含量低，TiO2、Cr2O3、MnO、BaO、Na2O、K2O、Cs2O和P2O5的含量低于檢出限。

圖4 庫曲巖體鋰輝石產狀(BSE圖像和顯微鏡下透射光照片)(a、b)粗粒鋰輝石(Spd-I)和細粒鋰輝石-石英鑲嵌晶(Spd-II);(c、d)中細粒鋰輝石(Spd-III)-鉀長石-鈉長石鑲嵌晶;(e)具有填隙鋰綠泥石的粗粒鋰輝石(Spd-IV);(f)鋰輝石-鈉長石-云母脈.礦物縮寫：Coo-鋰綠泥石Fig.4 BSE images and transmission photoes under microprobe of spodumene from the Kuqu intrusion(a,b)coarse spodumene (Spd-I)and fine-grained symplectitic reaction border composed of spodumene (Spd-II)and quartz;(c,d)middle-fine grained mosaic structure of spodumene (Spd-III)-K-feldspar-albite;(e)fractures in coarse spodumene (Spd-IV)filled by cookeite;(f)spodumene-albite-muscovite vein.Coo-cookeite

圖5 不同產狀鋰輝石的微量元素含量對比黑圈為散點值，紅圈為平均值Fig.5 Comparison of compositions of spodumenes in different occurrencesThe black and red circles represent single values and averages,respectively

表1 庫曲巖體中代表性鋰輝石和鋰綠泥石的化學組成(EMPA和LA-ICP-MS)(主量元素:wt%；稀土和微量元素:×10-6)Table 1 The EMPA and LA-ICP-MS results of representative spodumene and cookeite from the Kuqu intrusion (major elements:wt%;trace elements:×10-6)

續(xù)表1Continued Table 1

4.2 鈹?shù)V物

BSE圖像顯示似文象偉晶巖、石英-鈉長石-白云母偉晶巖和電氣石花崗巖中的綠柱石主要為均一結構，白云母花崗巖的偉晶巖相產出均一綠柱石和具有蝕變邊與不規(guī)則分帶的綠柱石，塊體長石-鈉質細晶巖和塊體長石-電氣石鈉質細晶巖發(fā)育不均一綠柱石，包括蝕變邊結構、補丁分帶和復雜不規(guī)則分帶等(圖6)。庫曲巖體代表性綠柱石的電子探針和LA-ICP-MS分析結果見表2。綠柱石的SiO2、Al2O3、BeO(計算值)、Na2O、Cs2O、Li2O(部分為計算值)和FeO的含量變化范圍分別是64.06%～66.52%、18.00%～18.85%、11.78%～13.73%、0.23%～1.36%、0.03%～2.33%、0.07%～1.19%和0.09%～0.96%，TiO2(<0.1%)、MgO(<0.10%)、MnO(<0.06%)和K2O(<0.07%)的含量較低，Rb2O、Cr2O3、CaO、BaO、P2O5和F的含量多低于檢出限。綠柱石的微量元素Fe、Cs、Zn、Rb、Ga的含量范圍為1130×10-6～7230×10-6、354×10-6～19590×10-6、157×10-6～682×10-6、18.9×10-6～230×10-6、17.7×10-6～35.4×10-6，Mg、K、Ti、Mn、Sc含量范圍為bdl～444×10-6、bdl～780×10-6、bdl～78.4×10-6、bdl～50.2×10-6、bdl～5.56 ×10-6，V、Cr、Sn、Pb的含量多低于檢出限。

表2 庫曲巖體代表性綠柱石的化學組成(EMPA和LA-ICP-MS)(主量元素:wt%；稀土和微量元素:×10-6)Table 2 The EMPA and LA-ICP-MS results of representative beryls from the Kuqu intrusion (major elements:wt%;trace elements:×10-6)

續(xù)表2Continued Table 2

圖6 庫曲巖體綠柱石的BSE圖像(a、b)似文象偉晶巖中的均一綠柱石;(c)石英-鈉長石-白云母偉晶巖中的均一綠柱石;(d)塊體長石-鈉質細晶巖中的綠柱石，具有不規(guī)則分帶;(e)塊體長石-電氣石鈉質細晶巖中的綠柱石，具有蝕變邊結構;(f)塊體長石-電氣石鈉質細晶巖中具有補丁分帶的綠柱石;(g)白云母花崗巖的偉晶巖相中產出的均一綠柱石;(h)白云母花崗巖的偉晶巖相中產出的綠柱石，具有不規(guī)則分帶和蝕變邊結構;(i)電氣石花崗巖中的均一綠柱石Fig.6 BSE images of beryl from Kuqu intrusion(a,b)homogeneous beryl from the quartz-feldspar-muscovite pegmatite;(c)homogeneous beryl from the quartz-albite-muscovite pegmatite;(d)beryl with irregular zonation from the blocky feldspar-aplite;(e)beryl with alteration border from the blocky feldspar-tourmaline aplite;(f)beryl with patches from the blocky feldspar-tourmaline aplite;(g)homogeneous beryl from the pegmatite rock in muscovite granite;(h)irregular zoned beryl from the pegmatite rock in muscovite granite;(i)homogeneous beryl from the tourmaline granite

4.3 鈮鉭氧化物

庫曲巖體產出的鈮鉭氧化物包括鈮鐵礦族礦物、釔鈾鉭燒綠石和細晶石。鈮鐵礦族礦物產出于似文象偉晶巖、白云母花崗巖的電氣石-石英-綠柱石偉晶巖相和電氣石花崗巖中，BSE圖像下呈不規(guī)則分帶、蝕變邊結構、以及補丁分帶等(圖7)。釔鈾鉭燒綠石產出于白云母花崗巖與電氣石花崗巖內。白云母花崗巖的偉晶巖相中的釔鈾鉭燒綠石呈自形晶與電氣石、石英和鈉長石共生，電氣石花崗巖中的釔鈾鉭燒綠石呈自形晶與鐵氧化物、磷灰石、鉀長石和石英共生，或作為蝕變邊交代鈮鐵礦族礦物產出(圖7)。細晶石則在電氣石花崗巖中以蝕變邊的形式交代鈮鐵礦族礦物產出(圖7)。

圖7 庫曲巖體鈮鉭氧化物的內部結構(BSE圖像和顯微鏡反光照片)(a)似文象偉晶巖中鈮鐵礦族礦物，具有復雜蝕變邊;(b)似文象偉晶巖內的鈮鐵礦族礦物，具有不規(guī)則分帶;(c)白云母花崗巖的偉晶巖相中鈮鐵礦族礦物，具有復雜蝕變邊;(d)白云母花崗巖的偉晶巖相中不均一釔鈾鉭燒綠石;(e)電氣石花崗巖中具有復雜蝕變邊結構的鈮鐵礦族礦物;(f)電氣石花崗巖中不均一鈮鐵礦族礦物被細晶石和釔鈾鉭燒綠石交代.礦物縮寫：Col-鈮鐵礦;Y-Hat-釔鈾鉭燒綠石;Mic-細晶石Fig.7 BSE images and reflection photos under microprobe of Nb-Ta oxides from the Kuqu intrusion(a)columbite-group mineral with complex alteration border from the quartz-feldspar-muscovite pegmatite;(b)irregular columbite-group mineral from the quartz-feldspar-muscovite pegmatite;(c)columbite-group mineral with complex alteration border from the pegmatite rock in the muscovite granite;(d)heterogeneous Y-hatchettolite from the pegmatite rock in the muscovite granite;(e)columbite-group mineral with complex alteration border from the tourmaline granite;(f)columbite-group mineral altered by microlite and Y-hatchettolite from the tourmaline granite.Col-columbite;Y-Hat-Y-hatchettolite;Mic-microlite

庫曲巖體代表性鈮鉭氧化物的電子探針分析結果見表3。鈮鐵礦族礦物以鈮鐵礦為主，少數(shù)為鉭鐵礦(圖8)。鈮鐵礦族礦物的Nb2O5、Ta2O5、FeO、MnO、WO3和TiO2的含量范圍分別是24.58%～66.61%、11.25%～54.39%、9.01%～15.84%、2.70%～9.05%、0.05%～1.51%和0.26%～2.26%，UO2、SnO2、ZrO2、SiO2、Sc2O3、Y2O3、MgO、CaO和PbO的含量低，Na2O和F的含量低于檢出限。鈮鐵礦族礦物的Ta/(Nb+Ta)和Mn/(Fe+Mn)值范圍分別為0.15～0.57和0.15～0.42。釔鈾鉭燒綠石的Nb2O5、Ta2O5、Y2O3、UO2、FeO、WO3、TiO2、SnO2和MnO的含量范圍分別是14.28%～24.19%、30.30%～40.09%、4.45%～10.49%、6.43%～17.33%、6.71%～9.60%、0.15%～5.72%、0.37%～2.09%、0.96%～4.98%和0.39%～2.70%，ZrO2、SiO2、Sc2O3、CaO、PbO的含量低，MgO、Na2O和F的含量低于檢出限。細晶石的Ta2O5、Nb2O5、CaO、Na2O、F、WO3、TiO2、UO2、SnO2、SiO2、Sc2O3、FeO、MnO和PbO的含量分別為59.00%、8.83%、14.63%、2.32%、2.45%、0.55%、2.48%、4.50%、1.59.%、0.51%、0.20%、0.29%、0.33%和0.04%，ZrO2、Y2O3和MgO的含量低于檢出限。

表3 庫曲巖體代表性鈮鉭氧化物化學組成(EMPA)(wt%)Table 3 The EMPA results of representative Nb-Ta oxides from the Kuqu intrusion (wt%)

續(xù)表3Continued Table 3

圖8 鈮鐵礦族礦物分類圖解Fig.8 Classification of columbite-minerals

5 討論

5.1 礦物結晶環(huán)境

5.1.1 鋰輝石

在花崗偉晶巖的分異演化過程中，鋰鋁硅酸鹽礦物主要形成于巖漿-熱液階段(熔流體階段)(Linnenetal.,2012;Zhouetal.,2015;Yinetal.,2020)，不同的鋰鋁硅酸鹽共生礦物組合形成的溫壓條件有差異(London,1984)。鋰輝石具有巖漿成因和熱液成因(Charoyetal.,2001;Wise and Anderson,2006;Li and Chou,2017;Liuetal.,2020)，受后期熱液交代影響可形成不同的蝕變礦物組合(Bobosetal.,2007;Raoetal.,2012)。庫曲巖體產出的鋰輝石具有四種產狀(圖4)。Spd-I是粗粒自形鋰輝石晶體，與塊體長石共生，可能為熔體結晶的產物。Spd-II與細小蠕蟲狀石英以共生體的形式產出(圖4a,b)。該共生體是偉晶巖中粗大鋰輝石與鈉長石等礦物接觸時常發(fā)育的鑲嵌反應邊(symplectitic reaction borders)，與云母-石英鑲嵌反應邊類似(Rodaetal.,2007)，也屬于不平衡結構，為亞固相線條件下結晶的產物(周起鳳,2013)。Spd-III具有較小的粒度，與鉀長石、鈉長石以及云母呈他形-半自形鑲嵌晶的形式產出(圖4c,d)，表明熔體具有較高的晶體成核密度。Spd-III與周圍粗大的Spd-I和塊體長石共存(圖4c)，且與其它類型鋰輝石相比，具有明顯低的Ti、Ga含量以及變化大的Fe含量(圖5)，揭示了體系中熔體的不均一性。與Spd-I、Spd-II和Spd-III相比，Spd-IV(發(fā)育鋰綠泥石的粗粒鋰輝石，圖4e)具有相對高的微量元素含量，如表現(xiàn)更高的FeO、Na2O、Ti、Sn、Ga、Zn、Mg和Mn，但具有相對低的Li含量(表1和圖5)。這可能與Spd-IV中發(fā)育的填隙狀鋰綠泥石和少量石英相關。一般認為鋰輝石經酸性流體的交代蝕變形成鋰綠泥石和石英(Bobosetal.,2007)。鋰綠泥石的Li2O含量為2.91%～3.06%左右，F(xiàn)eO含量達1.75%，水含量達13.8%(表1)，因此，Spd-IV受到酸性流體的交代使得其成分上相對富Fe貧Li。鋰輝石穩(wěn)定結晶的溫壓條件是300～500MPa和500～700℃(London,1984;Burnham and Nekvasil,1986;Li and Chou,2017)，受熱液交代形成鋰綠泥石和石英組合的溫壓條件為～240MPa和240℃(Bobosetal.,2007)，Spd-IV和填隙狀鋰綠泥石的產出表明體系經歷了溫度壓力的降低。這四種產狀的鋰輝石的成分對比和產狀分析揭示了鋰鋁硅酸鹽礦物形成于復雜的熔流體動蕩結晶環(huán)境，而這與富鋰巖漿的性質(Li and Chou,2017;Fanetal.,2020)密切相關。

5.1.2 綠柱石

庫曲巖體中綠柱石主要為兩類，包括BSE圖象下均一綠柱石(似文象偉晶巖、石英-鈉長石-白云母偉晶巖和電氣石花崗巖)和不均一綠柱石(白云母花崗巖的偉晶巖相、塊體長石-鈉質細晶巖和塊體長石-電氣石鈉質細晶巖)。不均一綠柱石主要以不規(guī)則分帶、富Cs蝕變邊和富Cs補丁(圖6)的形式產出，顯示了熱液流體作用。另一方面，綠柱石替代機制可反映其形成時的環(huán)境(e.g.,Aurisicchioetal.，1988；Wangetal.，2009；Novák and Filip，2010；Uheretal.，2010;Paulyetal.,2021)。庫曲巖體綠柱石的Mg與Al呈負相關，Mg+Fetot與Al呈負相關，替代機制為Na(Fe2+,Mg)□-1Al-1，屬于通道-八面體替代；Na和Li呈線性正相關，Na和Cs呈正相關，替代機制為(Na,Cs)Li □-1Be-1，屬于通道-四面體替代；塊體長石-電氣石鈉質細晶巖中蝕變邊和補丁綠柱石的Cs與Na呈負相關，出現(xiàn)了CsNa-1替代，存在通道中堿金屬陽離子間的置換(圖9)。庫曲巖體綠柱石的替代復雜多樣，與鋰礦化偉晶巖綠柱石的復雜替代機制情況相似，表明結晶介質化學組成跨度大，結晶環(huán)境動蕩，元素交換強烈(周起鳳等,2019)。

圖9 綠柱石Al-(Mg+Fe)、Na-Cs和Na-Li圖解P-Brl-原生綠柱石;S-Brl-蝕變邊和補丁綠柱石Fig.9 Plots of Al vs.(Mg+Fe),Na vs.Cs and Na vs.Li for beryl P-Brl-primary beryl;S-Brl-alteration border and patch of beryl crystal

5.1.3 鈮鐵礦族礦物

由Ta/(Nb+Ta)vs.Mn/(Fe+Mn)圖解，庫曲巖體的原生鈮鐵礦族礦物與蝕變邊以及不規(guī)則分帶鈮鐵礦族礦物發(fā)生Nb-Ta和Fe-Mn分餾，總體上呈富Ta貧Mn的趨勢(圖10)。

圖11 鈮鉭礦族礦物的化學演化Fig.11 Evolution trend of the columbite-group minerals

普遍認為鈮鐵礦族礦物的Fe-Mn分餾與含F(xiàn)e礦物(電氣石、云母)和含Mn礦物(磷灰石、錳鋁榴石)的結晶相關(Kaeteretal.,2018;Zhouetal.,2021)。庫曲巖體發(fā)育蝕變邊及不規(guī)則分帶的鈮鐵礦族礦物向貧Mn方向演化，表明與含F(xiàn)e礦物的結晶相比，體系經歷了更為明顯的含Mn礦物的結晶(Badaninaetal.,2015;Zhouetal.,2021)，或者是含F(xiàn)e流體加入所致。由于庫曲巖體發(fā)育電氣石、云母和鐵鋁榴石等含F(xiàn)e礦物，因此由明顯的含Mn礦物結晶產生貧Mn趨勢的可能性不大，而富Fe流體的影響可能更大。

5.2 巖相/偉晶巖結構帶的演化關系

5.2.1 巖漿分異演化程度分析

5.2.2 流體活動差異

庫曲巖體中似文象偉晶巖和電氣石花崗巖產出均一綠柱石，白云母花崗巖的偉晶巖相產出均一和不均一綠柱石(圖6)，揭示不同巖相在含Cs流體作用上表現(xiàn)的差異。由似文象偉晶巖、白云母花崗巖的偉晶巖相至電氣石花崗巖，蝕變邊和不規(guī)則分帶鈮鐵礦族礦物表現(xiàn)愈加明顯的Fe-Mn分餾(富Fe趨勢)(圖10)，在微量元素上也表現(xiàn)不同的演化趨勢，如似文象偉晶巖富Si貧Pb，白云母的偉晶巖相富Si貧Ti弱富Sc，電氣石花崗巖明顯富Si、Sc貧Pb，且Ti變化范圍加大(圖11)，揭示了含F(xiàn)e流體交代的差異，其中電氣石花崗巖表現(xiàn)更為強烈的流體作用。另一方面，白云母花崗巖的偉晶巖相與電氣石花崗巖均產出釔鈾鉭燒綠石，電氣石花崗巖中釔鈾鉭燒綠石和細晶石交代不規(guī)則分帶鈮鐵礦族礦物(圖7和圖10)，表明與獨立偉晶巖脈(似文象偉晶巖)相比，白云母花崗巖和電氣石花崗巖中存在更晚的含U流體的交代作用。鋰輝石-塊體長石-細晶巖中填隙狀鋰綠泥石的產出揭示了酸性流體的交代作用。因此，我們認為庫曲巖體體系存在不同成分的流體活動。

由上，綠柱石和鈮鐵礦族礦物顯示白云母花崗巖的偉晶巖相巖漿分異演化程度高于似文象偉晶巖，白云母花崗巖的偉晶巖相中蝕變邊鈮鐵礦族礦物的Ta/(Nb+Ta)和Mn/(Fe+Mn)值與似文象偉晶巖的原生鈮鐵礦族礦物明顯不同(圖10)，這表明似文象偉晶巖(庫曲巖體東側獨立偉晶巖脈)巖漿可能不是來自白云母花崗巖分異演化的偉晶巖巖漿。另一方面，綠柱石和原生鈮鐵礦族礦物顯示電氣石花崗巖巖漿分異演化程度低于白云母花崗巖的偉晶巖相，但鈮鉭氧化物的結構和化學組成特征顯示電氣石花崗巖經歷的含F(xiàn)e流體的交代作用更為強烈，且電氣石花崗巖侵入白云母花崗巖(圖2h)。因此，與白云母花崗巖對比，電氣石花崗巖很可能是另一期次巖漿活動的產物。盡管獨立偉晶巖脈(似文象偉晶巖)、白云母花崗巖的偉晶巖相和電氣石花崗巖均產出綠柱石和鈮鐵礦族礦物，但三者在巖漿分異程度、經歷的演化過程、以及流體活動方面是有差異的，很可能是不同期次或近同期不同批次巖漿活動的產物。庫曲巖體中其它含稀有金屬礦物的偉晶巖結構帶，如石英-鈉長石-白云母偉晶巖、塊體長石-鈉質細晶巖、塊體長石-電氣石鈉質細晶巖以及鋰輝石-塊體長石-細晶巖在分異演化程度和流體活動方面的差異，也揭示了庫曲巖體中偉晶巖的復雜性。考慮到喜馬拉雅東段多期花崗質巖漿活動(黃春梅等,2018;張林奎等,2019;Xieetal.,2020；何暢通等,2020;張志等,2020;秦克章等，2021a;趙俊興等，2021)，這些產出稀有金屬礦物的巖相/偉晶巖結構帶之間的成因聯(lián)系，亟需開展進一步研究工作予以區(qū)分。

5.3 巖漿分異演化程度的潛在指示標志

通過與已有分異演化程度指示標志對比，來探討巖漿分異演化程度的潛在指示標志。庫曲巖體綠柱石的Rb含量與Na、Li和Cs含量總體上呈正相關，與Na/Cs值呈負相關，Zn含量總體上與Fe含量呈正相關，與Na/Cs值呈弱正相關(圖12)。即隨巖漿分異演化程度的升高，綠柱石的Rb含量升高，Zn含量降低。鈮鐵礦族礦物的Sc2O3和SiO2含量與Ta/(Nb+Ta)值呈正相關、PbO含量與Ta/(Nb+Ta)值呈負相關，表明隨著巖漿向富Ta方向演化，鈮鐵礦族礦物的Sc、Si含量升高，Pb含量降低。值得注意的是，塊體長石-電氣石鈉質細晶巖內綠柱石富Cs蝕變邊中Rb含量與Na呈正相關，與Cs呈負相關(圖12)。在具有較高Cs含量的綠柱石中，Rb會被Cs替代，使得Rb含量降低，這與隨巖漿分異演化程度升高Rb含量也升高的趨勢不符。另外，由于Ta/(Nb+Ta)值除了受結晶分異影響，也會受過冷卻引起的過飽和控制，因此，Si、Sc和Pb含量與Ta/(Nb+Ta)值具有相關性，但是否主要受結晶分異作用控制有待進一步探討。因此，盡管在庫曲巖體中這些元素含量與已有指示標志存在相關性，但作為潛在指示標志仍需要開展更多的研究工作。

圖12 綠柱石Na2O-Rb、Li-Rb、Cs-Rb、Na/Cs-Rb、Fe-Zn和Na/Cs-Zn圖解P-Brl-原生綠柱石;S-Brl-蝕變邊和補丁綠柱石Fig.12 Plots of Na2O vs.Rb,Li vs.Rb,Cs vs.Rb,Na/Cs vs.Rb,Fe vs.Zn,and Na/Cs vs.Zn for berylP-Brl-primary beryl;S-Brl-alteration border and patch of beryl crystal

5.4 鋰礦化遠景

鋰輝石是富鋰花崗偉晶巖的特征礦物之一，也是偉晶巖型稀有金屬礦床最重要的鋰礦石礦物。鋰輝石的結晶需要花崗質熔體中Li含量達到～6968×10-6(Manetaetal.,2015)。富鋰偉晶巖Li含量平均達2323×10-6(Stewart,1978)。富鋰偉晶巖巖漿具有富鋰、水和揮發(fā)分的特征，是一種高度分異演化的高硅過鋁質硅酸鹽巖漿(李建康等,2006;Li and Chou,2017;秦克章等,2019;Fanetal.,2020；Yinetal.,2020)。本文通過分析巖漿分異演化程度及其它因素，來探討庫曲巖體的鋰礦化跡象和鋰的成礦潛力。

目前，我們觀察到的鋰礦化有利因素包括：(1)存在鋰輝石。鋰輝石的產出直接表明庫曲巖體存在能夠結晶鋰輝石的富鋰偉晶巖巖漿。(2)較高的巖漿分異演化程度。塊體長石-電氣石鈉質細晶巖中部分綠柱石蝕變邊的Na2O和Cs2O含量落入可可托海3號脈V-VII帶(主要鋰礦化結構帶)原生綠柱石的范圍內(圖13a)(Wangetal.,2009;Zhouetal.,2015)。類似地，塊體長石-電氣石鈉質細晶巖和塊體長石-鈉質細晶巖中部分綠柱石的FeO和Cs2O含量落入東秦嶺官坡鋰礦化偉晶巖綠柱石的范圍內(圖13b)(周起鳳等,2019)。塊體長石-電氣石鈉質細晶巖中綠柱石蝕變邊的Cs2O含量高于普士拉鋰輝石偉晶巖產出的綠柱石(Liuetal.,2020)。因此，形成這兩個偉晶巖結構帶的巖漿可能達到了形成鋰輝石或鋰礦化結構帶所需的分異演化程度。(3)多期(批)次花崗質巖漿活動。富鋰巖漿的形成需要較高的巖漿分異演化程度，根據(jù)瑞利分餾模擬計算普通巖漿需要經歷多個分異循環(huán)完成>99%結晶作用方可達到形成富鋰巖漿的條件(London,2017)。我們在野外觀察到二云母花崗巖與白云母花崗巖截然的接觸界線、電氣石花崗巖侵入白云母花崗巖、以及石榴石偉晶巖切穿電氣石偉晶巖等現(xiàn)象(圖2g-i)，鋰輝石、綠柱石和鈮鉭氧化物研究也揭示了巖相/偉晶巖結構帶的演化關系，這些均表明庫曲巖體很可能存在不同期次/近同期不同批次的花崗質巖漿活動(包括花崗巖和偉晶巖)，而這些多期(批)次花崗質巖漿活動有利于形成富鋰巖漿(秦克章等,2019,2021a)。(4)復雜的流體活動。鋰綠泥石、綠柱石和鈮鉭氧化物的產狀和化學組成揭示了不同性質和組成的流體活動，也揭示了體系富水的特征。(5)喜馬拉雅東段庫曲巖體處于鋰豐度較高的區(qū)域(王學求等,2020)，預示存在鋰礦化的潛力。綜上，這些有利的因素表明庫曲巖體是喜馬拉雅東段進一步找鋰的有利地段。

圖13 綠柱石Na2O-Cs2O和FeO-Cs2O圖解(a)的灰色區(qū)域來自可可托海V-VII帶原生綠柱石(Wang et al.,2009;Zhou et al.,2015);(b)的灰色區(qū)域來自東秦嶺鋰礦化偉晶巖綠柱石(周起鳳等,2019)Fig.13 Plots of Na2O vs.Cs2O and FeO vs.Cs2O for beryl(a)the grey region is based on the data of primary beryls from zones V-VII of the Koktokay No.3 pegmatite (Wang et al.,2009;Zhou et al.,2015);(b)the grey region is based on the data of beryl from the Li-mineralized pegmatites in the East Qinling (Zhou et al.,2019)

在庫曲巖體發(fā)現(xiàn)含鋰輝石偉晶巖的同時，也存在一些需要關注的現(xiàn)象：(1)鋰輝石的鋰含量略低。不同顏色的鋰輝石鋰含量不同，綠色鋰輝石具有相對高的鋰含量(鄒天人和李慶昌,2006;周起鳳,2013)。庫曲巖體鋰輝石呈淡綠色，然而，與可可托海3號脈(VI帶鋰輝石平均Li2O=8.12%,周起鳳,2013)相比，庫曲巖體鋰輝石鋰含量略低(Li2O=7.66%～7.96%,表1)。鋰輝石的Li2O含量能夠反映結晶介質的鋰含量，在大量鋰輝石結晶后，熔體消耗的鋰高于硅酸鹽礦物結晶所緩沖給熔體的鋰，使得晚結晶的鋰輝石鋰含量降低。由于樣品較少，本次研究的庫曲巖體鋰輝石Li2O含量是否代表了庫曲巖體巖漿演化中鋰含量的峰值尚不清楚，需要開展更多的工作。(2)庫曲巖體的鈮鐵礦族礦物是鈮鐵礦-鉭鐵礦，而鋰礦化偉晶巖的鈮鐵礦族礦物多以鈮錳礦-鉭錳礦為主，產出重鉭鐵礦(Zhangetal.,2004;Kaeteretal.,2018;Zhouetal.,2018,2021)。盡管喜馬拉雅普士拉鋰輝石偉晶巖中鈮鐵礦族礦物Ta/(Nb+Ta)值和Mn/(Fe+Mn)值(0.05～0.62和0.45～0.70,Liuetal.,2020)高于庫曲巖體，但與鋰礦化偉晶巖相比，明顯貧錳和鉭。普士拉偉晶巖中的鋰輝石呈淺綠色，其鋰含量也低于可可托海3號脈的鋰輝石。因此，這些現(xiàn)象是否是喜馬拉雅偉晶巖的鋰礦化特點，亟待發(fā)現(xiàn)更多的含鋰輝石偉晶巖來豐富總結，并開展相關研究工作探討其成因。

6 結論

(1)喜馬拉雅東段庫曲淡色花崗巖和偉晶巖巖體的稀有金屬礦物包括鋰輝石、鋰綠泥石、綠柱石、鈮鐵礦-鉭鐵礦、釔鈾鉭燒綠石和細晶石，賦存于偉晶巖結構帶(似文象偉晶巖、石英-鈉長石-白云母偉晶巖、塊體長石-鈉質細晶巖、塊體長石-電氣石鈉質細晶巖、鋰輝石-塊體長石-細晶巖)、白云母花崗巖的偉晶巖相和電氣石花崗巖內。

(2)稀有金屬礦物研究顯示獨立偉晶巖脈(似文象偉晶巖)、白云母花崗巖的偉晶巖相和電氣石花崗巖在巖漿分異程度、經歷的演化過程、以及流體活動方面存在差異，來自不同期次的巖漿活動。庫曲巖體發(fā)育多期(批)次花崗質巖漿活動。

(3)庫曲巖體綠柱石的Rb含量和Zn含量、以及鈮鐵礦族礦物的Sc2O3、SiO2和PbO含量，分別與已有巖漿分異演化程度指示標志存在相關性，作為潛在指示標志仍需開展更多的研究工作。

(4)綜合考慮含鋰輝石偉晶巖的產出、巖漿分異演化程度、多期花崗質巖漿活動、復雜的流體作用以及處于鋰豐度高值區(qū)等因素，庫曲巖體將是喜馬拉雅東段找鋰的重要有利區(qū)段。

致謝中國科學院青藏高原研究所李金祥研究員在筆者第一次進入西藏開展野外工作時給予了幫助和支持，多年來與筆者探討偉晶巖研究的相關問題也使筆者受益良多；中國地質科學院礦產資源研究所陳振宇研究員和中國地質科學院地質研究所于超工程師在電子探針分析和LA-ICP-MS測試中提供了幫助；李曉春特聘研究員和胡方泱副研究員悉心審閱，提出了寶貴的意見和建議。在此一并表示衷心的感謝。