唐俊林 柯強 徐興旺 康凱 李杭 譚克彬 董連慧 劉洋旭

1.中國地質(zhì)大學(xué)地球科學(xué)與資源學(xué)院，北京 100083 2.中國科學(xué)院地質(zhì)與地球物理研究所，北京 100029 3.新疆維吾爾自治區(qū)地質(zhì)礦產(chǎn)勘查開發(fā)局第六地質(zhì)大隊，哈密 839000 4.航天工程大學(xué)，北京 101416 5.中國科學(xué)院大學(xué)，北京 100049 6.中國科學(xué)院地球科學(xué)研究院，北京 100029

鋰鈹?shù)认∮薪饘儋Y源被廣泛應(yīng)用于原子能工業(yè)、電子、化學(xué)、冶金、導(dǎo)彈、航天、新能源等領(lǐng)域，具有非常重要的戰(zhàn)略意義(Linnenetal., 2012; Chakhmouradianetal., 2015; 王秋舒和元春華，2019)。作為鋰鈹?shù)V床的重要類型，偉晶巖型稀有金屬礦床的勘查工作近年來得到有效推進。

西昆侖大紅柳灘稀有金屬成礦帶偉晶巖呈群帶產(chǎn)出，從康西瓦至大紅柳灘一帶已發(fā)現(xiàn)超7000條偉晶巖脈(鄒天人和李慶昌，2006)；并相繼發(fā)現(xiàn)了阿克塔斯、白龍山、喀拉卡、俘虜溝南、龍門山等鋰鈹?shù)V，累計探獲氧化鋰資源量近百萬噸。鋰鈹?shù)V床形成于大紅柳灘巖體晚三疊世二云母二長花崗巖與三疊系巴顏喀拉山群的外接觸帶中，前人對其開展過地球化學(xué)、年代學(xué)、礦物學(xué)、流體包裹體以及成礦規(guī)律方面的研究(喬耿彪等，2015，2020；魏小鵬等，2017；王核等，2017；Yanetal., 2018; 彭海練等，2018；許志琴等，2018；Zhangetal., 2019, 2021；鳳永剛等，2019；李侃等，2019)。鋯石U-Pb測年結(jié)果顯示大紅柳灘地區(qū)花崗巖巖體形成在和古特提斯洋閉合相關(guān)的三疊紀(jì)末(220～209Ma；喬耿彪等，2015；魏小鵬等，2017)。通過鈮鉭鐵礦和錫石U-Pb測年獲得的成礦年齡范圍主要為223～208Ma，部分年齡數(shù)據(jù)甚至略早于大紅柳灘巖體形成時代。根據(jù)成礦年齡(218～212Ma; Yanetal., 2018)與區(qū)域二云母二長花崗巖年齡(220～217Ma)的一致性，Yanetal.(2018)將鋰鈹成礦歸因于后碰撞伸展背景下二云母二長花崗巖巖漿的分離結(jié)晶，Wangetal.(2020)則認為稀有金屬成礦和白龍山礦區(qū)的花崗閃長巖關(guān)系密切。

作者在新發(fā)現(xiàn)的龍門山礦區(qū)找到小規(guī)模的黑云母花崗巖巖株與鋰鈹偉晶巖關(guān)系密切，該巖體在大紅柳灘其他地區(qū)多有出露，與二云母二長花崗巖、細晶花崗巖和偉晶巖共同構(gòu)成了較為完整的巖漿演化序列，然而黑云母花崗巖與二云母花崗巖和鋰鈹偉晶巖的關(guān)系尚缺乏研究。本文通過對龍門山礦區(qū)的黑云母花崗巖、大紅柳灘巖體二云母二長花崗巖、花崗偉晶巖以及與成礦密切相關(guān)的細晶花崗巖進行詳細的巖相學(xué)、年代學(xué)和地球化學(xué)分析，在分析巖石學(xué)成因的基礎(chǔ)上厘定大紅柳灘地區(qū)鋰鈹?shù)V的成礦時代，并進一步對大紅柳灘地區(qū)巖漿演化與鋰鈹成礦機制進行討論。

1 地質(zhì)背景

1.1 區(qū)域及礦田地質(zhì)背景

大紅柳灘稀有金屬成礦帶位于西昆侖和喀喇昆侖結(jié)合部位，構(gòu)造位置屬可可西里-巴顏喀拉褶斷帶(圖1a)，長約210km，寬20～50km，走向呈北西西向。北部以康西瓦斷裂為界，南以大紅柳灘-郭扎錯斷裂為界(圖1b)。

區(qū)域出露的地層由老到新依次為：古元古界康西瓦巖群(Pt1K)、二疊系黃羊嶺群(PH)及三疊系巴顏喀拉山群(TB)。巴顏喀拉山群分布廣泛，主要為一套淺變質(zhì)的淺海相碎屑巖夾少量碳酸鹽巖建造，具復(fù)理石建造特征。區(qū)內(nèi)構(gòu)造活動頻繁，斷裂構(gòu)造控制了區(qū)域古生代至中生代各個時期的沉積建造和巖漿巖的展布(圖1b)。區(qū)內(nèi)巖漿作用強烈，中酸性侵入巖規(guī)模較大，三疊紀(jì)賽圖拉巖體、大紅柳灘巖體、泉水溝巖體等呈巖基狀產(chǎn)出?？滴魍叩貐^(qū)分布有少量寒武紀(jì)花崗巖(新疆地質(zhì)調(diào)查院，2018(1)新疆地質(zhì)調(diào)查院.2018.新疆西昆侖大紅柳灘地區(qū)1:5萬J44E024005、J44E024006、I44E001004、I44E001005、I44E001006五幅區(qū)域地質(zhì)調(diào)查報告.1-204)。大紅柳灘巖體巖石類型主要為二云母二長花崗巖、黑云母花崗巖等。強烈的巖漿作用伴生有大量的偉晶巖脈，已發(fā)現(xiàn)有超7000余條偉晶巖脈巖在賽圖拉-大紅柳灘巖體周圍分布。

圖1 大紅柳灘區(qū)域地質(zhì)簡圖(據(jù)李侃等，2019修編)

含稀有金屬的偉晶巖脈位于大紅柳灘巖體與三疊系巴顏喀拉山群外接觸帶之中，鋰鈹?shù)V床多分布于巖體東南部，相繼發(fā)現(xiàn)有阿克塔斯、喀拉卡、白龍山、俘虜溝南、龍門山等鋰鈹?shù)V床(圖1b)。累計提交氧化鋰資源量近百萬噸，其中阿克塔斯8萬噸，喀拉卡10萬噸，白龍山60萬噸，龍門山15萬噸(新疆東力礦業(yè)投資有限公司，2016(2)新疆東力礦業(yè)投資有限公司.2016.新疆和田縣阿克塔斯稀有金屬礦勘探報告.1-192；新疆地礦局第六地質(zhì)大隊，2018(3)新疆地礦局第六地質(zhì)大隊.2018.新疆和田縣大紅柳灘南鋰鈹?shù)V普查報告.1-125，2020(4)新疆地礦局第六地質(zhì)大隊.2020.新疆和田縣大紅柳灘外圍鋰鈹?shù)V預(yù)查報告.1-86；陜西省礦產(chǎn)地質(zhì)調(diào)查中心，2019(5)陜西省礦產(chǎn)地質(zhì)調(diào)查中心.2019.新疆和田縣大紅柳灘509道班西鋰、鈹多金屬礦預(yù)查報告.1-119)。

礦田內(nèi)出露地層主要為三疊系巴顏喀拉山群的變質(zhì)碎屑巖，巖性主要為變質(zhì)砂巖、二云母石英片巖、片理化巖屑砂巖、黑云母長英質(zhì)角巖等。大紅柳灘巖體呈規(guī)模較大的巖基狀產(chǎn)出于礦田中-西部，巖體北部、東部出露有黑云母花崗巖，東部呈巖株狀產(chǎn)出(圖2)。出露花崗偉晶巖脈數(shù)百條，其中鋰鈹偉晶巖脈百余條。

圖2 大紅柳灘鋰鈹?shù)V田地質(zhì)簡圖

1.2 龍門山礦區(qū)地質(zhì)特征

龍門山鋰鈹?shù)V區(qū)出露地層主要為三疊系巴顏喀拉山群的變質(zhì)碎屑巖，巖性主要為變質(zhì)砂巖、長英質(zhì)角巖等。礦區(qū)北部黑云母花崗巖呈巖株狀出露(圖3a)。出露花崗偉晶巖脈共37條，其中鋰鈹偉晶巖脈16條。整體走向呈北西-南東，總體傾向朝北，傾角51°～72.5°，礦區(qū)南部部分脈體朝南。長60～1025m，寬0.6～24.5m。形態(tài)以脈狀為主，次為透鏡狀。礦體Li2O平均品位0.558%～2.238%，礦床平均品位Li2O 1.547%，伴生BeO 0.041%，伴生Rb2O 0.086%(新疆地礦局第六地質(zhì)大隊，2020)。礦石礦物組成較為簡單，鏡下可見鋰輝石、鋰云母。鋰輝石是該礦床分布最為廣泛的礦石礦物，含量多在7%～30%，局部可達50%。脈石礦物主要有石英、鈉長石、斜長石、白云母、條紋長石、鋯石、磷灰石、石榴子石。根據(jù)礦物組合將偉晶巖分為白云母花崗偉晶巖、電氣石花崗偉晶巖、石英鈉長石偉晶巖、鋰輝石石英鈉長石偉晶巖。

圖3 龍門山鋰鈹?shù)V區(qū)地質(zhì)圖(a)及5號線勘探剖面圖(b)

2 樣品選擇及其巖石學(xué)特征

本次針對龍門山礦區(qū)的黑云母花崗巖以及細晶花崗巖開展系統(tǒng)的地球化學(xué)及鋯石U-Pb年代學(xué)研究，對花崗偉晶巖脈開展錫石U-Pb年代學(xué)研究，并對大紅柳灘巖體二云母二長花崗巖開展了地球化學(xué)及年代學(xué)研究。

龍門山礦區(qū)黑云母花崗巖距離大紅柳灘巖體東南端2km，呈巖株狀產(chǎn)出。本次研究在地表巖體采集6件黑云母花崗巖樣品(樣品號HLT-1～6)(圖3a)，在該礦區(qū)鉆孔ZK5-1孔425m和430m處采集兩件相同巖性樣品(樣品號HLT-7、HLT-8)(圖3b)；細晶花崗巖樣品取自龍門山礦區(qū)29號鋰鈹偉晶巖脈體東部邊緣(樣品號HLT-9～11)，花崗偉晶巖樣品取自該脈體與細晶花崗巖相鄰位置(樣品號HLT-14)(圖3a)；大紅柳灘巖體中二云母二長花崗巖取樣位置為35°47′29.40″N、79°17′09.34″ E(樣品號HLT-12、HLT-13)(圖2)；所取樣品均較為新鮮，無明顯蝕變。

黑云母花崗巖(圖4a, b)手標(biāo)本呈灰黑色，細?；◢徑Y(jié)構(gòu)、塊狀構(gòu)造。巖石主要由斜長石(50%～55%)、黑云母(10%～15%)、石英(15%～20%)、鉀長石(～5%)、角閃石(～5%)組成，副礦物有鋯石、榍石等。斜長石呈半自形-自形板狀，具輕度泥化，大多具環(huán)帶構(gòu)造，粒徑0.24～1.2mm。石英呈粒狀集合體分布斜長石之間。黑云母呈他形葉片狀，粒徑0.2～0.8mm。角閃石呈他形粒狀、半自形柱狀，粒徑0.2～1mm，與黑云母共生狀分布在長石、石英之間。角閃石有輕度碎裂化，黑云母有輕度拉長變形。巖石中的礦物長軸都有定向、大致定向分布。榍石呈他形-半自形菱面體狀，鋯石呈微柱狀，兩者多分布黑云母中，個別的鋯石分布在斜長石中。

圖4 大紅柳灘地區(qū)龍門山礦區(qū)黑云母花崗巖與二云母二長花崗巖照片

大紅柳灘二云母二長花崗巖(圖4c, d)手標(biāo)本呈淺灰-肉色，中細粒花崗結(jié)構(gòu)、塊狀構(gòu)造。巖石主要由石英30%～35%、鉀長石25%～27%、斜長石20%～25%、白云母～5%、黑云母5%～8%組成。石英呈他形粒狀，分布于斜長石和鉀長石之間，粒徑0.8～2.6mm。鉀長石呈半自形板狀，粒徑1.5～3.8mm。斜長石呈半自形-自形板狀，粒徑1.2～3.5mm。黑云母呈葉片狀，粒徑0.2～0.6mm。白云母呈片狀，粒徑0.1～0.5mm。

細晶花崗巖樣品采自花崗偉晶巖脈體的邊部(圖5c)，手標(biāo)本呈淺灰-灰白色、他形粒狀結(jié)構(gòu)、塊狀構(gòu)造(圖5a)。巖石主要由鈉長石40%～45%、鉀長石10%～15%、石英30%～35%、石榴子石～3%、白云母～1%、褐鐵礦～1%及微量鋯石組成。鈉長石呈半自形，粒徑0.09～1.1mm。石英呈他形粒狀，局部呈集合體分布于鈉長石和鉀長石之間，粒徑0.06～1.2mm。鉀長石呈半自形，主要為微斜長石，有少量條紋長石，與鈉長石連生(圖5b)。

圖5 大紅柳灘地區(qū)龍門山礦區(qū)細晶花崗巖和花崗偉晶巖照片

花崗偉晶巖呈淺灰-灰白色，花崗偉晶結(jié)構(gòu)、塊狀構(gòu)造(圖5c, d)。巖石主要由鈉長石20%～25%、石英15%～20%、鋰輝石25%～30%、微斜長石20%～24%、白云母～1%(圖5e)以及微量錫石(圖5f)組成。鈉長石呈半自形板狀，具輕微泥化，粒徑1～4mm。鋰輝石呈半自形柱狀，部分沿解理或邊緣被白云母交代，粒徑2～26mm。微斜長石呈半自形，粒徑1.5～22mm，具格子構(gòu)造。鈉長石與鋰輝石之間分布他形粒狀石英，具波狀消光，粒徑0.5～2mm(圖5e)。

3 分析測試方法

3.1 主微量元素

樣品主量、微量元素分析測試工作在澳實分析檢測(廣州)有限公司完成。主量元素的測定采用P61-XRF26Fs方法測定，儀器為Agilent 5110電感耦合等離子體發(fā)射光譜，PANalytical PW2424 X射線熒光光譜儀，相對偏差與相對誤差均小于7.5%；微量元素的測定采用M61-MS81方法測定，所用儀器為Agilent 5110電感耦合等離子體發(fā)射光譜和Agilent 7700x(稀土、鈧釔、稀散稀有元素)、7900(其他微量元素)電感耦合等離子體質(zhì)譜儀。相對偏差與相對誤差均小于10%。

3.2 鋯石LA-ICP-MS U-Pb測年

黑云母花崗巖和細晶花崗巖樣品采用鋯石LA-ICP-MS U-Pb測年，單礦物分選在河北區(qū)域地質(zhì)礦產(chǎn)調(diào)查研究所實驗室使用常規(guī)重選和磁選技術(shù)完成。鋯石制靶、微量元素含量、U-Pb同位素定年分析在武漢上譜分析科技有限責(zé)任公司利用LA-ICP-MS分析完成。將晶型較好的鋯石樣品顆粒和標(biāo)樣粘貼在環(huán)氧樹脂靶上，拋光使之曝露其一半晶面。再進行鋯石透反射光顯微照相和陰極發(fā)光圖像分析，選擇適宜的測試點位。詳細的儀器參數(shù)和分析流程見文獻(Zongetal., 2017)。GeolasPro激光剝蝕系統(tǒng)由 COMPexPro102 ArF193nm準(zhǔn)分子激光器和MicroLas光學(xué)系統(tǒng)組成，ICP-MS型號為Agilent 7700e。激光剝蝕過程中采用氦氣作載氣、氬氣為補償氣以調(diào)節(jié)靈敏度，二者在進入ICP之前通過一個T型接頭混合，激光剝蝕系統(tǒng)配置有信號平滑裝置(Huetal., 2015)。本次分析的激光束斑和頻率分別為32μm和5Hz。U-Pb 同位素定年和微量元素含量處理采用鋯石標(biāo)準(zhǔn)91500和玻璃標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)NIST610作外標(biāo)分別進行同位素和微量元素分餾校正。每個時間分辨分析數(shù)據(jù)包括大約20～30s空白信號和50s樣品信號。對分析數(shù)據(jù)的離線處理(包括對樣品和空白信號的選擇、儀器靈敏度漂移校正、元素含量及U-Pb同位素比值和年齡計算)采用軟件ICPMSDataCal(Liuetal., 2008, 2010)完成。鋯石樣品的 U-Pb年齡諧和圖繪制和年齡加權(quán)平均計算采用Isoplot/Ex_ver3(Ludwig, 2003)完成。

3.3 鋯石SIMS U-Pb測年

二云母二長花崗巖樣品采用鋯石SIMS U-Pb測年，單礦物分選實驗室與LA-ICP-MS法樣品一致。具體步驟：將二云母二長花崗巖樣品中分選出的鋯石樣品顆粒以及鋯石標(biāo)樣Plésovice(Slámaetal., 2008)和 Qinghu(Lietal., 2009)粘貼在環(huán)氧樹脂靶上，然后拋光使其曝露一半晶面。對鋯石進行透射光和反射光顯微照相以及陰極發(fā)光圖象分析，以檢查鋯石的內(nèi)部結(jié)構(gòu)、幫助選擇適宜的測試點位。樣品靶在真空下鍍金以備分析。U、Th、Pb的測定在中國科學(xué)院地質(zhì)與地球物理研究所CAMECA SIMS-1280二次離子質(zhì)譜儀(SIMS)上進行，詳細分析方法見Lietal.(2009)。鋯石標(biāo)樣與鋯石樣品以1:3比例交替測定。U-Th-Pb同位素比值用標(biāo)準(zhǔn)鋯石Plésovice(337Ma)(Slámaetal., 2008)校正獲得，U含量采用標(biāo)準(zhǔn)鋯石 91500(81×10-6；Wiedenbecketal., 1995)校正獲得，以長期監(jiān)測標(biāo)準(zhǔn)樣品獲得的標(biāo)準(zhǔn)偏差(1SD=1.5%)和單點測試內(nèi)部精度共同傳遞得到樣品單點誤差，以標(biāo)準(zhǔn)樣品Qinghu(159.5Ma; Lietal., 2009)作為未知樣監(jiān)測數(shù)據(jù)的精確度。普通Pb校正采用實測204Pb值，數(shù)據(jù)結(jié)果處理采用ISOPLOT軟件(Ludwig, 2003)完成。

3.4 錫石U-Pb測年

錫石單礦物分選在中國科學(xué)院地質(zhì)與地球物理研究所巖礦制樣與分析實驗室完成。選取新鮮的花崗偉晶巖樣品進行機械破碎，經(jīng)磁選、重選后在雙目顯微鏡下挑選出部分代表性錫石顆粒，將其粘在環(huán)氧樹脂上制備成樣品靶，再將樣品靶進行打磨和拋光。

錫石制靶和U-Pb同位素定年在天津地質(zhì)調(diào)查中心分析測試室完成。所用儀器為Neptune多接收電感耦合等離子體質(zhì)譜儀和UP-193nm FX ArF準(zhǔn)分子激光剝蝕系統(tǒng)(LA-MC-ICP-MS)。實驗流程具體如下：根據(jù)反射光和透射光圖像，避開包裹體和裂紋，選擇錫石顆粒的合適區(qū)域，以減少普通鉛的影響(李惠民等，2009；Yuanetal., 2011; 涂家潤等，2019)。利用193nmFX激光器對選擇好的錫石區(qū)域進行剝蝕，激光斑束為78μm，頻率為15Hz，樣品信號采集時間為26s，激光剝蝕物質(zhì)通過載氣送入Neptune(MC-ICP-MS)中離子化，利用動態(tài)變焦擴大色散使質(zhì)量數(shù)相差很大的U-Pb同位素可以同時接收，從而對U-Pb同位素進行測定(Yuanetal., 2011)。錫石206Pb/207Pb-238U/207Pb等時線以及207Pb/206Pb-238U/206Pb Tera-Wasserburg曲線的數(shù)據(jù)計算與圖形繪制均用Isoplot軟件完成(Ludwig, 2003)。Yuanetal.(2011)中標(biāo)樣AY-4年齡為158.2±1.4Ma，本次測試時標(biāo)樣年齡為157.9±1.1Ma，二者在誤差范圍內(nèi)一致，數(shù)據(jù)可靠。

4 測試結(jié)果

4.1 主微量元素

黑云母花崗巖SiO2含量為53.65%～60.17%，K2O含量為1.88%～2.18%，全堿(Na2O+K2O)含量為3.33%～4.50%，里特曼指數(shù)σ為0.93～1.18(表1)，屬高鉀鈣堿性-鈣堿性系列巖石(圖6a)；Al2O3含量為15.68%～17.18%，鋁飽和指數(shù)(A/CNK)為0.91～1.01，為準(zhǔn)鋁質(zhì)-弱過鋁質(zhì)巖石(圖6b)；Al2O3/TiO2為12.4～23.2，平均20.1。稀土元素含量(ΣREE)為133.7×10-6～209.3×10-6，平均為164.1×10-6；LREE/HREE平均為9.4，δEu=0.87，δCe=1(圖7)。微量元素比值Nb/U為3.9～8.6，平均為5.8；Ta/U為0.2～0.6，平均為0.4；Nb/Ta為8.6～19.3，平均為14.6；Sm/Nd為0.19～0.22，平均為0.21(表1)。

圖7 大紅柳灘地區(qū)龍門山礦區(qū)花崗巖球粒隕石標(biāo)準(zhǔn)化稀土元素配分圖(a)和原始地幔標(biāo)準(zhǔn)化微量元素蛛網(wǎng)圖(b)(標(biāo)準(zhǔn)化值據(jù)Sun and McDonough, 1989)

二云母二長花崗巖SiO2含量為70.87%～74.63%，K2O含量為4.95%～4.97%，全堿(Na2O+K2O)含量為7.77%～8.02%，里特曼指數(shù)σ為1.91～2.31(表1)，屬高鉀鈣堿性系列巖石(圖6a)；Al2O3含量為14.75%～15.03%，鋁飽和指數(shù)(A/CNK)為1.44～1.48，為過鋁質(zhì)巖石(圖6b)。稀土元素含量(ΣREE)為97.15×10-6～144.6×10-6，平均為120.9×10-6；LREE/HREE平均為12.1，δEu=0.76，δCe=0.95。微量元素比值Nb/U為1.3～6.2，平均為3.8；Ta/U為0.1～0.7，平均為0.4；Nb/Ta為8.5～11.5，平均為10.0；Sm/Nd為0.18～0.23，平均為0.21(表1)。

表1 大紅柳灘地區(qū)龍門山礦區(qū)花崗巖主量元素(wt%)和微量元素(×10-6)分析結(jié)果

圖6 大紅柳灘地區(qū)龍門山礦區(qū)花崗巖K2O-SiO2圖解(a,據(jù)Rickwood, 1989)和A/NK-A/CNK圖解(b,據(jù)Maniar and Piccoli, 1989)

細晶花崗巖SiO2含量為76%～76.62%，K2O含量為4.28%～4.67%，全堿(Na2O+ K2O)含量為8.64%～8.75%，里特曼指數(shù)σ為2.23～2.28(表1)，屬高鉀鈣堿性系列巖石(圖6a)；Al2O3含量為12.81%～13.21%，鋁飽和指數(shù)(A/CNK)為1.05～1.09，為弱過鋁質(zhì)巖石(圖6b)。稀土元素含量(ΣREE)為3.21×10-6～3.96×10-6，平均為3.47×10-6；LREE/HREE平均為6.0，δEu=0.45，δCe=1。(表1)。

4.2 鋯石U-Pb年齡

黑云母花崗巖(樣品號HLT-3)鋯石長度在50～200μm之間，寬度在20～40μm之間，長寬比1.6～6.5，鋯石呈自形-半自形長柱狀，部分呈短柱狀，形態(tài)多為不規(guī)則六邊形，少數(shù)為八邊形。鋯石CL圖多呈灰黑色，多數(shù)具清晰的核邊結(jié)構(gòu)，邊部多有清晰的振蕩環(huán)帶，為典型的巖漿鋯石(吳元保和鄭永飛，2004)(圖8a)。對HLT-3樣品的鋯石進行了25個點位的LA-ICP-MS U-Pb分析測試，其中5個點諧和度太低剔除，得到20個有效數(shù)據(jù)(表2)。結(jié)果顯示：巖石中鋯石Pb含量44.9×10-6～112×10-6，Th含量222×10-6～525×10-6，U含量220×10-6～455×10-6，Th/U比值0.90～1.18(均大于0.4)。20個鋯石的206Pb/238U年齡在221.5～213.0Ma之間(MSWD=1.2)，這組年齡數(shù)據(jù)點在諧和圖上相對集中分布(圖9a)，206Pb/238U諧和年齡為216.8±0.9Ma。

圖8 大紅柳灘地區(qū)龍門山礦區(qū)花崗巖代表性鋯石CL圖像、分析點位及年齡

圖9 大紅柳灘地區(qū)龍門山礦區(qū)花崗巖鋯石U-Pb年齡諧和圖

細晶花崗巖(樣品號HLT-9)鋯石長度在55～125μm之間，寬度在30～70μm之間，長寬比1.2～3，鋯石呈自形-半自形柱狀，部分呈短柱狀，形態(tài)多不規(guī)則，部分為六邊、八邊形。鋯石CL圖多呈灰黑色，核邊結(jié)構(gòu)較清晰，多數(shù)可見清晰的振蕩環(huán)帶，巖漿鋯石特征顯著(圖8b)。對HLT-9樣品的鋯石進行了20個點位的LA-ICP-MS U-Pb分析測試，其中11個點諧和度太低剔除，得到9個有效數(shù)據(jù)(表2)。結(jié)果顯示：巖石中鋯石Pb含量24.9×10-6～139×10-6，Th含量97.6×10-6～695×10-6，U含量155×10-6～664×10-6，Th/U比值0.54～1.16(均大于0.4)。9個鋯石的206Pb/238U年齡在212.6～208.7Ma之間(MSWD=5.1)，這組年齡數(shù)據(jù)點在諧和圖上相對集中分布(圖9b)，206Pb/238U諧和年齡為209.5±1.2Ma。

表2 龍門山礦區(qū)黑云母花崗巖和細晶花崗巖鋯石LA-ICP-MS U-Pb 同位素分析結(jié)果

二云母二長花崗巖(樣品號HLT-12)鋯石長度在95～290μm之間，寬度在40～120μm之間，長寬比1.2～7，鋯石多呈自形-半自形長柱狀，部分呈短柱狀，形態(tài)多為不規(guī)則六邊形，少數(shù)為八邊形。鋯石CL圖多呈灰黑色，多數(shù)具清晰的核邊結(jié)構(gòu)，邊部多有清晰的振蕩環(huán)帶，為典型的巖漿鋯石(圖8c)。對HLT-12樣品的鋯石進行了15個點位的SIMS U-Pb分析測試，其中6個點諧和度太低剔除，得到9個有效數(shù)據(jù)(表3)。結(jié)果顯示：巖石中鋯石Pb含量8×10-6～66×10-6，Th含量60×10-6～462×10-6，U含量206×10-6～1836×10-6，Th/U比值0.03～0.57。9個鋯石的206Pb/238U年齡在220.2～211.8Ma之間(MSWD=0.0014)，年齡數(shù)據(jù)點在諧和圖上相對集中分布(圖9c)，206Pb/238U諧和年齡為216.0±1.5Ma。

表3 大紅柳灘巖體二云母二長花崗巖(樣品號HLT-12)鋯石 SIMS U-Pb 定年結(jié)果

4.3 錫石U-Pb年齡

含礦花崗偉晶巖(樣品號HLT-14)中錫石呈棕褐色-褐黑色、半透明、半自形-他形，透-反射圖像顯示其內(nèi)部結(jié)構(gòu)較為簡單，礦物包裹體和裂隙較少(圖10a，b)。本次分析共41個測點，238U/206Pb值變化范圍為1.83～30.65，207Pb/206Pb值變化范圍為0.069～0.754；238U/207Pb值變化范圍為2.56～500.2，206Pb/207Pb值變化范圍為1.33～17.22(表4)。錫石238U/206Pb-207Pb/206Pb諧和年齡為211.3±5.0Ma(圖11a；MSWD=6.5)，等時線年齡為206.6±7.8Ma(圖11b；MSWD=3.6)，兩種方法得到的結(jié)果在誤差范圍之內(nèi)一致。

圖10 龍門山礦區(qū)花崗偉晶巖樣品中代表性錫石透反射圖像

圖11 龍門山礦區(qū)錫石U-Pb年齡諧和圖(a)以及對應(yīng)的U-Pb年齡等時線圖(b)

表4 龍門山礦區(qū)花崗偉晶巖(樣品號HLT-14)錫石LA-MC-ICP-MS U-Pb 定年結(jié)果

5 討論

5.1 巖體與成礦年代學(xué)

與稀有金屬成礦關(guān)系密切的大紅柳灘巖漿體系近年來受到學(xué)者的密切關(guān)注(表5)。喬耿彪等(2015)對大紅柳灘巖體東部二長花崗巖開展SHRIMP鋯石U-Pb定年，獲得其結(jié)晶年齡為220±2.2～217.4±2.2Ma；魏小鵬等(2017)對大紅柳灘巖體南部二云母二長花崗巖開展LA-ICP-MS鋯石U-Pb定年，獲得其年齡為209.6±1.5Ma；Zhangetal.(2019)對大紅柳灘巖體東北部二云母二長花崗巖開展SIMS鋯石U-Pb定年，獲得其年齡為217.5±2.8Ma；Wangetal.(2020)對白龍山礦區(qū)南部花崗閃長巖開展LA-ICP-MS鋯石U-Pb定年，測得其年齡為212.3±1.6Ma；前人所獲取大紅柳灘巖體侵入時間集中于220～210Ma之間。本次測得黑云母花崗巖的結(jié)晶年齡為216.8±0.85Ma，二云母二長花崗巖的結(jié)晶年齡為216.0±1.5Ma，與前人所得年齡范圍基本一致。黑云母花崗巖和二云母二長花崗巖作為成礦母巖漿，在空間上黑云母花崗巖位于大紅柳灘巖體邊緣，略早于二云母二長花崗巖結(jié)晶，顯示了巖漿體系自黑云母花崗巖開始演化的特征。

表5 大紅柳灘巖體及偉晶巖測年數(shù)據(jù)

對大紅柳灘地區(qū)鋰鈹?shù)V床的形成時代也開展了大量研究，認識還存在較大分歧。鄒天人和李慶昌(2006)在阿克塔斯鋰礦90號脈獲取白云母40Ar-39Ar年齡為190.1Ma；Yanetal.(2018)利用錫石和鈮鉭鐵礦對阿克塔斯鋰礦90-1號脈進行了定年，獲得鈮鉭鐵礦的年齡為211.9±2.4Ma，錫石的年齡為218±12Ma；李侃等(2019)利用錫石LA-MC-ICP-MS U-Pb測年法對白龍山含鋰鈹花崗偉晶巖脈進行了定年，獲得錫石年齡為223.5±7.9Ma；喬耿彪等(2020)對阿克塔斯鋰礦90-1號脈進行了白云母40Ar-39Ar定年，獲得年齡為144.7±4.3Ma，Qiaoetal.(2021)對同一脈體開展LA-ICP-MS鋯石U-Pb定年，獲得年齡為144.2±1.9Ma；Wangetal.(2020)對白龍山礦區(qū)含鋰鈹?shù)V花崗偉晶巖脈開展鈮鉭鐵礦定年，測得其年齡為208.1±1.5Ma；Gaoetal.(2020)對白龍山礦區(qū)含鋰鈹花崗偉晶巖脈中錫石進行了LA-MC-ICP-MS U-Pb定年，獲得錫石年齡為223±11Ma，獲取白云母40Ar-39Ar年齡為197±1～185±1Ma。前人用錫石和鈮鉭鐵礦所獲得成礦年齡多集中在223～208Ma，部分區(qū)間要早于大紅柳灘巖體侵入時間；白云母測年所獲得的成礦年齡在197～144Ma，而白云母封閉溫度小于300℃，可能受到后期熱事件的影響而使體系中的氬同位素流失導(dǎo)致偏差；本文研究運用技術(shù)成熟、可信度更高的鋯石測年技術(shù)針對同一偉晶巖脈邊部的細晶花崗巖開展測年進行佐證。本次獲取花崗偉晶巖的錫石U-Pb年齡為211.3±5.0Ma，細晶花崗巖的鋯石U-Pb年齡為209.5±1.2Ma，二者在誤差范圍內(nèi)一致，就數(shù)據(jù)而言，本次所得年齡數(shù)據(jù)誤差范圍更小，結(jié)果略優(yōu)。而錫石的封閉溫度較高，可代表偉晶巖漿早期結(jié)晶階段的年齡，鋯石記錄的則是巖漿鋯石蛻晶化后經(jīng)流體交代作用及重結(jié)晶作用導(dǎo)致U-Pb同位素系統(tǒng)重置的時間(李杭等，2020)。由此認為，龍門山鋰鈹偉晶巖的形成年齡為211～209Ma，持續(xù)時間為2Myr，～209Ma可代表大紅柳灘地區(qū)鋰鈹偉晶巖結(jié)晶的末期。此外，本次所獲年齡數(shù)據(jù)意味著從黑云母花崗巖→二云母二長花崗巖→細晶花崗巖的形成時間是連續(xù)的與接近的。

5.2 花崗巖巖石成因

前人將大紅柳灘巖體成因類型多劃分為S型花崗巖(喬耿彪等，2015；魏小鵬，2018)。黑云母花崗巖和二云母二長花崗巖特征值均表明其為輕稀土富集型，稀土元素配分曲線也均顯示為右傾，輕重稀土元素之間分異較明顯，輕稀土元素內(nèi)部有一定分異，而重稀土元素分異程度較輕(圖7a)；在微量元素蛛網(wǎng)圖(圖7b)中，黑云母花崗巖相對富集Rb、Th、La和Nd，虧損Ba、Nb、Sr、P和Ti元素；二云母二長花崗巖相對富集Rb、K、La、Nd和Tb，虧損Ba、Nb、Sr和Ti元素；這些特征也與S型花崗巖有很多相似之處。兩種巖石無鈰、銪異常，表明源區(qū)可能沒有斜長石殘留；巖石中銣含量高表明巖漿很可能來源于地殼中富含鋁和云母的變質(zhì)沉積巖(劉英俊，1984)；黑云母花崗巖Al2O3/TiO2值在12.4～23.2之間，說明部分熔融溫度高于875℃(Sylvester, 1998)，據(jù)全巖鋯飽和溫度計得出黑云母花崗巖鋯石飽和溫度為874～905℃。黑云母花崗巖和二云母二長花崗巖Nb/U值介于1.3～8.6之間，平均值為5.4，Ta/U值介于0.1～0.7之間，平均值為0.4(表1)，比值明顯低于地幔平均值(Nb/U值47和Ta/U值2.7，Taylor and McLennan, 1995)；Sm/Nd值介于0.18～0.23之間，平均值為0.21(表1)，與陸殼平均值非常相近(0.17～0.25，Taylor and McLennan, 1995)；Nb/Ta值介于8.5～19.3之間，平均值為13.7(表1)，也與大陸地殼的Nb/Ta值11～16非常相近(Barthetal., 2000)。

巖體源區(qū)判別往往需要用多種圖解進行聯(lián)合判別。在Rb/Ba-Rb/Sr和K/N-C/MF圖解上(圖12a, b)樣品均落入雜砂巖派生的熔體范圍，反映熔體原巖為變質(zhì)雜砂巖，形成于黑云母的脫水熔融(Skjerlie and Johnston, 1992; Patio Douce and Beard, 1995; Patio Douce and McCarthy, 1998)。在A/FM-C/FM和NK/FMT-NKFMT圖解上(圖12c, d)二云母二長花崗巖仍落入變質(zhì)雜砂巖部分熔融，而黑云母花崗巖落入變質(zhì)中基性巖與角閃巖的部分熔融，這可能意味著有角閃石部分熔融形成的熔體混入(Beard and Lofgren, 1991; Skjerlie and Johnston, 1992; Watkinsetal., 2007)，黑云母花崗巖中存在的少量角閃石也印證了這一結(jié)果。因此推斷大紅柳灘巖漿體系為下地殼變質(zhì)雜砂巖(黑云母片麻巖)部分熔融形成，同時有中基性巖或角閃巖的角閃石部分熔融形成的熔體混入。這與Zhangetal.(2019)推斷其來源于中-下地殼大量變泥質(zhì)沉積巖和少量變質(zhì)火成巖的分離熔融有所不同。

圖12 大紅柳灘黑云母花崗巖和二云母二長花崗巖源區(qū)組成判別圖

5.3 成礦構(gòu)造背景

西昆侖地區(qū)出露的大量晚三疊世花崗巖被認為是古特提斯洋閉合的產(chǎn)物，部分學(xué)者認為其大地構(gòu)造背景為同碰撞環(huán)境(喬耿彪等，2015；魏小鵬等，2017)。而西昆侖和甜水海地體間的古特提斯洋在234～227Ma已閉合并形成后碰撞的慕士塔格巖體(Jiangetal., 2013; 劉錚，2015)，在～215Ma甜水海地體和羌塘板塊之間的古特提斯洋俯沖到甜水海-西昆侖拼貼地體之下，形成庫地南、阿卡阿孜山和麻扎等巖體。這些研究顯示，在～230Ma位于甜水海與西昆侖地體間的大紅柳灘陸陸碰撞造山作用進入后碰撞階段。

本文黑云母花崗巖、二云母二長花崗巖和細晶花崗巖在Rb-(Yb+Ta)和Rb-(Y+Nb)圖解(Pearceetal., 1984)中多數(shù)投影點落在同碰撞花崗巖區(qū)域(圖13b, c)，部分落在島弧花崗巖區(qū)域，有一定程度的島弧性質(zhì)；在Rb/10-Hf-Ta×3圖解(Harrisetal., 1986)中數(shù)據(jù)投影點多落在碰撞大地構(gòu)造背景上的花崗巖區(qū)域(圖13a)。微量元素有富Rb貧Y和Yb的同碰撞花崗巖(Pearceetal., 1984)特征，二云母二長花崗巖的形成深度大(魏小鵬等，2017)；三疊系巴顏喀拉山群中復(fù)理石的碎屑鋯石研究其年齡為223Ma，表明該地層成巖時代晚于223Ma(魏小鵬，2018)，此時西昆侖造山帶東段的古特提斯洋還沒有完全閉合，地層證據(jù)為康西瓦結(jié)合帶南側(cè)至可可西里-巴顏喀拉山地區(qū)出露的三疊紀(jì)殘余洋盆復(fù)理石建造――巴顏喀拉山群，表明西昆侖造山帶東部比其西部晚進入陸陸碰撞階段。該地區(qū)的碰撞過程持續(xù)到三疊紀(jì)末，隨著甜水海地體和羌塘板塊之間的古特提斯洋繼續(xù)向北消減直至218～205Ma閉合(畢華等，1999；韓芳林，2006；翟慶國和李才，2007；Zhaietal., 2011, 2013)，板塊沿康西瓦縫合帶兩側(cè)發(fā)生碰撞致使地殼加厚，下地殼巖石發(fā)生大規(guī)模重熔，導(dǎo)致了大紅柳灘一帶晚三疊世巖漿活動事件的發(fā)生。綜合上述判斷，大紅柳灘巖漿體系應(yīng)形成于同碰撞環(huán)境。

圖13 大紅柳灘地區(qū)龍門山礦區(qū)花崗巖的構(gòu)造背景判別圖解(據(jù)Pearce et al., 1984; Batchelor and Bowden, 1985; Harris et al., 1986)

5.4 巖漿演化與成礦

關(guān)于鋰鈹?shù)认∮薪饘僭诨◢徺|(zhì)巖漿形成過程中的富集機制，多數(shù)學(xué)者強調(diào)鋰鈹花崗偉晶巖的母源花崗巖來自于變沉積巖的白云母熔融，即鋰鈹花崗偉晶巖來自二云母二長花崗巖巖漿的分離結(jié)晶(Holtz and Johannes, 1991; Harrisonetal., 1997; Patio Douce and Harris, 1998; 曾令森等，2012；Gao and Zeng, 2014)。具體過程為巖石部分熔融在巖漿房達到均一，巖漿中的晶體不斷析出，稀有金屬和揮發(fā)性組分由于不相容在殘余熔體中富集，高度分離結(jié)晶作用形成富稀有金屬的巖漿。徐興旺等(2020)對阿爾金中段地區(qū)高溫花崗巖偉晶巖鋰鈹成礦系統(tǒng)開展研究后認為：變雜砂巖熔融形成的黑云母花崗巖分異與演化形成二云母二長花崗巖和白云母花崗巖等，與鋰鈹花崗質(zhì)、鈉長花崗質(zhì)偉晶巖構(gòu)成高溫花崗巖偉晶巖鋰鈹成礦系統(tǒng)。這一觀點在本文也得到印證。

如前所述，大紅柳灘黑云母花崗巖體源于下地殼變質(zhì)雜砂巖(黑云母片麻巖)黑云母脫水熔融形成的熔體，并混合有中基性巖或角閃巖的角閃石脫水熔融形成的熔體。巖漿演化過程中，黑云母花崗巖→二云母二長花崗巖→細晶花崗巖，TiO2、Al2O3、Fe2O3、MgO、CaO與SiO2和Na2O呈顯著的負相關(guān)關(guān)系。TiO2一般賦存在黑云母之中，這意味著巖漿演化過程中黑云母可能發(fā)生了分離結(jié)晶作用(圖14a)；Al2O3-CaO多賦存在長石之中，指示了長石的分離結(jié)晶(圖14b, c)；Fe2O3-MgO多賦存在暗色礦物之中，反映了角閃石的分離結(jié)晶(圖14d, e)；此外，黑云母花崗巖和二云母二長花崗巖表現(xiàn)有Ba、Sr、P、Nb的明顯虧損(圖7b)，P的虧損表明發(fā)生了磷灰石的分離結(jié)晶，而斜長石和鉀長石的分離結(jié)晶作用導(dǎo)致了Ba和Sr的強烈虧損(李獻華等，2000；李正輝等，2013；滕霞等，2017；白榮龍等，2020；周逍遙等，2021)。上述特征顯示了從黑云母花崗巖→二云母二長花崗巖→細晶花崗巖有連續(xù)分異演化的特征。

圖14 大紅柳灘地區(qū)龍門山礦區(qū)花崗巖主量元素Harker圖解

微量元素演化表現(xiàn)為除Li、Be、Rb、Ta、Nb五種稀有元素外，Sc、V、Cr、Co、Sr、Y、Zr和稀土元素含量均降低。從黑云母花崗巖→二云母二長花崗巖→細晶花崗巖→鋰鈹偉晶巖，Li的均值演化為1139×10-6→26.2×10-6→793→8082×10-6(圖15a)，Be的均值演化為4.93×10-6→3.42×10-6→126.3×10-6→174×10-6(圖15b)，Rb的均值演化為298→161.5→1273→711.6×10-6(圖15c)，Ta的均值演化為1.05×10-6→1.31×10-6→11.2×10-6→36.6×10-6(圖15d)，Nb的均值演化為14.36×10-6→11.61×10-6→25.4×10-6→65.5×10-6(圖15e)。巖漿演化過程中，一小部分Li在早期結(jié)晶的黑云母花崗巖中富集，其Li含量多在610×10-6～800×10-6之間，這與黑云母是Li的重要儲庫有關(guān)(Londonetal., 1988; London, 2005, 2008)；HLT-7、HLT-8兩件樣品Li平均含量達2475×10-6，可能是受到了晚期殘余巖漿的影響；大部分Li隨著巖漿演化的進行在殘余熔體中富集。Be、Rb、Ta、Nb在黑云母花崗巖演化至二云母二長花崗巖階段含量變化均不明顯，而在殘余巖漿階段大量富集，最終形成鋰鈹偉晶巖。

圖15 大紅柳灘地區(qū)龍門山礦區(qū)花崗巖稀有元素Harker圖解鋰鈹偉晶巖數(shù)據(jù)據(jù)新疆地礦局第六地質(zhì)大隊(2020)

6 結(jié)論

綜上所述，通過西昆侖大紅柳灘地區(qū)龍門山礦區(qū)的研究，可以獲得如下認識：

(1)研究區(qū)花崗巖從黑云母花崗巖到二云母二長花崗巖與細晶花崗巖的形成時間是連續(xù)的并且是接近的，龍門山鋰鈹偉晶巖的形成年齡為211～209Ma，持續(xù)時間為2Myr；

(2)研究區(qū)的二云母二長花崗巖與鋰鈹偉晶巖源于黑云母花崗巖的結(jié)晶分異，從黑云母花崗巖到二云母二長花崗巖與細晶花崗巖具連續(xù)分異演化的特征；

(3)大紅柳灘地區(qū)大規(guī)模黑云母花崗巖源于同碰撞構(gòu)造背景下、地殼深部麻粒巖相變質(zhì)過程黑云母和少量角閃石的脫水熔融。

致謝本文是在新疆地質(zhì)礦產(chǎn)勘查開發(fā)局第六地質(zhì)大隊對龍門山鋰鈹?shù)V床的勘探基礎(chǔ)上進行的總結(jié)與研究，野外一線工作人員付出了大量心血；中國地質(zhì)調(diào)查局天津地質(zhì)調(diào)查中心分析實驗室涂家潤完成了錫石同位素測年并提供了相關(guān)幫助；審稿人給出了有益的建議與意見。在此向他們表示衷心的感謝！