杜文洋， 李一鳴， 周 豹*， 范 川， 曾小華， 劉 嘉,2， 劉圣鑫,2，劉 雷,2， 劉文文,2， 魏四華,2， 江為民,2， 姜志勇,2

(1.湖北省地質(zhì)調(diào)查院，湖北 武漢 430034； 2.湖北省地質(zhì)勘查工程技術(shù)研究中心，湖北 武漢 430034；3.資源與生態(tài)環(huán)境地質(zhì)湖北省重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，湖北 武漢 430034)

鋰屬于稀有金屬，被廣泛用于電池、醫(yī)藥、核工業(yè)、汽車等領(lǐng)域，具有極高的經(jīng)濟(jì)和戰(zhàn)略價(jià)值[1]。鋰礦主要分為鹵水型、硬巖型和黏土型三大類[2]。截至2017年，全球可利用鋰資源儲(chǔ)量為1 557萬t，其中鹵水型占66%、硬巖型占26%、黏土型占8%[3]；中國(guó)鋰資源儲(chǔ)量為320萬t[4]，居世界第二位，其類型以鹵水型為主、硬巖型次之。近年來，隨著鋰礦勘查工作的持續(xù)投入，中國(guó)在四川、貴州、廣西等地取得了一系列重要找礦進(jìn)展，大幅增加了鋰資源儲(chǔ)量[3-6]，尤其是在煤系和鋁土礦等黏土巖中發(fā)現(xiàn)了鋰的富集現(xiàn)象，部分地段甚至達(dá)到獨(dú)立鋰礦的邊界品位(Li2O>0.5%)[7-9]。然而該類鋰礦還存在鋰的賦存狀態(tài)和富集規(guī)律研究不足、提取工藝不成熟、資源評(píng)價(jià)體系不健全等問題，限制了該類鋰礦的開發(fā)利用[6-8]。溫漢捷等[9]系統(tǒng)研究了黔中下石炭統(tǒng)九架爐組和滇中下二疊統(tǒng)倒石頭組中賦存的鋰礦特征，根據(jù)鋰的賦存狀態(tài)和產(chǎn)出特點(diǎn)，新定義了碳酸鹽黏土型鋰礦這一新類型。由于該類鋰礦賦礦巖石多為黏土巖、鋁質(zhì)黏土巖和炭質(zhì)黏土巖，具有產(chǎn)出層位穩(wěn)定、開采成本低(大部分可露天開采)等特點(diǎn)，成礦潛力巨大，使得該類鋰礦有望成為中國(guó)可開發(fā)利用鋰資源的一個(gè)重要類型。

鄂西南地區(qū)中二疊統(tǒng)梁山組大量產(chǎn)出鋁土礦、高嶺土礦及耐火黏土礦，早在20世紀(jì)70年代，地勘單位在巴東縣麻沙煤礦的煤層中發(fā)現(xiàn)了鋰的富集現(xiàn)象，并對(duì)伴生的鋰資源進(jìn)行了評(píng)價(jià)[10]。而對(duì)于區(qū)內(nèi)其他層位，尚未開展過鋰的調(diào)查評(píng)價(jià)工作。鄂西南地區(qū)具有形成黏土型鋰礦的地質(zhì)條件，但找礦目標(biāo)層位不明，限制了進(jìn)一步勘查工作的部署。鑒于此，本文在綜合分析鄂西南地區(qū)1∶20萬水系沉積物測(cè)量數(shù)據(jù)基礎(chǔ)上，圈定鋰異常區(qū)并探討其與地質(zhì)背景的時(shí)空關(guān)系；重點(diǎn)對(duì)區(qū)內(nèi)中二疊統(tǒng)梁山組、寒武系第三統(tǒng)覃家廟組、下三疊統(tǒng)嘉陵江組三個(gè)層位的鋰異常進(jìn)行查證，介紹代表性鋰礦點(diǎn)的礦化特征；在此基礎(chǔ)上，總結(jié)不同層位的鋰礦化規(guī)律，探討?zhàn)ね列弯嚨V的找礦前景，旨在為鄂西南地區(qū)尋找黏土型鋰礦提供依據(jù)，并起到“拋磚引玉”的作用。

1 區(qū)域地質(zhì)背景

研究區(qū)位于湖北省西南部，大地構(gòu)造位置處于揚(yáng)子地塊北緣，總體構(gòu)造線呈NE向(圖1)。區(qū)域上發(fā)育一系列具多期次活動(dòng)的NE-NNE、EW-NEE向褶皺帶和斷裂帶，出露新元古界—新生界地層。區(qū)內(nèi)最老地層為走馬坪背斜核部小面積出露的新元古界冷家溪群淺變質(zhì)巖，巖性主要為板巖、千枚巖等，構(gòu)成前南華系基底。蓋層由南華系—中三疊統(tǒng)海相碳酸鹽巖夾碎屑巖和上三疊統(tǒng)—第四系海陸交互相沉積巖系組成。區(qū)內(nèi)礦產(chǎn)資源豐富，中南華統(tǒng)大塘坡組發(fā)育沉積型錳礦，上震旦統(tǒng)燈影組、寒武系芙蓉統(tǒng)—下奧陶統(tǒng)婁山關(guān)組、下奧陶統(tǒng)南津關(guān)組是鉛鋅礦賦礦層位，寒武系紐芬蘭統(tǒng)牛蹄塘組、下二疊統(tǒng)孤峰組中賦存有硒、釩、鉬礦，上泥盆統(tǒng)寫經(jīng)寺組與黃家磴組中發(fā)育沉積型鐵礦，中二疊統(tǒng)梁山組和上二疊統(tǒng)龍?zhí)督M中分布有硫鐵礦、煤礦、耐火黏土礦、高嶺土礦、鋁土礦，寒武系紐芬蘭統(tǒng)牛蹄塘組、上奧陶統(tǒng)五峰組、下志留統(tǒng)龍馬溪組、中二疊統(tǒng)孤峰組和上二疊統(tǒng)大隆組中均獲得頁巖氣發(fā)現(xiàn)。以往在鄂西南地區(qū)未專門開展鋰礦找礦工作，僅麻沙煤礦在勘探時(shí)對(duì)煤層伴生鋰資源進(jìn)行了評(píng)價(jià)。根據(jù)以往水系沉積物測(cè)量成果[11]來看，區(qū)內(nèi)廣泛發(fā)育鋰化探異常，具有良好的鋰異常背景。

圖1 鄂西南地區(qū)地質(zhì)簡(jiǎn)圖

2 鋰化探異常特征

2.1 數(shù)據(jù)來源與處理

湖北省區(qū)域化探掃面工作始于1979年，采樣介質(zhì)以水系沉積物為主，比例尺基本為1∶20萬，分析元素有39種，采樣工作技術(shù)方法均執(zhí)行同期行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)及有關(guān)規(guī)定，質(zhì)量均達(dá)到規(guī)范要求[11]。本文系統(tǒng)收集了上述成果數(shù)據(jù)，在MapGIS6.7平臺(tái)中對(duì)鋰的測(cè)量數(shù)據(jù)進(jìn)行處理。數(shù)據(jù)處理方法選擇距離冪函數(shù)反比加權(quán)網(wǎng)格化模型[12]，數(shù)據(jù)搜索模式采用四方向，每搜索方向點(diǎn)數(shù)6，搜索半徑為10 km。通過統(tǒng)計(jì)分析，以累計(jì)頻率85%對(duì)應(yīng)的分析值63.4 μg/g作為鋰異常下限[13]，以累計(jì)頻率85%、92%、98%對(duì)應(yīng)的分析值63.4、84.4、133.9 μg/g作為鋰異常三級(jí)濃度界線值。

2.2 鋰化探異常特征

統(tǒng)計(jì)分析結(jié)果顯示，研究區(qū)全區(qū)的1∶20萬水系沉積物鋰背景值(算術(shù)均值)為51.7 μg/g(表1)，高于湖北省水系沉積物鋰背景值(33.44 μg/g)和全國(guó)均值(32.75 μg/g)；其變異系數(shù)為0.58，屬弱分異元素[11]。覃家廟組、嘉陵江組與巴東組分布區(qū)的鋰背景值總體較高，分別為96.9、56.2 μg/g；梁山組與其他地層分布區(qū)的鋰背景值較低，為43.5 μg/g(表1)。由圖2可以看出，磨坪背斜、屯堡—茶山背斜、白果壩背斜、走馬坪背斜、咸豐背斜等背斜核部區(qū)域的覃家廟組分布區(qū)的鋰異常最為顯著，其次為巴東、利川、宣恩等地區(qū)的嘉陵江組分布區(qū)的鋰異常，而梁山組分布區(qū)的鋰異常相對(duì)較弱，多為零星分布的弱緩鋰異常。覃家廟組頂部和底部均發(fā)育泥質(zhì)白云巖，泥質(zhì)白云巖呈多層產(chǎn)出，厚度較大且易風(fēng)化，使得其所含的鋰容易遷移到水系沉積物中。嘉陵江組分布區(qū)的鋰異?？赡苡稍摻M膏巖層、溶蝕角礫白云巖、含溶蝕角礫泥質(zhì)白云巖引起，這些巖性易風(fēng)化，使得鋰容易遷移。梁山組內(nèi)炭質(zhì)泥巖含鋰高，但其厚度小且耐風(fēng)化，形成的鋰異常相對(duì)較弱且零散。

表1 鄂西南地區(qū)1∶20萬水系沉積物鋰異常統(tǒng)計(jì)參數(shù)

圖2 鄂西南地區(qū)覃家廟組、梁山組、嘉陵江組地層與鋰化探異常疊加圖

3 鋰礦化特征

3.1 梁山組鋰礦化特征

根據(jù)麻沙煤礦煤層夾矸中富鋰這一找礦線索，對(duì)該煤礦所處的磨坪背斜梁山組分布區(qū)的鋰異常進(jìn)行檢查，在磨坪背斜北翼三墩巖、三尖觀一帶初步圈定了鋰礦(化)層。

3.1.1麻沙煤礦伴生鋰礦化特征

麻沙煤礦區(qū)處于申家背斜南東翼，吳家槽斷裂南東盤，出露下志留統(tǒng)紗帽組—下三疊統(tǒng)大冶組及少量第四系，發(fā)育NEE向次級(jí)背、向斜以及NE、NEE向兩組斷裂。經(jīng)礦產(chǎn)資源國(guó)情調(diào)查最新核實(shí)，該煤礦梁山組煤系地層中伴生Li2O累計(jì)查明資源儲(chǔ)量約1.8萬t(內(nèi)部數(shù)據(jù))。

鋰主要賦存于M3煤層夾矸中，夾矸主要為炭質(zhì)泥巖、炭質(zhì)灰?guī)r、黏土質(zhì)泥巖。鋰礦層一般厚0.70～10.45 m，占煤層總厚度的34%～100%，其厚度隨煤層總厚度的增加而增大；Li2O品位為0.006%～0.217%，平均0.068%。其中，亮煤、半亮煤Li2O含量為0.006%～0.133%(平均0.067%)，灰分為36.17%，發(fā)熱量為4 776 kCal/g；夾矸煤Li2O含量為0.073%～0.123%(平均0.107%)，灰分為46.55%，發(fā)熱量為3 792 kCal/g；炭質(zhì)泥巖Li2O含量0.031%～0.217%(平均0.140%)，灰分為64.87%，發(fā)熱量為2 011 kCal/g；黏土質(zhì)泥巖Li2O含量0.108%～0.216%(平均0.154%)，灰分為79.72%，發(fā)熱量為542 kCal/g。對(duì)原煤及其煤灰的鋰含量進(jìn)行分析，結(jié)果顯示煤灰Li2O含量為0.075%～0.287%，比原煤提高了0.7～2倍，表明煤層中鋰含量與灰分含量呈正相關(guān)關(guān)系(圖3)。礦區(qū)煤層下部煤質(zhì)較好，鋰含量較低，向上部煤質(zhì)變差，炭質(zhì)泥巖、黏土質(zhì)泥巖夾矸增多，而鋰含量也增高，表明鋰的含量與煤層中黏土質(zhì)的多寡有關(guān)[10]。

圖3 麻沙煤礦煤層鋰含量曲線圖(據(jù)參考文獻(xiàn)[10]修改)

3.1.2梁山組中—上部鋰礦化特征

三尖觀地區(qū)位于磨坪背斜北翼，出露下志留統(tǒng)紗帽組—下三疊統(tǒng)大冶組地層，地層傾向280°～340°，傾角25°～35°。梁山組為賦礦地層，其下部為泥質(zhì)粉砂巖、細(xì)砂巖、石英砂巖夾鋁土質(zhì)泥巖，中部為炭質(zhì)頁巖(泥巖)夾煤層，上部為炭質(zhì)粉砂質(zhì)頁巖(泥巖)、炭質(zhì)泥巖?；目诟浇l(fā)育一弱緩鋰異常，極值為80.3 μg/g。

按照滇中地區(qū)同類型鋰礦采用的評(píng)價(jià)指標(biāo)(Li2O邊界品位0.1%，工業(yè)品位0.2%)[9]，在梁山組中—上部初步圈定了1個(gè)鋰礦體和2個(gè)鋰礦化體(圖4)。Ⅰ號(hào)鋰礦體分布于荒口—三尖觀一帶，賦礦巖石主要為炭質(zhì)泥巖，長(zhǎng)約8.8 km，厚1.97～3.11 m，平均厚2.46 m；Li2O品位為0.21%～0.38%，平均為0.25%，并伴生鎵平均含量31.4 μg/g、稀土氧化物平均含量0.041%。Ⅱ號(hào)鋰礦化體分布于西流水一帶，賦礦巖石主要為含炭質(zhì)泥質(zhì)粉砂巖夾粉煤，長(zhǎng)約800 m，厚1.90～2.66 m，平均厚2.27 m；Li2O品位為0.10%～0.13%，平均為0.119%。Ⅲ號(hào)鋰礦化體分布于綠蔥坡一帶，賦礦巖石主要為鋁土質(zhì)泥巖，長(zhǎng)約2 km，平均厚0.65 m；Li2O品位為0.064%～0.144%，平均為0.104%。

圖4 三尖觀地區(qū)地質(zhì)簡(jiǎn)圖

富鋰巖石主要為炭質(zhì)泥巖、鋁土質(zhì)泥巖，具泥質(zhì)結(jié)構(gòu)、塊狀構(gòu)造。根據(jù)X射線衍射(XRD)分析結(jié)果，富鋰的炭質(zhì)泥巖中黏土礦物含量>98.8%，鉀長(zhǎng)石含量為0.9%～1.2%；黏土礦物主要為高嶺石(80%～89%)、綠泥石(7%～11%)，少量為累托石、伊利石。

3.2 覃家廟組鋰礦化特征

通過調(diào)查研究，在忠堡、坪壩營(yíng)和白果坪地區(qū)的覃家廟組底部和頂部均發(fā)現(xiàn)了鋰礦化層，還在土地坪一帶的覃家廟組風(fēng)化層中發(fā)現(xiàn)了鋰礦化。

3.2.1覃家廟組底部和頂部鋰礦化特征

坪壩營(yíng)地區(qū)處于咸豐背斜南東翼，咸豐斷裂南東盤，主要出露寒武系第二統(tǒng)石龍洞組—寒武系芙蓉統(tǒng)-下奧陶統(tǒng)婁山關(guān)組地層，偶見斷裂構(gòu)造。區(qū)內(nèi)地層總體傾向SE，傾角10°～20°。區(qū)內(nèi)鋰化探異常極為明顯，該異常區(qū)為湖北省異常范圍最大、異常強(qiáng)度最大、異常峰值最高(676.7 μg/g)的鋰異常，且鋰、硼、氟等異常套合性非常好。

在覃家廟組底部和頂部初步圈定了2個(gè)鋰礦化層(按Li2O邊界品位0.06%圈定)。Ⅰ號(hào)鋰礦化層發(fā)育于覃家廟組底部，走向NE，傾向SE，傾角15°左右，在區(qū)內(nèi)穩(wěn)定延伸約14 km，巖性為中—薄層狀(砂屑)白云巖與薄層狀泥質(zhì)白云巖互層，其中薄層狀泥質(zhì)白云巖為富鋰巖性。該礦化層發(fā)育3～6層鋰礦化體，各層厚0.59～7.26 m，總厚4.72～14.2 m，平均總厚10.57 m；Li2O品位為0.070%～0.098%，平均為0.080%。Ⅱ號(hào)鋰礦化層發(fā)育于覃家廟組頂部，產(chǎn)狀與Ⅰ號(hào)鋰礦化層相近，在區(qū)內(nèi)穩(wěn)定延伸約13 km，巖性為薄層狀泥質(zhì)白云巖、中—薄層狀砂屑白云巖和微晶白云巖，其中薄層狀泥質(zhì)白云巖為富鋰巖性。該礦化層發(fā)育2～6層鋰礦化體，各層厚0.27～3.59 m，總厚2.13～7.52 m，平均總厚4.82 m；Li2O品位為0.068%～0.139%，平均為0.117%。

富鋰巖石為泥質(zhì)白云巖，具泥晶、微晶結(jié)構(gòu)，塊狀、薄層狀、紋層狀構(gòu)造。經(jīng)XRD分析，發(fā)現(xiàn)富鋰泥質(zhì)白云巖主要礦物成分為白云石(63.4%～86.3%)、黏土礦物(4.7%～19.0%)、石英(6.5%～13.6%)、鉀長(zhǎng)石(0～4.6%)、方解石(0.6%～13.7%)，另含少量鐵白云石、黃鐵礦、濁沸石等，所含黏土礦物由伊利石(45%～64%)、綠泥石(30%～53%)和蒙脫石(2%～6%)組成。泥質(zhì)白云巖的鋰含量與黏土礦物含量具強(qiáng)正相關(guān)性，指示鋰在黏土礦物中富集，符合溫漢捷等[9]定義的碳酸鹽黏土型鋰礦的基本特征。

3.2.2覃家廟組風(fēng)化層鋰礦化特征

“湖北省恩施西部特色農(nóng)業(yè)區(qū)土地質(zhì)量地球化學(xué)調(diào)查”項(xiàng)目[14]在土地坪采集的一個(gè)表層土壤樣中，Li2O含量高達(dá)0.092%。實(shí)地調(diào)查發(fā)現(xiàn)，采樣點(diǎn)所在耕地呈條帶狀分布于覃家廟組陡坡下方平臺(tái)上，與地層展布方向一致，土壤風(fēng)化母巖為覃家廟組白云巖和泥質(zhì)白云巖。根據(jù)這一線索，在覃家廟組風(fēng)化層采集4件樣品，分析顯示Li2O含量為0.165%～0.377%，較覃家廟組泥質(zhì)白云巖鋰含量提高2～5倍，此外鋰含量由淺至深有增高趨勢(shì)。

圖5 坪壩營(yíng)地區(qū)地質(zhì)簡(jiǎn)圖

3.3 嘉陵江組鋰礦化特征

大水井、沿渡河一帶的嘉陵江組分布區(qū)廣泛發(fā)育1∶20萬水系沉積物鋰異常。1∶5千巖石剖面測(cè)量結(jié)果顯示，鋰高值異常點(diǎn)主要分布在嘉陵江組上部，少量為巴東組底部，Li2O含量為0.03%～0.144%。含泥質(zhì)白云巖、溶蝕角礫白云巖、含溶蝕角礫泥質(zhì)白云巖等泥質(zhì)含量較高的巖石具有相對(duì)較高的鋰含量，但是這些巖石中黏土礦物分布不均勻，導(dǎo)致鋰含量變化大，僅局部地段達(dá)到礦化標(biāo)準(zhǔn)。

4 鋰成礦規(guī)律淺析

4.1 梁山組鋰成礦規(guī)律

4.1.1鋰的富集層位及巖性

黏土型鋰礦具有規(guī)模大、分布穩(wěn)定、開發(fā)利用成本低等特點(diǎn)，近年來成為鋰資源的重要找礦類型。目前在貴州下石炭統(tǒng)九架爐組[9,15]、云南下二疊統(tǒng)倒石頭組[9,16]、廣西上二疊統(tǒng)合山組[17-19]、河南上石炭統(tǒng)本溪組[20]中均發(fā)現(xiàn)了鋰的富集現(xiàn)象，這些富鋰地層與下伏碳酸鹽巖地層之間存在沉積間斷，發(fā)育鋁土、煤等礦產(chǎn)，不僅富集鋰，還可能富集鎵和稀土金屬。很多學(xué)者基于這些富鋰地層的鋰礦化特征，提出了碳酸鹽黏土型鋰礦[9]、煤型稀有金屬礦[21]、鋁土礦(巖)型鋰礦[22-23]等概念。鄂西南地區(qū)的梁山組一般平行不整合于上石炭統(tǒng)黃龍組灰?guī)r之上，發(fā)育鋁土質(zhì)巖、黏土巖和煤層，巖性組合與國(guó)內(nèi)報(bào)道的碳酸鹽黏土型鋰礦特征相似。

根據(jù)國(guó)內(nèi)碳酸鹽黏土型鋰礦的地質(zhì)特征及找礦經(jīng)驗(yàn)，鄂西南地區(qū)梁山組鋰礦找礦工作應(yīng)重點(diǎn)關(guān)注泥巖、黏土巖(黏土礦)、鋁土巖(鋁土礦)等泥質(zhì)巖類。泥巖一般產(chǎn)于煤層頂、底板或夾矸中；黏土質(zhì)泥巖一般產(chǎn)于煤系底部或中—上部；鋁土質(zhì)泥巖一般產(chǎn)于煤系中部；炭質(zhì)泥巖產(chǎn)于煤系的下部、上部或夾矸中；鈣質(zhì)泥巖一般產(chǎn)于煤系頂部，泥質(zhì)成分主要為高嶺石(60%～90%)。黏土巖一般構(gòu)成煤層的頂、底板，其所含黏土礦物主要為高嶺石、水云母、伊利石和蒙脫石，并含少量石英、方解石、石膏、黃鉀鐵釩、一水軟鋁石等礦物，巖石中Al2O3含量一般為37.2%～42.0%。鋁土巖主要見于梁山組中—下部，屬一水型鋁土礦，具鮞狀、膠狀結(jié)構(gòu)，鮞粒由水鋁石和少量綠泥石、鋯石、石英構(gòu)成，膠結(jié)物由高嶺石和少量伊利石組成，一般含Al2O342.6%～74.1%，硅鋁比2.56～22.3[11]。

本次在麻沙煤礦和三尖觀地區(qū)調(diào)查發(fā)現(xiàn)，鋰主要在梁山組中—上部M3煤層夾矸和炭質(zhì)泥巖中富集，因此梁山組鋰礦找礦工作應(yīng)重點(diǎn)關(guān)注M3煤層夾矸和炭質(zhì)泥巖，在透鏡狀M3煤層外圍、煤層相變?yōu)樘抠|(zhì)泥巖地段更有利于鋰的富集。M3煤層在鄂西南地區(qū)廣泛發(fā)育，但煤層延伸不穩(wěn)定、厚度變化大(厚0～14.76 m，一般為0.30～1.39 m)，總的變化趨勢(shì)是由北東向南西呈現(xiàn)薄—厚—薄—尖滅的變化特征；其形態(tài)多變，多數(shù)呈透鏡狀，少數(shù)為似層狀和藕節(jié)狀，煤層與夾矸之間常出現(xiàn)犬牙交錯(cuò)的變化。在區(qū)域上，煤層厚度受到古沉積基底起伏的影響，凹陷帶煤層厚且穩(wěn)定性較好，凹陷帶與隆起帶之間煤層厚度變薄且穩(wěn)定性較差，隆起帶上含煤性更差。長(zhǎng)陽、云臺(tái)荒、白廟嶺、龍坪等煤田的煤層較厚且穩(wěn)定，厚度為0～14.76 m，一般為0.80～2.50 m；建始—五峰一線以南煤層大多不可采，僅恩施—宣恩煤田的尹家春、苦草坪和干子嶺一帶發(fā)育厚0～6.02 m的透鏡狀煤層；宜都市松木坪以南—湖南石門地區(qū)的煤層厚0.40～0.80 m；利川、宣恩以南無可采煤層。區(qū)域上M3煤層與夾矸的關(guān)系為：凹陷帶煤系厚度大，煤層及其夾矸厚度也大，例如云臺(tái)荒、松宜煤田厚度>5 m的煤層中往往發(fā)育炭質(zhì)泥巖夾矸，其厚度與煤層厚度此消彼長(zhǎng)；在恩施—宣恩煤田的苦草坪，松宜煤田的大河口、兩河口、鴿子灘、陳家河等地段M3煤層與夾矸互層，夾矸多為泥巖或炭質(zhì)泥巖，總厚與純煤總厚相當(dāng)；在長(zhǎng)陽煤田的獅子包，白廟嶺煤田的綠蔥坡，龍坪煤田的子母，松宜煤田的朱家溝、背動(dòng)灣、猴子洞等地段M3煤層與夾矸互層，夾矸單層厚度有時(shí)大于煤層單層厚度，且總厚大于純煤總厚。

4.1.2巖相古地理與鋰成礦的關(guān)系

沉積環(huán)境對(duì)鋰的富集具有重要的控制作用，有研究認(rèn)為還原、低能、滯留、局限的古地理環(huán)境對(duì)碳酸鹽黏土型鋰礦成礦有利[9]；還有研究認(rèn)為淡水環(huán)境和淡化瀉湖沼澤環(huán)境形成的鋁(黏)土礦中鋰含量較高，而濱海沼澤、海陸交互環(huán)境中形成的鋁(黏)土巖中鋰含量較低，呈現(xiàn)出伴生鋰含量隨沉積水體含鹽度升高而降低的趨勢(shì)[24-26]。滇中盆地南緣富鋰黏土巖形成于淡水陸相、氧化—弱還原環(huán)境，且黏土礦物主要為高嶺石，表明富鋰黏土巖在形成過程中處于溫暖潮濕的沉積環(huán)境并伴隨較為強(qiáng)烈化學(xué)風(fēng)化作用[16]。

二疊紀(jì)梁山期，湖北古地理格局總體為南北高、中間低的東西向狹長(zhǎng)盆地(湖北坳陷)[27]，來自北部秦淮古陸和南部江南古陸、建始古島等古陸區(qū)的風(fēng)化剝蝕物質(zhì)在中部沉積盆地不斷沉積，形成海陸交互相碎屑巖系。梁山組發(fā)育陸緣含煤碎屑巖沉積，其充填方式主要表現(xiàn)為有障壁潮坪—瀉湖沉積體系，沉積相單元包括瀉湖相和潮坪相，其中潮坪相進(jìn)一步劃分為沼澤亞相、鋁土質(zhì)砂泥坪亞相、砂泥坪亞相和砂坪亞相(圖6)。

圖6 鄂西南地區(qū)梁山期巖相古地理圖[27]

(1) 瀉湖相(Lf)。主要分布于湖北坳陷中部的當(dāng)陽—興山一線，呈NWW向展布。該相區(qū)沉積結(jié)構(gòu)由下向上為石英砂巖—粉砂巖—泥巖組合，巖層上部?jī)H局部地段因海退作用發(fā)育少量炭質(zhì)頁巖，鋰成礦條件較差。

(2) 沼澤亞相(Tfzz)。主要呈不規(guī)則環(huán)狀分布于瀉湖相周緣，鄂西南地區(qū)主要有麻沙—松宜、鶴峰—來鳳、龍鳳壩3處沼澤亞相區(qū)。該亞相區(qū)沉積結(jié)構(gòu)由下向上為砂巖—泥巖—炭質(zhì)頁巖(煤線或煤層)組合。在梁山組等厚線>15 m的龍?zhí)镀?、麻沙等地形成以無煙煤為主的聚煤區(qū)，其中麻沙一帶為沉積中心，煤層、夾矸和黏土巖中富集鋰。該亞相區(qū)煤層不發(fā)育且相變?yōu)樘抠|(zhì)泥巖的地段是黏土型鋰礦的成礦有利地段。

(3) 鋁土質(zhì)砂泥坪亞相(TfAlsm)。緊鄰剝蝕區(qū)邊緣分布，如咸豐—來鳳鋁土質(zhì)砂泥坪亞相區(qū)分布于江南古陸北緣，局部發(fā)育小型鋁土礦床；建始古島之南也零星分布該亞相區(qū)，局部發(fā)育鋁土礦點(diǎn)。該亞相區(qū)沉積結(jié)構(gòu)由下向上為細(xì)砂巖—泥巖—鋁土巖—炭質(zhì)頁巖組合，鋁土巖多形成于沉積韻律的上部，炭質(zhì)頁巖或煤則形成于沉積韻律的頂部。該亞相區(qū)靠近古陸區(qū)，鋰的物質(zhì)來源較充足，梁山組中—上部的鋁土巖和黏土巖(黏土礦)為鋰富集層位，形成黏土型鋰礦的成礦條件較好。

(4) 砂泥坪亞相(Tfsm)。主要分布于古陸邊緣，如鄂西南地區(qū)的砂泥坪亞相主要分布于利川—恩施—五峰一線。該亞相區(qū)沉積結(jié)構(gòu)由下向上為細(xì)砂巖—粉砂巖—泥巖(炭質(zhì)泥巖、炭質(zhì)頁巖、煤線或煤層)組合，沉積厚度多為2～10 m，大部分地段的上部發(fā)育薄煤層，煤層夾矸和炭質(zhì)泥巖發(fā)育地段為黏土型鋰礦的有利成礦地段。

(5) 砂坪亞相(Tfs)。主要分布于巴東—秭歸和宣恩—松滋一線。該亞相區(qū)沉積結(jié)構(gòu)由下向上為石英砂巖—細(xì)砂巖—粉砂巖(局部夾泥巖和炭質(zhì)頁巖)組合，泥質(zhì)巖不太發(fā)育，黏土型鋰礦成礦條件相對(duì)較差。

4.2 覃家廟組鋰成礦規(guī)律

忠堡、坪壩營(yíng)地區(qū)的覃家廟組下部由薄層狀泥質(zhì)白云巖(A)—中層狀(含泥質(zhì))泥晶白云巖(B)組成，向上B層減少，為弱退積型基本層序；中部由薄層狀砂屑白云巖(A)—中層狀粉晶白云巖(B)組成，向上A層減少，為退積型基本層序特征；上部由泥質(zhì)泥晶白云巖(A)—微晶白云巖(B)組成，向上B層有增多趨勢(shì)，為進(jìn)積型基本層序特征，整體屬于潮坪相沉積產(chǎn)物。覃家廟底部、中部和頂部均發(fā)育具鋰礦化的泥質(zhì)白云巖，其中底部薄層狀泥晶白云巖與泥質(zhì)白云巖構(gòu)成韻律層，所夾泥質(zhì)白云巖可出現(xiàn)3～9層，為鋰的富集層位，當(dāng)泥質(zhì)白云巖在局部地段相變含泥砂屑白云巖時(shí)，鋰含量急劇下降；中部由薄層狀砂屑白云巖和中層狀粉晶白云巖構(gòu)成韻律層，砂屑白云巖在局部地段相變?yōu)槟噘|(zhì)白云巖時(shí)才可能含少量鋰，總體上中部巖性段含礦性較差；頂部的鋰礦化層又分為兩個(gè)亞段，下亞段由中—薄層狀(砂屑)白云巖、薄層狀泥質(zhì)白云巖組成韻律層，上亞段由中—厚層狀白云巖、中—薄層狀泥質(zhì)白云巖組成韻律層，鋰同樣在泥質(zhì)白云巖中富集。

在巖相古地理方面，中上揚(yáng)子地區(qū)在晚寒武世經(jīng)歷短暫海侵后發(fā)生海退，沉積相帶自北西至南東依次為古陸、潮坪、局限臺(tái)地(包括蒸發(fā)瀉湖)、臺(tái)地邊緣淺灘、臺(tái)地邊緣斜坡、陸棚(包括混積陸棚與碳酸鹽陸棚)、深水盆地[28]。此時(shí)，鄂西南地區(qū)的咸豐—五峰一帶為局限臺(tái)地沉積環(huán)境，巖性以白云巖、泥質(zhì)白云巖為主，水體處于還原環(huán)境且有較多的陸源碎屑物質(zhì)供應(yīng)，可以在泥質(zhì)白云巖中形成較低品位的鋰礦化體；鶴峰一帶為混積陸棚相沉積環(huán)境，巖性主要為薄—中層狀條帶灰?guī)r、紋層狀粉砂質(zhì)白云巖夾薄層狀泥質(zhì)白云巖，總體上以碳酸鹽巖沉積為主體，混有陸源碎屑沉積物，亦可以在泥質(zhì)白云巖中形成較低品位的鋰礦化體，但泥質(zhì)成分可能相對(duì)較少，鋰的成礦潛力有限；利川—建始—巴東—秭歸一帶為蒸發(fā)瀉湖沉積環(huán)境，巖性以白云巖為主，夾大量石膏和膏質(zhì)白云巖，但目前未在該相帶內(nèi)開展工作，鋰的成礦條件暫時(shí)不明。

5 鋰找礦前景分析

5.1 梁山組鋰找礦前景

通過前期工作在三尖觀地區(qū)的梁山組中圈定了鋰礦體，長(zhǎng)約8.8 km，平均厚2.46 m，Li2O平均品位0.25%，伴生鎵平均含量31.4 μg/g、稀土氧化物平均含量0.041%，初步估算1 000 m以淺的Li2O潛在礦產(chǎn)資源13.53萬t、鎵潛在礦產(chǎn)資源637 t、稀土氧化物潛在礦產(chǎn)資源8 321 t，具有提交大型鋰多金屬礦產(chǎn)地的潛力。梁山組在鄂西南地區(qū)廣泛出露，其弱緩鋰異常一般分布于潮坪沼澤亞相區(qū)和潮坪砂泥坪亞相區(qū)，這些亞相區(qū)面積>1.3萬km2，顯示出巨大的鋰礦找礦潛力。目前在梁山組鋰異常區(qū)均發(fā)現(xiàn)了較好的找礦線索，預(yù)期通過開展進(jìn)一步找礦工作，可以實(shí)現(xiàn)較大的找礦進(jìn)展。

5.2 覃家廟組鋰找礦前景

通過前期工作在坪壩營(yíng)地區(qū)的覃家廟組底部和頂部均圈定了鋰礦化層，長(zhǎng)13～14 km，平均厚4.82～10.57 m，Li2O平均品位0.080%～0.117%，初步估算Li2O潛在礦產(chǎn)資源49.84萬t，具有提交超大型低品位鋰礦產(chǎn)地的潛力。鄂西南地區(qū)廣泛出露覃家廟組地層，其出露面積高達(dá)940 km2，同時(shí)沿覃家廟組出露范圍分布顯著的鋰異常，這些鋰異常強(qiáng)度高、規(guī)模大，顯示出覃家廟組泥質(zhì)白云巖的富鋰特性在區(qū)域上具有普遍性。根據(jù)前期工作經(jīng)驗(yàn)，應(yīng)在覃家廟組地層與鋰異常套合部位加大找礦工作力度，有望發(fā)現(xiàn)新的找礦線索。值得說明的是，覃家廟組鋰資源雖有一定潛力，但泥質(zhì)白云巖中鋰含量相對(duì)較低，其找礦前景可能不如梁山組。

覃家廟組風(fēng)化層的鋰品位較原生泥質(zhì)白云巖高2～5倍，其礦物成分以石英、黏土礦物為主，白云石大多流失，因此該類鋰礦易開采、易分選，是潛在的優(yōu)質(zhì)鋰礦來源。由于風(fēng)化層中鋰含量具有由淺至深逐漸增高的變化特征，因此建議在覃家廟組分布區(qū)的洼地、階地平臺(tái)等風(fēng)化層較厚地帶部署一些找礦工作。

5.3 嘉陵江組鋰找礦前景

于沨等[29]等在四川宣漢縣黃金口地區(qū)下三疊統(tǒng)嘉陵江組硬石膏和中三疊統(tǒng)雷口坡組碳酸鹽巖中發(fā)現(xiàn)了鋰的富集現(xiàn)象，鋰含量分別達(dá)到103.25、73.68 μg/g；羅偉等[30]在利川市后河石膏礦床的嘉陵江組膏泥層中也發(fā)現(xiàn)了鋰的富集現(xiàn)象，說明嘉陵江組在區(qū)域上是潛在的目標(biāo)層位。嘉陵江組形成于弱能量水體和炎熱干旱的潮坪—瀉湖相環(huán)境中，有利于發(fā)育含鋰多金屬的膏巖層，但鄂西南地區(qū)膏巖層發(fā)育不穩(wěn)定，亦或隱伏于地下未被發(fā)現(xiàn)，加之區(qū)內(nèi)嘉陵江組溶蝕角礫白云巖和含溶蝕角礫泥質(zhì)白云巖的鋰含量不均勻，因此該層位鋰的找礦潛力相對(duì)有限。

6 結(jié)論

(1) 鄂西南地區(qū)1∶20萬水系沉積物鋰異常在空間分布、規(guī)模、強(qiáng)度上與覃家廟組、梁山組、嘉陵江組具有顯著的相關(guān)性，鋰異常在覃家廟組分布區(qū)最為顯著，其次為嘉陵江組分布區(qū)，而梁山組分布區(qū)僅顯示出微弱的鋰異常。

(2) 梁山組富鋰巖性主要為中—上部的炭質(zhì)泥巖(礦物成分以高嶺石為主，含少量綠泥石、鉀長(zhǎng)石、炭質(zhì))，一般產(chǎn)于潮坪沼澤亞相和潮坪砂泥坪亞相。通過前期工作在梁山組中—上部圈定了鋰礦體，并發(fā)現(xiàn)了多處有利的找礦線索，顯示該層位具有較大的找礦潛力。

(3) 覃家廟組富鋰巖性主要為底部和頂部的泥質(zhì)白云巖，其形成于局限臺(tái)地相；泥質(zhì)白云巖的鋰含量與黏土礦物含量呈正相關(guān)關(guān)系，指示鋰主要賦存于黏土礦物中。泥質(zhì)白云巖中鋰含量相對(duì)較低，顯示該層位具有一定的找礦潛力。

(4) 覃家廟組風(fēng)化層的鋰含量較原生泥質(zhì)白云巖高2～5倍，且鋰含量具有由淺至深逐漸增高的趨勢(shì)。應(yīng)注意在覃家廟組分布區(qū)的洼地、階地平臺(tái)等風(fēng)化層較厚地帶部署一定的找礦工作。

(5) 嘉陵江組富鋰的膏巖層發(fā)育不穩(wěn)定，而富鋰的溶蝕角礫白云巖和含溶蝕角礫泥質(zhì)白云巖的鋰含量不均勻，因此該層位的找礦潛力相對(duì)有限。