樓法生, 徐 喆, 黃 賀, 熊燕云

(1. 江西省地質(zhì)調(diào)查勘查院,江西 南昌 330030;2.江西省地質(zhì)調(diào)查勘查院基礎(chǔ)地質(zhì)調(diào)查所,江西 南昌 330030)

鋰廣泛應(yīng)用于儲(chǔ)能電池、軍工裝備、新能源等行業(yè)(鄭綿平等,2007;王登紅等,2022),鋰礦是當(dāng)前最熱門的礦種之一。特別是鋰電新能源產(chǎn)業(yè)的快速發(fā)展,對(duì)鋰礦資源的需求持續(xù)增長(zhǎng),以“低品位、大噸位、易開(kāi)采”為特點(diǎn)的花崗巖云母型鋰礦,將成為可工業(yè)開(kāi)采的硬巖型鋰礦的主導(dǎo)類型(王登紅等,2022)。“花崗巖型鋰礦”雖然被經(jīng)常提及(李建康等,2014;羅微,2014;吳學(xué)敏等,2016;劉麗君等,2017;王成輝等,2019;劉澤等,2023),但到目前為止,極少有以鋰礦為主礦種的花崗巖型礦床。以江西為例,花崗巖型的鋰作為伴生鋰資源主要有兩種類型:一種為鈮鉭等稀有金屬礦床中伴生的鋰礦,如宜春414鉭鈮鋰礦、橫峰松樹(shù)崗鉭鈮鋰礦,均以鉭鈮為主礦種,鋰作為伴生資源(劉清高等,2010;周賀鵬等,2020);另一種為瓷石礦中伴生的鋰資源,以宜春宜豐—奉新地區(qū)的白水洞、大港含鋰瓷石礦為代表,其主礦種為瓷石,伴生規(guī)模巨大的低品位鋰資源。

近年來(lái),江西花崗巖云母型鋰礦取得重大找礦突破,橫峰松樹(shù)崗探明超大型鈮鉭礦,伴生氧化鋰資源量60.38萬(wàn)t;宜春宜豐同安—白水洞地區(qū)探明含鋰瓷石(土)礦,查明伴生氧化鋰資源量超200萬(wàn)t(碳酸鋰當(dāng)量超500萬(wàn)t)。宜春地區(qū)有望成為全球最大硬巖型鋰礦資源基地,低品位超大型花崗巖云母型鋰礦資源的成功開(kāi)發(fā)利用,必將顯著影響國(guó)內(nèi)鋰礦資源供求格局及鋰礦新的找礦方向。然而,低品位花崗巖云母型鋰礦作為獨(dú)立的鋰礦類型,地位尚未確立,對(duì)其概念一直未明確。同時(shí)對(duì)江西低品位超大型花崗巖云母型鋰礦成礦地質(zhì)特征及其控礦因素缺乏系統(tǒng)總結(jié),贛南乃至整個(gè)華南是否存在類似的鋰礦類型備受學(xué)術(shù)界關(guān)注。筆者通過(guò)對(duì)江西典型的低品位超大型花崗巖云母型鋰礦床地質(zhì)特征進(jìn)行系統(tǒng)分析,并結(jié)合前人研究成果,總結(jié)成礦地質(zhì)特征,探討低品位超大型花崗巖云母型鋰礦找礦突破重要意義,進(jìn)而指明下一步找礦方向。

1 鋰礦床類型及資源概況

目前,全球鋰礦床類型主要為鹽湖型、硬巖型(偉晶巖型和花崗巖型)及沉積巖型(劉麗君等,2017;王登紅等,2019,2022)。截至2022年底,鹽湖型鋰礦和偉晶巖型鋰礦仍占據(jù)主導(dǎo)地位, 前者集中分布在以智利、阿根廷及玻利維亞為核心的南美“鋰三角”地區(qū), 后者集中在非洲和西澳地區(qū)(代鴻章等,2023)。2019 年至今,偉晶巖型、鹽湖型鋰礦在相應(yīng)熱點(diǎn)地區(qū)取得了重大進(jìn)展,熱泉型等新類型鋰礦在歐美地區(qū)的找礦勘查工作中也取得了一系列突破或新進(jìn)展(代鴻章等,2023)。中國(guó)地質(zhì)調(diào)查局全球礦產(chǎn)資源戰(zhàn)略研究中心(2021)研究表明,截至 2020 年底,全球鋰礦儲(chǔ)量 12 828 萬(wàn)t(碳酸鋰當(dāng)量),主要分布在智利、澳大利亞、阿根廷等國(guó)。中國(guó)鋰礦儲(chǔ)量810萬(wàn)t(碳酸鋰當(dāng)量),占全球6.31%。

我國(guó)鋰礦類型主要為鹽湖型、花崗偉晶巖型。鹽湖型鋰礦主要分布在青海、西藏,偉晶巖型鋰礦集中分布于新疆阿爾泰和四川甲基卡等地區(qū)(李建康等,2014)。近年來(lái)新疆和田大紅柳灘、若羌阿爾金山,湖南幕阜山,西藏瓊嘉崗等地區(qū)新發(fā)現(xiàn)超大型偉晶巖型鈮鉭鋰礦(李鵬等,2017,2019;李侃等,2019;劉翔等,2018,2019;石威科等,2020;秦克章等,2021;趙俊興等,2021;唐俊林等,2022)。花崗巖型鋰礦主要分布在華南(李建康等,2014),集中在江西(表1),以宜春414鉭鈮鋰礦聞名世界,工業(yè)鋰礦物為鋰云母,累計(jì)查明伴生鋰礦資源儲(chǔ)量(氧化鋰)達(dá)超大型礦床規(guī)模。近年來(lái),江西該類型鋰礦取得重大找礦突破。自然資源部發(fā)布的2022年度全國(guó)礦產(chǎn)資源儲(chǔ)量統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)顯示,我國(guó)鋰礦儲(chǔ)量大幅上漲,同比上漲57.0%,儲(chǔ)量增量的94.5%來(lái)自江西。江西鋰礦儲(chǔ)量已超過(guò)青海和四川,躍居全國(guó)第一(王瑜,2023)。

表1 典型低品位花崗巖云母型鋰礦成礦特征表

2 典型礦床勘查過(guò)程及地質(zhì)特征

江西典型花崗巖云母型鋰礦主要集中于武功山、九嶺南緣及靈山礦集區(qū),代表性礦床有宜春414鉭鈮鋰礦床、橫峰松樹(shù)崗鉭鈮鋰礦床,兩者均為超大型花崗巖型鋰礦床。九嶺南緣的宜豐同安—白水洞鋰礦田為超大型花崗巖云母型鋰礦床聚集地。

2.1 宜春414鉭鈮鋰礦床

宜春414鉭鈮鋰礦床位于宜春市袁州區(qū)境內(nèi)武功山礦集區(qū),地處欽杭成礦帶東段,萍鄉(xiāng)—樂(lè)平坳陷南側(cè),武功山隆起東部(徐喆等,2018)。區(qū)內(nèi)主要金屬礦產(chǎn)有鈮、鉭、鋰和鎢,共伴生礦產(chǎn)有鈹、銣、銫、鋅、鉬、鉍、銅等(圖1)。武功山礦集區(qū)是江西重要的有色、稀有金屬礦產(chǎn)聚集區(qū)。

圖1 武功山地區(qū)礦產(chǎn)分布圖 (中國(guó)礦產(chǎn)地質(zhì)志·江西卷編委會(huì),2015)

該礦床發(fā)現(xiàn)于20世紀(jì)60年代末期,早期主要關(guān)注雅山復(fù)式巖體邊緣接觸帶的石英脈型鎢礦,圈定有鉭鈮重砂異常,后在重砂中發(fā)現(xiàn)細(xì)晶石,引起重視,經(jīng)勘查發(fā)現(xiàn)了鉭鈮礦,目前為一超大型鉭礦(Ta2O5資源量1.87萬(wàn)t),中型鈮礦(Nb2O5資源量1.54萬(wàn)t),共伴生鋰、銣達(dá)超大型(Li2O 資源量64.50萬(wàn)t、Rb2O資源量3.79萬(wàn)t),鈹達(dá)大型規(guī)模(BeO資源量4.40萬(wàn)t),是亞洲最大的鉭鈮鋰礦露采礦山和全國(guó)最大鉭礦生產(chǎn)基地(中國(guó)礦產(chǎn)地質(zhì)志·江西卷編委會(huì),2015)。

宜春414鉭鈮鋰礦床位于晚侏羅世雅山復(fù)式巖體南東側(cè)(圖2)。礦區(qū)內(nèi)出露地層為震旦系老虎塘組,巖性主要為變質(zhì)砂巖、千枚狀變質(zhì)粉砂巖、粉砂質(zhì)-砂質(zhì)絹云千枚巖夾鈣質(zhì)板巖等。老虎塘組與雅山花崗巖接觸部位發(fā)生接觸變質(zhì)作用,形成角巖化、硅化、電氣石化等。礦區(qū)內(nèi)褶皺構(gòu)造較為復(fù)雜,主礦體東部發(fā)育小型的背斜和向斜,其中背斜靠近巖體,軸向?yàn)?5°～45°;向斜軸向?yàn)?0°～50°,與區(qū)域構(gòu)造線方向基本一致。礦區(qū)內(nèi)發(fā)育NE、NW、NEE、NNE向多組斷裂,其中NE和NW向斷裂控制著雅山復(fù)式巖體的展布。

圖2 宜春雅山414鉭鈮鋰礦地質(zhì)簡(jiǎn)圖 (楊明桂等,2004)

礦區(qū)內(nèi)與鉭鈮鋰成礦有關(guān)的巖漿巖為燕山早期形成的雅山復(fù)式巖體。雅山復(fù)式巖體侵入震旦系淺變質(zhì)巖內(nèi),出露面積為9.5 km2,從早到晚,主要巖性依次為中細(xì)粒似斑狀黑云母花崗巖→中細(xì)粒少斑(含斑)二云母花崗巖→中細(xì)粒白云母花崗巖。白云母花崗巖為補(bǔ)充期巖體,與早期巖體具有明顯的侵入接觸關(guān)系。鈮鉭鋰礦主要與白云母花崗巖具有密切的成礦專屬性。鋯石U-Pb定年結(jié)果表明雅山復(fù)式巖體成巖年齡為150～161 Ma(楊澤黎等,2014;左夢(mèng)璐,2016;Li J et al., 2018),與鈮鉭鐵礦U-Pb年齡((158±2) Ma)和輝鉬礦Re-Os同位素模式年齡((152.8±1.4) Ma)接近(Che et al., 2019; 張勇等,2019)。雅山巖體屬?gòu)?qiáng)過(guò)鋁質(zhì)的S型花崗巖,εNd(t)值較低(-9.5 ～ -10.7),鋯石Hf同位素范圍較大(εHf(t)=0.68 ～ -17.76),推測(cè)雅山巖體起源于變泥質(zhì)巖的低程度部分熔融,有少量幔源物質(zhì)的加入(楊澤黎等,2014;左夢(mèng)璐,2016)。

礦體呈似層狀產(chǎn)出,整體呈北東走向,傾向南東,傾角為10°～28°,主礦體長(zhǎng)1 700 m,沿傾向延深644 m,礦化面積為0.65 km2,東面隱伏于變質(zhì)巖之下。礦體平均厚60 m,最厚達(dá)196 m。礦化蝕變具有明顯的分帶特征,自上而下鈮鉭鋰礦化由富變貧,大致可分為6個(gè)蝕變礦化帶,從巖體外接觸帶的陽(yáng)起石-透輝石帶到似偉晶巖帶,再到巖體內(nèi)部的強(qiáng)鈉長(zhǎng)石化花崗巖帶、鋰云母化花崗巖帶、中鈉長(zhǎng)石化花崗巖帶、弱鈉長(zhǎng)石化花崗巖帶及二云母花崗巖帶,蝕變類型有鈉長(zhǎng)石化、云英巖化、黃玉化、鋰白云母化、硅化和螢石化等。同時(shí),礦化富集程度與鈉長(zhǎng)石化強(qiáng)度呈正相關(guān)關(guān)系(楊明桂等,2004;徐喆等,2018;龍細(xì)友等,2021)。

宜春414鉭鈮鋰礦床成礦富集機(jī)制研究較為深入。主要有巖漿結(jié)晶分異(Yin et al.,1995)和巖漿期后熱液蝕變作用(Wu et al.,2018)兩種觀點(diǎn),也有學(xué)者(Li et al., 2015; Pollard, 2021)認(rèn)為巖漿富含F(xiàn)、Li和P等元素能夠增加熔體中非橋氧數(shù)(NBO),降低巖漿巖固相線溫度,導(dǎo)致鉭鈮鋰等成礦元素在巖漿中溶解度增大,有利于長(zhǎng)時(shí)間運(yùn)移并聚集在頂部,進(jìn)而成礦。Li J等(2018)通過(guò)鋰同位素研究,認(rèn)為鉭鈮成礦作用與封閉的巖漿熱液系統(tǒng)中的巖漿高度結(jié)晶分異有關(guān),而巖漿期后水巖反應(yīng)對(duì)鉭鈮成礦作用影響可能極其有限。

2.2 宜豐同安—白水洞地區(qū)鋰礦田

宜豐同安—白水洞地區(qū)是一個(gè)由蝕變花崗巖型鋰礦、含鋰錫鈮鉭的細(xì)晶巖脈群及花崗偉晶巖脈型鈹?shù)V組成的稀有金屬礦田。特別是近年來(lái),江西省地質(zhì)局組織局屬勘查單位在該地區(qū)開(kāi)展含鋰陶瓷土礦整裝勘查“大會(huì)戰(zhàn)”項(xiàng)目,新發(fā)現(xiàn)了圳口里、白市化山和茅嶺等超大型、石家里等大型花崗巖型鋰礦床,取得了重大找礦突破。

該地區(qū)出露地層主要為新元古代青白口系宜豐巖組和安樂(lè)林組。宜豐巖組巖性主要為絹云石英片巖、絹云片巖夾多層細(xì)碧巖和石英角斑巖;安樂(lè)林組巖性主要為變質(zhì)砂巖和粉砂質(zhì)板巖等。斷裂主要有近東西向、北東向和北西向三組,近東西向斷裂形成時(shí)間較早,北東向次之,北西向斷裂形成最晚,前兩者為燕山期酸性花崗巖體(脈)的控巖斷裂(圖3)。

圖3 江西九嶺同安—白水洞地區(qū)地質(zhì)簡(jiǎn)圖(1)張福神, 徐喆, 馮國(guó)勝, 等, 2021. 江西省宜春市宜豐-奉新地區(qū)瓷石礦產(chǎn)資源綜合調(diào)查評(píng)價(jià)成果報(bào)告[R].江西省地質(zhì)調(diào)查研究院:1-91.

該地區(qū)巖漿活動(dòng)強(qiáng)烈,主要發(fā)育晉寧期和燕山期花崗巖。晉寧期花崗巖整體為一復(fù)式巖基,巖性主要為英云閃長(zhǎng)巖、花崗閃長(zhǎng)巖和二長(zhǎng)花崗巖,成巖年齡為835.6～814.2 Ma(鐘玉芳等,2005;王迪,2017;段政等,2019;張福神等,2020;張志輝等,2021)。燕山期花崗巖出露面積為316 km2,可劃分為4個(gè)階段,主要巖性分別為中細(xì)-中粗粒斑狀二云母二長(zhǎng)花崗巖、中細(xì)粒含斑(少斑)二云母二長(zhǎng)花崗巖、細(xì)粒二云母二長(zhǎng)花崗巖和中細(xì)粒白云母花崗巖,各階段巖體之間呈明顯的侵入關(guān)系,其形成時(shí)代為147～139 Ma(王迪,2017;Xie et al., 2019;聶曉亮等,2022)。

同安—白水洞地區(qū)花崗巖云母型鋰礦床整體上呈近東西向分布,空間上基本受白云母二長(zhǎng)花崗巖分布范圍控制。以Li2O含量大于0.20%圈定礦體,礦體形態(tài)一般呈厚層狀、似層狀、長(zhǎng)透鏡狀或巖瘤狀,沿走向延伸長(zhǎng)約幾千米,垂向延伸長(zhǎng)幾百米,整體呈近東西走向,局部為近南北向,傾向西或北,局部?jī)A向南,傾角為20°～45°,礦體厚幾米至幾百米。鋰礦化主要賦存于燕山期白水洞巖體上部的中、強(qiáng)鈉長(zhǎng)石化白云母二長(zhǎng)花崗巖中,Li2O含量一般為0.20%～0.70%,多數(shù)礦床平均品位為0.30%。成礦巖體蝕變較強(qiáng),普遍發(fā)育鉀長(zhǎng)石化、鈉長(zhǎng)石化、白(鋰)云母化、黃玉化、螢石化、高嶺土化等。含鋰礦物以鋰白云母為主,其次為鋰云母,鋰綠泥石少量,磷鋰鋁石微量,鋰主要賦存于鋰白云母和鋰云母中。脈石礦物主要為鈉長(zhǎng)石、石英、鉀長(zhǎng)石、云母等,含少量或微量綠泥石、磷灰石、高嶺石、黃玉、黃鐵礦等。

2.3 松樹(shù)崗鉭鈮鋰礦床

松樹(shù)崗鉭鈮鋰礦床位于上饒市橫峰縣,地處贛東北深大斷裂南東側(cè),靈山巖體西側(cè)。原江西省冶勘11隊(duì)于1976年在松樹(shù)崗評(píng)價(jià)鎢錫礦期間,發(fā)現(xiàn)了深部隱伏的鈉長(zhǎng)石化花崗巖型鈮鉭礦,后轉(zhuǎn)入評(píng)價(jià),歷經(jīng)1988、2004年勘查,查明為一超大型鈮鉭鋰礦床(中國(guó)礦產(chǎn)地質(zhì)志·江西卷編委會(huì),2015)。

礦床已查明:Ta2O5資源量4.18 萬(wàn)t,平均品位0.014 3%;Nb2O5資源量6.22 萬(wàn)t,平均品位0.021 2%;Rb2O資源量62.80 萬(wàn)t,平均品位0.213 8%; Li2O資源量60.38 萬(wàn)t,平均品位0.202%(2)陳正錢, 俞寒飛, 曾曉建, 等, 2018. 江西省橫峰縣松樹(shù)崗礦區(qū)鉭鈮礦勘探報(bào)告[R].江西有色地質(zhì)礦產(chǎn)勘查開(kāi)發(fā)院:1-273.。

礦區(qū)內(nèi)出露地層主要有南華系蓮沱組、南沱組、震旦系陡山沱組、震旦-寒武系皮園村組,巖性主要為砂質(zhì)千枚巖、砂質(zhì)板巖、粉砂質(zhì)板巖等淺變質(zhì)巖與不純的灰?guī)r(圖4)。礦區(qū)位于北東向葛源—臨江復(fù)式向斜北西翼,發(fā)育次級(jí)松樹(shù)崗傾伏倒轉(zhuǎn)背斜和廟腳向斜,前者為一軸向北東20°,向南西傾伏北西翼倒轉(zhuǎn)的背斜,控制松樹(shù)崗隱伏巖體形態(tài)及產(chǎn)出。區(qū)內(nèi)斷裂主要有北東、北東東、北北東和北西向4組,其中,以北東向和北北東向兩組最為發(fā)育。北東向斷裂規(guī)模較大,為壓扭性斷裂;北北東向斷裂發(fā)育于松樹(shù)崗區(qū)段,有燕山期花崗巖脈等充填;北西向壓性斷裂為礦區(qū)控礦斷裂,區(qū)內(nèi)所有礦體均分布于其上(北東)盤。

圖4 松樹(shù)崗礦區(qū)地質(zhì)簡(jiǎn)圖(蔡報(bào)元等,2017)

礦區(qū)內(nèi)與成礦有關(guān)的巖漿巖為松樹(shù)崗巖體,是靈山復(fù)式巖體邊緣過(guò)渡相的組成部分,其次發(fā)育少量花崗斑巖、云斜煌斑巖和閃長(zhǎng)巖等脈巖。松樹(shù)崗巖體為一隱伏巖體,巖性主要為角閃黑云母花崗巖、中細(xì)粒黑云母花崗巖、鈉長(zhǎng)石化花崗巖、中細(xì)粒正長(zhǎng)花崗巖和似偉晶巖(鐘建昇等,2017;蔡報(bào)元等,2017)。角閃黑云母花崗巖、中細(xì)粒黑云母花崗巖和似偉晶巖鋯石U-Pb年齡分別為(132.2±0.9) Ma、(133.9±1.0) Ma和(130±2) Ma(Xiang et al., 2017;Che et al., 2019),與鈮鉭鐵礦U-Pb定年結(jié)果(約133 Ma)在誤差范圍內(nèi)一致(Che et al.,2015)。靈山巖體通常發(fā)育鎂鐵質(zhì)暗色包體,具有較高(87Sr/86Sr)i值(0.707 1～0.721 9)和全巖εNd(t)值(-5.9～-0.3)(Xiang et al., 2017),巖漿起源于古老下地殼的部分熔融,幔源巖漿的加入提供了足夠的熱量,有利于長(zhǎng)英質(zhì)巖漿長(zhǎng)時(shí)間的結(jié)晶分異演化(Xiang et al.,2017;Wang et al.,2023)。

鈮鉭鋰礦體賦存于蝕變花崗巖體內(nèi),規(guī)模巨大,形態(tài)簡(jiǎn)單,礦化連續(xù),有用組分分布均勻。礦石類型主要為偉晶巖型、鉀長(zhǎng)石化花崗巖型、云英巖化花崗巖型、鈉長(zhǎng)石化花崗巖型,礦石礦物有鉭鈮鐵礦、細(xì)晶石、鐵鋰云母、錫石、閃鋅礦、方鉛礦、黃鐵礦、黃銅礦、輝鉍礦,微量的磁鐵礦、赤鐵礦、褐鐵礦、獨(dú)居石、釷石、銀礦物。脈石礦物主要有鈉長(zhǎng)石、鉀長(zhǎng)石、石英和黃玉等。鈮鉭等元素主要以鉭鈮鐵礦和細(xì)晶石等獨(dú)立礦物形式存在,分布于造巖礦物粒間或被包裹于黃玉、錫石及造巖礦物中,少量以類質(zhì)同象形式賦存于鐵鋰云母或黑鎢礦中。礦床中鋰幾乎全部賦存于鐵鋰云母和白云母中。礦床蝕變作用較為發(fā)育,具有明顯的空間分帶(圖5)。松樹(shù)崗隱伏巖體蝕變由下而上可劃分為鈉長(zhǎng)石化帶、云英巖化帶、鉀長(zhǎng)石化帶等,蝕變與礦化關(guān)系密切,蝕變巖體即為鉭鈮鋰礦化體。

圖5 葛源礦區(qū)0號(hào)勘探線剖面圖(鐘建昇等,2017)

松樹(shù)崗鈮鉭鋰礦床的形成可劃分為兩期4個(gè)階段,堿質(zhì)交代成礦期主要為鉀長(zhǎng)石化、鈉長(zhǎng)石化自交代作用階段,熱液作用成礦期分為氣成-高溫?zé)嵋?、高溫?zé)嵋?、中低溫?zé)嵋?個(gè)成礦階段,其中鉭鈮鋰礦化主要形成于氣成-高溫?zé)嵋弘A段②。

礦石具有較穩(wěn)定的鉛同位素組成,206Pb/204Pb值為17.949～18.399,207Pb/204Pb為15.443～15.667,208Pb/204Pb為38.006～38.584,顯示殼幔混源型特征,主要來(lái)自地殼深部的巖漿源區(qū),成礦作用與巖漿熱液活動(dòng)有關(guān)。礦石中石英氧同位素組成(δ18O = +9.51～+10.78)與靈山巖體和松樹(shù)崗隱伏巖體的氧同位素組成特征接近,說(shuō)明組成石英的氧來(lái)源于巖體②。

松樹(shù)崗鉭鈮鋰礦床為與巖漿作用有關(guān)的堿質(zhì)交代-氣成-高溫?zé)嵋旱V床系列。稀有多金屬礦形成時(shí)空演化范圍廣、時(shí)間長(zhǎng),成礦溫度范圍較大,礦床成因類型屬巖漿晚期-期后分異自交代礦床,其工業(yè)類型為鈉長(zhǎng)石化花崗巖型鈮鉭鋰礦床。

3 低品位超大型花崗巖型鋰礦的確立

鋰礦是重要的戰(zhàn)略性關(guān)鍵礦產(chǎn),世界各國(guó)對(duì)戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)所需的戰(zhàn)略性礦產(chǎn)資源的爭(zhēng)奪日益加劇,美國(guó)、日本等國(guó)家以及歐盟均將鋰礦列為關(guān)鍵礦產(chǎn)。我國(guó)鋰礦凈進(jìn)口比例超過(guò)了50%(張生輝等,2022),迫切需要提升鋰等關(guān)鍵礦產(chǎn)資源安全保障能力。

國(guó)內(nèi)鋰礦資源以鹽湖型、偉晶巖型鋰礦為主,花崗巖型鋰礦因?yàn)槠肺坏?往往作為鉭鈮礦、瓷石礦的伴生資源加以評(píng)價(jià),如江西宜春414鉭鈮礦、橫峰松樹(shù)崗鉭鈮礦、宜豐含鋰瓷石礦等。為了更好地滿足新興產(chǎn)業(yè)發(fā)展對(duì)鋰資源的巨量需求,保障國(guó)家礦產(chǎn)資源安全,開(kāi)發(fā)利用低品位花崗巖云母型鋰礦已經(jīng)成為亟須解決的重大任務(wù),因此,重新定義低品位花崗巖云母型鋰礦的價(jià)值顯得十分必要。

從“什么是礦”的角度分析,陳毓川等(2022)認(rèn)為,“礦石是指從經(jīng)過(guò)礦山中采下來(lái)含有某種有價(jià)值的礦物質(zhì)的石塊,經(jīng)過(guò)破碎、粉磨等逐級(jí)加工后可以應(yīng)用在金屬礦山、冶金工業(yè)、化學(xué)工業(yè)、建筑工業(yè)、鐵(公)路施工單位、水泥工業(yè)及砂石行業(yè)等工程領(lǐng)域中。定義包含4個(gè)關(guān)鍵要素,即:可采出、有價(jià)值、可加工、可利用。這4個(gè)要素是區(qū)別礦石與普通石頭的標(biāo)準(zhǔn),缺一不可。而這4個(gè)界定要素不是一成不變的,它們隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展、市場(chǎng)需求的變化、政策改變等因素的影響會(huì)不斷發(fā)生變化”。

首先,從開(kāi)采技術(shù)和成本來(lái)看,花崗巖云母型鋰礦可規(guī)?；短扉_(kāi)采,大大降低了開(kāi)采成本,實(shí)現(xiàn)了高效利用。其次,從選礦技術(shù)提升角度來(lái)看,近年來(lái)花崗巖云母型鋰礦中富鋰云母類礦物的選礦及化學(xué)冶金處理工業(yè)試驗(yàn)成果在我國(guó)工業(yè)生產(chǎn)中得到廣泛運(yùn)用(劉清高等,2010;艾光華等,2014;郭春平等,2014;徐正震等,2021;劉劍葉等,2020;田鍵等,2020;楊志兆等,2022),這使得花崗巖中的低品位鋰資源得到很好利用。據(jù)江西礦山、鋰產(chǎn)業(yè)相關(guān)企業(yè)介紹,目前花崗巖云母型鋰礦可利用品位低至0.15%。再次,從價(jià)值要素看,以江西宜春414鉭鈮鋰礦、橫峰松樹(shù)崗鉭鈮礦、宜豐含鋰瓷石礦為例,礦床中以往作為伴生礦種的鋰礦,其經(jīng)濟(jì)價(jià)值已遠(yuǎn)遠(yuǎn)超越其“主礦種”——鉭鈮礦及瓷石礦。隨著新能源、新材料產(chǎn)業(yè)飛速發(fā)展,鋰資源的需求持續(xù)增長(zhǎng),價(jià)格不斷上漲,碳酸鋰價(jià)格從2020年10月的4萬(wàn)元/t漲至2022年3月的50萬(wàn)元/t,漲幅超過(guò)10倍,后又跌至2023年初的16萬(wàn)元/t,目前碳酸鋰價(jià)格在30萬(wàn)元/t上下波動(dòng)。據(jù)《全球礦業(yè)發(fā)展報(bào)告(2020—2021)》(中國(guó)地質(zhì)調(diào)查局全球礦產(chǎn)資源戰(zhàn)略研究中心,2021)統(tǒng)計(jì),近年來(lái)新能源、新材料產(chǎn)業(yè)逆勢(shì)增長(zhǎng),拉動(dòng)了鋰等新能源礦產(chǎn)消費(fèi)的較快增長(zhǎng),2020年全球鋰消費(fèi)量為34萬(wàn)t(碳酸鋰),同比增長(zhǎng)了13.3%。中國(guó)鋰消費(fèi)量總體保持較快增長(zhǎng),2020年同比增長(zhǎng)23.3%。未來(lái)全球鋰等新能源礦產(chǎn)需求將保持快速增長(zhǎng),到2035年,全球鋰消費(fèi)將增長(zhǎng)至437萬(wàn)t(碳酸鋰),較2020年增長(zhǎng)13倍。據(jù)中國(guó)地質(zhì)調(diào)查局全球礦產(chǎn)資源戰(zhàn)略研究中心(2021)預(yù)測(cè),2035年中國(guó)關(guān)鍵礦產(chǎn)需求量,鋰(碳酸鋰)達(dá)130萬(wàn)t,為2020年需求量的5.9倍,約占世界消耗量的30%,由此可以預(yù)見(jiàn)今后鋰礦的需求量巨大,花崗巖云母型鋰礦資源開(kāi)發(fā)利用前景良好。從“可采出、有價(jià)值、可加工、可利用”這4個(gè)區(qū)別礦石與普通石頭的關(guān)鍵要素分析表明,以往作為伴生資源綜合利用的大規(guī)模低品位花崗巖云母型鋰礦完全應(yīng)該作為新的鋰礦類型,從某種角度來(lái)看,低品位花崗巖云母型鋰礦的確立,其重要性可與斑巖型銅礦相比擬。

江西低品位超大型花崗巖云母型鋰礦主要位于欽杭成礦帶上,多形成于后造山的伸展環(huán)境。礦體在空間上與燕山期復(fù)式巖體晚階段白云母花崗巖密切相關(guān)(李潔等,2013;楊澤黎等,2014;徐喆等,2018;李仁澤等,2020),成礦時(shí)代主要集中于晚侏羅—早白堊世,成礦年齡集中在160～150 Ma,145～140 Ma和130 Ma(楊澤黎等,2014;Xie et al., 2019;Che et al., 2019;王登紅等, 2022),具有從南西向北東成礦年代越來(lái)越新的特征。工業(yè)鋰礦物類型為鋰云母、鐵鋰云母、鋰白云母等(曾慶友等,2021;Xu et al., 2023),具有資源量巨大、易于開(kāi)采、伴生有益組分多、綜合利用潛力大、品位低的特點(diǎn),是一種找礦潛力和開(kāi)發(fā)利用價(jià)值巨大的鋰資源。成礦花崗巖主要為含黃玉的鈉長(zhǎng)石化白云母花崗巖,具有高Al-F-Li-Rb-Sn-Ta含量和高Ta/Nb值的特征,往往為高分異的花崗巖(Xu et al., 2023)。一般來(lái)說(shuō),花崗巖云母型鋰礦床礦體通常呈似層狀和透鏡狀,產(chǎn)于白云母花崗巖侵入體的頂部或邊部,同時(shí)伴有強(qiáng)烈的鈉長(zhǎng)石化、黃玉化和云英巖化等圍巖蝕變(Yin et al., 1995;Pollard,2021;王登紅等, 2022)。蝕變和成礦元素均具有明顯的垂向分帶特征,主要含鋰礦物為富鋰的云母,故稱其為花崗巖云母型鋰礦。

4 意義

4.1 找礦意義

低品位花崗巖云母型鋰礦的確立,極大地拓寬了鋰礦的找礦方向。對(duì)于以往產(chǎn)于高分異花崗巖中的稀有金屬礦、鎢錫礦或者高嶺土(瓷土、瓷石)礦礦山,有必要進(jìn)一步加強(qiáng)對(duì)花崗巖云母型鋰礦的調(diào)查評(píng)價(jià)。

4.2 資源安全保障與社會(huì)經(jīng)濟(jì)意義

鋰礦是重要的關(guān)鍵礦產(chǎn),早就被西方發(fā)達(dá)國(guó)家和我國(guó)列入關(guān)鍵礦產(chǎn)名錄(翟明國(guó)等,2019;毛景文等,2019;張生輝等,2022)。隨著新能源、新材料產(chǎn)業(yè)飛速增長(zhǎng),鋰資源價(jià)格持續(xù)上漲,全球范圍內(nèi)掀起多輪“鋰礦資源搶奪戰(zhàn)”。 目前,我國(guó)已成功實(shí)現(xiàn)新能源汽車產(chǎn)業(yè)的高質(zhì)量發(fā)展,鋰資源供給安全是產(chǎn)業(yè)持續(xù)高質(zhì)量發(fā)展的基本保障。江西花崗巖云母型鋰礦的找礦突破,有望改變世界鋰礦資源分布格局,大規(guī)模低品位花崗巖云母型鋰礦的開(kāi)發(fā)利用,將為我國(guó)新能源汽車產(chǎn)業(yè)的快速發(fā)展提供充足的資源保障。

同時(shí),資源類型認(rèn)識(shí)的轉(zhuǎn)變,也將對(duì)經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展發(fā)揮積極影響。例如,宜春414鉭鈮鋰礦是一個(gè)開(kāi)采了近四十年的老礦山,從開(kāi)采鉭鈮到長(zhǎng)石,再到如今的鋰云母和石英,礦山已建設(shè)成為基本實(shí)現(xiàn)零尾礦的綠色礦山。該礦山的發(fā)展是社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展需求和成礦類型認(rèn)識(shí)轉(zhuǎn)變的結(jié)果,從花崗巖型鉭鈮礦到花崗巖云母型鋰礦的轉(zhuǎn)變,表明資源類型的轉(zhuǎn)變保障了社會(huì)經(jīng)濟(jì)的安全。

4.3 科技進(jìn)步意義

鋰礦資源的保障和充足供給,不僅能帶動(dòng)鋰電新能源產(chǎn)業(yè)的飛速發(fā)展,也必將促進(jìn)鋰產(chǎn)業(yè)的升級(jí)和重大科技創(chuàng)新。江西宜春地區(qū)花崗巖云母型鋰礦的重大找礦突破,促使國(guó)軒高科、寧德時(shí)代、比亞迪、贛鋒鋰業(yè)等企業(yè)落戶宜春。宜春正在將資源稟賦變?yōu)楫a(chǎn)業(yè)優(yōu)勢(shì),構(gòu)建鋰資源開(kāi)采、選冶、碳酸鋰生產(chǎn)全產(chǎn)業(yè)鏈。同時(shí),從產(chǎn)業(yè)發(fā)展方面看,以電池級(jí)碳酸鋰為代表的高端鋰產(chǎn)品,特別是動(dòng)力電池、特種工程塑料等領(lǐng)域需求旺盛,成為鋰產(chǎn)品行業(yè)的主要增長(zhǎng)點(diǎn)。加快鋰資源的開(kāi)發(fā),豐富鋰產(chǎn)品種類,進(jìn)行產(chǎn)品結(jié)構(gòu)升級(jí)換代,開(kāi)發(fā)各類高端鋰產(chǎn)品,提升綜合競(jìng)爭(zhēng)力,成為行業(yè)發(fā)展的緊迫任務(wù)(王登紅等, 2019)。

5 找礦方向分析

江西低品位超大型花崗巖云母型鋰礦的確立,拓寬了鋰礦的找礦方向,該類型鋰礦與高分異花崗巖密切相關(guān)。對(duì)華南典型花崗巖型鉭鈮鋰礦床中Li礦化富集程度與花崗巖中巖石地球化學(xué)特征值研究表明,Li礦化富集程度與含礦花崗巖中F含量呈明顯的正相關(guān),與稀土總量、K/Rb值呈負(fù)相關(guān)(徐喆等,2023),這為篩選具有成礦潛力的花崗巖體提供了一定參考,具有類似特征的二云母花崗巖和白云母花崗巖都是潛在的找礦對(duì)象。特別是在江西乃至華南分布的大規(guī)模燕山期復(fù)式花崗巖體晚階段的二云母花崗巖和白云母花崗巖應(yīng)作為找礦重點(diǎn)。例如,除九嶺地區(qū)的甘坊—白水洞巖體、武功山地區(qū)的雅山巖體外,還有幕阜山一帶的白嶺巖體、武功山地區(qū)的滸坑巖體、崇余猶地區(qū)的九龍腦巖體、三南地區(qū)的陂頭巖體、會(huì)昌的旱叫山巖體等復(fù)式巖體的晚階段花崗巖分布區(qū)是成礦有利的地區(qū)。王登紅等(2022)預(yù)測(cè)武功山—杭州灣成礦帶中的二云母二長(zhǎng)花崗巖巖體為花崗巖云母型鋰礦找礦預(yù)測(cè)的重點(diǎn)研究對(duì)象,還有喜馬拉雅的“淡色花崗巖”、南嶺、大興安嶺、秦嶺以及昆侖—阿爾金等地的“高分異花崗巖”也應(yīng)該納入到與江西宜春414鋰鈮鋰礦床相同或者相似的成礦預(yù)測(cè)類型中。