锂金属被誉为21世纪的绿色能源金属,是我国重要的关键金属矿产之一。寻找超大型锂矿是地学界一大难题。川西花岗细晶岩-伟晶岩型锂矿资源丰富,成矿背景优越,但地表广为第四系覆盖。针对隐伏锂矿脉含矿性评价与示矿标志,笔者以近十年来在甲基卡取得X03超大型锂矿找矿突破的实践,以成矿理论为指导,分析了“成矿地质背景-地球物理-地球化学异常”之间的内在关联,从区域远景区分析、预测和圈定找矿靶区、矿床定位等层次与流程梳理,提出了花岗细晶岩-伟晶岩型锂矿“模型指导—遥感解译—地质填图—物探定位—化探定性—钻探验证”的综合评价模式,即:针对靶区选区难的问题,采用成矿模型指导、地质填图、总结找矿标志;针对隐伏岩体采用高精度重力探测+音频电磁大地测深(ATM);针对脉体定位采用音频电磁大地测深(ATM)+激电扫面+激电测深+高密度电法等不同推测深度的方法组合;针对脉体含矿性定性,采用大比例尺土壤地球化学测量,根据地球物理与地球化学异常之间的空间关系,推断带状物探高电阻异常体是否为含锂的脉体,为钻探工程布置提供依据。将该模式拓展指导并应用于雅江县木绒超大型锂矿的深部找矿勘探和石渠县扎乌龙、雅江县仁依措等大中型锂矿找矿评价中,取得了很好的成效,为下一步战略找矿行动提供了示范。

锂是一种战略性关键金属,因其高电位特征在新能源时代的战略地位突出,并且需求急剧增长。锂矿床是锂资源的自然载体,勘探开发锂矿床是保障低碳能源金属锂资源需求的重要途径。伟晶岩是硬岩型锂矿床重要的赋矿岩体,但大部分锂矿床赋矿岩体规模小,物性特征不明显,地球物理探测难度极大,并且在相当一段时间地球物理勘探与研究被忽视。随着锂矿勘探需求的持续攀升及仪器与方法技术的进步,地球物理在伟晶岩探测中的作用越来越被重视,在勘探应用中也在不断取得突破。本文在简要回顾锂资源需求现状的基础上,讨论和综述了伟晶岩型锂矿床地球物理探测技术,包括岩石物理特征、星载遥感技术、重磁勘探和电法勘探,最后展示了中国新疆可可托海伟晶岩稀有金属矿区音频大地电磁测深探测实例。伟晶岩与淡色花岗岩具有低磁化率、低密度、低极化率和高波速特征,而伟晶岩的电阻率受亲水矿物的影响,在几个数量级的范围内变化。由于伟晶岩和与其共伴生的花岗岩相对于片岩、片麻岩等围岩具有低密度、低磁化率特征,常用区域重磁勘探圈定这一类的花岗岩体。重磁勘探通常难以判别是否为伟晶岩,但近期有少量实例报道微重力能识别花岗岩中的伟晶岩。电法勘探因其相对较高的分辨率和穿透能力能在隐伏伟晶岩型锂矿勘查中发挥重要作用,在伟晶岩型锂矿勘探中被广泛应用。我们在可可托海开展了音频大地电磁测深。其结果表明:矿区及外围电阻率整体较高,但3号脉以南岩田内发育多处低阻体,据已知岩脉发育特征和地质调查结果,推测部分低阻异常体为隐伏伟晶岩反映。地质分析表明,可可托海伟晶岩均含矿,部分同期淡色花岗岩也有矿化特征,综合地质-地球物理特征,推测可可托海伟晶岩田南部有较好的资源前景。

锂资源为重要的稀有资源、战略资源,被广泛重视,在航空航天、原子能等领域发挥着重要作用。嘎波锂矿位于西藏洛扎县境内,北邻拉隆穹窿,南靠库拉岗日穹窿,是喜马拉雅成矿带新发现的伟晶岩型锂矿。矿区内多条含锂辉石伟晶岩脉,顺拆离带呈缓倾角产于变形带的大理岩夹片岩地层中,形成锂矿化与拆离带、大理岩密切的空间关系。针对嘎波伟晶岩型锂矿,开展了高密度电法、放射性测量、音频大地电磁测深的方法研究。结果表明,伟晶岩具有高电阻、低极化、重力低异常特征,无明显放射性异常。高密度电法成像表明云母片岩、堇青石、石榴石片岩为低电阻和高极化特征。音频大地电磁测深和高密度电法确定了伟晶岩、下拆离断层和穹窿核部花岗岩的相对空间位置。卫星重力和大地电磁资料显示,嘎波伟晶岩型锂矿位于南北向断裂或裂谷附近,其形成可能跟深部高导层、大规模岩浆分异演化结晶有关,空间结构和深部背景特征暗示,嘎波是喜马拉雅稀有金属成矿的潜力地区之一。

锂矿可为电动汽车、手机等可充电锂电池提供原材料,伟晶岩型锂矿约占全球锂资源的1/4。但是对于高阻伟晶岩型锂矿床电磁探测的可行性一直缺乏系统性研究。伟晶岩脉整体上呈现高阻特征,虽然围岩电阻率已普遍达到上千欧姆米,但含矿伟晶岩的电阻率接近上万欧姆米,不含矿的伟晶岩电阻率更高。如何在高阻背景中有效识别更高阻的伟晶岩脉成为电磁方法亟待解决的关键技术问题。本文提出利用人工源电磁横磁场探测方法解决高阻目标的探测问题,并开展传统人工源电磁法和新研发的横磁场探测方法的对比性研究,从响应特征、分辨率等角度对不同方法、不同分量进行系统性对比分析。通过均方根误差的计算,双线源电磁水平电场显示出相较于传统接地导线源更强的高阻目标分辨能力。