喜马拉雅成矿带嘎波伟晶岩型锂矿成矿时代、岩浆演化及成矿指示意义

doi:10.13745/j.esf.sf.2023.5.9

地学前缘 ›› 2023, Vol. 30 ›› Issue (5): 275-297.DOI: 10.13745/j.esf.sf.2023.5.9

喜马拉雅成矿带嘎波伟晶岩型锂矿成矿时代、岩浆演化及成矿指示意义

郭伟康¹(), 李光明¹^,^*(), 付建刚¹, 张海¹, 张林奎¹, 吴建阳¹, 董随亮¹, 杨玉林²

1.中国地质调查局成都地质调查中心(西南地质科技创新中心), 四川成都 610218
2.成都理工大学, 四川成都 610059

收稿日期:2022-11-29 修回日期:2022-12-28 出版日期:2023-09-25 发布日期:2023-10-20
通讯作者: 李光明
作者简介:郭伟康(1990—),男,博士,工程师,主要从事矿产普查和勘探工作。E-mail: gwk_987@126.com
基金资助:
国家科学技术部第二次青藏高原综合科学考察研究项目(2019QZKK0806);国家重点研发计划项目(2021YFC2301903);国家自然科学基金项目(91955208);中国地质调查局地调项目(DD20230281);中国地质调查局地调项目(DD20230031)

Metallogenic epoch, magmatic evolution and metallogenic significance of the Gabo lithium pegmatite deposit, Himalayan metallogenic belt, Tibet

GUO Weikang¹(), LI Guangming¹^,^*(), FU Jiangang¹, ZHANG Hai¹, ZHANG Linkui¹, WU Jianyang¹, DONG Suiliang¹, YANG Yulin²

1. Chengdu Center, China Geological Survey (Geosciences Innovation Center of Southwest China), Chengdu 610218, China
2. Chengdu University of Technology, Chengdu 610059, China

Received:2022-11-29 Revised:2022-12-28 Online:2023-09-25 Published:2023-10-20
Contact: LI Guangming

摘要/Abstract

摘要：

近年来,喜马拉雅淡色花岗岩带稀有金属成矿作用得到了广泛的关注。错那洞、琼嘉岗等稀有金属矿的发现,揭开了喜马拉雅地区稀有金属矿产勘查和研究的序幕。已有工作显示该带有望成为一条新的世界级的Li-Be-W-Sn稀有金属成矿带。嘎波锂矿是在喜马拉雅成矿带东段发现的具有工业价值的伟晶岩型锂矿。本研究聚焦库拉岗日穹窿北东侧的嘎波锂矿,重点研究其成矿特征、形成时代、岩浆演化特征。嘎波矿区主要发育锂辉石、锂电气石、锂云母、透锂长石、铌钽铁矿、绿柱石等锂-铍-铷-铌钽稀有金属矿物。伟晶岩内部结构分带简单,锂辉石主要产在细粒钠长石锂辉石带和块体微斜长石锂辉石带中,前者为矿体的主要组成部分。独居石U-Pb定年结果显示嘎波锂辉石伟晶岩形成于中新世早期(23~21 Ma);其成矿年龄与藏南拆离系(STDS)活动的峰期一致,两者具有密切的时空成因联系。岩石学、矿物学、地球化学研究表明嘎波锂辉石伟晶岩具有高度分异演化的特征,熔体经历了斜长石、锆石、云母等矿物的分离结晶作用。云母化学成分显示:云母类型以白云母为主;随着岩浆分异程度的增高,云母中 Fe和Mg含量降低,Li含量升高,并出现代表极高分异演化程度的锂云母。嘎波锂矿是喜马拉雅淡色花岗岩稀有金属成矿理论一项重要的找矿成果,为丰富淡色花岗岩稀有金属成矿理论提供了极为重要的地质依据。

关键词: 伟晶岩型锂矿, 库拉岗日穹窿, 喜马拉雅成矿带, 淡色花岗岩, 嘎波

Abstract:

In recent years rare-metal metallogeny of the Himalayan leucogranite belt has attracted much attention, and the discovery of the Cuonadong and Qiongjiagang rare-metal deposits sets a prelude to the rare-metal exploration and research in the Himalayas. According to previous researches the Himalayan metallogenic belt is expected to become a new world-class Li-Be-W-Sn metallogenic belt. One example is the Gabo lithium pegmatite deposit in northeastern Kulagangri Dome. This study focuses on the metallogenic characteristics, formation age and magmatic evolution of the Gabo pegmatite deposit. Rare-metal (Li, Be, Rb, Nb, Ta) minerals of the Gabo pregmatites include spodumene, elbaite, lepidolite, petalite, columbite-tantalite and beryl. The pegmatites have simple zonal structures. Spodumene mainly occurs as fine albite-spodumene or massive microline-spodumene zones, where the former is the main component of ore body. Monazite U-Pb dating results show that the Gabo pegmatites were formed in the Early Miocene (23-21 Ma) coinciding with the period of peak activity of the southern Tibet detachment system (STDS), which indicate a close genetic relationship between pegmatite formation and STDS activities. According to their petrology, mineralogy and geochemistry, the Gabo pegmatites are highly differentiated and evolved, where plagioclase, zircon, mica and other minerals were formed during fractional crystallization of pegmatite-forming melts. According to chemical compositional analysis muscovite is the main mica type in the Gabo pegmatites, whilst the occurrence of lepidolite is indicative of high-level pegmatite differentiation as the increase of magmatic differentiation led to decrease of Fe-Mn contents and increase of Li content in mica. The Gabo lithium pegmatite deposit is an important achievement in rare-metal prospecting based on metallogenic models of the Himalayan leucogranite, which in turn greatly improves the metallogenic models.

Key words: lithium pegmatite deposit, Kulagangri Dome, Himalayan metallogenic belt, leucogranites, Gabo

中图分类号:

郭伟康, 李光明, 付建刚, 张海, 张林奎, 吴建阳, 董随亮, 杨玉林. 喜马拉雅成矿带嘎波伟晶岩型锂矿成矿时代、岩浆演化及成矿指示意义[J]. 地学前缘, 2023, 30(5): 275-297.

GUO Weikang, LI Guangming, FU Jiangang, ZHANG Hai, ZHANG Linkui, WU Jianyang, DONG Suiliang, YANG Yulin. Metallogenic epoch, magmatic evolution and metallogenic significance of the Gabo lithium pegmatite deposit, Himalayan metallogenic belt, Tibet[J]. Earth Science Frontiers, 2023, 30(5): 275-297.

图/表 14

图1 喜马拉雅造山带地质简图(据文献[25]修改)

Fig.1 Tectonic framework of the Himalayan orogenic belt. Modified after [25].

图2 西藏洛扎地区区域地质简图(据文献[22]修改)

Fig.2 Regional geological map of Luozha area, Tibet. Modified after [22].

图3 嘎波伟晶岩型锂矿地质简图

Fig.3 Simplified geological map of the Gabo lithium pegmatite deposit

图4 嘎波锂矿分带特征及含锂矿物照片 a—伟晶岩中残留的大理岩地层;b,c—锂辉石伟晶岩的分带特征,主要是细粒钠长石锂辉石带,局部位置块体微斜长石锂辉石带;d,e—中细粒锂辉石均匀分布在钠长石花岗岩中;f—伟晶岩中粗—巨粒的锂辉石;g—自形结构的锂电气石伟晶岩;h—含锂云母伟晶岩;i—半自形的含锂电气石伟晶岩。矿物缩写:Elb—锂电气石;Grt—石榴子石;Lpd—锂云母;Ms—白云母;Qtz—石英;Spd—锂辉石;Tur—电气石。

Fig.4 Photos showing outcrop morphology (a), zonal structures (b, c), and Li-bearing minerals (d-i) of the Goba pegmatites

图5 嘎波锂矿显微镜下典型矿物照片单偏光:a—电气石横切面的球面三角形;b—锂辉石和石英的交生结构;c—电气石和锂辉石被石英交代;d—石榴石晶体破碎,核部和边部被石英交代。正交偏光:e—半自形板状的透锂长石;f—环带结构的锂电气石;g—自形锂云母集合体;h—钠长石花岗岩典型矿物组成;i—锂辉石晶体被水滴状石英交代,形成交生结构。矿物缩写:Ab—钠长石;Elb—锂电气石;Grt—石榴子石;Ms—白云母;Pet—透锂长石;Pl—斜长石;Qtz—石英;Spd—锂辉石;Tur—电气石。

Fig.5 Photomicrographs showing typical minerals of the Gabo pegmatites

表1 嘎波锂矿主要岩体全岩主量和微量元素成分

Table 1 Whole-rock major and trace element compositions of major rock types in the Gabo lithium pegmatite deposit

表2 嘎波锂辉石伟晶岩和白云母花岗岩中独虫居石 U-Th-Pb同位素定年结果

Table 2 MonaziteU-Th-Pb dating results for the Gabc lithium pegmatites and muscovite granite

图6 嘎波淡色花岗岩微量元素蛛网图(a)和稀土元素配分图(b)(标准化值据文献[29])

Fig.6 Trace-element spider diagram (a) and rare-earth element distribution patterns (b) for the Gabo leucogranites (normalization values after [29])

图7 独居石U-Pb同位素Tera-Wasserburg图(a,c,e)和207Pb校正的208Pb/232Th加权平均年龄图(b,d,f)

Fig.7 Summary of monazite U-Pb dating data. (a, c, e) Tera-Wasserburg plots. (b, d, f) Weighted mean 208Pb/232Th ages (207Pb-corrected ).

图8 嘎波锂矿云母特征及成分(c图的底图据文献[31]) a—锂云母背散射图像;b—白云母背散射图像;c—云母成分分类图解。Lpd—锂云母;Li-Ms—锂白云母;Mi—细晶石;Ms—白云母;Qtz—石英。

Fig.8 Occurrences (a, b) and compositions (c, modified after [31]) of micas in the Gabo pegmatites

表3 嘎波锂矿代表性云母主量成分

Table 3 Major element compositions of representative m icas from the Gabo lithium deposit

表4 嘎波锂矿代表性云母微量元素成分

Table 4 Trace element compositions of representative m icas from the Gabo lithium deposit

图9 嘎波淡色花岗岩的Zr/Hf、K/Rb、Nb/Ta和Y/Ho值与TE1,3相关关系图(底图据文献[25]) 灰色区域代表四分组效应。

Fig.9 Plots of Zr/Hf, K/Rb, Nb/Ta, and Y/Ho vs. TE1,3 for the Gabo leucogranites. Modified after [25].

图10 嘎波淡色花岗岩主微量元素特征 a—Sr含量-δEu;b—Nd含量-∑REE含量;c—Ta/Nb-TiO2含量;d—Ta/Nb-Ta含量;e—Zr/Hf-Zr含量;f—Zr/Hf-Hf含量。Amph—角闪石;Bt—黑云母;Ilm—钛铁矿;Mag—磁铁矿;Ms—白云母;Rt—金红石;Ttn—榍石。

Fig.10 Major and trace element analysis of the Gabo leucogranites. (a) Sr-δEu; (b) Nd-∑REE; (c) Ta/Nb-TiO2;(d) Ta/Nb-Ta; (e) Zr/Hf-Zr; (f) Zr/Hf-Hf.

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喜马拉雅成矿带嘎波伟晶岩型锂矿成矿时代、岩浆演化及成矿指示意义

Metallogenic epoch, magmatic evolution and metallogenic significance of the Gabo lithium pegmatite deposit, Himalayan metallogenic belt, Tibet

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