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世界偉晶巖型鋰礦床地質(zhì)研究進(jìn)展陳衍景1，薛蒞治1，王孝磊2，趙中寶3，韓金生4，周可法51 北京大學(xué)地球與空間科學(xué)學(xué)院 2 南京大學(xué)地球科學(xué)學(xué)院 3 中國地質(zhì)科學(xué)院地質(zhì)研究所 4 中國地質(zhì)大學(xué)(武漢)資源學(xué)院 5 中國科學(xué)院新疆礦產(chǎn)資源中心作者簡介：陳衍景，教授，博士生導(dǎo)師，主要從事區(qū)域礦床學(xué)研究。 鋰是最輕的金屬元素，化學(xué)活動性強(qiáng)。鋰鋁合金是重要的航空航天工業(yè)材料，鋰化合物廣泛用于冶金、輕工、石油、化工等領(lǐng)域，而鋰電池和新能源汽車的發(fā)展則大幅度提升了鋰金屬的需求量。偉晶巖型鋰礦床和富鋰鹽湖鹵水是兩種最重要的鋰金屬來源，偉晶巖型鋰礦開發(fā)利用歷史悠久，鹽湖鹵水型鋰礦因開采成本低而扮演越來越重要的角色。據(jù)美國地質(zhì)調(diào)查所資料，1994年世界鋰金屬產(chǎn)量為0.58萬t，018年為9.5萬t(表1)，呈現(xiàn)了快速增長趨勢(圖1)。據(jù)不完全統(tǒng)計，2019年至少為7.7萬t。
圖1 1994?2019年期間世界鋰年產(chǎn)量 (數(shù)據(jù)來源于美國地質(zhì)調(diào)查所1995至2020年度頒布的《礦產(chǎn)品概要》)鋰需求量快速增長導(dǎo)致偉晶巖型鋰礦床勘探開發(fā)越來越受重視。本文統(tǒng)計了全球偉晶巖型鋰礦床分布和相關(guān)數(shù)據(jù)(附表1，http：//www.geojournals.cn/dzxb/ch/reader/view_abstract.aspx?file_no=202110099&fbg=1)，特別收集了典型偉晶巖型鋰礦的地質(zhì)勘探和研究成果，總結(jié)了國外偉晶巖型鋰礦地質(zhì)和成因研究現(xiàn)狀，以期為我國鋰等稀有金屬礦床研究和勘探提供參考。 稀有金屬偉晶巖通常分為兩種類型，即NYF(Nb-Y-F)型和LCT(Li-Cs-Ta)型。LCT型偉晶巖中往往具有高的Li含量，甚至達(dá)到工業(yè)開采要求，成為鋰礦的重要類型之一。通常所說的偉晶巖型鋰礦，就是指LCT型偉晶巖。偉晶巖鋰礦的含鋰礦物包括鋰輝石(LiAl[Si2O6])、磷鋰鋁石(LiAlPO4(F，OH))、透鋰長石(Li[AISiO10])、鋰霞石(Li[AlSiO4])和鋰云母(K(Li，Al)3[(Si，Al)4O10](F，OH)2)，其中鋰輝石和鋰云母為主要含鋰礦物。 全球偉晶巖型鋰礦資源較為豐富，在時間、空間和構(gòu)造背景方面存在顯著的不均一性(附表1)。在南半球，重要LCT偉晶巖鋰礦床集中在非洲南部、澳洲西部和南美洲中南部，主要產(chǎn)于太古宙克拉通和元古宙活動帶，很少產(chǎn)于顯生宙造山帶；北半球(歐亞大陸和北美大陸)北部基本沒有重要礦床，其南部或中部含較多重要礦床，且主要產(chǎn)于顯生宙和元古宙造山帶，其次為太古宙克拉通地區(qū)，與南半球相反(圖2)。需要說明的是，太古宙克拉通也可被視為太古宙形成的造山帶。圖2 全球LCT型偉晶巖型鋰礦床的分布 從圖3可以看出，南半球LCT偉晶巖型鋰礦床主要形成于前寒武紀(jì)，其次為早古生代，基本缺乏晚古生代及以后的礦床。相反，北半球的歐亞大陸和北美大陸的偉晶巖型鋰礦床則主要形成于晚古生代及其后，形成于前寒武紀(jì)者相對較少。具體說明如下(圖4)： 圖3 全球偉晶巖型鋰礦床的時空分布圖（側(cè)向）在非洲大陸，除加納共和國Birmian造山帶的Kokobin礦床形成于2080Ma之外，其余礦床成礦時間分布在2617?2587Ma，985?940Ma、547?452Mao新太古代礦床產(chǎn)于津巴布韋克拉通內(nèi)，以Bikita和Benson礦床為代表；年齡為985?940Ma的鋰礦集中在剛果克拉通的Kilbaran造山帶內(nèi)；547?452Ma的礦床則分布在埃塞俄比亞和津巴布韋克拉通東緣的莫桑比克。 澳洲LCT偉晶巖型鋰礦床主要形成于太古宙，聚集在西澳Yilgarn和Pilbara地塊內(nèi)。Pilbara地塊Pilgangoora和Wodgina鋰礦形成于2900?2800Ma，而Yilgarn地塊Mount Deans、Londonderry，Cattlin Creek和Greenbushes則形成于2600?2500Ma，構(gòu)成兩次LCT偉晶巖型鋰礦床成礦事件。在南美洲，除阿根廷Las Cuevas礦床的白云母40Ar/39Ar年齡為383Ma，屬于晚古生代之外，巴西米納斯吉拉斯州的Parelhas、Mamoes、Capoeira鋰礦床和阿根廷的LaTotora、SanSalvador等偉晶巖型鋰礦床同位素年齡都在523?450Ma屬于早古生代。北美大陸LCT型偉晶巖礦床分為4期：①Laurentia克拉通形成于2670?2639Ma，以PakeagamaLake、Fairservice、Gullwing Lake、Big Whopper、Tanco為代表；②美國西部猶他州和亞利桑那州的Brown Derby、Hardings Midnight Owl等重要偉晶巖型鋰礦床形成于1460?1347Ma，該次成礦事件是北美大陸?yīng)氂械?/span>，未見于其他大陸；③北美大陸東岸395?264Ma的LCT偉晶巖型鋰礦床，以著名的Kings Mountain(國王山)和Clark Ledge、Mchone等鋰礦田為代表；④北美西海岸＜100Ma的LCT偉晶巖型鋰礦床，以Little Nahanni、Himalaya Mine為代表，同位素年齡為100?90Ma。 歐亞大陸具有多期次的LCT偉晶巖型鋰礦床：①烏克蘭地盾期(35?19Ga)在Denester-Bug(Podolia)和Azov地區(qū)形成了鋰輝石和透鋰長石亞類偉晶巖礦床，Perzhanskoe則屬NYF與LCT復(fù)合型偉晶巖鋰礦床；②Svecofennian造山期(2.1?1.7Ga)，主要發(fā)生在烏克蘭、俄羅斯、西伯利亞等克拉通邊緣，在歐洲北部以芬蘭Kaustinen偉晶巖型鋰礦床為代表，在西伯利亞克拉通南緣東薩彥地區(qū)以Goltsovoye和Vishnyakovskoe鋰礦床為代表；③Sveconorwegian造山期(1140?850Ma)，即Baltica和Amazonia克拉通碰撞形成Rodinia超大陸的格林威爾造山期，此期形成Idefjorden、Telemark等LCT偉晶巖型鋰礦床，以及Evje-Iveland等NYF型受LCT型疊加的混合型偉晶巖鋰礦床；④Cadomian造山期(620?540Ma)，在蘇格蘭、威爾士、英格蘭、比利時、德國等地區(qū)發(fā)育含鋰硬錳礦等富鋰礦物的寒武紀(jì)—早奧陶世富錳鐵沉積巖系，為形成偉晶巖型鋰礦提供了優(yōu)越條件；⑤加里東造山期(510?380Ma)，歐亞大陸的眾多前寒武紀(jì)—早古生代陸塊在此期間拼貼碰撞，尤以Laurentian(蘇格蘭)、Avalonia(愛爾蘭)和Baltica板塊之間的碰撞為代表，在歐亞大陸西部形成了蘇格蘭Glenbucha和愛爾蘭Aclare等LCT偉晶巖型鋰礦床，在東部形成了圖瓦地區(qū)的Tastyg、Sutlug等偉晶巖型鋰礦床；⑥華力西造山期(400?250Ma)，伴隨岡瓦納大陸與勞亞-波羅的大陸碰撞拼合，在華力西造山帶形成大量稀有金屬花崗巖和LCT偉晶巖型礦床，如東貝加爾地區(qū)的Zavitino和阿爾泰山的Tashelga偉晶巖型鋰礦床，以及中國阿爾泰偉晶巖帶；⑦地中海造山期(250?2.5Ma)，期間發(fā)生了諸如歐洲Bohemian地塊與非洲Adriatic陸塊碰撞，印支地塊與揚子、塔里木-華北陸塊碰撞，印度與歐亞大陸碰撞，在Egean Domain和Carpathians山脈形成LCT型偉晶巖和稀有金屬花崗巖，在中國形成了三疊紀(jì)的馬爾康-雅江-喀喇昆侖巨型偉晶巖型鋰礦帶和潛力巨大的新近紀(jì)喜馬拉雅花崗-偉晶巖稀有金屬成礦帶。由上可見，這些LCT偉晶巖型鋰礦形成具有多期性，無論其產(chǎn)于太古宙克拉通和后期的造山帶，總與重要的區(qū)域性造山事件密切關(guān)聯(lián)或在時間上耦合。統(tǒng)計顯示(圖5)，全球LCT偉晶巖的出現(xiàn)頻率以及時代分布，與超大陸聚合事件相伴隨，LCT偉晶巖形成于超大陸會聚造山作用的中晚期，與構(gòu)造變形相比滯后，呈現(xiàn)“相落后”現(xiàn)象。圖5 花崗巖和偉晶巖鋰礦年齡直方圖與超大陸事件 津巴布韋克拉通是全球重要LCT偉晶巖型鋰礦省之一，Bikita是其典型代表(圖6)。津巴布韋克拉通南北兩側(cè)分別為Limpopo和Zambezi麻粒巖相增生變質(zhì)帶，增生事件發(fā)生在2700?2600Ma期間。在2670Ma，Limpopo帶向北運動，導(dǎo)致在Limpopo北部逆沖構(gòu)造帶發(fā)生變形和高達(dá)麻粒巖相變質(zhì)，伴隨地殼物質(zhì)部分熔融，形成Chilimanii殼源花崗巖。這類花崗巖形成于2610?2590Ma，由水平構(gòu)造運動導(dǎo)致。其中，Bikita偉晶巖侵位年齡為2617±1Ma，而Benson偉晶巖侵位年齡為2587±4Ma。此后，發(fā)生多次基性-超基性巖墻群侵位，尤其以2575Ma的大巖墻聞名世界，它呈南北向切穿了津巴布韋克拉通。 圖6 津巴布韋克拉通及Bikita偉晶巖礦田地質(zhì)示意圖津巴布韋克拉通發(fā)育12個偉晶巖脈群。Kwekwe偉晶巖脈群最早形成，年齡為3370Ma。Bikita、Masvingo、Harare和Kamativi地區(qū)的偉晶巖年齡主要為中新太古代和中元古代，最年輕者是Karoi地區(qū)和Mutoko地區(qū)東北部的偉晶巖，形成于寒武紀(jì)至早泥盆世(540?400Ma)。根據(jù)偉晶巖成礦特征、圍巖關(guān)系和年齡，Grubb(1985)將該地區(qū)偉晶巖分為Miami、Kamativi、Bikita等3類。津巴布韋的12個偉晶巖脈群中，只有BikitaAKamativi和Benson偉晶巖脈群存在Li、Ta、Sn、Nb和Cs礦化，屬LCT型。Bikita偉晶巖脈群位于津巴布韋克拉通東南緣，北部偉晶巖南北走向，南部偉晶巖東西走向。偉晶巖主要侵入到布拉瓦亞(Bulawayan)群綠巖帶，上布拉瓦亞群為變質(zhì)玄武巖、綠泥石-角閃石片巖和變質(zhì)閃長巖，含偉晶巖較多；下布拉瓦亞群為石英云母片巖、變質(zhì)沉積巖，夾條帶狀或透鏡狀鐵礦、條帶狀石英巖和灰?guī)r，含偉晶巖較少。綠巖帶周圍是年齡＞3300Ma的Sebakwaian花崗片麻巖，以及?2600Ma的Chikwanda和Charumbira等巖體。 Bikita偉晶巖礦發(fā)現(xiàn)于1909年，先后開采鉭鐵礦、錫石、寶石以及Be和Li，現(xiàn)為世界級超大型鋰礦床。含鋰礦物主要是透鋰長石和鋰云母，其次為鋰輝石、磷鋰鋁石、鋰霞石。Bikita偉晶巖脈群形成于2700?2600Ma的造山事件中。造山作用導(dǎo)致地層褶皺變形、變質(zhì)和部分熔融，Chilimani花崗巖體侵位和后造山伸展作用誘發(fā)NW向Gono斷層和南北向Popoteke斷層發(fā)育，有利于Bikita偉晶巖脈群的偉晶巖熔體貫入。Bikita偉晶巖脈群被Gono斷層所分隔，斷層北部為Bikita偉晶巖脈群，斷層南部為Riverton偉晶巖脈群。Bikita主要偉晶巖脈厚度達(dá)30?40m，呈30°?45°向東傾斜。偉晶巖分帶明顯(圖7)，邊緣包括長石帶和白云母帶；中間帶包括透鋰長石帶、鋰輝石帶、銫榴石帶；內(nèi)核則以含鋰輝石為特征，包括透鋰長石-銫榴石-鋰輝石帶和石英-鋰云母-長石帶。
圖7 Bikita鋰礦床偉晶巖脈成礦分帶現(xiàn)象 2.2 澳洲Pilbara克拉通Wodgina偉晶巖脈群Pilbara克拉通位于澳大利亞西北部，出露范圍東西長530km，南北寬230km。Pilbara克拉通發(fā)育大量古太古代一中太古代(3530?2830Ma)巖石，花崗-綠巖帶呈現(xiàn)“穹隆-龍骨”(dome and keel)結(jié)構(gòu)，綠巖帶分布在穹隆狀花崗巖體中間，變形變質(zhì)較弱。Pilbara克拉通分為三個地體(圖8)，即西Pilbara、東Pilbara和Kurrana地體。圖8 Pilbara克拉通地質(zhì)圖及偉晶巖型鋰礦分布 Pilbara克拉通至少有120個偉晶巖型稀有金屬礦床，分布在27個偉晶巖脈群中。該地是世界最大鉭產(chǎn)地之一，鉭礦開采始于20世紀(jì)初，集中在Wodgina、Strelley和Tabba偉晶巖脈群。Wodgina、Pilgangoora偉晶巖脈群含豐富的鋰輝石和鋰云母、鐵鋰云母等其他含鋰礦物。Wodgina偉晶巖礦區(qū)位于被Yule花崗巖類所包圍的Wodgina綠巖帶內(nèi)。綠巖帶南北長25km，寬10km。Yule花崗巖雜巖體由至少18個花崗巖體組成，形成年齡可分為＞3400Ma，3270?2930Ma，2945Ma，2935Ma和2850Ma，只有2850Ma花崗巖的晚階段高分異巖漿形成了LCT型偉晶巖。Wodgina礦床重點開采3類偉晶巖：鈉長石型、鈉長石-鋰輝石型和綠柱石型。鈉長石型主要出現(xiàn)在礦區(qū)北部，圍巖是變質(zhì)科馬提巖。Mount Cassiterite鈉長石-鋰輝石型的圍巖主要為變砂質(zhì)巖。綠柱石型位于Wodgina礦區(qū)南段，圍巖為片巖。Mount Cassiterite鈉長石-鋰輝石型偉晶巖與其他兩類礦石之間均由剪切帶分隔。很多學(xué)者研究了Wodgina偉晶巖的結(jié)晶年齡，Jeffery(1956)曾獲得白云母Rb-Sr等時線年齡為2890Ma，鉀氬年齡為2420Ma，微斜長石Rb-Sr等時線年齡為2800Ma，鉀氬年齡為2220Ma。Kennedy(1998)和Kinny(2000)分別獲得磷灰石和鉭鐵礦SHRIMPU-Pb年齡為2803±115Ma和2829±11Ma。表明2850?2800Ma期間發(fā)生了較強(qiáng)的后造山花崗巖、偉晶巖事件。圖9 Wodgina偉晶巖田地質(zhì)圖 2.3 澳洲Yilgarn克拉通Londonderry礦床Yilgarn克拉通主要由花崗片麻巖和其包圍的綠巖帶組成，綠巖帶巖性主要為基性-超基性變質(zhì)巖(變質(zhì)玄武巖、科馬提巖)以及侵入巖(變質(zhì)輝長巖)組成，含變質(zhì)沉積巖。Yilgarn克拉通被Ida-Waroonga斷層分為東西兩部分。Yilgarn克拉通分為Narryer，South West，Youanmi，Kagoorlie，Kurnnalpi和Burtville等6個地體(terrane)。這些地體又可細(xì)分為構(gòu)造區(qū)(domain)，例如，Youanmi地體至少可分為Murchison和SouthernCross兩個構(gòu)造區(qū)。特別指出，6個地體的后4個地體以發(fā)育綠巖帶和金礦床為特征，又常合稱為東金田超級地體(EasternGoldieldsSuperterrane)。 Cattlin Creek偉晶巖就位于West Yilgarn克拉通的Southern Cross構(gòu)造區(qū)，而Londonderry和Mount Deans偉晶巖脈群則位于Kalgoorlie地體中。Yilgarn克拉通至少發(fā)育125處偉晶巖脈群，主要分布在South West、Youanmi和Kalgoorlie地體(圖10)。Cattlin偉晶巖脈群位于Youanmi地體最南端與SouthWest地體的交界處，Londonderry和Mount Deans偉晶巖脈群產(chǎn)于Kalgoorlie地體南部，世界最大的偉晶巖型鋰礦床Greenbushes礦床則產(chǎn)于South West地體西南角。圖10 Yilgarn克拉通構(gòu)造分區(qū)和LCT型偉晶巖分布 Coolgardie地區(qū)的Londonderry偉晶巖脈群位于Coolgardie南西25km，Perth以東550km。偉晶巖脈群位于袋鼠山(Kangaroo Hills)綠巖帶內(nèi)，該綠巖帶長約20km，NE走向，主要由變質(zhì)達(dá)低角閃巖至高角閃巖相的玄武巖、輝長巖和科馬提巖組成。袋鼠山綠巖帶周圍存在大量片麻巖和花崗巖體，這些花崗巖體在褶皺作用之后侵位。Londonderry偉晶巖脈群面積約5km2，南北向延伸，偉晶巖脈多沿NNW向斷層發(fā)育，主要圍巖為變質(zhì)科馬提巖。綠巖帶、花崗片麻巖、后碰撞花崗巖和部分偉晶巖等都被ENE向的基性巖墻切穿，巖墻Rb-Sr等時線年齡為2420±30Ma。Londonderry偉晶巖脈群包括了4個集中區(qū)(圖11)，即長石采場、鋰云母山、鉭鐵礦山和BonAmi偉晶巖。其中，長石采場是最主要的偉晶巖區(qū)。據(jù)Jacobson et al.(2007)，該區(qū)偉晶巖長達(dá)1000m，厚15?66m，可分7?8個帶，含透鋰長石帶主要位于西側(cè)，普遍熱液蝕變。圖11 Londonderry偉晶巖田地質(zhì)圖 鋰云母山位于長石采場以北10.5km(圖11)，包含兩條規(guī)模較大的偉晶巖脈，厚度可達(dá)60m，分帶性清楚，可細(xì)分出6個帶，可與Bikita和Tanco等世界級偉晶巖鋰礦相比。鉭鐵礦山偉晶巖在鋰云母山以北，具有明顯分帶性，邊緣帶為鈉長石-石英和石榴石帶，外側(cè)帶為鈉長石-石英帶，中間帶包括4個不連續(xù)的亞帶，分別為石英-鈉長石-微斜長石帶、鈉長石-石英-鐵鋰云母帶、鈉長石-石英-鋰云母帶和石英-微斜長石-透鋰長石帶。Bon Ami偉晶巖區(qū)位于長石采場北西1km，主要由石英-鈉長石-微斜長石-白云母組成的平臥偉晶巖脈群構(gòu)成。2.4 澳洲Yilgarn克拉通Greenbushes礦床在澳大利亞西南角，即西澳大利亞Yilgarn克拉通的西南(South West)地體，蘊(yùn)含Greenbushes超大型鋰輝石鋰礦(圖12)。這座礦山已有一百多年的開采歷史，是世界最大偉晶巖型鋰礦之一。Greenbushes產(chǎn)于以片麻巖和麻粒巖為主的太古宙高級變質(zhì)帶內(nèi)，受一條南北向的太古宙剪切帶控制o區(qū)域內(nèi)侵入巖較為發(fā)育，首先是＞2.6Ga的花崗巖，然后是Greenbushes含鋰偉晶巖，接著是2.43Ga貫入的基性巖脈(圖13)，最后是1.1Ga左右的晚期花崗巖侵入事件。另外，偉晶巖內(nèi)部分帶性好，由外向內(nèi)分為接觸帶、鋰帶、鉀帶、鈉帶。鋰帶富含鋰輝石，靠近邊部。這4個帶的礦物成分、結(jié)構(gòu)構(gòu)造都比較復(fù)雜，均受不同程度的變形與破裂，尤其是鈉帶最明顯，顯示了同期或后期構(gòu)造作用的影響。圖12 澳大利亞Greenbushes偉晶巖型鋰礦床區(qū)域地質(zhì)圖 圖13 Greenbushes礦床地質(zhì)(a)和偉晶巖分帶圖(b) 加拿大北部Tanco偉晶巖型鋰礦床伴生有Ta、Cs、Rb、Be等，大部分礦體隱伏在Bernic Lake之下(圖14)。1930年發(fā)現(xiàn)Tanco礦床的Sn和Be價值，1954?1960年期間開始開采鋰和鈹，1984年鋰產(chǎn)量為全球第二位，僅次于Bikita偉晶巖礦床。截至1984年，Tanco鋰礦探明鋰輝石儲量約740萬t，平均品位為2.88%Li2O；另外，3個鋰云母礦段的品位為1.87％?2.82％Li2O。圖14 Tanco偉晶巖型鋰礦床區(qū)域地質(zhì)圖 Baadsgaard et al. (1993)提出Tanco偉晶巖中鈮鉭鐵礦U-Pb年齡為2640±7Ma，白云母和鋰云母Rb-Sr等時線年齡分別為2576±17Ma和2583±4Ma。另據(jù)Camacho et al.(2012)，鉭鐵礦U-Pb年齡為2640?2620Ma，最大值為2641±3Ma。因此，Gilbert et al.(2008)認(rèn)為Tanco偉晶巖在2.65?2.55Ga期間侵入到太古宙Bird River花崗-綠巖帶中。 Tanco偉晶巖主要沿斷層侵位，斷層控制了偉晶巖脈的形狀與位置。偉晶巖脈產(chǎn)狀平緩，多為透鏡狀，最長達(dá)1990m，寬度1060m，厚度100m，從外向內(nèi)是邊緣帶、細(xì)粒鈉長石帶、下部中間帶、上部中間帶、中部中間帶、石英帶、銫榴石帶和鋰云母帶(圖15)。鋰輝石是Tanco偉晶巖最主要含鋰礦物，其他含鋰礦物為透鋰長石、鋰云母和磷鋰鋁石等。鋰輝石主要產(chǎn)于上部中間帶和下部中間帶。上部中間帶厚達(dá)24m，呈透鏡狀，位于偉晶巖脈中上部，主要由粗粒透鋰長石、鉀長石(最長達(dá)13m)、粗粒板狀鋰輝石、石英、鈉長石組成。圖15 加拿大Tanco偉晶巖型鋰礦床的礦化分帶 位于美國東南部橫跨南北卡羅萊納州邊界線的錫-鋰輝石帶(TSB：Tin-Spodumene Belt)包括了侵入于片巖和角閃巖中的數(shù)百條偉晶巖脈(圖16)。錫-鋰輝石帶處于阿巴拉契亞造山帶南部，沿Kings Mountain逆沖剪切斷裂發(fā)育，斷裂西側(cè)為Inner Piedmont區(qū)，東側(cè)為Kings Mountain區(qū)。圖16 美國Kings Mountain偉晶巖鋰礦地質(zhì)圖 Kings Mountain鋰礦床最早于1900年左右開采，1956年開始大規(guī)模開發(fā)，目前是北美最大、最重要的鋰資源產(chǎn)地。礦區(qū)北部探明礦石儲量約2900萬t，平均品位為1.51%Li2Oo礦區(qū)南部推測礦石儲量達(dá)1400萬t。Kings Mountain偉晶巖型鋰礦床含3類偉晶巖：①含鋰輝石偉晶巖，主要礦物為鋰輝石(20%)、斜長石(27%)、鉀長石(14%)、石英(32%)、白云母(6%)副礦物為綠柱石、氟磷灰石、磷鐵鋰礦、錫石等；②不含鋰輝石偉晶巖，由鉀長石、鈉長石、石英和綠柱石組成；③條紋長石-奧長石-石英-白云母偉晶巖。礦區(qū)主要礦體為產(chǎn)狀近乎直立的8條含鋰輝石偉晶巖脈，單脈走向長達(dá)1000m，寬至90m，深達(dá)200m。一些貧礦偉晶巖被擠壓變形，甚至被角閃巖圍巖包裹，說明該期偉晶巖的形成早于區(qū)域構(gòu)造變形事件。剪切構(gòu)造運動與含鋰輝石偉晶巖脈為同期形成，礦區(qū)含礦偉晶巖未顯示強(qiáng)變形現(xiàn)象，多顯示微弱的剪切變形特征，指示成礦作用可能發(fā)生在構(gòu)造事件晚期。此外，礦區(qū)還可見無變形特征的貧礦偉晶巖，其應(yīng)形成于構(gòu)造變形之后。含礦偉晶巖全巖Rb-Sr年齡為350?340Ma，鈮鉭鐵礦U-Pb年齡為347±2Ma兩種年齡結(jié)果一致，給出了成礦事件的時間及其與區(qū)域構(gòu)造事件的時間關(guān)系。Kaustinen偉晶巖位于芬蘭西部，產(chǎn)于Pohjanmaa古元古代表殼巖帶(圖17)。表殼巖主要巖性為云母片巖、云母片麻巖，夾變質(zhì)火山巖，分為Evijarvi和Ylivieska兩部分。Kaustinen偉晶巖脈主要產(chǎn)在Evijarvi及其北延區(qū)域。Pohjanmaa表殼巖帶西側(cè)為Vaasa花崗雜巖，東側(cè)為CentralFinland花崗雜巖。圖17 芬蘭Kaustinen偉晶巖脈群地質(zhì)簡圖 Kaustinen地區(qū)現(xiàn)有10個鋰輝石偉晶巖型礦床勘查項目，其中6個已成為重要的LCT偉晶巖鋰礦(表1)。Kaustinen偉晶巖屬于LCT型的鈉長石-鋰輝石亞類，偉晶巖脈在1.79Ga區(qū)域變質(zhì)峰期之后侵位于低壓低角閃巖相變質(zhì)巖，其源巖被認(rèn)為是該區(qū)的偉晶狀花崗巖。Rapasaari(曾稱為Rapasaaret)是Kaustinen地區(qū)最重要、最典型的LCT偉晶巖型鋰礦。該礦至少包含兩個鋰輝石偉晶巖脈群，偉晶巖脈走向長達(dá)700m，以40°?50°向西南傾斜，厚度1?24m不等。圍巖為云母片巖、雜砂巖和中性火山巖。云母片巖的原巖為雜砂巖，局部含有十字石透閃石和石榴石。中性火山巖是斜長石斑晶和黑云母組成，局部含有綠色的角閃石。鋰輝石偉晶巖同時侵入到云母片巖和中性火山巖中，往往平行于原始層理侵位。鋰輝石偉晶巖中主要礦物為鋰輝石、鈉長石、石英、鉀長石和白云母，次要礦物包括磷灰石、鐵鋰云母、鈮鉭氧化物、電氣石、螢石、石榴子石(鈣鋁榴石)、紅柱石等。鋰輝石表現(xiàn)為細(xì)長板狀形態(tài)，淺綠色到淺灰色，0.5?10cm長，其延伸方向垂直于圍巖接觸面。在圍巖接觸帶區(qū)域，鋰輝石通常發(fā)生蝕變，形成白云母等。Rapasaari鋰礦床由Keliber Oy公司開采，鋰礦礦石儲量為345.6萬t，品位為1.15%Li2O；Rapasaari鋰輝石中平均鋰含量為7.21%Li2O。西伯利亞克拉通及其南部造山帶發(fā)育大量LCT型偉晶巖，自東向西主要分布在東貝加爾、東薩彥（Eastern Sayan）、Sangilen高地（Tuva）和阿勒泰4個地區(qū)（圖18）。其中，東薩彥偉晶巖帶是俄羅斯境內(nèi)最典型、鋰礦儲量最大的偉晶巖礦田之一。東薩彥偉晶巖帶位于西伯利亞克拉通西南緣（圖19），長500km，含古元古代Li、Ta、Sn礦床和LCT偉晶巖型稀有金屬礦床。東薩彥偉晶巖帶分為南部（Urik-Iya地塹）和北部（Elash地塹）兩個礦田（圖19）。圖19 東薩彥LCT偉晶巖型礦床區(qū)域地質(zhì)圖 東薩彥南部（Urik-Iya地塹）主要為鋰輝石偉晶巖，形成壓力多為300?500MPa，圍巖為Urik-Iya古元古代板巖和角閃巖。該區(qū)發(fā)育大量侵入雜巖，主要巖性有輝長巖、花崗巖、淺色花崗巖和偉晶巖，已有鋯石U-Pb和云母Rb-Sr年齡為1858Ma和1817Ma。稀有金屬偉晶巖空間上與花崗巖體密切相關(guān)，并受區(qū)域斷裂構(gòu)造控制。Urik-Iya地塹蘊(yùn)含Goltsovoye、Urik和Belorechensk等3個重要鋰礦田，彼此間距為20?30km。 Goltsovoye鋰礦田長20km，面積約30km2。鋰輝石偉晶巖受斷層和NW向剪切帶控制，傾向SW，傾角35°?60°oGoltsovoye礦田內(nèi)發(fā)育大斷裂，將礦田分為東西兩個構(gòu)造塊體，鋰輝石偉晶巖脈群沿斷層排列，構(gòu)成狹窄礦帶。在西部塊體，偉晶巖脈呈單個獨立的巖脈，呈透鏡狀和板狀，長達(dá)1500m，厚達(dá)30m。在東部塊體，偉晶巖脈往往成群發(fā)育，形狀多樣，脈體之間相互穿插、連接、分支；整個偉晶巖脈群的累加厚度可以達(dá)到100?140m，長達(dá)2?2.5km。礦區(qū)采礦權(quán)面積5km2，鋰輝石礦物含Li2O為6.5%?7.7%，Ta和Cs等稀有金屬元素可作為伴生礦產(chǎn)利用。Urik鋰礦田位于Urik-Iya地塹東南部，靠近MainSayan斷層，礦田長2km，寬500m。偉晶巖脈產(chǎn)狀陡，傾向SWo鋰輝石含Li2O為7.1%?7.5%。Belorechensk鋰礦位于Urik-Iya地塹西南部，包括Belorechensk和Belsk兩部分，前者為含鋰偉晶巖，后者則是由鋰和鉭-錫-鋰偉晶巖脈組成。偉晶巖脈長達(dá)數(shù)百米，脈大者可獨立構(gòu)成工業(yè)礦體，細(xì)小者則構(gòu)成脈系。偉晶巖脈內(nèi)部分帶明顯，厚帶可占據(jù)脈體體積的75%。脈體主要礦物組合為石英-鋰輝石-微斜長石-鈉長石，有時可見透鋰長石礦化。東薩彥北部(Elash地塹)Vishnyakovskoe鋰礦床還是俄羅斯最好的Ta礦，伴生Be、Sn、Rb、Cs。含礦偉晶巖脈長達(dá)2km，最厚達(dá)12m，緩傾斜，主要含鋰礦物是鋰輝石、透鋰長石和鋰云母，形成壓力為200?350MPa。偉晶巖位于Elash-Tenishet花崗巖體的西南側(cè)，侵入古元古代角閃巖。Elash-Tenishet巖體由兩期花崗巖構(gòu)成，早期為黑云母-角閃花崗巖，晚期為二云母花崗巖、淺色花崗巖以及偉晶狀、細(xì)晶狀脈體。花崗巖類顯示了后碰撞S型花崗巖地球化學(xué)特征，鋯石U-Pb年齡為1869±6?1855士5Ma。巨大的晶體和特征性的結(jié)構(gòu)，使偉晶巖的形成條件和成因模式備受關(guān)注，長期存在巖漿結(jié)晶分異和熱液作用及交代的爭論，或者說是費爾斯曼殘余巖漿說與蘭蒂斯殘余巖漿-汽水熱液說之間的爭論。關(guān)于形成偉晶巖的巖漿性質(zhì)的認(rèn)識，又存在水過飽和與水不飽和兩種對立觀點，前者以J-B模型為代表，后者以London模型為代表。London模型的主要依據(jù)是其在水不飽和條件下（≤3.5% H2O)實驗獲得了類似于偉晶巖的礦物組構(gòu)(如骸晶、文象結(jié)構(gòu))、礦物分帶性和純石英核。本文不擬陷入這種無休止的爭論中，而從更宏觀地質(zhì)的角度討論偉晶巖礦床的形成條件。如果將太古宙克拉通理解為太古宙會聚造山帶的話，那么，幾乎所有LCT型偉晶巖都產(chǎn)于造山帶腹地，而且常發(fā)育在變沉積巖和S型花崗巖出露區(qū)。世界大型LCT型偉晶巖多產(chǎn)于太古宙或古元古代造山帶，是板塊匯聚造山作用，特別是碰撞造山作用的產(chǎn)物。Cerny(1991a)統(tǒng)計指出，大多數(shù)LCT型偉晶巖是同構(gòu)造或后構(gòu)造階段就位的，也就是形成于同造山或后造山階段。意大利西海岸的Elba偉晶巖屬于LCT型，含銫沸石、鋰輝石和鋰電氣石。Elba產(chǎn)于Apennine造山帶的伸展腹地，造山帶形成于漸新世到中新世的弧-陸碰撞。Apennine造山帶及其伸展腹地是一個典型的雙構(gòu)造帶例子，兩個構(gòu)造帶向東遷移，類似于一個構(gòu)造波，先被擠壓縮短，然后減壓伸展。Elba偉晶巖的圍巖是陸殼和洋殼部分的堆疊體，偉晶巖在時間、空間和成因上與Rb-Sr等時線年齡為69Ma的Monte Capanne花崗侵入體相關(guān)。Monte Capanne花崗巖及其派生的偉晶巖被剝蝕了?4.5km深度，其形成與伸展作用或者俯沖板塊拆離作用導(dǎo)致的減壓熔融有關(guān)。值得說明，所有這些地質(zhì)作用發(fā)生干旱氣候條件下，理由是地中海區(qū)域廣泛分布中新世蒸發(fā)巖。阿巴拉契亞-加里東-海西造山帶包括20余個LCT型偉晶巖區(qū)，其形成于395?264Ma之間，與Pangea超大陸匯聚碰撞作用同時。在瑞典的古元古代Sveconorwegian碰撞造山帶，鋰輝石偉晶巖形成在圍巖變形和變質(zhì)作用之后，但在造山帶伸展垮塌之前。在西伯利亞，South Sangilen省奧陶紀(jì)Tastyg和Sutlug偉晶巖形成于由碰撞-后碰撞向走滑-伸展作用的轉(zhuǎn)變階段。加利福尼亞州San Diego產(chǎn)寶石的LCT型偉晶巖被認(rèn)為形成于俯沖帶上部的大陸邊緣。該地大多數(shù)偉晶巖侵入到半島復(fù)式巖基，巖基不同巖相的形成年齡變化于140?80Ma，而Himalaya偉晶巖Ar-Ar年齡為954士03Ma。目前，關(guān)于95Ma左右的構(gòu)造環(huán)境仍未確定，但存在以下可能性：①外緣弧碰撞導(dǎo)致地殼加厚；②西向弧內(nèi)擠壓導(dǎo)致地殼加厚；③半島Range弧和北美板塊碰撞之后的巖石圈拆沉作用。全球LCT型偉晶巖的年齡分布與普通偉晶巖、造山帶花崗巖和碎屑鋯石年齡分布情況相似，基本上都是碰撞造山作用和超大陸匯聚時間，更說明了LCT型偉晶巖與碰撞造山事件的內(nèi)在聯(lián)系。大多數(shù)LCT型偉晶巖體顯示出受構(gòu)造控制，特別是深度控制。在地殼淺部，偉晶巖脈常沿斷層、裂隙、節(jié)理和層理等構(gòu)造貫入或侵入，隨后巖漿進(jìn)行分離結(jié)晶固結(jié)成巖。在地殼深部，偉晶巖脈則常常沿著區(qū)域性葉理、拉伸線理發(fā)育，呈透鏡狀、橢圓狀或者蘿卜狀。偉晶巖脈常在深大斷裂處聚集，俄羅斯西北部Tschupa-Loukhi偉晶巖產(chǎn)于多個褶皺交匯的背斜部位。在Pilbara克拉通，變沉積巖區(qū)的偉晶巖以席狀巖墻或網(wǎng)脈產(chǎn)出，基性和超基性巖中的偉晶巖則為不連續(xù)的脈體。Sweetapple(2000)、Sweetapple et al(2002)注意到，一些偉晶巖脈常穿切或連接不同的構(gòu)造體系。以上規(guī)律，為偉晶巖脈群的勘查找礦，或者尋找新礦集區(qū)，都提供了重要參考。LCT型偉晶巖主要形成于后碰撞伸展背景下，不具有構(gòu)造變形變質(zhì)特征。然而，LCT型偉晶巖體分異程度受到一定程度的構(gòu)造控制。Cerny(1991a)注意到，傾角較緩的偉晶巖比傾角陡的偉晶巖更容易富集Li、Cs、Ta。當(dāng)然有例外，Greenbushes偉晶巖脈的產(chǎn)狀非常陡。在垂向上，陡立偉晶巖脈的膨大部位常有最多的內(nèi)部結(jié)構(gòu)帶，顯示分異程度較高。偉晶巖與花崗質(zhì)巖漿之間的成因聯(lián)系已被研究證實。在加拿大阿爾伯塔的Ghost湖區(qū)，偉晶巖呈環(huán)形圍繞花崗巖母巖體分布，距花崗巖體越遠(yuǎn)越富集不相容元素；在加拿大Greer湖區(qū)可以直接觀察到偉晶巖與花崗巖之間的母子關(guān)系。很多情況下，偉晶巖與花崗巖之間的成因聯(lián)系需要礦物學(xué)、地球化學(xué)、同位素和年代學(xué)證據(jù)支持，以確定它們在時空、物源及巖漿演化上具有相關(guān)性。一般認(rèn)為LCT型偉晶巖是鈣堿性花崗巖漿高分異的產(chǎn)物，花崗質(zhì)母巖漿常常為過鋁質(zhì)S型花崗巖，特別是年輕的LCT型偉晶巖，主要源于過鋁質(zhì)花崗質(zhì)熔體。然而，太古宙?zhèn)ゾr的母巖漿常為準(zhǔn)鋁質(zhì)I型花崗巖，如西澳Greenbushes、津巴布韋Bikita、加拿大Tanco偉晶巖礦床。Martin et al.(2005)認(rèn)為，太古宙與年輕偉晶巖母巖漿的差異可能與沉積物隨時間演化相關(guān)。加拿大Greer湖區(qū)的LCT型偉晶巖是巖漿分異模型的最好實例。在亞利桑那White Picacho地區(qū)，LCT型偉晶巖清楚地貫入到變質(zhì)巖圍巖中，但圍巖變質(zhì)程度最高為十字石相，沒有達(dá)到變質(zhì)熔融的條件，說明形成偉晶巖的熔體不可能來自圍巖的變質(zhì)熔融，而是來自深部熔體的上侵、分異。實驗顯示，含綠柱石或者銫沸石的偉晶巖無法通過陸殼重熔作用直接形成，巖漿分異作用是必不可少的形成方式或環(huán)節(jié)。鋰作為最輕的不相容元素，傾向于富集在巖漿演化的熔漿中，因此常見于巖漿演化的末端產(chǎn)物花崗巖或偉晶巖，甚至巖漿期后熱液中。但是，London(2018)主張LCT型偉晶巖形成于巖漿作用階段，而不是巖漿熱液作用階段，也就是說，是巖漿礦床，而非巖漿熱液礦床。一個令人困惑但十分重要事實是，迄今未見侵入于未變質(zhì)沉積巖中的偉晶巖。該現(xiàn)象是單憑巖漿成因模型所無法完全解釋的，反映了變質(zhì)作用與偉晶巖之間的內(nèi)在聯(lián)系，甚至是變質(zhì)熔融觀點的有力依據(jù)。一般認(rèn)為LCT型偉晶巖是花崗巖漿高分異的產(chǎn)物，也有學(xué)者認(rèn)為存在獨立的偉晶巖巖漿，后者為變沉積巖或變花崗巖部分熔融的直接產(chǎn)物。事實上，很多中高變質(zhì)地體中的偉晶巖脈是變質(zhì)過程中易熔組分原地-準(zhǔn)原地部分熔融的產(chǎn)物，其有可能富集不相容元素Li、Cs、Ti等，值得重視研究。Zagorsky(2009)注意到偉晶巖與共生花崗巖的年齡差距可達(dá)nx10Ma。也就是說，偉晶巖是在花崗巖形成nx10Ma以后才結(jié)晶的。Zagorsky(2009)據(jù)此認(rèn)為，一些偉晶巖與花崗巖之間只是空間共存，不是母子關(guān)系，而可能是兄弟關(guān)系。多數(shù)偉晶巖脈貫入到變質(zhì)圍巖中，一方面指示偉晶巖形成于造山晚期或峰期變質(zhì)作用之后，另一方面說明變質(zhì)作用對偉晶巖脈形成的貢獻(xiàn)。LCT型偉晶巖形成溫度主要為350?550°C或425?700°C，常產(chǎn)于高綠片巖相-角閃巖相(500?650°C，200?400MPa)的變質(zhì)巖中，與混合片麻巖、混合巖、過鋁質(zhì)花崗巖共生，呈現(xiàn)“變質(zhì)-變形-巖漿-成礦”四位一體現(xiàn)象，說明偉晶巖型鋰礦成礦物理化學(xué)條件獨特。偉晶巖結(jié)晶溫度與圍巖變質(zhì)溫度相似，指示偉晶巖結(jié)晶的物理化學(xué)條件穩(wěn)定，有利于晶體長大；圍巖變質(zhì)溫度甚至高于偉晶巖結(jié)晶溫度，指示偉晶巖形成于同造山至后造山時期。XuZhiqin et al.(2019)討論了變形變質(zhì)作用與花崗質(zhì)巖漿或偉晶巖巖漿形成的內(nèi)在聯(lián)系。同造山變形變質(zhì)作用導(dǎo)致造山帶地殼升溫，增溫引起造山帶變質(zhì)沉積物部分熔融而形成過鋁質(zhì)S型花崗巖漿或長英質(zhì)熔體。根據(jù)結(jié)晶溫度估算，含鋰輝石-透鋰長石的偉晶巖熔體可由泥質(zhì)巖在較低溫低壓條件形成，熔體的出現(xiàn)改變了地殼流變學(xué)性質(zhì)，促使熔體優(yōu)先沿著高應(yīng)變區(qū)從源區(qū)移出，形成長英質(zhì)脈體或偉晶巖脈。在此過程中，鋰作為最輕的不相容元素，傾向于富集在變質(zhì)脫水或脫水熔融形成的流體或長英質(zhì)熔體中，可以形成造山型富鋰偉晶巖。事實上，具有類似地質(zhì)和成因特征的造山型金礦床、鉬礦床已有詳細(xì)論述。噴出巖與侵入巖之間冷凝速率和結(jié)晶粒度差異較大，巖漿冷凝速率被視為控制巖石結(jié)構(gòu)的主導(dǎo)因素，冷凝速率越慢，晶體粒度越大。據(jù)此，晶體粗大的偉晶巖被認(rèn)為是物理化學(xué)條件相對穩(wěn)定狀態(tài)下的緩慢冷凝產(chǎn)物，形成偉晶結(jié)構(gòu)所需要的時間長達(dá)nx10?nx100Ma。實驗表明，礦物結(jié)晶并非開始于平衡狀態(tài)。只有當(dāng)熔體冷卻到一定程度，巖漿才開始成核和結(jié)晶，最終形成偉晶巖。也就是說，偉晶巖的結(jié)晶溫度遠(yuǎn)低于液相線溫度。Webber et al.(1999)和London(2008)的熱模擬實驗發(fā)現(xiàn)，稀有金屬偉晶巖巖漿從侵位到結(jié)晶的整個成礦過程只需要數(shù)天到數(shù)年的時間，比傳統(tǒng)觀點要迅速很多。LCT型偉晶巖成因機(jī)制一直存在爭論，爭論的成因模型可總結(jié)為三種：花崗巖結(jié)晶分異模型、地殼部分熔融模型和巖漿不混溶模型。Cerny et al.(2005b)認(rèn)為，結(jié)晶分異作用是LCT型偉晶巖的主要形成機(jī)制，但與地殼部分熔融、巖漿不混溶作用等并不矛盾，可能其協(xié)同作用更有利于LCT型偉晶巖形成。花崗巖結(jié)晶分異模型認(rèn)為，偉晶巖代表了花崗巖巖漿分離結(jié)晶最晚期的產(chǎn)物，分離結(jié)晶作用導(dǎo)致殘余熔體中Li、s、Ta等不相容元素不斷富集，同時F、B、P以及H2O等揮發(fā)分也增加。揮發(fā)分能夠降低花崗巖熔體固相線溫度，延長結(jié)晶作用持續(xù)時間；也能夠降低熔體黏度，提高熔體及其化學(xué)元素的擴(kuò)散速率；不混溶的H2O能夠抑制熔體中晶核形成，降低成核密度，最終形成偉晶巖的粗大晶體。Martins et al.(2012)發(fā)現(xiàn)部分LCT型偉晶巖分帶現(xiàn)象不明顯，Simmons et al.(1995)注意到一些偉晶巖稀土元素配分模式不同于花崗巖母巖。因此，Simmons et al.(1995)提出了地殼部分熔融模型，認(rèn)為偉晶巖熔體并非花崗質(zhì)巖漿結(jié)晶分異的產(chǎn)物，而是直接來自變質(zhì)沉積巖的部分熔融，花崗巖可作為熱源。花崗質(zhì)巖漿在一定物理化學(xué)條件下分離為富揮發(fā)分熔體和貧揮發(fā)分熔體，富揮發(fā)分熔體富集Na，Li和堿土金屬元素，相對虧損K和HREE元素。這種不混溶或熔離作用可以解釋偉晶巖中的長石分帶現(xiàn)象，F等揮發(fā)分使Na，Li等元素的運移距離更長、結(jié)晶溫度更低，以及鈉長石與鉀長石的分帶現(xiàn)象。巖漿或熔體中的揮發(fā)分主要是B、P、F、C1和H2O、CO2等，它們是巖漿形成過程中的助熔劑，是巖漿結(jié)晶分異和偉晶巖形成過程中的物質(zhì)“傳輸帶”或“搬運夫”對偉晶巖形成至關(guān)重要。Bradley et al.(2017)認(rèn)為，偉晶巖揮發(fā)分主要來自源區(qū)部分熔融，并在熔體/巖漿結(jié)晶分異演化過程富集在殘余熔體中。B主要來自電氣石、云母或黏土類礦物的熔融，電氣石常見于海底熱液系統(tǒng)，可見于多種環(huán)境的黏土或者云母類礦物表面可以吸附大量的B。P主要來自磷灰石等磷酸鹽類礦物的部分熔融，沉積巖的磷酸鹽礦物和磷含量往往高于火成巖。一般認(rèn)為F主要來自于云母類礦物分解，尤其是黑云母，其F/OH比值隨著溫度和Mg含量升高而升高。揮發(fā)分在重熔過程中傾向于進(jìn)入熔體，因此，沉積巖低程度部分熔融可產(chǎn)生富含揮發(fā)分和稀有金屬元素的花崗質(zhì)熔體。但是，對于這種低程度部分熔融與混合巖化產(chǎn)生的淡色體之間的成分差別，以及這種熔體如何抽提并匯聚起來，尚無詳細(xì)研究。不難理解，部分熔融程度越低，熔體抽提匯聚難度越大。Shearer et al.(1992)研究表明，相同條件下，部分熔融程度為30％的熔體抽提率是部分熔融程度為2%的熔體抽提率的6500倍；但H2O含量增加會造成熔體粘度變低，這種抽提率的差距就會變小。造成熔體H2O等揮發(fā)分含量增加的因素是，部分熔融程度較低，固相線區(qū)域自由水析出，長石等無水礦物結(jié)晶迫使揮發(fā)分集中于殘余熔體，揮發(fā)分出溶促進(jìn)硅質(zhì)熔體中的H2O不混溶。此外，與其他類型巖漿相比，偉晶巖熔體在結(jié)晶過程中保持H2O等揮發(fā)分的能力較強(qiáng)，揮發(fā)分的“搬運夫”功能有利于形成粗大晶體，并使偉晶巖具有成分上的分帶性。S型花崗巖與LCT型偉晶巖關(guān)系密切。原巖泥質(zhì)巖在沉積時就吸附富集了Li、Rb、Cs、Be等元素；在變質(zhì)過程中形成富含云母類礦物的片巖或片麻巖，而云母類又是Li、Rb、Cs、Be等元素的主要載體礦物。當(dāng)片巖或片麻巖發(fā)生部分熔融時，云母類礦物分解，其易熔組分傾向于進(jìn)入長英質(zhì)熔體或花崗質(zhì)巖漿，使熔體富集Li、Rb、Cs、Ta等元素。I型花崗巖常與俯沖作用相關(guān)，主要源自俯沖洋殼變質(zhì)脫水熔融或富集地幔楔部分熔融，其稀有金屬含量明顯低于S型花崗巖幾個數(shù)量級，需要經(jīng)歷極高程度的分異演化才能形成少量富集稀有金屬的花崗巖。LCT型偉晶巖中的稀有金屬和熔體主要來自于被改造的地殼巖石。Manitoba的古元古代Wekusko湖偉晶巖脈群和太古宙Cat湖-Winnipeg河偉晶巖群是理解稀有金屬富集原因和過程的很好實例。Wekusko湖區(qū)地殼為直接來自虧損地幔的新生火山-沉積序列，而Cat湖-Winnipeg河區(qū)則是經(jīng)歷了多期次造山作用的較為成熟的地殼，因此Wekusko湖偉晶巖群的Li、Rb、Cs、Be、P、F、Sn、Nb和Ta含量低于Cat湖-Winnipeg河偉晶巖群。無論熔體源區(qū)如何，高程度結(jié)晶分異是形成LCT型偉晶巖及稀有金屬礦物的有利因素。同時，LCT型偉晶巖具有相似的含鋰礦物形成順序(圖20)，也有力地證明了結(jié)晶分異是造成稀有金屬富集的重要機(jī)制。London(2005)以亞堿性黑曜巖元素含量作為參考標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行計算，結(jié)果表明，要使花崗巖中的微量元素達(dá)到飽和，Be需要富集23倍，Li需要富集163倍，Cs則需要富集7833倍。Tanco銫沸石偉晶巖Cs平均豐度為2800X10-6，而初始黑曜巖Cs含量僅為6X10-6，巖漿需要分異結(jié)晶99.9%之后，殘余熔體方可達(dá)到如此高的Cs含量。顯然，充分的結(jié)晶分異是必要的，甚至尚需壓濾和快速擴(kuò)散作用、流體作用。此外，巖漿液態(tài)分離或者熔體-流體的分離也是稀有金屬富集成礦的重要機(jī)制，西昆侖白龍山貧鋰和富鋰偉晶巖可能分別由貧H2O富硅酸鹽熔體和富H2O貧硅酸鹽熔體(超臨界流體)所形成。已知LCT型偉晶巖距離母巖漿最遠(yuǎn)可達(dá)10km，這使人懷疑偉晶巖由巖漿結(jié)晶分異形成的可能性。熱模擬顯示(設(shè)地溫梯度?20℃)，大概需要10000a，圍巖才能變熱變軟，使偉晶巖遷移如此遠(yuǎn)的距離。其實，大多數(shù)偉晶巖脈沿斷裂構(gòu)造侵位。例如，西澳Greenbushes和相關(guān)偉晶巖脈沿Donnybrook-Bridgetown剪切帶就位，該剪切帶規(guī)?？膳cSan Andreas斷層系統(tǒng)相比。圖20 稀有金屬偉晶巖的礦物晶出順序 （1）LCT偉晶巖型鋰礦床主要產(chǎn)于克拉通和造山帶，空間上呈現(xiàn)局部集中分布的特點。如果將克拉通視為早前寒武紀(jì)造山帶，那么，所有偉晶巖型鋰礦床產(chǎn)于造山帶中。（2）LCT偉晶巖型鋰礦床的同位素年齡從太古宙變化到新生代，時間跨度大，但呈現(xiàn)出顯著的階段性爆發(fā)特征。LCT偉晶巖爆發(fā)性成礦事件往往發(fā)生在會聚造山作用晚期，特別是后碰撞伸展環(huán)境，總體與超大陸聚合事件相伴。（3）LCT偉晶巖型鋰礦床成因存在爭論，主流觀點認(rèn)為花崗質(zhì)巖漿高度結(jié)晶分異作用可導(dǎo)致LCT偉晶巖形成，少數(shù)學(xué)者認(rèn)為地殼巖石部分熔融可直接形成偉晶巖巖漿。偉晶巖多產(chǎn)于片巖-片麻巖等變質(zhì)巖區(qū)，與混合片麻巖、混合巖、過鋁質(zhì)花崗巖共生，呈現(xiàn)“變質(zhì)-變形-巖漿-成礦”四位一體現(xiàn)象。（4）LCT偉晶巖巖漿或熔體富含揮發(fā)分B、P、F、Cl和H2O、CO2等，其是巖漿形成過程中的助熔劑，是巖漿結(jié)晶分異和偉晶巖形成過程中的物質(zhì)“傳輸帶”或“搬運夫”。偉晶巖揮發(fā)分主要來自源區(qū)部分熔融，在熔體/巖漿結(jié)晶分異演化過程富集在殘余熔體中，并使稀有金屬富集在殘余熔體中。致謝：本文是國家自然科學(xué)基金項目(編號41630313，U1803242，U1906207，42173068)的一部分。筆者得到許志琴院士的熱情鼓勵和指導(dǎo)，中國科學(xué)院地學(xué)部“鋰金屬戰(zhàn)略調(diào)研組”專家們和“真鋰在手”朋友們提供了重要信息和資料，寫作過程得到張輝、吳昌志、賴勇教授的幫助，兩名審稿人提出了寶貴的修改意見，特此致謝！引用本文：陳衍景，薛蒞治，王孝磊，趙中寶，韓金生，周可法. 2021. 世界偉晶巖型鋰礦床地質(zhì)研究進(jìn)展.地質(zhì)學(xué)報，95(10)：2971?2995，doi：10.19762/j.cnki.dizhixuebao.2021282.
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