四川甲基卡锂矿区二长花岗岩的地球化学、氢氧同位素组成及其地质意义

doi:10.19657/j.geoscience.1000-8527.2019.031

现代地质 ›› 2020, Vol. 34 ›› Issue (05): 1058-1066.DOI: 10.19657/j.geoscience.1000-8527.2019.031

四川甲基卡锂矿区二长花岗岩的地球化学、氢氧同位素组成及其地质意义

侯江龙¹(), 李建康¹(), 王登红¹, 代鸿章¹, 刘丽君¹^,²

1.中国地质科学院矿产资源研究所自然资源部成矿作用与资源评价重点实验室,北京 100037
2.中国地质大学(北京) 地球科学与资源学院,北京 100083

收稿日期:2018-01-25 修回日期:2020-04-13 出版日期:2020-10-28 发布日期:2020-10-29
通讯作者: 李建康
作者简介:李建康,男,研究员,1976年出生,矿床学专业,主要从事矿床学研究。Email: Li9968@126.com。
侯江龙,男,博士后,1988年出生,矿产普查与勘探专业,主要从事稀有金属矿床学及构造成矿学研究。Email: houjianglong1988@126.com。
基金资助:
国家重点研发计划项目“我国锂能源金属成矿规律、靶区优选与重点查证”(2017YFC0602701);中国地质调查局“战略性新兴产业矿产调查”工程项目“松潘-甘孜成锂带锂铍多金属大型资源基地综合调查评价"(DD20190173);中国地质调查局“大宗急缺矿产和战略性新兴产业矿产调查”工程项目“川西甲基卡大型锂矿资源基地综合调查评价”、“中国矿产地质志”(DD20160055);中国地质调查局“大宗急缺矿产和战略性新兴产业矿产调查”工程项目“川西甲基卡大型锂矿资源基地综合调查评价”、“中国矿产地质志”(DD20160056);中国地质调查局“大宗急缺矿产和战略性新兴产业矿产调查”工程项目“川西甲基卡大型锂矿资源基地综合调查评价”、“中国矿产地质志”(DD20160346);中国地质调查局“大宗急缺矿产和战略性新兴产业矿产调查”工程项目“川西甲基卡大型锂矿资源基地综合调查评价”、“中国矿产地质志”(DD20190379)

Geochemistry and Hydrogen-Oxygen Isotope Compositions of Jiajik Two-mica Granite, Sichuan Province, and Their Geological Significance

HOU Jianglong¹(), LI Jiankang¹(), WANG Denghong¹, DAI Hongzhang¹, LIU Lijun¹^,²

1. MNR Key Laboratory of Metallogeny and Mineral Assessment,Institute of Mineral Resources,Chinese Academy of Geological Sciences,Beijing 100037,China
2. School of Earth Sciences and Resources,China University of Geosciences,Beijing 100083,China

Received:2018-01-25 Revised:2020-04-13 Online:2020-10-28 Published:2020-10-29
Contact: LI Jiankang

摘要/Abstract

摘要：

四川甲基卡锂矿床为超大型锂矿床,矿区南部呈岩株状产出的二云母花岗岩与稀有金属伟晶岩在时间、空间及成因上具有密切关系。通过对该岩体元素地球化学特征和氢氧同位素组成的研究,探讨了其在稀有金属成矿过程中的作用。研究结果表明,甲基卡二云母花岗岩为富硅、高钾、钙碱性、强过铝质S型花岗岩,其稀土总量较低,岩浆来源为三叠系西康群砂泥岩为代表的地壳物质的部分熔融,流体来源可能是岩浆水和变质水的混合水。岩体微量元素R型聚类分析显示,与稀有金属成矿最密切的元素为Li、Rb、Ti、W、Mn,而岩体稀有元素含量的变化规律指示岩体北侧成矿效率高于南侧,是下一步找矿工作的重点。综合地球化学、氢氧同位素及前人研究,认为花岗岩浆在底辟侵入过程中可能发生了不混溶作用,由此分离出的伟晶岩浆在运移过程中稀有金属得到不断富集,最终形成伟晶岩型稀有金属矿床。

关键词: 二云母花岗岩, 地球化学, 氢氧同位素, 稀有金属, 伟晶岩, 甲基卡

Abstract:

Jiajika is a superlarge lithium deposit in Sichuan Province. The two-mica granite in the southern Jiajika orefield is closely related to rare metal pegmatites in space, time and origin. In this study, geochemical and hydrogen-oxygen isotope analyses of the granite were carried out to understand the rare metal metallogenic process. The results show that the Jiajika two-mica granite is S-type with high SiO₂, high-K calc-alkaline and peraluminous. The total rare earth composition of the granite is very low. The magma source of the granite may have been partial melting of the Triassic Xikang Group sandy-mudstone, and the fluid source may have been a mixture of magmatic and metamorphic water. R cluster analysis of trace elements shows that Li, Rb, Ti, W and Mn are closely related to rare metal metallogeny. Changes in the rare element contents suggest that ore-forming efficiency in the north was higher than in the south. Therefore, future prospecting work should focus on the northern part of the granite. Results of geochemistry, hydrogen-oxygen isotopes and previous studies reveal immiscibility in the diapirism of granitic magma. Pegmatitic magma segregated from the granitic magma may have concentrated the rare metals, and eventually formed the pegmatitic rare metal deposit.

Key words: two-mica granite, geochemistry, hydrogen and oxygen isotopes, rare metal, pegmatite, Jiajika

中图分类号:

P588.1
P595

侯江龙, 李建康, 王登红, 代鸿章, 刘丽君. 四川甲基卡锂矿区二长花岗岩的地球化学、氢氧同位素组成及其地质意义[J]. 现代地质, 2020, 34(05): 1058-1066.

HOU Jianglong, LI Jiankang, WANG Denghong, DAI Hongzhang, LIU Lijun. Geochemistry and Hydrogen-Oxygen Isotope Compositions of Jiajik Two-mica Granite, Sichuan Province, and Their Geological Significance[J]. Geoscience, 2020, 34(05): 1058-1066.

图/表 12

图1 四川甲基卡矿区地质简图(改编自文献[6,12]) SPGZ.松潘—甘孜褶皱带;EKL.东昆仑构造带;STM.柴达木地块;YZ.扬子地块;JT.羌塘地块;GDS.冈底斯地块;QL.祁连构造带;①柴北缘蛇绿杂岩带;②昆中蛇绿杂岩带;③昆南—阿尼玛卿蛇绿杂岩带;④可可西里—金沙江缝合线;⑤班公湖—怒江蛇绿杂岩带;⑥龙门山断裂;⑦理塘蛇绿杂岩带;⑧若尔盖地块;TX.三叠系西康群;Ⅰ.微斜长石伟晶岩带;Ⅱ.微斜长石-钠长石带;Ⅲ.钠长石带;Ⅳ.锂辉石带;Ⅴ.锂(白)云母带;1.二云母花岗岩;2.微斜长石型伟晶岩;3.微斜长石钠长石型伟晶岩;4.钠长石型伟晶岩;5.钠长石锂辉石型伟晶岩;6.钠长石锂云母型伟晶岩;7.伟晶岩脉编号;8.类型分带线及编号;9.样品采集位置

Fig.1 Geological sketch map of the Jiajika ore deposit, Sichuan (modified after references [6,12])

图2 四川甲基卡二云母花岗岩手标本(a)及显微镜下照片(b) (a)手标本照片;(b)显微镜照片;Qtz.石英;Ms.白云母;Bt.黑云母;Ab.钠长石

Fig.2 Hand-specimen photo (a) and micrograph (b) of the Jiajika two-mica granite, Sichuan

表1 甲基卡二云母花岗岩主量分析数据(wB/%)

Table 1 Major element composition of the Jiajika two-mica granite(%)

样号	SiO₂	Al₂O₃	CaO	Fe₂O₃	FeO	K₂O	MgO	MnO	Na₂O	P₂O₅	TiO₂	CO₂	H₂O⁺	总和	A/NK	A/CNK	DI	SI
J5	74.38	14.99	0.69	0.11	0.62	4.94	0.19	0.02	3.55	0.18	0.06	0.17	0.73	100.60	1.34	1.21	92.62	1.99
J6	73.99	14.98	0.61	0.19	0.70	4.75	0.19	0.04	3.49	0.16	0.06	0.21	0.88	100.22	1.38	1.25	92.26	1.99
J7	74.12	14.85	0.70	0.12	0.80	5.04	0.22	0.05	3.18	0.16	0.07	0.19	0.99	100.45	1.39	1.24	91.68	2.35
J8	74.02	14.70	0.59	0.07	0.82	4.83	0.18	0.04	3.30	0.20	0.06	0.27	1.11	100.14	1.38	1.25	92.31	1.96
J9	73.60	14.74	0.69	0.12	0.71	4.83	0.22	0.03	3.26	0.23	0.07	0.23	1.02	99.72	1.39	1.24	92.00	2.41
J10	73.65	14.76	0.63	0.13	0.69	4.88	0.23	0.02	3.22	0.20	0.05	0.26	0.74	99.44	1.39	1.26	92.09	2.52

图3 甲基卡二云母花岗岩微量元素原始地幔标准化蛛网图((a),原始地幔数据据文献[14])和稀土元素球粒陨石标准化配分曲线图((b),球粒陨石数据据文献[15])

Fig.3 Primitive mantle-normalized trace element spidergram ((a),primitive mantle normalizing values after reference [14]) and chondrite-normalized REE patterns of the Jiajika two-mica granite ((b),chondrite normalizing values after reference [15])

表2 甲基卡二云母花岗岩微量和稀土元素分析数据(wB/10-6)

Table 2 Trace element and REE compositions of the Jiajika two-mica granite(10-6)

样号	Li	Be	Mn	Co	Ni	Cu	Zn	Ga	Rb	Sr	Mo	Cs		Ba		Pb	Th	U
J5	322.67	16.77	188.67	109.87	16.17	2.43	41.47	17.07	369.67	29.37	0.24	55.93		50.43		40.90	3.20	3.15
J6	429.00	9.29	278.50	54.02	7.70	2.13	43.25	16.75	408.00	21.30	1.59	105.45		38.30		37.70	2.90	2.51
J7	297.00	7.84	358.00	57.64	9.34	25.39	49.55	16.80	311.50	33.00	2.12	45.55		63.70		45.90	4.09	3.42
J8	339.50	29.75	295.50	62.64	11.83	2.81	39.90	17.50	388.00	28.90	3.19	70.15		48.30		40.30	3.04	2.99
J9	283.50	9.88	225.50	118.50	14.60	2.17	44.20	16.70	327.00	29.80	0.17	58.65		50.30		42.60	3.71	3.06
J10	192.00	5.63	164.50	63.57	10.31	2.71	34.65	15.95	298.50	33.75	2.72	32.65		62.80		45.15	3.34	4.01
样号	Nb	Ta	Zr	Hf	Ti	W	Y	Cr	Sn	La	Ce	Pr		Nd		Sm	Eu	Gd
J5	17.10	3.93	28.13	1.45	267.00	388.33	3.39	2.01	23.50	5.86	12.07	1.31		4.50		1.40	0.25	1.38
J6	21.75	7.66	27.05	1.51	245.50	190.24	3.89	41.08	33.75	4.93	11.08	1.08		3.73		1.19	0.19	1.17
J7	16.55	3.31	33.60	1.66	333.50	219.70	4.37	56.40	24.40	7.91	15.80	1.73		6.02		1.77	0.32	1.75
J8	19.55	6.11	28.00	1.47	270.00	196.32	4.11	88.00	30.35	5.70	11.25	1.25		4.33		1.34	0.23	1.33
J9	16.15	3.59	31.70	1.64	304.00	395.00	3.25	1.85	22.35	6.52	14.00	1.47		5.19		1.58	0.29	1.51
J10	7.76	1.65	29.60	1.44	229.00	219.22	4.44	73.02	14.95	6.62	13.35	1.50		5.18		1.62	0.30	1.62
样号	Tb	Dy	Ho	Er	Tm	Yb	Lu	∑REE	LREE	HREE	(La/Yb)_N		(La/Sm)_N		(Gd/Yb)_N		δEu	δCe
J5	0.24	1.03	0.12	0.22	0.05	0.16	0.05	28.60	25.39	3.21	25.61		2.63		7.11		0.55	1.01
J6	0.22	1.06	0.14	0.28	0.05	0.20	0.05	25.31	22.20	3.11	17.04		2.61		4.84		0.47	1.10
J7	0.30	1.36	0.16	0.30	0.05	0.21	0.05	37.65	33.53	4.12	25.53		2.82		6.71		0.55	0.99
J8	0.25	1.13	0.14	0.28	0.05	0.20	0.05	27.45	24.09	3.37	19.91		2.69		5.50		0.52	0.97
J9	0.25	1.04	0.12	0.22	0.05	0.15	0.05	32.37	29.03	3.34	29.98		2.61		8.10		0.56	1.05
J10	0.30	1.31	0.16	0.30	0.05	0.21	0.05	32.51	28.56	3.96	21.25		2.58		6.23		0.56	0.98

表2 甲基卡二云母花岗岩微量和稀土元素分析数据(wB/10-6)

Table 2 Trace element and REE compositions of the Jiajika two-mica granite(10-6)

样号	Li	Be	Mn	Co	Ni	Cu	Zn	Ga	Rb	Sr	Mo	Cs		Ba		Pb	Th	U
J5	322.67	16.77	188.67	109.87	16.17	2.43	41.47	17.07	369.67	29.37	0.24	55.93		50.43		40.90	3.20	3.15
J6	429.00	9.29	278.50	54.02	7.70	2.13	43.25	16.75	408.00	21.30	1.59	105.45		38.30		37.70	2.90	2.51
J7	297.00	7.84	358.00	57.64	9.34	25.39	49.55	16.80	311.50	33.00	2.12	45.55		63.70		45.90	4.09	3.42
J8	339.50	29.75	295.50	62.64	11.83	2.81	39.90	17.50	388.00	28.90	3.19	70.15		48.30		40.30	3.04	2.99
J9	283.50	9.88	225.50	118.50	14.60	2.17	44.20	16.70	327.00	29.80	0.17	58.65		50.30		42.60	3.71	3.06
J10	192.00	5.63	164.50	63.57	10.31	2.71	34.65	15.95	298.50	33.75	2.72	32.65		62.80		45.15	3.34	4.01
样号	Nb	Ta	Zr	Hf	Ti	W	Y	Cr	Sn	La	Ce	Pr		Nd		Sm	Eu	Gd
J5	17.10	3.93	28.13	1.45	267.00	388.33	3.39	2.01	23.50	5.86	12.07	1.31		4.50		1.40	0.25	1.38
J6	21.75	7.66	27.05	1.51	245.50	190.24	3.89	41.08	33.75	4.93	11.08	1.08		3.73		1.19	0.19	1.17
J7	16.55	3.31	33.60	1.66	333.50	219.70	4.37	56.40	24.40	7.91	15.80	1.73		6.02		1.77	0.32	1.75
J8	19.55	6.11	28.00	1.47	270.00	196.32	4.11	88.00	30.35	5.70	11.25	1.25		4.33		1.34	0.23	1.33
J9	16.15	3.59	31.70	1.64	304.00	395.00	3.25	1.85	22.35	6.52	14.00	1.47		5.19		1.58	0.29	1.51
J10	7.76	1.65	29.60	1.44	229.00	219.22	4.44	73.02	14.95	6.62	13.35	1.50		5.18		1.62	0.30	1.62
样号	Tb	Dy	Ho	Er	Tm	Yb	Lu	∑REE	LREE	HREE	(La/Yb)_N		(La/Sm)_N		(Gd/Yb)_N		δEu	δCe
J5	0.24	1.03	0.12	0.22	0.05	0.16	0.05	28.60	25.39	3.21	25.61		2.63		7.11		0.55	1.01
J6	0.22	1.06	0.14	0.28	0.05	0.20	0.05	25.31	22.20	3.11	17.04		2.61		4.84		0.47	1.10
J7	0.30	1.36	0.16	0.30	0.05	0.21	0.05	37.65	33.53	4.12	25.53		2.82		6.71		0.55	0.99
J8	0.25	1.13	0.14	0.28	0.05	0.20	0.05	27.45	24.09	3.37	19.91		2.69		5.50		0.52	0.97
J9	0.25	1.04	0.12	0.22	0.05	0.15	0.05	32.37	29.03	3.34	29.98		2.61		8.10		0.56	1.05
J10	0.30	1.31	0.16	0.30	0.05	0.21	0.05	32.51	28.56	3.96	21.25		2.58		6.23		0.56	0.98

表3 甲基卡二云母花岗岩石英氢氧同位素测试结果

Table 3 Hydrogen-oxygen isotope compositions of quartz from the Jiajika two-mica granite

样号	δ¹⁸O_V-SMOW/‰	δD_V-SMOW/‰
J5	17.1	-104
J6	17.4	-102
J7	17.5	-110
J8	17.5	-114
J9	17.5	-114

图4 甲基卡二云母花岗岩SiO2-K2O ((a), 底图据文献[16])和A/CNK-A/NK图解((b), 底图据文献[17])

Fig.4 SiO2-K2O ((a),base map modified after reference [16] ) and A/CNK-A/NK diagrams((b),base map modified after reference [17] )of the Jiajika two-mica granite

图5 甲基卡二云母花岗岩主量元素哈克图解

Fig.5 Harker plots of selected major element oxides for the Jiajika two-mica granite

图6 甲基卡二云母花岗岩岩石地球化学指数变化趋势

Fig.6 Differentiation indices of the Jiajika two-mica granite

图7 甲基卡二云母花岗岩氢氧同位素组成图解[19]

Fig.7 Hydrogen-oxygen isotope compositions of quartz from the Jiajika two-mica granite(base map modified after reference [19])

图8 甲基卡二云母花岗岩微量元素R型聚类分析谱系图

Fig.8 R-cluster tree plot for trace elements of the Jiajika two-mica granite

图9 甲基卡二云母花岗岩体南北侧稀有金属含量变化规律

Fig.9 Change of rare metal contents of the Jiajika two-mica granite

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四川甲基卡锂矿区二长花岗岩的地球化学、氢氧同位素组成及其地质意义

Geochemistry and Hydrogen-Oxygen Isotope Compositions of Jiajik Two-mica Granite, Sichuan Province, and Their Geological Significance

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