喜马拉雅成矿带西段扎果普锂铌钽矿床的发现及其找矿意义

喜马拉雅成矿带是特提斯构造域东段重要的构造活动带.新生代以来，印度大陆与欧亚大陆的俯冲碰撞使高喜马拉雅和低喜马拉雅构造带向南逆冲推覆形成叠瓦状逆冲系，北喜马拉雅构造带向北拆离形成直立或向南倒转的同斜褶皱和低角度北倾的藏南拆离系（Zhang et al.， 2012； 吴福元等，2015； Cao et al.， 2022）.喜马拉雅成矿带广泛发育一系列锑、锑金、金、铅锌银、钨锡（铍）、汞、铯为主的矿床或矿化点 （郑有业等，2022），值得注意的是，在该成带的琼嘉岗、嘎波和错那洞等地区发现了多个锂、铍矿床，表明该成矿带中除铅、锌、锑、金等矿种外，还具有锂、铍、锡、钨等稀有金属的找矿潜力 （李光明等，2017；Xie et al.， 2020； 秦克章等，2021；吴福元等，2021；赵俊兴等，2021；郭伟康等，2023），显示该带有望成为一条新的世界级的Li-Nb-Ta-Be-W-Sn等稀有金属成矿带 （郭伟康等，2023）.

为了进一步拓展该成矿带的找矿空间，作者团队在西藏科技厅的大力支持下，基于地质内涵法对该成矿带的化探数据进行重新处理（郑有业等，2013），优选找矿靶区，发现除了已知的错那洞、嘎波、琼嘉岗分布在地球化学图异常区内，吉隆-马拉山地区也存在较好的锂铍锡等地球化学组合异常；前人针对吉隆-马拉山地区的淡色花岗岩及围岩开展了大量的岩石地球化学工作（杨雄英等，2009；王晓先等，2011），发现了铷铯锂的矿化转石线索 （周威等，2022；胡方泱等，2023），但没有发现较好的原生矿体.为此，作者团队基于区域化探数据与前人研究成果，将吉隆县扎果普地区作为重点勘查靶区，并在2022—2023年开展了详细的野外调查工作，取得了重大找矿突破.扎果普锂铌钽矿床的发现使喜马拉雅成矿带花岗伟晶岩型锂铌钽等矿床的找矿空间从琼嘉岗向西又延伸了近120 km，同时，也为该区新的稀有金属资源勘查基地建设打下了坚实基础.

1 区域地质背景

喜马拉雅成矿带南以主边界逆冲断层，北以雅鲁藏布缝合带为界，与冈底斯构造带毗邻，由南向北可分为次喜马拉雅、低喜马拉雅、高喜马拉雅和特提斯喜马拉雅4个次级构造单元.各单元依次以主边界逆冲断层、主中央逆冲断层、藏南拆离系为界 （Zhang et al.， 2012；吴福元等，2015；Cao et al.， 2022）.喜马拉雅成矿带与印度-欧亚大陆的碰撞过程密切相关，起始于 65~55 Ma （Rowley， 1996），伴随长时间的造山活动，发育了5期主要的岩浆活动，分别为60~44 Ma、44~26 Ma、26~l3 Ma、13~7 Ma和7~0 Ma （吴福元等，2015）.在高喜马拉雅和特提斯喜马拉雅两条平行分布的淡色花岗岩带；特提斯喜马拉雅淡色花岗岩多出露于穹窿核部，或以独立侵入体形式侵入于特提斯喜马拉雅岩系（吴福元等，2015），形成一系列的伟晶岩型-浅成热液脉型-矽卡岩型矿床 （郑有业等，2022）.其中高喜马拉雅淡色花岗岩主要以岩席形式侵入到高喜马拉雅变质岩系内，岩体空间分布明显受藏南拆离系控制 （Liu et al.， 2014；Weinberg， 2016；Cao et al.， 2022），锂、铍、锡、铌和钽等矿化主要发育在伟晶岩内.

吉隆地区由北向南主要出露特提斯喜马拉雅沉积岩系、吉隆岩体、高喜马拉雅结晶系（图1，杨雄英等，2009；高利娥等，2015）.特提斯喜马拉雅沉积岩系主要以互层的砂岩、板岩和千枚岩组成，其变质程度整体较低（杨雄英等，2009；Zhangetal.，2012）.该套沉积岩系与高喜马拉雅基底之间以低角度藏南拆离系（STDS）为界，高喜马拉雅片麻岩的形成时代为499~476Ma，代表了早古生代岩浆作用，通常认为是原特提斯洋沿冈瓦纳大陆北缘俯冲导致的安第斯型造山作用的产物 （王晓先等，2011）.高喜马拉雅副变质岩则以片岩和大理岩等为主 （Zhang et al.， 2012；董昕等，2017）.这些副变质岩中常出露有淡色脉体，其主要形成时代为22~16 Ma （王晓先等，2011；高利娥等，2015）.吉隆岩体侵位于藏南拆离系的上部，岩性主要为电气石二云母花岗岩，在藏南拆离系部分发生构造变形，侵入藏南拆离系顶部，未变形新生代淡色花岗岩呈不规则岩株至岩基状侵入藏南拆离系和高喜马拉雅结晶岩系中.

2 矿床的发现过程

近年来，大量的稀有金属调查工作在喜马拉雅造山带展开，发现了琼嘉岗和错那洞等多个有潜力的稀有金属矿床.李光明等（2017）通过对错那洞穹隆东部矿带典型矿区开展调查及工程控制，证实祥林铍锡矿达到大型矿床规模.秦克章等人在琼嘉岗地区发现了一处伟晶岩型锂矿并进行了评价（秦克章等，2021；赵俊兴等，2021），初步工作认为琼嘉岗伟晶岩属于过铝质LCT型伟晶岩 （秦克章等，2021），独居石和铌钽铁矿LA-ICP-MS定年结果显示，琼嘉岗锂辉石伟晶岩形成于新喜马拉雅阶段早期 （25~24 Ma），与高喜马拉雅地区淡色花岗岩时代相近（赵俊兴等，2021；Cao et al.， 2022）.这些工作表明喜马拉雅成矿带的伟晶岩型锂、铍等金属矿床具有鲜明的时空特征，在空间上主要围绕淡色花岗岩穹隆分布.

应用本团队发明的“基于地质内涵的化探异常识别与评价方法”对喜马拉雅成矿带的地球化学数据进行重新处理，绘制出“稀有矿床类型”异常图时，发现吉隆-马拉山地区存在好的锂铍锡等地球化学组合异常，并在吉隆岩体东侧存在明显的锂锡铌钽元素浓集中心；结合前人对吉隆-马拉山地区的淡色花岗岩及围岩开展的岩石地球化学工作 （杨雄英等，2009；王晓先等，2011）及近年来在该地区发现了铷铯锂的矿化转石线索 （周威等，2022；胡方泱，2023）.2022年7~8月，本团队对该异常进行了野外查证，发现了大量赋存锂辉石、绿柱石、铯榴石和锡石等矿物的转石，后因疫情勘查工作没有继续进行下去.2023年8月开始，笔者根据上述线索，在汇水域的上游进行了详细的野外路线地质调查与追索工作，成功发现了扎果普矿床，并圈定了多条锂铌钽矿体.

3 矿区地质

本次新发现的锂辉石伟晶岩矿床主要位于吉隆岩体东侧的扎果普地区，矿体主要赋存在石炭系亚里群砂板岩及灰岩中，呈脉状-透镜状顺层或穿层侵入（图1，图2），随海拔升高矿体厚度变小 （图2）.矿体与围岩接触带附近可见明显的大理岩化或矽卡岩化.海拔较低处矿体厚度大，结合遥感影像、实地填图及剖面测制，对矿体规模进行控制，共发现矿体7条，其中1号矿体长度超过400 m，单层矿脉厚度0.5~4.0 m不等，累计厚度超过50 m（图3a~3b）.在矿体不同位置进行系统采样并进行化学分析（图4，表1），结果显示16件样品中9件样品Li₂O品位超过了0.52%；7件样品BeO 品位超过0.04%；16件样品Nb₂O₅+Ta₂O₅超过了边界品位，其中14件样品超过工业品位；6件样品Sn超过边界品位.

锂辉石伟晶岩矿石矿物主要为锂辉石、铌钽铁矿和锡石，其中锂辉石粒径较大，且颜色差异较大，手标本可见白色、粉红色和浅绿色锂辉石晶体呈长宽比较大的长柱状弱定向性分布，长约几厘米至十几厘米 （图5a~5c，5g~5i）.脉石矿物以石英、斜长石和钾长石为主，副矿物有磷灰石、锆石、独居石和榍石等（图5g~5i）.此外在该矿体附近的冰川内还见一些绿柱石伟晶岩转石，其中绿柱石晶型较好，粒径从0.05~4.00 cm不等，且常与钠长石、云母、石英、锡石和铯榴石共生.围岩中见大量电气石和云母族矿物（图5d~5f）.

4 成矿时代分析

4.1　分析方法

铌钽铁矿单矿物分选、制靶、透反射和CL图像在广州市拓岩检测技术有限公司完成.LA-ICP-MS年龄测试在南京大学内生金属矿床成矿机制研究国家重点实验室完成.铌钽铁矿U-Pb定年利用铌钽铁矿Coltan139做外标标样（ID-TIMS年龄：506 Ma；Che et al.， 2015），铌钽铁矿标样ZTA01作监控标样（年龄：265 Ma；Zhao et al.， 2021）.每个采集周期包括大约15 s的空白信号和40 s的样品信号.测试激光束斑大小为60 μm，能量密度1.8 J/cm²，剥蚀频率为8 Hz.对分析数据的离线处理（包括对样品和空白信号的选择、仪器灵敏度漂移校正、元素含量及U-Pb同位素比值和年龄计算）采用软件Iolite完成 （Paton et al.， 2011）.铌钽铁矿的U-Pb年龄谐和图绘制和年龄加权平均计算采用Isoplot/Ex_ver3 （Ludwig， 2003） 完成.

4.2　成矿时代

为精确厘定锂辉石伟晶岩矿体的成矿时代，分别选取1件低品位矿石（2-L04-13）和1件高品位矿石（2-L01-B17）进行年代学测试.对样品2-L04-13和2-L01-B17中的铌钽铁矿各选取16个测试点进行测年，U-Pb结果见表2.铌钽铁矿颗粒呈半自形-自形粒状，均可见良好的晶体特征，颗粒大小多介于80~400 μm.反射及背散射图像显示其内部结构较简单，大多数颗粒具有明显振荡环带 （图6）.少数颗粒呈浑浊状，极少数颗粒见继承核.2-L04-13样品铌钽铁矿的U和Th含量变化较大，U含量介于161×10^-6~3 119×10^-6，Th含量介于3.24×10^-6~221×10^-6， ²⁰⁶Pb/²³⁸U值变化范围为0.003 48~0.004 20，²⁰⁷Pb/²³⁵U值变化范围为0.020 50~0.037 69，16个数据在谐和图中的下交点年龄为24.0±0.8 Ma （图6a），与加权平均年龄在误差范围内一致 （24.0±0.6，图6b）.2-L01-B17样品铌钽铁矿的U和Th含量也分布在较大范围内，U含量介于253×10^-6~2 203×10^-6，Th含量介于6.14×10^-6~117×10^-6， ²⁰⁶Pb/²³⁸U值变化范围为0.003 45~0.004 09，²⁰⁷Pb/²³⁵U值变化范围为0.018 28~0.027 79，16个数据在谐和图中的下交点年龄为23.8±0.5 Ma （图6c），与加权平均年龄在误差范围内一致 （23.8±0.4 Ma，图6d）.

铌钽铁矿年龄代表了各自的成矿时代，两件矿石的成矿时代也在误差范围内接近，表明该矿体可能经历了一期锂-铌-钽成矿作用，即扎果普锂铌钽矿床约形成于24~23 Ma，且与该地区电气石花岗岩年龄接近（王晓先等，2011）.该矿体形成时代与琼嘉岗伟晶岩型锂矿（25~24 Ma，赵俊兴等，2021）和嘎波锂伟晶岩型锂矿（23~21 Ma，Xie et al.， 2020）接近，且与藏南拆离系早期活动的时限吻合（杨雄英等，2009；张进江等，2011；Zhang et al.， 2012）.结合错那洞铍矿床（~14 Ma，李光明等，2017），表明在高喜马拉雅-特提斯喜马拉雅地区存在较长时间的关键金属成矿作用.

5 区域找矿前景及方向

伴随印度大陆与欧亚大陆的俯冲碰撞，在喜马拉雅及邻近区域形成了一系列重要的金属矿床（郑有业等，2012；李光明等，2017；Xie et al.， 2020； 秦克章等，2021；吴福元等，2021；郭伟康等，2023）.扎西康锑多金属矿床同样被认为与深部岩浆作用有关（郑有业等，2012），错那洞铍稀有多金属矿床与高分异花岗岩（淡色花岗岩）相关（Xie et al.， 2020；吴福元等，2021；Cao et al.， 2022）.上述成矿事实表明喜马拉雅成矿带的成矿时间长、空间广，且矿床类型多样，因此具有极好的找矿潜力（李光明等，2017；Xie et al.， 2020；秦克章等，2021；吴福元等，2021；郭伟康等，2023）.由于藏南地区海拔高、气候变化大等因素，导致找矿工作进展缓慢.笔者对北喜马拉雅成矿带的矿床进行梳理（表3），该带发育一系列锑、锑金、锑多金属、金、铅锌银、钨锡（铍）、汞、铯为主的矿床或矿（化）点，其中锑成矿作用时间集中在24~16 Ma之间，与后碰撞造山成矿事件（25~9 Ma）时间一致，锑来源于深部岩浆减压分熔形成的富含挥发分的次火山岩浆活动 （郑有业等，2022）.近几年随着琼嘉岗、嘎波和错那洞等锂铍矿床的发现 （表3），为喜马拉雅地区找矿开辟了新的方向 （李光明等， 2017；秦克章等，2021；赵俊兴等，2021；郭伟康等，2023）.本次新发现的扎果普锂铌钽矿床距琼嘉岗伟晶岩型锂矿床的直线距离约120 km，其矿床空间产出特征、类型和成矿时代均与琼嘉岗相似 （秦克章等，2021；赵俊兴等，2021），吉隆扎果普锂铌钽矿床的发现，实现了喜马拉雅成矿带西段继琼嘉岗之后又一稀有金属矿床的重大找矿突破，并将稀有金属矿床的分布向西延伸了120 km，打开了新的找矿空间，为喜马拉雅锂铌钽等稀有金属成矿带成为我国重要的战略矿产接续基地提供了新的成果支撑，为国家新一轮的找矿突破战略行动提供了勘查新区，对促进国家“固疆强边”战略及藏南落后地区经济快速发展具重要意义.

参考文献

[1] Cao, H. W., Pei, Q. M., Santosh, M., et al., 2022. Himalayan Leucogranites: A Review of Geochemical and Isotopic Characteristics, Timing of Formation, Genesis, and Rare Metal Mineralization. Earth-Science Reviews, 234: 104229. https://doi.org/10.1016/j.earscirev.2022.104229

[2] Che, X. D., Wu, F. Y., Wang, R. C., et al., 2015. In Situ U-Pb Isotopic Dating of Columbite-Tantalite by LA-ICP-MS. Ore Geology Reviews, 65: 979-989. https://doi.org/10.1016/j.oregeorev.2014.07.008

[3] Liu, Z. C., Wu, F. Y., Ji, W. Q., et al., 2014. Petrogenesis of the Ramba Leucogranite in the Tethyan Himalaya and Constraints on the Channel Flow Model. Lithos, 208/209: 118-136. https://doi.org/10.1016/j.lithos.2014.08.022

[4] Ludwig, K.R., 2003. ISOPLOT 3.00: A Geochronological Toolkit for Microsoft Excel. Berkeley Geochronology Center, Berkeley,California.

[5] Paton, C., Hellstrom, J., Paul, B., et al., 2011. Iolite: Freeware for the Visualisation and Processing of Mass Spectrometric Data. Journal of Analytical Atomic Spectrometry, 26(12): 2508-2518. https://doi.org/10.1039/C1JA10172B

[6] Rowley, D. B., 1996. Age of Initiation of Collision between India and Asia: A Review of Stratigraphic Data. Earth and Planetary Science Letters, 145(1-4): 1-13. https://doi.org/10.1016/S0012-821X(96)00201-4

[7] Weinberg, R. F., 2016. Himalayan Leucogranites and Migmatites: Nature, Timing and Duration of Anatexis. Journal of Metamorphic Geology, 34(8): 821-843. https://doi.org/10.1111/jmg.12204

[8] Xie, L., Tao, X. Y., Wang, R. C., et al., 2020. Highly Fractionated Leucogranites in the Eastern Himalayan Cuonadong Dome and Related Magmatic Be-Nb-Ta and Hydrothermal Be-W-Sn Mineralization. Lithos, 354/355: 105286. https://doi.org/10.1016/j.lithos.2019.105286

[9] Zhang, J. J., Santosh, M., Wang, X. X., et al., 2012. Tectonics of the Northern Himalaya since the India-Asia Collision. Gondwana Research, 21(4): 939-960. https://doi.org/10.1016/j.gr.2011.11.004

[10] Zhao, Z., Yang, X. Y., Lu, S. M., et al., 2021. Genesis of Late Cretaceous Granite and Its Related Nb-Ta-W Mineralization in Shangbao, Nanling Range: Insights from Geochemistry of Whole-Rock and Nb-Ta Minerals. Ore Geology Reviews, 131: 103975. https://doi.org/10.1016/j.oregeorev.2020.103975

[11] 董昕, 刘国威, 苟正彬, 2017. 藏南吉隆地区大喜马拉雅结晶杂岩的新生代变质作用和构造意义. 岩石学报, 33(8): 2342-2356.

[12] 高利娥, 曾令森, 许志琴, 等, 2015. 喜马拉雅造山带加里东期构造作用: 以马拉山-吉隆构造带为例. 岩石学报, 31(5): 1200-1218.

[13] 郭伟康, 李光明, 付建刚, 等, 2023. 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. 地学前缘, 30(5): 275-297.

[14] 胡方泱, 刘小驰, 何少雄, 等, 2023. 喜马拉雅淡色花岗岩铷铯成矿作用. 中国科学: 地球科学, 53(12): 2868-2895.

[15] 李光明, 张林奎, 焦彦杰, 等, 2017. 西藏喜马拉雅成矿带错那洞超大型铍锡钨多金属矿床的发现及意义. 矿床地质, 36(4): 1003-1008.

[16] 秦克章, 赵俊兴, 何畅通, 等, 2021. 喜马拉雅琼嘉岗超大型伟晶岩型锂矿的发现及意义. 岩石学报, 37(11): 3277-3286.

[17] 王晓先, 张进江, 杨雄英, 等, 2011. 藏南吉隆地区早古生代大喜马拉雅片麻岩锆石SHRIMP U-Pb年龄、Hf同位素特征及其地质意义. 地学前缘, 18(2): 127-139.

[18] 吴福元, 刘志超, 刘小驰, 等, 2015. 喜马拉雅淡色花岗岩. 岩石学报, 31(1): 1-36.

[19] 吴福元, 王汝成, 刘小驰, 等, 2021. 喜马拉雅稀有金属成矿作用研究的新突破. 岩石学报, 37(11): 3261-3276.

[20] 杨雄英, 张进江, 戚国伟, 等, 2009. 吉隆盆地周缘构造变形特征及藏南拆离系启动年龄. 中国科学(D辑: 地球科学), 39(8): 1128-1139.

[21] 张进江, 杨雄英, 戚国伟, 等, 2011. 马拉山穹窿的活动时限及其在藏南拆离系-北喜马拉雅片麻岩穹窿形成机制的应用. 岩石学报, 27(12): 3535-3544.

[22] 赵俊兴, 何畅通, 秦克章, 等, 2021. 喜马拉雅琼嘉岗超大型伟晶岩锂矿的形成时代、源区特征及分异特征. 岩石学报, 37(11): 3325-3347.

[23] 郑有业, 高顺宝, 薛兆龙, 等, 2013. 基于地质内涵的化探异常识别与评价方法: CN103345566A. 2013-10-09.

[24] 郑有业, 刘敏院, 孙祥, 等, 2012. 西藏扎西康锑多金属矿床类型、发现过程及意义. 地球科学, 37(5): 1003-1014.

[25] 郑有业, 王达, 易建洲, 等, 2022. 西藏北喜马拉雅成矿带锑金属成矿作用及找矿方向. 地学前缘, 29(1): 200-230.

[26] 周威, 谢磊, 王汝成, 等, 2022. 喜马拉雅吉隆淡色花岗岩-伟晶岩中云母的矿物学研究：对锂富集过程的指示. 岩石学报, 38(7): 2153-2173.

基金资助

藏南地区锂铍等关键金属绿色勘查技术创新及靶区优选示范(XZ202301YD0010C)