喀喇昆仑白龙山稀有金属伟晶岩成因多样性与成矿构造研究获进展

青藏高原作为全球最年轻、最壮观的碰撞造山带之一，孕育了两条世界级稀有金属成矿带：南部的喜马拉雅成矿带、北部的大红柳滩—可可西里—松潘—甘孜成矿带。尽管上述两条成矿带均发育了大规模的锂—铯—钽型伟晶岩，但其成矿地质背景与岩浆组合存在本质差异。

在喜马拉雅成矿带，以新近发现的琼嘉岗超大型锂矿为例，其形成于印度—欧亚大陆碰撞后的加厚陆壳背景下。此类矿床的成矿作用通常与新生代单一类型的S型淡色花岗岩相关。学界普遍认为，其成矿成因主要受构造驱动，即藏南拆离系（STDS）的剪切变形主导了富锂熔体的提取与富集过程。与之不同，白龙山矿集区形成于古特提斯洋闭合末期。该矿集区不仅发育了规模较大的伟晶岩脉群，还广泛出露I型闪长岩/花岗闪长岩与S型淡色花岗岩。这种“I型与S型花岗岩在时空上紧密共存”的地质现象，与喜马拉雅成矿带形成鲜明对比，进而引发了学界对成矿母岩的争议：大量伟晶岩是源自I型花岗岩还是S型花岗岩的高度结晶分异，以及I型花岗岩在成矿过程中具体发挥何种作用。

针对上述问题，中国科学院青藏高原研究所研究团队，以喀喇昆仑白龙山超大型稀有金属伟晶岩矿床为研究对象，对白龙山矿区内的闪长岩、花岗闪长岩、淡色花岗岩及不同类型的伟晶岩，开展了系统的岩石学鉴定，及锆石/铌钽铁矿U–Pb年代学、全岩主微量元素与Sr–Nd同位素、锆石微量元素及Hf同位素等研究工作。

研究显示，白龙山岩浆—成矿事件集中于晚三叠世至早侏罗世早期：闪长岩形成于218Ma至210Ma、花岗闪长岩形成于212Ma至205Ma、淡色花岗岩形成于215Ma至196Ma、富锂辉石伟晶岩形成于约214Ma至195Ma、无锂辉石伟晶岩形成于218Ma至196Ma。这一结果表明，含矿伟晶岩、不含矿伟晶岩与不同岩性的侵入体在形成时代几乎重合。

同时，地球化学与同位素示踪结果明确区分了两类岩浆的源区属性及其与伟晶岩的成因联系。白龙山闪长岩与花岗闪长岩普遍含角闪石，整体呈现低SiO₂、高MgO、准铝质—弱过铝质（A/CNK <1.1）及钙碱性特征，且具有相对亏损的Sr–Nd–Hf同位素组成，这指示其存在幔源物质贡献，属于地幔来源的I型花岗岩。相比之下，白龙山淡色花岗岩富含白云母、石榴子石、电气石等过铝质矿物，呈强过铝质（A/CNK>1.1）与高钾钙碱性特征，且同位素组成更具富集性。因此，该淡色花岗岩并非同期I型花岗岩经高度分异的产物，大概率为沉积物重熔形成的S型花岗岩。更关键的是，伟晶岩的Sr–Nd–Hf同位素组成与S型花岗岩高度重叠，与围岩浊积岩接近，而与I型花岗岩明显不同。这一结果表明，富锂辉石伟晶岩的直成矿母岩为S型花岗岩，而非高分异的I型花岗岩。

研究团队进一步揭示，I型花岗岩对成矿的关键贡献主要体现为热量与挥发分的供给，而非直接成矿。锆石钛温度计测试结果表明，I型与S型花岗岩均属于相对低温体系（<750 ℃），该特征指示S型淡色花岗岩或来源于深部三叠纪变浊积岩的注水熔融。同期幔源底侵形成的富挥发份I型岩浆，携带大量热量与挥发份，促使变浊积岩中十字石与云母发生分解，进而造成Li等稀有金属元素高效释放，并进入过铝质淡色花岗质熔体。该熔体经后续高度分异与流体出溶作用，最终形成富锂辉石伟晶岩质熔体。结果显示，白龙山稀有金属成矿以S型花岗岩体系为主导，而I型岩浆在诱发壳源物质重熔、供给挥发分等方面发挥着不可或缺的作用。

研究认为，白龙山晚三叠世I型与S型花岗岩及伟晶岩的同期形成，与古特提斯洋双向俯冲末期的板片回撤及最终拆沉过程相关。该过程可驱动软流圈上涌、形成富水基性岩浆，并向上提供热量与挥发份，进而诱发增生楔变浊积岩注水熔融，形成淡色花岗岩质熔体。该熔体聚集上升后，侵入早于其形成的晚三叠世海相沉积浊积岩，进而形成岩浆房，并在岩浆房冷却、结晶及固结的晚期阶段，通过抽提出富Li熔体，最终形成全脉矿化的富锂辉石伟晶岩。

该研究厘定了白龙山地区复式岩体下的锂成矿机制，强调了在增生造山背景下，幔源岩浆活动（I型）虽不直接提供成矿物质，但作为关键的“热引擎”和“流体泵”，对驱动增生楔沉积物深熔与稀有金属元素活化迁移起到了决定性作用，丰富了全球稀有金属成矿理论。

近期，相关研究成果发表在《美国地质学会会刊》（Geological Society of America Bulletin）上。研究工作得到国家自然科学基金、中国科学院战略性先导科技专项、第二次青藏高原综合科学考察研究等项目的支持。

论文链接

白龙山矿区地质与伟晶岩脉分布

特提斯洋闭合与“幔源热+壳源质”成矿模型