摘要:中國鋰礦資源豐富,其中鹽湖鋰礦雖然儲量巨大,但開發(fā)利用技術(shù)尚待發(fā)展,目前開發(fā)的主要是硬巖型鋰礦。硬巖型鋰礦以偉晶巖型為主,集中分布在新疆和四川等地;成礦時代以中生代最為重要;成礦背景以強(qiáng)烈造山運(yùn)動之后相對穩(wěn)定的構(gòu)造環(huán)境最為有利。經(jīng)過十年來的勘查實(shí)踐與理論研究,中國鋰礦的類型已不再單一,鹵水型從地表鹵水?dāng)U展到淺部鹵水與深部鹵水并重,硬巖型從花崗偉晶巖型一枝獨(dú)秀到蝕變花崗巖型、偉晶巖型、角礫巖筒型、沉積型等多種類型并重;成礦時代從中新生代拓展到古生代等多個期次;成礦區(qū)帶從 12 個增加到 16 個,并在川西的甲基卡、可爾因及新疆的大紅柳灘、砂鋰溝等地探獲了一批新的礦產(chǎn)地,新的資源格局正在形成;找礦方法與勘查技術(shù)也從單一的地表踏勘填圖發(fā)展到遙感定區(qū)(遠(yuǎn)景區(qū))—地質(zhì)定型(類型)—化探定性(礦種)—物探定位(孔位)—鉆探定量(資源量)及生物找礦、深穿透深部探礦等新技術(shù)新方法成體系化的新時代。鑒于戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)快速發(fā)展對于鋰資源的剛性需求,建議加強(qiáng)對以鋰云母為主要工業(yè)礦物的新類型鋰資源及以含鋰黏土為主的沉積型鋰資源的調(diào)查研究與開發(fā)利用;除了中生代之外,加強(qiáng)對古生代乃至前寒武紀(jì)鋰礦的研究與找礦;加強(qiáng)阿爾金、喜馬拉雅、岡底斯、大興安嶺西坡等新的鋰礦成礦區(qū)帶的勘查力度;加強(qiáng)對市場經(jīng)濟(jì)條件下鋰資源動態(tài)管理的新機(jī)制研究;加強(qiáng)對鋰同位素作為可控核聚變原材料的超前研究與資源儲備,為開發(fā)高端礦業(yè)作出示范和引領(lǐng)。
關(guān)鍵詞:鋰礦;找礦勘查;理論研究;新進(jìn)展;新趨勢
引言:中國共產(chǎn)黨第十八次全國代表大會以來,中國戰(zhàn) 略 性 新 興 產(chǎn) 業(yè) 的 布 局 與 發(fā) 展 進(jìn) 程 不 斷 加 快 。2022 年,中國對于鋰礦的勘查與研究進(jìn)入了一個新的階段。十年前發(fā)表的文章和出版的專著,基本上代表了當(dāng)時國內(nèi)對于鋰礦的研究程度,并在國際上該研究領(lǐng)域也屬于前列,此不贅述。隨著近十年來新能源汽車產(chǎn)業(yè)“超常”的快速發(fā)展,國內(nèi)外對于鋰礦的關(guān)注度異乎尋常,“白色石油”“21 世紀(jì)能源金屬”等溢美之詞不絕于耳。那么,過去的十年,中國鋰礦在礦床學(xué)研究與找礦勘查方面取得了哪些成績,今后又會朝著什么樣的趨勢發(fā)展?這值得及時回顧與總結(jié)。文章認(rèn)為,至少在以下十個方面取得了顯著進(jìn)展并提出了鋰礦研究中的新問題、新發(fā)展方向,對于解決現(xiàn)實(shí)問題、引領(lǐng)鋰礦行業(yè)的高質(zhì)量發(fā)展具有啟發(fā)意義。
01 新的礦床類型
需要強(qiáng)調(diào)的是,即便是以傳統(tǒng)的偉晶巖型鋰礦為代表的典型礦床,從狹義的礦石類型的角度來考量,偉晶巖型礦石、“細(xì)晶巖”型礦石及其混合類型的礦石,可能都很重要。比如,四川甲基卡被作為“偉晶巖型鋰輝石礦床”的典型代表寫入教科書并單獨(dú)編寫有專著,但經(jīng)過此次項(xiàng)目組 2012-2018 年的鉆探驗(yàn)證,尤其是對甲基卡礦田東南部鴨柯柯礦區(qū) ZK801 鉆孔的詳細(xì)研究,發(fā)現(xiàn)鴨柯柯礦區(qū)的鋰礦物不只有鋰輝石,還有磷鋰鋁石;礦體不局限在偉晶巖中,也出現(xiàn)在細(xì)粒花崗巖中,更常見的是以鋰輝石、磷鋰鋁石和其他造巖礦物(長石、石英、云母等)共同組成的近等粒狀的或不規(guī)則狀結(jié)構(gòu),總體上礦物粒度達(dá)不到偉晶結(jié)構(gòu),與標(biāo)準(zhǔn)的偉晶巖明顯不同(主要礦物粒度≥5 cm)。因此,鴨柯柯礦區(qū)的工業(yè)礦體主要屬于花崗巖型而非偉晶巖型,而甲基卡的新三號脈實(shí)際上是偉晶巖型礦石和花崗巖型礦石的復(fù)合體(楊岳清等,2020)。即便是偉晶巖型鋰礦區(qū),不同礦石類型甚至不同成因類型的礦石可以同時存在,這實(shí)際上構(gòu)成了礦床的成礦系列,而兩類甚至多種類型鋰輝石礦體的共存對于拓展找礦思路是具有重要的現(xiàn)實(shí)意義的。因此,甲基卡式的鋰礦與其說是偉晶巖型的典型代表不如說是硬巖型鋰礦的典型(劉麗君等,2015;付小方等,2015;王登紅等,2017)。這對于今后的找礦是具有啟示意義的。無論是阿爾泰、武夷山、秦嶺還是柴北緣等地區(qū),都應(yīng)該注意巖石結(jié)構(gòu)的區(qū)分(花崗巖和云英巖)、細(xì)粒鋰礦物的鑒定以及新類型鋰礦石的識別,尤其是十字石、紅柱石片巖等圍巖中鋰的賦存狀況,其含量甚至有可能超過“沉積型鋰礦”的鋰含量。那么,甲基卡非傳統(tǒng)礦化類型鋰礦的發(fā)現(xiàn),不但彌補(bǔ)了硬巖型鋰礦以“偉晶巖型鋰輝石”為主導(dǎo)的單打一局面,拓寬了找礦思路,同時也為偉晶巖型礦脈深部尋找大規(guī)模的層狀稀有金屬礦體−“地下室”提供了實(shí)例。
02 新的成礦區(qū)帶
十年前,中國鋰礦成礦帶(簡稱“成鋰帶”)主要有 12 個 , 分 別 是 :阿 爾 泰 、 唐 巴 勒 、 西 天 山 、 東 天山、西昆侖、藏北、柴達(dá)木、松潘−甘孜、四川盆地、秦 嶺 、 潛 江 凹 陷 和 華 南 成 鋰 (區(qū) )帶 (李 建 康 等 ,2014;陳毓川等,2015)。其中,大部分區(qū)帶已取得了新進(jìn)展,僅唐巴勒等個別成鋰帶尚未取得進(jìn)展。難能可貴的是,這十年來又發(fā)現(xiàn)了一些新的鋰成礦區(qū)帶,如阿爾金成礦帶(Ⅲ-19)、喜馬拉雅成礦帶(Ⅲ-45)、班戈–騰沖成礦帶(Ⅲ-42)和突泉–翁牛特成礦帶(Ⅲ-50)等(圖 1)
圖1中國主要成鋰帶分布簡圖
近十年來的勘查成果表明,將阿爾金、喜馬拉雅、岡底斯以及大興安嶺西坡作為新的成鋰帶是必要的(表 1)。其中,在阿爾金成鋰帶已發(fā)現(xiàn)有吐格曼、砂鋰溝(也稱瓦石峽南)、塔木切、塔什達(dá)坂、阿克亞、阿克亞東、塔什達(dá)坂北、塔西、庫木薩依西等偉晶巖型鋰多金屬礦產(chǎn)地;在大興安嶺西坡成鋰帶發(fā)現(xiàn)有內(nèi)蒙古克什克騰旗維拉斯托大型鋰云母礦床,工作程度相對較高(內(nèi)蒙古地質(zhì)勘查有限責(zé)任公司,2018);在喜馬拉雅和岡底斯成鋰帶已發(fā)現(xiàn)有鋰輝石滾石或殘坡積物,尚未探明成型礦床。其中,據(jù)秦克章等(2021)報道,在喜馬拉雅瓊嘉崗(實(shí)際地名是窮家崗)發(fā)現(xiàn)了“超大型”鋰礦,但工作程度低,需要加大投入進(jìn)一步查證。值得肯定的是,無論是喜馬拉雅成礦帶西段的窮家崗(瓊嘉崗)還是東段的庫局、庫拉崗日以及岡底斯的騰美杰等地,均已發(fā)現(xiàn)鋰輝石等稀有金屬的礦石轉(zhuǎn)石,宜進(jìn)一步尋找原生露頭。鋰輝石礦石無論是滾石還是殘 坡 積 物 , 如 果 落 在 鋰 的 化 探 異 常 區(qū) (王 學(xué) 求 等 ,2020),其找礦意義不言而喻。由于氣候變暖,雪線上移,冰川融化等因素,西昆侖的大紅柳灘地區(qū)、藏南的喜馬拉雅和岡底斯以及東昆侖、阿爾金、西南天山等以往地質(zhì)填圖或其他區(qū)調(diào)工作未到達(dá)的地區(qū),完全有可能出現(xiàn)“露頭型”的鋰礦脈,值得高度關(guān)注。王登紅曾經(jīng)提出“雪線找鋰”的設(shè)想,在青藏高原乃至于南美的高原區(qū)都有現(xiàn)實(shí)意義。
表 1中國成鋰帶簡表
注:此表在李建康等(2014)、陳毓川等(2015)基礎(chǔ)上加以補(bǔ)充,相關(guān)成礦區(qū)帶的代號及名稱依據(jù)徐志剛等(2008需要注意到是,單礦種的成礦區(qū)帶與單礦種綜合性成礦區(qū)帶的范圍不完全一致。
除了新的成鋰帶,在一些原先已經(jīng)識別出來的成鋰帶中也有不少新的發(fā)現(xiàn)。例如,華南成鋰帶的幕阜山礦集區(qū)新發(fā)現(xiàn)有黃柏山鋰輝石礦(李建康,2021),在松潘–甘孜成鋰帶的可爾因礦集區(qū)發(fā)現(xiàn)有加達(dá)、加達(dá)南等鋰輝石礦床,在柴達(dá)木盆地成鋰區(qū)的南北兩側(cè)也都有硬巖型鋰礦的新發(fā)現(xiàn),其中,柴北緣有茶卡北山、石乃亥等鋰礦,在柴南緣(實(shí)際上屬于昆侖成礦帶)有阿達(dá)灘、金水口和哈圖等鋰礦,工作程度低但潛力大,值得深入開展找礦工作。
03 新的成礦時代
總體而言,中生代仍然是中國硬巖型鋰礦成礦的極盛時期,在南方幾乎所有的特大型、大中型礦床都與燕山期構(gòu)造–巖漿活動有關(guān),屬燕山期成礦事件的重要組成部分。印支晚期到燕山早期的構(gòu)造運(yùn)動轉(zhuǎn)折時期,是中國西部偉晶巖型鋰礦的成礦高峰期,無論是新疆阿爾泰的卡魯安(−庫卡拉蓋)、西昆侖的大紅柳灘,還是四川的甲基卡、扎烏龍等大型、超大型偉晶巖型鋰礦床都形成于這一時期。阿爾泰、西昆侖和川西北形成于印支晚期—燕山早期的偉晶巖型鋰輝石礦床,構(gòu)成了中國西部硬巖型鋰礦的“鋰三角”。華南成礦省,江西宜春 414、湖南道縣正沖、尖峰嶺等礦床形成于燕山期,廣西栗木鉭鈮銣鋰礦床形成于印支—燕山期(表 1);新發(fā)現(xiàn)的內(nèi)蒙古維拉斯托鋰云母礦床也形成于燕山期,但已經(jīng)延續(xù)到了燕山晚期(張彤,2021);而西藏境內(nèi)喜馬拉雅和岡底斯成礦帶中新發(fā)現(xiàn)的鋰輝石礦床形成于喜馬拉雅期。如果說阿爾金的加里東期偉晶巖型鋰礦和喜馬拉雅、岡底斯的喜馬拉雅期與“淡色花崗巖”有關(guān)的硬巖型鋰礦屬于兩個新的鋰成礦期,具有重要意義,那么,可以預(yù)測,在中國境內(nèi),硬巖型鋰礦可能形成于各個大地構(gòu)造旋回,從前寒武紀(jì)到喜馬拉雅期,可構(gòu)成一個完整的多旋回成礦譜系(圖 2)。
巖漿期與地殼演化階段的劃分依據(jù)程裕淇(1994);地質(zhì)時代的絕對年齡依據(jù)全國地層委員會(2002);礦床成礦系列或礦床成礦系列組以編號簡稱標(biāo)示,依據(jù)陳毓川等(2007),新發(fā)現(xiàn)者尚未編號。
圖2中國鋰礦的成礦體
04 新的勘查成果
表 2 中國主要硬巖型鋰礦床及相關(guān)地質(zhì)單元的同位素年代數(shù)據(jù)
基于一些學(xué)者對新疆西昆侖的大紅柳灘鋰礦區(qū)研究的基礎(chǔ)上,2012 年通過的中國地質(zhì)調(diào)查局地質(zhì)大調(diào)查計(jì)劃“我國三稀資源戰(zhàn)略調(diào)查研究”項(xiàng)目率先對該地區(qū)稀有金屬礦(鋰礦、鈹?shù)V和鈮鉭礦)開展定量預(yù)測,結(jié)合區(qū)域 1∶50000 地球化學(xué)元素異常分布范圍和槽探工作,綜合多源信息圈定鋰鈮鉭靶區(qū)4 個,預(yù)測 Li2O 資源量 2.23×104 t,并通過槽探控制資 源 量 7308.73 t(王 登 紅 等 , 2016 b;徐 仕 琪 和 涂 其軍,2017;涂其軍等,2019)。隨后,西安地質(zhì)調(diào)查中心、新疆維吾爾自治區(qū)有色地質(zhì)勘查局、新疆維吾爾自治區(qū)地質(zhì)礦產(chǎn)勘查開發(fā)局、陜西省地質(zhì)調(diào)查院、中化地質(zhì)礦山總局陜西地質(zhì)勘查院、中國科學(xué)院廣州地球化學(xué)研究所等單位在地質(zhì)大調(diào)查、國家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃、新疆維吾爾自治區(qū)地勘基金及企業(yè)基金等項(xiàng)目支持下,投入了大量的工作,發(fā)現(xiàn)了大紅柳灘東、阿克塔斯(喀拉喀什河南)、雪龍山、俘虜溝南、大紅柳灘北、康西瓦東、雪鳳嶺、雪盆和雙牙等一批新的礦產(chǎn)地或原有的礦產(chǎn)地不斷擴(kuò)大規(guī)模,使之成為中國最為重要的大型偉晶巖型鋰礦資源 基 地 (圖 3), 其 初 步 控 制 的 Li2O資 源 量 不 少 于50×104 t。其中,10×104 t 為大型(王核等,2017;梁婷等,2021)。
圖 3 新疆和田縣大紅柳灘鋰礦田 509 道班西-507 鋰礦礦產(chǎn)地質(zhì)圖
在新疆阿爾金的砂鋰溝礦區(qū),中國地質(zhì)科學(xué)院礦 產(chǎn) 資 源 研 究 所 于 2020 年 在 00 勘 探 線 施 工 ZK01鉆孔,見厚度>1 m 的偉晶巖脈 7 條,累計(jì) 34.22 m,最大 視 厚 度 23.37 m, 礦 體 平 均 品 位 Li2O 1.175%, Be O0.059%,Ta2O5 0.011%,礦石類型主要是鋰云母偉晶巖 (圖 4a);另 見 有 螢 石 碳 酸 鹽 脈 2 條 , 最 厚 可 達(dá)6 m,螢石含量 8%~15%。該鉆孔是砂鋰溝一帶的第一個鉆孔,為后期的找礦突破打開了局面。如隨后在 01 勘探線施工鉆孔 2 個,其前排鉆孔(ZK0101)見 偉 晶 巖 脈 累 計(jì) 視 厚 度 29.25 m(最 大 單 脈 厚 度20.79 m),真厚度 18.66 m,礦體平均品位Li2O,1.277%;BeO,0.077%;Ta2O5, 0.012%;另 見 有 螢 石 碳 酸 鹽 脈4 條,最厚可達(dá) 5.9 m;后排鉆孔(ZK0102)見偉晶巖脈 4 條,累計(jì)視厚度 73.02 m。其中,主脈體厚度分別為 16.59 m 和 52.76 m,控制偉晶巖脈深部延伸達(dá)190 m,另見有螢石碳酸鹽脈 3 條,視厚度 2~3 m 不等。砂鋰溝礦區(qū)的找礦突破帶動了阿爾金地區(qū)一系列找礦新發(fā)現(xiàn),如在阿爾金塔木切地區(qū)發(fā)現(xiàn)了鋰輝石偉晶巖鋰云母和鋰電氣石偉晶巖(圖 4b、4c)。2021 年,中國地質(zhì)科學(xué)院礦產(chǎn)資源研究所對新疆塔木 切 鋰 鈹 礦 一 帶 開 展 專 項(xiàng) 地 質(zhì) 調(diào) 查 , 對 其 中 ρ2、ρ3、ρ4 號含礦偉晶巖脈開展了鉆探驗(yàn)證,證實(shí)礦體在 深 部 有 較 穩(wěn) 定 的 延 伸 。此 外 , 在 塔 木 切 北 部 地區(qū) 新 發(fā) 現(xiàn) 偉 晶 巖 脈 6 條 , 均 為 含礦 的 鋰 輝 石 偉 晶巖脈。
圖4 新疆阿爾金成鋰帶典型含鋰偉晶巖礦石
05 新的資源格局
十年來,除了上述在四川甲基卡礦田、四川可爾因礦田、新疆大紅柳灘鋰礦田、新疆阿爾金吐格曼礦田等西部地區(qū)取得顯著進(jìn)展之外,在中國東部大興安嶺成礦省的內(nèi)蒙古維拉斯托、華南成礦省的江西九嶺−武功山以及中國西南部藏南高喜馬拉雅等地區(qū),也取得了一系列新突破或新發(fā)現(xiàn),從而塑造了中國鋰礦尤其是硬巖型鋰礦的新格局。
表 3 中國主要省(自治區(qū))查明鋰礦資源儲量、消耗資源儲量和保有資源儲量一覽表
表 4 中國主要鋰礦床資源信息
十年來,除了個別礦區(qū)提交了評審備案的資源儲量之外,絕大多數(shù)鋰礦區(qū)的工作程度較低或者尚未完成勘探,雖然有資源量方面的數(shù)據(jù)報道甚至已經(jīng)在開采,但尚未達(dá)到法定要求程度,如四川甲基卡新三號脈新增氧化鋰資源量 64.31×104 t(中國國土資源報 2014 年 8 月 29 日第一版報道);內(nèi)蒙古維拉 斯 托 鋰 云 母 型 鋰 礦 的 Li2O 資 源 量 達(dá) 35.72×104 t(品 位 Li2O, 1.28%), 被 評 為 2018 年 中 國 地 質(zhì) 學(xué) 會十大地質(zhì)找礦成果;新疆的大紅柳灘正在編寫勘探報告,具體數(shù)據(jù)待評審驗(yàn)收之后再報道,初步估算可達(dá)到超大型規(guī)模;江西宜春的低品位巖體型以鋰云母為主的氧化鋰 258×104 t,等。這些數(shù)據(jù)有待于進(jìn)一步通過提高工作程度來核實(shí),但以硬巖型鋰礦為重點(diǎn)的新一輪勘查工作無疑正在塑造中國鋰資源的新格局。值得指出的是,江西幕阜山–九嶺–武功山一帶是“十二五”期間“我國稀有稀土稀散金屬礦產(chǎn)資源調(diào)查研究”計(jì)劃項(xiàng)目提出的重點(diǎn)遠(yuǎn)景區(qū) , 近 年 來 得 到 了 商 業(yè) 性 勘 查 活 動 的 證 實(shí) 。宜 春414 是該區(qū)的已知典型礦床,以鋰云母型鋰礦為特征,而宜春市鋰云母的增儲空間仍然很大。九嶺地區(qū)存在與 414 鉭鈮礦類似礦化特征的巖株,且其中的稀有金屬礦物比 414 礦床還發(fā)育。在綜合研究的基礎(chǔ)上,此次項(xiàng)目組對獅子嶺附近存在相似礦化特征的尖山嶺至云峰壇一帶、黃崗至圳口里一帶、余家里等地的巖體進(jìn)行了初步調(diào)查,圈定了包括獅子嶺在內(nèi)的 7 個靶區(qū),通過地表填圖和系統(tǒng)采樣估算遠(yuǎn)景資源量達(dá) 38×104 t 以上(王成輝等,2019)。據(jù)報道,宜春市及下屬縣市擁有探明可利用氧化鋰儲量逾 258×104 t(約 120×104 t 金屬鋰),比十年以前全國查明的氧化鋰儲量總量還多(約 251×104 t,表 3)??梢?,花崗巖型鋰云母礦床資源量的大幅度增長,在不久的將來會進(jìn)一步改變中國硬巖型鋰礦的資源格局。
06 新的勘查方法
十年前,對于鋰礦勘查方法的研究,并不多見,但實(shí)際上由于偉晶巖型礦床的復(fù)雜性,對于新疆可可托海稀有金屬礦床的勘查不僅投入過大量的工作,還為“找礦勘探地質(zhì)學(xué)”這一學(xué)科的誕生做出了貢獻(xiàn)。正是由于可可托海這一典型礦床的復(fù)雜性,才將找礦勘探地質(zhì)學(xué)作為一門專門的學(xué)科建立起來了。同時,也正是由于偉晶巖型礦床的復(fù)雜性,類似于可可托海三號脈這樣的經(jīng)典礦床的勘查方法和經(jīng)驗(yàn),并不具有普遍的實(shí)用性。因此,才認(rèn)識到稀有金屬礦床的成礦獨(dú)特性,不盲目照搬教科書和勘查規(guī)范的條條框框,想盡一切辦法,探索找礦與勘探的新技術(shù)新方法,是這十年來的重要進(jìn)展。具體如:在遠(yuǎn)景區(qū)圈定和靶區(qū)優(yōu)選階段,“牛糞找礦”、生物找礦等非傳統(tǒng)化探異常的提取與高分辨率遙感信息的充分提?。ùЬУ龋?017;于揚(yáng)等,2019a,2019b),是以往沒有的;在遠(yuǎn)景區(qū)填圖和靶區(qū)異常查證階段,采用物探與“3定 2 參”地質(zhì)填圖相結(jié)合的方法來查明偉晶巖脈的分布特征及深部延伸 情 況 , 是 以 往 沒 有 的 ;在 鉆 探 驗(yàn) 證 階 段 , 采 用45°~60°的開孔角來布設(shè)斜孔(而不是直孔),也是以 往 沒 有 的 ;在 綜 合 評 價 階 段 , 除 了 求 得 鋰 及 鈹 、鈮、鉭等共伴生組分的品位和資源量之外,同時求得鋰同位素(6Li)的資源量,更是聞所未聞;到了擴(kuò)大規(guī)模甚至探邊摸底、就礦找礦的階段,采用地氣測量和鋰同位素示蹤技術(shù)開展“以鋰找鋰”的研究(劉 麗 君 等 , 2017b;王 秋 波 , 2020;王 登 紅 等 , 2021a;周四春等,2022),指出找礦方向,同樣是十年前沒有的。至于背包鉆、取樣鉆、模塊化鉆探設(shè)備、非泥漿甚至清水鉆探技術(shù)的創(chuàng)新改進(jìn),也是十年來的新進(jìn)展。在鹵水型鋰礦方面,“鋰鉀兼探”“氣鋰兼探”“油鋰兼探”在四川盆地和柴達(dá)木盆地西部也取得了新進(jìn)展。
鑒于當(dāng)前勘查投入不足,如何研發(fā)出投資少、周期短、見效快的勘查技術(shù)方法,乃當(dāng)務(wù)之急。毫無疑問,地質(zhì)填圖是最傳統(tǒng)的找礦方法,也是投入最少、見效最快、周期最短但科技含量尤其是理論含量最高的腦力勞動,而不是簡單的“跑路線”。因此,帶著科學(xué)問題、奔著礦脈礦石去的專題填圖,與為了完成面積性工作量的“mapping”是有著本質(zhì)區(qū)別的。王登紅十年來一直倡導(dǎo)“先找礦再填圖”,但尚未得到推廣。有必要再次以甲基卡為例加以說明這也是學(xué)習(xí)李四光精神,實(shí)事求是,務(wù)實(shí)創(chuàng)新的具體體現(xiàn)。
中國西部地區(qū)無論是新疆阿爾泰還是地處青藏高原的西昆侖地區(qū)或是松潘−甘孜成礦帶,都是偉晶巖型礦床的找礦遠(yuǎn)景區(qū),但山高谷深,要么剝蝕嚴(yán)重,要么第四系覆蓋甚至冰川覆蓋,難以找到好的礦化露頭。四川甲基卡一帶處于青藏高原東部的夷平面,地表見到的含鋰輝石的“大石頭”曾經(jīng)被認(rèn)為是“青藏高原大冰蓋”的冰磧物。但經(jīng)過項(xiàng)目組長期的調(diào)查研究與鉆探驗(yàn)證,結(jié)果發(fā)現(xiàn),有的含鋰輝石的“大滾石”實(shí)際上是原地的、有根的,不是外來的,并不是冰川漂來的;所謂的冰漂礫上的定向擦痕實(shí)際上是“定向排列的板條狀鋰輝石風(fēng)化之后的痕跡”,這一認(rèn)識非常關(guān)鍵,對后期解放思想大膽布鉆起到了關(guān)鍵作用。那么,地表哪些轉(zhuǎn)石屬于冰川漂礫?哪些屬于原地的殘積物?根據(jù)實(shí)地踏勘、遙感解譯和鉆探驗(yàn)證認(rèn)為,如果含鋰輝石的轉(zhuǎn) 石 是 定 向 排 列 的 (不 是 雜 亂 無 章 的 ), 與 不 含 鋰輝石的沉積巖圍巖碎塊在遙感影像上呈條帶狀、黑白相間排列(不是混雜在一起的)并具有一定的延伸長度(其展布范圍、方向與地質(zhì)圖上由露頭圈定的方向、產(chǎn)狀吻合一致),那么,此時的含鋰輝石轉(zhuǎn)石 很 可 能 是 原 地 的 。這 在 甲 基 卡 礦 田 西 部 地 區(qū)2015—2018 年的填圖與鉆探工作中發(fā)揮了很大的指導(dǎo)作用。
2019—2021年,劉善寶等(2020)進(jìn)一步總結(jié)出一套在第四系覆蓋嚴(yán)重但又有偉晶巖轉(zhuǎn)石分布地區(qū)的填圖找礦方法−“3 定 2 參”1∶2000 偉晶巖轉(zhuǎn)石填圖法,即:通過確定偉晶巖轉(zhuǎn)石的類型、尺度和分布密度,參考礦區(qū)內(nèi)偉晶巖脈的產(chǎn)狀和地形條件來圈定靶區(qū)的找礦方法。實(shí)踐證明,該方法能夠快速有效識別偉晶巖轉(zhuǎn)石的類型(冰磧物、坡積物和原地或半原地型),為鉆探工程布設(shè)提供依據(jù)。2019 年在甲基卡經(jīng)8個鉆孔驗(yàn)證,于日西柯第四系覆蓋區(qū)發(fā)現(xiàn)了 16 條花崗偉晶巖脈,其中,鋰輝石偉晶巖脈 10 條,實(shí)現(xiàn)了新的找礦突破。后來又將這一方法應(yīng)用到可爾因礦田(馬圣鈔等,2020),并指導(dǎo)2019 年“松潘−甘孜成鋰帶鋰鈹多金屬大型資源基地綜合調(diào)查評價”項(xiàng)目在上述兩個地區(qū)實(shí)施鉆探驗(yàn)證,初步探獲新增氧化鋰資源量超過 15×104 t,取得了顯著效果。這一方法在岡底斯和喜馬拉雅成鋰帶也值得推廣采用。
07 新的成礦理論
“多旋回深循環(huán)內(nèi)外生一體化”鋰礦成礦理論,是在前期對新疆阿爾泰成礦省的成礦系列以及對全國鋰礦成礦規(guī)律研究的基礎(chǔ)上(王登紅等,2002;王登紅等,2014;陳毓川等,2015;王瑞江等,2015)結(jié)合十年來的勘查實(shí)踐提煉出來的。
在中國,鹵水型鋰礦和硬巖型鋰礦均很發(fā)育,前者以西藏的扎布耶為代表,后者以新疆的可可托海為代表。其在十年前就聞名天下,并得以開發(fā)利用。這與國外是不一樣的,南美玻利維亞、阿根廷和智利的“鋰三角”是鹽湖鹵水型鋰礦,尚未發(fā)現(xiàn)硬巖型鋰礦;澳大利亞和非洲大陸剛果(金)等地只有偉晶巖型鋰礦(袁忠信等,2016);北美加拿大東部魁北克一帶也是偉晶巖型鋰礦,而美國西部內(nèi)華達(dá)只有現(xiàn)代熱泉型鋰礦,偉晶巖型鋰礦尚未發(fā)現(xiàn),以麥克德米特為代表的沉積型鋰礦倒是在近年來越來越被重視(JINDALEE Resources Limited 網(wǎng)站 http://www.jindalee.net;中 華 人 民 共 和 國 自 然 資 源 部 網(wǎng) 站http://geoglobal.mnr.gov.cn;在澳大利亞股案交易所上市的金達(dá)利資源公司宣稱其在俄勒岡州發(fā)現(xiàn)的麥克德米特鋰礦床是美國最大的鋰礦床,碳酸鋰含量超過 10.1×106 t,但其邊界品位只有 0.1%),并且在全世界掀起了尋找沉積型鋰礦的熱潮。盡管美國也是液態(tài)鋰礦與硬巖型鋰礦均有,但與中國不同,中國的鹵水型鋰礦往往與硬巖型鋰礦在空間上密切相伴,鹵水型鋰礦產(chǎn)于盆地中,硬巖型鋰礦產(chǎn)于盆地周邊的造山帶,如柴達(dá)木盆地中的鹵水型鋰礦是中國鋰礦資源最集中的成礦區(qū),其西北側(cè)的阿爾金成鋰帶、北側(cè)的柴北緣成鋰帶和南側(cè)的柴南緣(東昆侖)成鋰帶都已經(jīng)發(fā)現(xiàn)了獨(dú)立的鋰礦,成礦潛力很大,找礦前景看好(潘彤等,2020);西藏岡底斯成鋰帶中羊八井式的熱泉型鋰礦、扎布耶式的鹽湖型鋰礦往往分布在“淡色花崗巖”鄰近地區(qū),二者在空間上接近;四川盆地、江漢盆地、吉泰盆地以及周田盆地均如此(圖 1)。即便是古生代的盆地,如豫西–晉南的鋁土礦分布區(qū),伴生在石炭紀(jì)—二疊紀(jì)鋁土礦層及其頂?shù)装鍑鷰r中的古生代黏土型鋰礦,其南側(cè)就是屬于加里東期—華力西期構(gòu)造轉(zhuǎn)折階段 成 礦 的 東 秦 嶺 成 鋰 帶 , 其 中 的 桃 坪 巖 體 形 成 于450 Ma, 黃 龍 廟 南 含 鈾 偉 晶 巖 形 成 于 415~404 Ma,南陽山花崗偉晶巖型稀有金屬礦床形成于 396 Ma(陳西京,1976;趙如意等,2013;張杰等,2021)。因此,有理由認(rèn)為盆地中的沉積型鋰礦(已經(jīng)被固化在黏土等沉積物中)以及鹵水型鋰礦(尚未固化)的成礦物質(zhì),除了深部熱泉(抑或還有巖漿熱液,如云南騰沖。郭唯明等,2019)的補(bǔ)給之外,地表造山帶風(fēng)化剝蝕下來的鋰也是重要來源。
另外,當(dāng)富含鋰的沉積物埋藏到一定的地殼深部,隨著溫度、壓力的增大,沉積巖發(fā)生埋藏變質(zhì),由于鋰具有降低熔點(diǎn)的奇特作用,富含鋰的沉積物比不富含鋰的沉積物更容易發(fā)生低共熔點(diǎn)的重熔(London,2015),重熔的結(jié)果是形成含鋰巖漿,巖漿再通過正常的結(jié)晶分異作用形成含鋰的花崗巖及花崗偉晶巖,當(dāng)鋰富集到可工業(yè)利用的程度時即成礦??梢?,沉積型的外生鋰礦與巖漿−熱液型的內(nèi)生鋰礦,并不是互不相干的,而是構(gòu)成了一個鋰的物 質(zhì) 循 環(huán) 過 程 。這 就 是 內(nèi) 外 生 一 體 化 的 成 礦 機(jī)制。之所以還要強(qiáng)調(diào)多旋回,一方面是沉積過程與巖漿過程本身就發(fā)生在不同的構(gòu)造背景,分別對應(yīng)于沉積旋回與巖漿旋回;另一方面是中國的造山運(yùn)動是多旋回的,而內(nèi)動力地質(zhì)過程與外動力地質(zhì)過程是不斷轉(zhuǎn)化的,加里東旋回形成的偉晶巖型鋰礦及含鋰的花崗巖,風(fēng)化剝蝕下來的鋰為華力西旋回的沉積型鋰礦提供了物質(zhì)來源;而石炭紀(jì)—二疊紀(jì)沉積巖中富集的鋰又為印支−燕山旋回重熔花崗巖型和偉晶巖型鋰礦的形成奠定了物質(zhì)基礎(chǔ)。
08 新的找礦方向
十年前,根據(jù)《稀有金屬礦產(chǎn)地質(zhì)勘查規(guī)范》等行業(yè)標(biāo)準(zhǔn),巖體型鋰礦的邊界品位是 Li2O≥0.5%,工業(yè)品位至少要達(dá)到 0.8%。隨著價格的成倍上漲,其邊界品位和工業(yè)品位也應(yīng)該降低。在新的國家標(biāo)準(zhǔn)或者行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)出臺之前,各礦山企業(yè)可以根據(jù)具體情況給出企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)。預(yù)計(jì)“九嶺式”巖體型鋰礦將逐漸代替?zhèn)ゾr型鋰礦成為可工業(yè)開采的硬巖型鋰礦的主導(dǎo)類型,其意義相當(dāng)斑巖型銅礦代替矽卡巖型銅礦。矽卡巖型銅礦品位高,儲量相對??;而斑巖型銅礦雖然品位低但儲量大。巖體型鋰礦也是以“低品位、大噸位、露天開采”為特點(diǎn),這一特點(diǎn)將顯著地影響新的找礦方向。
表 5 中國鋰礦主要預(yù)測類型
09 新的利用趨勢
10 新的管理模式
十年前中國鋰礦的開發(fā)利用是很粗放的,初級品 的 出 口 量 逐 年 上 升 , 高 端 產(chǎn) 品 又 在 不 斷 增 加 進(jìn)口,當(dāng)今中國已經(jīng)成為新能源汽車的第一大國。要變成高端裝備制造業(yè)的強(qiáng)國,還需要鋰礦資源的安全 保 障 。在 需 要 面 對 的 諸 多 問 題 中 , 管 理 是 重 中之重。
新疆阿爾泰地區(qū)的偉晶巖型鋰礦雖然點(diǎn)多面廣,但以往探明的資源量并不大,大部分礦產(chǎn)地沒有探明資源量(鄒天人等,2006),可可托海實(shí)際上是以鈹為重點(diǎn),鋰資源家底需要盡快查明;四川甲基 卡 雖 然 資 源 豐 富 , 開 發(fā) 利 用 的 自 然 條 件 較 為 有利,可以大規(guī)模露天開采,但是初級品外運(yùn),沒有形成現(xiàn)代化的鋰工業(yè)基地;江西宜春一帶的花崗巖型鋰礦已經(jīng)步入現(xiàn)代化開發(fā)利用的軌道,但鋰資源又面臨危機(jī),宜春的鋰云母資源,以往是作為鉭鈮礦床的伴生資源來評價的,在目前的市場價格下,是否可以作為鋰–鈮–鉭共生礦床?而內(nèi)蒙古維拉斯托的鋰云母礦脈、角礫巖筒型礦體是否可以作為一種獨(dú)立的工業(yè)類型呢?上述問題無論是在新版的《礦產(chǎn)資源工業(yè)要求手冊》還是在《稀有金屬礦產(chǎn)地質(zhì)勘查規(guī)范》中均沒有明確的規(guī)定,不利于地質(zhì)勘查工作。因此,有必要在相關(guān)主管部門的支持下,鼓勵各企業(yè)按照各自的成本和產(chǎn)品方案提出企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)或群體標(biāo)準(zhǔn)。否則,探明的資源要想開發(fā)利用也難以獲得合法的“身份”。
沉積型鋰礦要不要作為工業(yè)類型也是一個迫切需要解決的問題。據(jù)報道云南滇中地區(qū)發(fā)現(xiàn)了“489×104 t 世界級特大型鋰礦”,已有企業(yè)投巨資建礦山,甚至被寫入 2022 年的玉溪市政府工作報告。但是,這么大量的鋰資源,是根據(jù)哪個行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)或者勘探規(guī)范探獲的?是否符合環(huán)保要求?是否具有市場競 爭 力 ?其 開 發(fā) 利 用 能 否 獲 得 采 礦 許 可 證 等 等 。這都是新問題、新情況,迫切需要解決,以免此類鋰礦資源的開發(fā)重走當(dāng)年稀土礦(無論是川西牦牛坪一帶的硬巖型稀土礦還是贛南的離子吸附型稀土礦)無序競爭、亂開亂挖、破壞環(huán)境、浪費(fèi)資源又沒有掌握市場話語權(quán)的老路。
在山西、河南、貴州的鋁土礦分布區(qū),沉積型鋰資源是非常豐富的;在廣西、貴州、云南、山西、內(nèi)蒙古等地區(qū)的煤礦甚至碳質(zhì)巖系中也伴生有鋰資源,而且其“資源量”是天文數(shù)字,但這部分資源能否開發(fā)利用,在“鋰礦大戰(zhàn)”中是否誤導(dǎo)社會各界,也是不容忽視的問題。否則,對于同一個礦床、同一個礦層甚至同一條偉晶巖型礦脈被分割為不同的礦業(yè)權(quán)分別進(jìn)行招拍掛的情況,也將頻繁出現(xiàn)。總之,當(dāng)前迫切需要構(gòu)筑新的管理模式,形成社會主義市場經(jīng)濟(jì)體制下根據(jù)市場變化尤其是市場價格變化和企業(yè)成本建立起動態(tài)評價、資源儲量動態(tài)計(jì)算的新型管理機(jī)制,及時管控好6Li 這樣的作為戰(zhàn)略性資源的高端開發(fā)與滇中等地尚未上儲量表的沉積型鋰資源的開發(fā)利用問題,避免可以作為可控核聚變原料的鋰資源被低端利用,也避免不成熟的、風(fēng)險極大的潛在資源被過分夸大,以至于影響國家層面和企業(yè)層面的決策,進(jìn)而波及戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)的安全和可持續(xù)發(fā)展。
結(jié)語
十年來,中國鋰礦已經(jīng)從鹵水型和偉晶巖型為主,拓展到了多種類型并存的新局面;成礦時代也從中新生代拓展到古生代等多個期次并存;成礦區(qū)帶增加了阿爾金、喜馬拉雅、大興安嶺西坡等重要區(qū)帶,并在川西的甲基卡、可爾因及新疆的大紅柳灘、吐格曼等地探獲了一批可以開發(fā)利用的偉晶巖型鋰輝石礦產(chǎn)地,在豫西、晉南、滇中等地發(fā)現(xiàn)了一 批 沉 積 型 鋰 礦 的 遠(yuǎn) 景 區(qū) ;研 發(fā) 出 “ 以 鋰 找 鋰 ”“3 定 2 參”“遙感找鋰”“生物找鋰”等一批新技術(shù)新方法,探獲了一批新的資源儲量,形成了新的資源格局,并且首次從可控核聚變的角度評價了甲基卡新三號脈的6Li 資源,為戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)發(fā)展布局提供了科學(xué)依據(jù)。需要強(qiáng)調(diào)的是,蝕變花崗巖型鋰礦(鋰云母)應(yīng)該作為當(dāng)前成礦預(yù)測的重要類型,在管理層面也應(yīng)該根據(jù)市場經(jīng)濟(jì)快速發(fā)展的現(xiàn)實(shí)需要及時改進(jìn)管理機(jī)制。
此外,中國在鋰礦資源勘查和科學(xué)研究方面還有a很多新進(jìn)展新成果,如深部探測的技術(shù)、化探的成果以及物理選礦等方面的成果,限于篇幅,此不贅述。可以期望,中國鋰礦無論是在地質(zhì)找礦還是科學(xué)研究以及高端開發(fā)利用等方面都將取得更大的成就。