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摘要
喜馬拉雅淡色花崗巖具有較好的稀有金屬成礦前景。珠穆朗瑪峰位于該淡色花崗巖帶的中部，其中大量的淡色花崗巖和偉晶巖出露，并成為珠穆朗瑪重要的巖石組成部分。近期，我們在珠峰前進(jìn)溝地區(qū)發(fā)現(xiàn)并采集了鋰成礦偉晶巖， 在手標(biāo)本上可以清晰看到淺褐紅色的鐵鋰云母。進(jìn)一步的全巖地球化學(xué)以及礦物學(xué)研究表明，前進(jìn)溝鋰成礦偉晶巖為鋰電氣石-鋰云母型偉晶巖， 具有稀有金屬元素( Be-Nb-Li) 含量高、Ｒb /Sr 比值高、Zr /Hf 和 Nb /Ta 比值低等特征。所有的礦物學(xué)和地球化學(xué)特征都表明該偉晶巖經(jīng)歷了高度的巖漿分異作用。礦物成分上看， 云母由鐵鋰云母演變?yōu)殇囋颇福姎馐珊陔姎馐葑優(yōu)殇囯姎馐?Fe、Mg 含量降低，Li 含量升高，這一特征直接指示著演化過程中巖漿成分的變化。這次發(fā)現(xiàn)， 是首次在該地區(qū)發(fā)現(xiàn)鋰成礦作用，也是我國喜馬拉雅首次報(bào)道鋰電氣石-鋰云母型偉晶巖的存在。結(jié)合珠穆朗瑪峰周圍( 普士拉、熱曲) 近期發(fā)現(xiàn)的鋰輝石-透鋰長石型偉晶巖，珠穆朗瑪?shù)貐^(qū)很可能成為我國重要的一個(gè)鋰( Li) 成礦遠(yuǎn)景區(qū)。
關(guān)鍵詞 喜馬拉雅; 珠穆朗瑪; 鋰成礦作用; 鋰電氣石-鋰云母型偉晶巖
稀有金屬元素，主要包括稀有親石元素( 如: Li、Be) 和高場強(qiáng)元素( 如: Nb、Ta) 。這些稀有金屬元素在新型產(chǎn)業(yè)( 如:新能源、新合金) 中作為技術(shù)型戰(zhàn)略元素，在過去十年中有著巨大的需求， 因此國際社會(huì)將它們列為“關(guān)鍵金屬元素”。稀有金屬資源， 以代表 Be 的綠柱石、硅鈹石等，代表 Nb-Ta 的鈮鐵礦族礦物、細(xì)晶石-燒綠石等，代表 Li 的鋰輝石、鋰云母等典型礦物的富集為特征，主要賦存在過鋁質(zhì)花崗巖和偉晶巖中。
喜馬拉雅淡色花崗巖與典型的稀有金屬花崗巖在巖石學(xué)和地球化學(xué)特征上具有明顯的相似性。王汝成等( 2017)的研究表明，喜馬拉雅淡色花崗巖的稀有金屬( Be-Nb-Ta) 成礦范圍廣，具有良好的稀有金屬成礦潛力，可成為中國重要的稀有金屬成礦帶。這一發(fā)現(xiàn)在很大程度上推動(dòng)了喜馬拉雅地區(qū)稀有金屬成礦潛力的研究。Liu et al. ( 2020) 的工作發(fā)現(xiàn)， 在普士拉地區(qū)， 珠穆朗瑪峰西北 44km 處，存在數(shù)十條寬約 0. 5 ～ 3m 的鋰輝石( -透鋰長石) 型偉晶巖脈體，全巖 Li含量高達(dá) 8460 × 10 － 6， 首次將普士拉地區(qū)確定為喜馬拉雅淡色花崗巖帶中重要的 Li 成礦點(diǎn)。
鋰( Li) 作為最輕的“關(guān)鍵金屬元素”， 被廣泛應(yīng)用于新興技術(shù)( 如: 可充電電池) 、核聚變技術(shù)甚至醫(yī)學(xué)。鋰成礦偉晶巖占全球鋰產(chǎn)量的 50% ～ 60% 。普士拉地區(qū)的鋰成礦作用主要體現(xiàn)在鋰輝石-透鋰長石型偉晶巖的產(chǎn)出。普士拉東南方不遠(yuǎn)處的珠峰前進(jìn)溝地區(qū)，在最近的淡色花崗巖地質(zhì)考察過程中， 我們發(fā)現(xiàn)了偉晶巖中晶形完好的綠柱石以及具有褐紅色-淺紅色多色性特征的鐵鋰云母，表明該地區(qū)具有明顯的鋰成礦潛力。在本次研究中，我們研究并確定了珠峰前進(jìn)溝地區(qū)淡色花崗巖的鋰成礦特征，希望能引起大家對珠峰地區(qū)鋰成礦作用的關(guān)注。
1 地質(zhì)背景與巖相學(xué)特征
喜馬拉雅淡色花崗巖是青藏高原廣泛分布且獨(dú)具特色的地質(zhì)組成，東西長 1500 多千米，南北寬 100 千米，是世界上最大且最典型的淡色花崗巖帶之一。按照其分布特征劃分為南部的高喜馬拉雅淡色花崗巖帶和北部的特提斯喜馬拉雅淡色花崗巖帶。珠峰地區(qū)淡色花崗巖位于高喜馬拉雅淡色花崗巖帶的中部，淡色花崗巖整體沿絨布峽谷廣泛分布( 圖 1a) 。沿著絨布峽谷向南，是眾多珠穆朗瑪峰攀登者的行進(jìn)路線，同時(shí)也是我們研究珠峰淡色花崗巖理想場所。淡色花崗巖和偉晶巖在前進(jìn)溝的南北兩側(cè)出露( 圖 1b) ，我們系統(tǒng)采集了不同的淡色花崗巖和偉晶巖樣品，并在前進(jìn)溝溝口海拔 ～ 5400m 的巨大滾石( 峰頂冰劈作用形成的碎石墜落) 上采集到了鋰電氣石-鋰云母型偉晶巖( 圖 1c) 。
圖 1 珠峰地區(qū)地質(zhì)概況
( a) 珠峰地區(qū)絨布峽谷地質(zhì)圖; ( b) 珠峰地區(qū)前進(jìn)溝淡色花崗巖野外照片; ( c) 珠峰地區(qū)前進(jìn)溝鋰成礦偉晶巖手標(biāo)本， Lpd-鋰云母， Znw-鐵鋰云母
珠峰地區(qū)廣泛分布的淡色花崗巖，主要由二云母花崗巖、白云母花崗巖、鈉長石花崗巖和花崗偉晶巖組成。二云母花崗巖主要由細(xì)粒的石英( ～ 30% ) 、鉀長石( ～ 28% ) 、斜長石( ～ 25% ; 奧長石和鈉長石) 、白云母( ～ 8% ) 、黑云母( ～ 7% ) 、石榴子石( 0% ～ 1% ) 組成; 白云母花崗巖主要由細(xì)粒的石英( ～ 33% ) 、鉀長石( ～ 22% ) 、斜長石( ～ 30% ， 主要為鈉長石) 、白云母( ～ 7% ) 、石榴子石( ～ 6% ) 、電氣石( ～ 1% ) 組成; 鈉長石花崗巖主要由細(xì)粒的石英( ～ 36% ) 、鉀長石( ～ 10% ) 、鈉長石( ～ 37% ) 、白云母( ～ 7% ) 、石榴子石( ～ 6% ) 、電氣石( ～ 3% ) 組成( 圖 2a-c) 。這些淡色花崗巖普遍以席狀或脈體的形式侵入到圍巖高喜馬拉雅變質(zhì)巖系中，花崗偉晶巖同樣以脈體形式出露在海拔更高的圍巖中，部分偉晶巖脈切穿了早期的淡色花崗巖?；◢弬ゾr的核部主要是由粗粒的鉀長石、鈉長石、石英、云母等組成， 邊部是由細(xì)粒的鈉長石、石英等組成， 在手標(biāo)本上可以看到晶形完好的石榴子石、電氣石、綠柱石等礦物( 圖 2d) ， 表明在偉晶巖中存在顯著的 Be 成礦作用。本次主要的研究對象為珠峰前進(jìn)溝鋰成礦偉晶巖，主要是由鉀長石( ～ 35% ) 、鈉長石( ～ 25% ) 、石 英 ( ～ 20% ) 、云 母 ( 鐵 鋰 云 母-鋰 云 母，～ 12% ) 、電氣石( 黑電氣石-鋰電氣石， ～ 6% ) 等組成，副礦物主要有綠柱石、鈮鐵礦族礦物、含鈮金紅石、鋯石、獨(dú)居石等。根據(jù)其特征的原生鋰礦物，是典型的鋰電氣石-鋰云母型偉晶巖，具有顯著的 Be-Nb-Ta-Li成礦特征。
圖 2 珠峰前進(jìn)溝淡色花崗巖與偉晶巖巖相學(xué)特征
( a) 二云母花崗巖光學(xué)顯微鏡照片; ( b) 白云母花崗巖光學(xué)顯微鏡照片; ( c) 鈉長石花崗巖光學(xué)顯微鏡照片; ( d) 含綠柱石偉晶巖手標(biāo)本照片 . 礦物縮寫: Kfs-鉀長石; Pl-斜長石; Qtz-石英; Ab-鈉長石; Grt-石榴子石; Mus-白云母; Bt-黑云母; Brl-綠柱石; Tur-電氣石
2 分析方法
全巖主量元素分析在核工業(yè)二三〇研究所分析測試中心完成，采用濕化學(xué)分析方法，F(xiàn) 利用離子活度計(jì)測定，其他元素使 X 射線熒光光譜儀測定，具體分析步驟參見國家標(biāo)準(zhǔn)GB /T 14506—2010 和 DZG93-05，所有主量元素分析結(jié)果的相對偏差優(yōu)于 5% 。全巖微量元素( 包括稀土元素) 分析在聚譜檢測科技有限公司( 南京) 使用 ICP-MS 完成， 儀器型號為 Agilent 7700X， 分析方法參見 Qi et al. ， 使用標(biāo)樣USGS 的 BHVO-2，AGV-2 和 W-2，以及 GeoPT9 的 OU-6 用于校準(zhǔn)，微量元素的分析精度優(yōu)于 10% 。
本次研究樣品的光學(xué)顯微鏡圖像和背散射( BSE) 圖像的拍攝以及礦物主量元素分析在南京大學(xué)內(nèi)生金屬礦床成礦機(jī)制研究國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室完成。拍攝 BSE 圖像所用儀器為 Zeiss Supra 55 場發(fā)射掃描電鏡和 JEOL JXA-8230 電子探針。礦物主量元素使用電子探針( JEOL JXA-8230) 進(jìn)行測定，工作條件為: 加速電壓 15kV，束流 20nA，束斑直徑 1μm( 云母束斑直徑為 5μm) 。分析礦物包括鐵鋰云母-鋰云母和黑電氣石-鋰電氣石， 礦物的主要組成元 素 的 峰 位 時(shí) 間 為10s，次要組成元素峰位時(shí)間為 20s， 背景測定時(shí)間為峰位時(shí)間的一半。分析標(biāo)樣為天然礦物鐵橄欖石、角閃石、磷灰石、黃玉等。數(shù)據(jù)由 ZAF 程序進(jìn)行統(tǒng)一校正。
圖 3 前進(jìn)溝鋰電氣石-鋰云母型偉晶巖全巖球粒隕石標(biāo)準(zhǔn) 化 稀 土 元 素 配 分 圖 解
3 分析結(jié)果
3. 1 全巖成分
表 1 列出了珠峰前進(jìn)溝鋰電氣石-鋰云母型偉晶巖的全巖主、微量元素組成分析結(jié)果。其主量元素具有以下特征:富 Si 和 Al，SiO2 和 Al2 O3 含量分別大于 75. 1% 和 13. 6% ; 富堿低 Ca，Na2 O + K2 O 含 量 為 9. 2% ～ 9. 6 % ，CaO 含 量 為0. 3% ～ 0. 4% ; TiO2 和 MgO 含量較低，分別低于為 0. 02% 和0. 06% 。同時(shí)也顯示過鋁質(zhì)特征( ACNK = 1. 05) 。其微量元素具有以下特征: 稀土總量極低， 僅為 1. 0 × 10 － 6 ～ 2. 6 ×10 － 6 ; 具有明顯的 Eu 負(fù)異常， 明顯四分組效應(yīng)( 圖 3) ; 稀有金屬元素含量較高， 如 Be ( 39 × 10 － 6 ) 、Nb ( 35 × 10 － 6 ) 、Li( 855 × 10 － 6 ) 等; Ｒb /Sr 比 值 高 ( 67 ～ 112) ， Nb /Ta 比 值 低( 2. 5 ～ 2. 9) ， Zr /Hf 比值低( 18. 7 ～ 19. 1) 。
表 1 珠峰前進(jìn)溝鋰電氣石-鋰云母型偉晶巖全巖主量( wt% ) 和微量( × 10 － 6 ) 元素成分
3. 2 礦物成分
3. 2. 1 云母
鐵鋰云母與鋰云母是前進(jìn)溝鋰成礦偉晶巖最主要的鋰礦物，兩者多共生在一起。云母呈板片狀，晶體較大，在手標(biāo)本上可以清晰看到，云母板片達(dá) 2 ～ 3cm 寬。在光學(xué)顯微鏡下，鐵鋰云母和鋰云母具有明顯的多色性，分別為褐紅-淺褐色，淺紅-無色( 圖 4a) 。根據(jù)背散射圖像( BSE) 以及電子探針分析( EMPA) ，發(fā)現(xiàn)云母的核部較亮的是鐵鋰云母，邊部較暗的是鋰云母( 圖 4a， b) ，鋰的含量從核部向邊緣逐漸增加。核部鐵鋰云母含有約 38. 5% ～ 49. 4% SiO2、約 19. 7%～ 21. 7% Al2 O3、約 1. 5% ～ 4. 6% Li2 O、約 8. 0% ～ 20. 6%FeO 和約 0. 5% ～ 1. 5% MgO，邊部鋰云母含有約 52. 6% ～57. 9% SiO2、約 16. 3% ～ 19. 5% Al2 O3、約 5. 5% ～ 7. 1%Li2O、約 0. 8% ～ 5. 4% FeO 和約 0. 1% ～ 0. 4% MgO( 表 2) 。
圖 4 云母礦物特征與成分
( a) 光學(xué)顯微鏡照片; ( b) 背散射圖像， Clb-鈮鐵礦; ( c) 云母 Al( iv + vi) -Ｒ2 + -Si 成分分類圖解詳細(xì)數(shù)據(jù)見電子版附表 2
附表 1 普士拉鋰輝石( -透鋰長石) 型偉晶巖全巖主量( wt% ) 和微量( × 10 － 6 ) 元素成分
續(xù)附表1
附表2典型鋰成礦偉晶巖中云母成分統(tǒng)計(jì)（wt%）
續(xù)附表2
3. 2. 2 電氣石
電氣石相較于云母顆粒較小，顆粒小于 3mm，手標(biāo)本上可以看到細(xì)小的柱狀晶形。在光學(xué)顯微鏡下，電氣石具有明顯多色性，黑電氣石呈現(xiàn)褐紅-淺褐黃色多色性，鋰電氣石呈現(xiàn)藍(lán)綠-淺藍(lán)綠的多色性，可見明顯的柱狀結(jié)構(gòu)( 圖 5a) 。鋰電氣石常分布在黑電氣石的邊緣( 核部為黑電氣石，邊緣為鋰電氣石; 圖 5a) 。背散射圖像下， 同樣觀察到很多極細(xì)小的鋰電氣石顆粒 ( 10 ～ 20μm; 圖 5b) 。根 據(jù) 電 子 探 針 分 析( EMPA) ，黑 電 氣 石 含 有 較 低 的 SiO2 含 量 ( 34. 7% ～35. 6% ) 、Al2O3 含量( 32. 5% ～ 35. 7% ) 、Li2 O 含量( 0. 3% ～1. 0% ) ，相對較高的 FeO 含量( 9. 8% ～ 14. 2% ) 、MgO 含量( 0. 1% ～ 0. 5% ) ; 鋰電氣石含有較高的 SiO2 含量( 35. 4% ～36. 6% ) 、Al2O3 含量( 35. 8% ～ 38. 0% ) 、Li2O 含量( 1. 1% ～1. 6% ) ，相對較低的 FeO 含量 ( 3. 5% ～ 8. 6% ) 、MgO 含量( ＜ 0. 1% ) ( 表 3) 。
4 討論
4. 1 高分異的鋰電氣石-鋰云母型偉晶巖
傳統(tǒng)觀念認(rèn)為，喜馬拉雅淡色花崗巖主要來自于高喜馬拉雅結(jié)晶巖系的原地部分熔融，不同程度的結(jié)晶分異作用導(dǎo)致巖漿形成了不同的巖石，并且產(chǎn)出綠柱石、富 Hf 鋯石、鈮鐵礦族礦物等礦物組合。珠峰前進(jìn)溝鋰電氣石-鋰云母型偉晶巖，全巖具有較高的 Ｒb /Sr 比值，低的 Zr /Hf、Nb /Ta 比值，同時(shí)含有極低的 TiO2 和稀土元素( ＲEE) 含量， 稀土含量與普士拉鋰輝石( -透鋰長石) 型偉晶巖相類似( 圖 2) ，這些都表明它具有極高的結(jié)晶分異程度。另外， 鋰( Li) 是一種堿金屬元素，在大部分長英質(zhì)造巖礦物中具有不相容性， 通常在極晚期的花崗質(zhì)巖漿中富集。地殼巖石中 Li 的平均濃度僅為 20 × 10 － 6 ，典型花崗巖中 Li 的平均濃度為 65 × 10 － 6 ，一般偉晶巖( 無 Li 成礦作用) 中 Li 平均濃度為約 52 × 10 － 6 ( 6 × 10 － 6 ～ 288 × 10 － 6) 、細(xì)晶巖中 Li 平均濃度為約 82 ×10 － 6 ( 7 × 10 － 6 ～ 324 × 10 － 6) 。前進(jìn)溝鋰電氣石-鋰云母型偉晶巖全巖 Li 含量有 855 × 10 － 6 ，遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于地殼、花崗巖、偉晶巖和細(xì)晶巖中的 Li 平均含量， 與典型的 Li 成礦偉晶巖，如 Tanco 偉晶巖( Li ＞ 743 × 10 － 6 ;) 、Big Whopper 偉晶巖( Li ＞ 968 × 10 － 6;) 等相類似。假如以 25% 的比例作為熔體可抽取的臨界值，一個(gè)花崗質(zhì)巖漿體系至少要經(jīng)過 4 次結(jié)晶分離作用才有可能造成鋰礦物的結(jié)晶。因此，鋰( Li) 成礦作用的出現(xiàn)必須要求花崗巖巖漿經(jīng)歷極高程度的結(jié)晶分異，鋰礦物( 鋰電氣石、鋰云母等) 的出現(xiàn)，直接指示著它的高分異特征。
表 2 珠峰前進(jìn)溝鋰電氣石-鋰云母型偉晶巖鐵鋰云母-鋰云母成分( wt% )
表 3 珠峰前進(jìn)溝鋰電氣石-鋰云母型偉晶巖黑電氣石-鋰電氣石成分( wt% )
4. 2 成礦礦物的指示作用
電氣石和云母作為主要的鋰賦存礦物，它們的結(jié)晶是鋰成礦作用的直接體現(xiàn)，指示極高的演化程度。同時(shí)，這些成礦礦物的成分也在隨著巖漿的演化而發(fā)生改變。云母，由核部的鐵鋰云母逐漸演變成邊部的鋰云母 ( 圖 4c) ，成分中Li2O 含量顯著升高，F(xiàn)eO、MgO 含量不斷降低( 表 2) 。通過統(tǒng)計(jì)典型的鋰成礦偉晶巖( 含鋰云母) 中云母成分， 我們發(fā)現(xiàn)云母成分主要有兩種演化趨勢，一種是由白云母逐漸向( 多硅) 鋰云母演化，另一種則是像前進(jìn)溝鋰成礦偉晶巖中的云母一樣，由鐵鋰云母逐漸向( 多硅) 鋰云母演化( 圖 4c) 。電氣石，由核部的黑電氣石逐漸演變成邊部的鋰電氣石，其中 Li2O 含量顯著升高，F(xiàn)eO、MgO 含量降低( 表 3) 。前進(jìn)溝鋰成礦偉晶巖中的電氣石與世界上典型的鋰成礦偉晶巖中的電氣石相類似( 例如南陽山) ，成分上由 Fe 端元( 黑電氣石) 逐漸向 Li 端元( 鋰電氣石) 演化( 圖 5c) 。隨著巖漿演化的進(jìn)行，云母和電氣石，這兩個(gè)特征的鋰成礦礦物，成分變化上具有一致性， 其中 Fe、Mg 含量均不斷降低，與之對應(yīng)是 Li 的含量不斷升高。這一特征直接指示著演化過程中巖漿成分的變化。
鋰礦物的結(jié)晶通常具有序列性，鋰電氣石、鋰云母的結(jié)晶，相較于鋰輝石、透鋰長石，指示巖體具有更高的演化程度。前進(jìn)溝鋰電氣石-鋰云母型偉晶巖，可能要比普士拉鋰輝石( -透鋰長石) 型偉晶巖，經(jīng)歷了更高程度的分異作用。從電氣石的礦物成分變化上看，前進(jìn)溝鋰成礦偉晶巖中的電氣石 Mg 含量均很低，F(xiàn)e 含量不斷降低，Li含量持續(xù)升高， 由黑電氣石演化到鋰電氣石; 而普士拉鋰成礦偉晶巖中的電氣石從偉晶巖脈體的邊部往核部，先是 Mg含量不斷降低，而后 Fe 含量降低，Li 含量逐漸升高，但并未演化到鋰電氣石( 圖 5c) 。電氣石的成分也表明，前進(jìn)溝鋰電氣石-鋰云母型偉晶巖比普士拉鋰輝石( -透鋰長石) 型偉晶巖代表著更高的巖漿演化程度。
圖 5 電氣石礦物特征與成分
( a) 光學(xué)顯微鏡照片， Elb-鋰電氣石; Sch-黑電氣石; ( b) 背散射圖像; ( c) 電氣石成分分類圖解，詳細(xì)數(shù)據(jù)見電子版附表 3
附表3典型鋰成礦偉晶巖中電氣石成分統(tǒng)計(jì)（wt%）
續(xù)附表3
5 結(jié)論與展望
珠峰地區(qū)前進(jìn)溝鋰成礦偉晶巖，根據(jù)其特征鋰礦物，確定為鋰電氣石-鋰云母型偉晶巖。全巖地球化學(xué)以及礦物學(xué)研究皆表明，前進(jìn)溝鋰電氣石-鋰云母型偉晶巖具有極高的演化程度。隨著巖漿演化的進(jìn)行，云母由鐵鋰云母演變?yōu)殇囋颇?，電氣石由黑電氣石演變?yōu)殇囯姎馐?，F(xiàn)e、Mg 含量逐漸降低，Li 含量顯著升高，這一特征很好地指示了巖漿演化的趨勢。鋰電氣石、鋰云母的出現(xiàn)，相較于鋰輝石、透鋰長石，代表著更高的演化程度，前進(jìn)溝很可能也存在更為多樣的鋰成礦作用，如透鋰長石、鋰輝石型偉晶巖。
珠穆朗瑪峰，作為世界的第三極，一直以來都是眾多攀登愛好者的圣地，也是我們地質(zhì)工作者最向往的地方之一。本次研究，是我國藏南喜馬拉雅首次報(bào)道鋰電氣石-鋰云母型偉晶巖的存在，珠峰前進(jìn)溝很可能是繼普士拉之后，喜馬拉雅淡色花崗巖帶中又一個(gè)不同類型的鋰( Li) 成礦點(diǎn)。另外，在前進(jìn)溝西北方向以及普士拉北北東方向的熱曲，也發(fā)現(xiàn)了鋰輝石-透鋰長石型偉晶巖的存在。珠穆朗瑪?shù)貐^(qū)眾多不同亞型的含鋰偉晶巖的發(fā)現(xiàn)，表明該地區(qū)是我國有重要研究前景的一個(gè)鋰( Li) 成礦遠(yuǎn)景區(qū)。
