郝雪峰，彭宇，唐屹，白憲洲，張彤，何洋飄，付小方，梁斌

1)四川省地質(zhì)調(diào)查院，成都， 610081；2)西南科技大學(xué)環(huán)境與資源學(xué)院，綿陽， 621000

關(guān)鍵金屬是新能源、現(xiàn)代高科技產(chǎn)業(yè)及航空航天和國(guó)防軍工等行業(yè)不可或缺的原料，對(duì)關(guān)鍵金屬礦產(chǎn)的勘查和研究已上升為國(guó)家戰(zhàn)略(陳駿，2019)。四川南部興文地區(qū)位于揚(yáng)子陸塊西緣，峨眉山大火成巖省外帶(圖1a)，區(qū)內(nèi)廣泛分布與二疊紀(jì)碳酸鹽巖/峨眉山玄武巖風(fēng)化有關(guān)的上二疊統(tǒng)龍?zhí)督M(P3lt)黏土巖(圖1b)，具有形成鋰等關(guān)鍵金屬資源的地質(zhì)背景和成礦條件。本次以川南興文地區(qū)龍?zhí)督M(P3lt)下部鋁質(zhì)黏土巖為調(diào)查研究對(duì)象，地質(zhì)調(diào)查工作發(fā)現(xiàn)其為L(zhǎng)i、Ga、Nb、REE等關(guān)鍵金屬的富集層，具有很好的找礦前景。

圖1 峨眉山玄武巖分布示意圖(a)； 研究區(qū)地質(zhì)簡(jiǎn)圖(b)及礦石照片——含黃鐵礦高嶺石黏土巖(c)，褐鐵礦化高嶺石黏土巖(d)和碳質(zhì)高嶺石黏土巖(e)

1 研究方法

采用地質(zhì)填圖、剖面測(cè)量、樣品采集與測(cè)試等方法，對(duì)上二疊統(tǒng)龍?zhí)督M(P3lt)下部鋁質(zhì)黏土巖中Li、Ga、Nb、REE等關(guān)鍵金屬元素的含量、礦體特征等進(jìn)行分析研究。樣品送成都綜合巖礦測(cè)試中心分析測(cè)試。

2 研究結(jié)果

調(diào)查區(qū)位于興文地區(qū)長(zhǎng)寧背斜分布區(qū)，核部為寒武系、奧陶系，兩翼依次志留系、二疊系及三疊系，二疊系平行不整合于志留系之上，由下而上為下二疊統(tǒng)梁山組(P1l)、中二疊統(tǒng)棲霞組(P2q)和茅口組(P2m)、上二疊統(tǒng)龍?zhí)督M(P3lt)和長(zhǎng)興組P3c)(圖1b)。含礦地層為龍?zhí)督M(P3lt)，與下伏茅口組(P2m)平行不整合接觸，厚120 m左右，巖性主要為灰褐、灰黃、灰黑色砂巖及粉砂巖、頁巖夾煤層及菱鐵礦，偶夾灰?guī)r薄層，下部為高嶺石黏土巖，厚5～20 m，Li、Ga、Nb、REE等關(guān)鍵金屬富集其中。黏土巖主要由高嶺石及少量蒙脫石、水鋁石、水云母等組成，巖(礦)石類型主要有灰色高嶺石黏土巖、淺灰色含黃鐵礦高嶺石黏土巖(圖1c)(風(fēng)化后為黃褐色褐鐵礦化高嶺石黏土巖(圖1d))、灰色—棕灰色碳質(zhì)(植物化石)高嶺石黏土巖(圖1e)。

在興文地區(qū)長(zhǎng)寧背斜兩翼及轉(zhuǎn)折端40余千米的長(zhǎng)度范圍內(nèi)(圖1b)，在龍?zhí)督M(P3lt)下部32個(gè)地質(zhì)調(diào)查點(diǎn)位上共采集40件黏土巖樣品。分析結(jié)果表明(表1)，樣品中Li含量變化大，為31.7×10-6～2053×10-6，平均218.1×10-6，有8件樣品Li含量為232×10-6～2053×10-6，達(dá)到了鋁土礦中鋰綜合利用的指標(biāo)(Li2O≥0.05%，Li≥232×10-6)。Ga含量26.5×10-6～73.2×10-6，平均52.9×10-6，僅有2件樣品含量低于現(xiàn)行的鎵礦資源工業(yè)指標(biāo)要求(30×10-6)。Nb2O5含量41×10-6～309×10-6，平均181×10-6，除1件樣品外其余均達(dá)到風(fēng)化殼型礦床一般工業(yè)指標(biāo)(80×10-6)。稀土氧化物總量(TRE2O3)含量0.031%～0.409%，平均0.098%，34件樣品的TRE2O3達(dá)到了風(fēng)化殼型礦床一般工業(yè)指標(biāo)0.05%，15件樣品TRE2O3在0.1%及以上；輕重稀土比值(LREE/HREE)為1.1～10.3，平均4.3，其中11件樣品(LREE/HREE)為1.1～2.5，低于華南富含重稀土的離子吸附型稀土礦異常 LREE/HREE 比值(3.5)(王學(xué)求等，2020)，表明這些樣品相對(duì)富含重稀土。

表1 川南興文地區(qū)上二疊統(tǒng)龍?zhí)督M下部黏土巖中Li、Ga、Nb、REE等關(guān)鍵金屬含量分析結(jié)果

最近在與四川南部鄰接的貴州、云南等地，發(fā)現(xiàn)了產(chǎn)于碳酸鹽巖風(fēng)化形成的鋁土質(zhì)黏土巖中的新類型鋰礦，稱為碳酸鹽黏土型鋰礦(溫漢捷等，2020)，其中不僅富含Li，而且也是Ga、Nb、Sc、REE等關(guān)鍵金屬的富集層(溫漢捷等，2020；杜藺等，2022；金中國(guó)等，2019)。調(diào)查區(qū)龍?zhí)督M平行不整合于中二疊統(tǒng)棲霞組、茅口組灰?guī)r之上，具有一定的碳酸鹽黏土型鋰礦特征；另外川南興文地區(qū)位于峨眉山大火山省的外帶，區(qū)內(nèi)龍?zhí)督M(P3lt)向西數(shù)十千米即相變?yōu)槠叫胁徽嫌诙朊忌叫鋷r(P3e)之上的宣威組(P3x)，推測(cè)其中Li、 Ga、Nb、REE等關(guān)鍵金屬可能來自于下伏二疊紀(jì)灰?guī)r及峨眉山玄武巖的風(fēng)化產(chǎn)物。廣泛分布于川南的、與二疊紀(jì)碳酸鹽巖/峨眉山玄武巖風(fēng)化有關(guān)的龍?zhí)督M下部黏土巖是一個(gè)Li、 Ga、Nb、REE等多種關(guān)鍵金屬的富集層，該區(qū)具有極大的關(guān)鍵金屬找礦潛力。

3 結(jié)論

(1)川南興文地區(qū)上二疊統(tǒng)龍?zhí)督M下部高嶺石黏土巖中富集Li、Ga、Nb、REE等關(guān)鍵金屬，是一個(gè)多種關(guān)鍵金屬的富集層。

(2)四川南部地區(qū)位于峨眉山大火山省的外帶，廣泛分布與二疊紀(jì)與碳酸鹽巖/峨眉山玄武巖風(fēng)化有關(guān)的龍?zhí)督M下部黏土巖，是一個(gè)極具Li、 Ga、Nb、REE等多種關(guān)鍵金屬找礦前景的地區(qū)。