The C-H-O Isotopic Composition and Significance of Spodumene for Redamen Pegmatite Type Rare Metal Deposit in Western Sichuan
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摘要: 热达门稀有金属矿床位于川西可尔因伟晶岩型矿田的南西部，文章在详细的矿床地质特征研究基础上，系统采集同一矿脉同一矿体不同标高（3540～3830 m）的矿石，分析测试了锂辉石单矿物中的C-H-O同位素组成以及不同矿物中的包裹体特征。矿物中包裹体主要以富液相包裹体为主，锂辉石中包裹体盐度集中于8%~20%，均一温度180~330℃，属于中-低盐度、中-高温成矿流体；石英中包裹体盐度集中于0%~8%，均一温度150~240℃，属于低盐度、低温流体。C-H-O同位素测试结果显示热达门稀有金属矿床中的锂辉石δD值为-97.5‰～-104.7‰（平均-102.8‰），相对于可尔因地区其他锂矿床，δD值明显偏小，δ18OH2O值为-0.34‰～2.88‰（平均1.032‰），表明成矿流体可能有大气降水的混入，并受到了围岩黑云母而长花岗岩体的影响。矿床中锂辉石的δ13CV-PDB值为-10‰～-16.6‰，平均-12.7‰，反映主成矿期碳的来源具有岩浆系统和大气降水系统的混合性质，与岩浆-地幔源（花岗岩、地幔多相体系）的低温蚀变有关，并可能混入部分由沉积有机物质经脱羧基作用（decarboxylation）生成CO2。通过对矿物C-H-O同位素及流体包裹体进行研究，进一步明确了成矿流体来源及演化过程。Abstract: The Redamen rare metal deposit is located in the south western part of Keeryin pegmetite typed ore field in western Sichuan. It is a special deposit in the aspects of surrounding rock, element mineralization zoning and distance. The ore with different elevation (3540~3830 m) of the same vein and the same orebody is systematically collected, spodumene single mineral is selected to analyze the C-H-O isotope composition and features of inclusions in different minerals.The inclusions in minerals are mainly liquid-rich inclusions. The salinity of the inclusions in spodumene is 8%~20%, and the homogenization temperature is 180~330℃. The inclusions belong to the ore-forming fluid with medium-low salinity and medium-high temperature. The inclusions in quartz have salinity of 0%~8%, homogenization temperature of 150~240℃, and belong to low salinity and low temperature fluid. The results of C-H-O isotope test show that the δD/‰ of spotamene in the Redamen rare metal deposit ranges from -97.5 to -104.7 (average of -102.8). Compared with the Lijiagou deposit in the southeast of the ore field, the δD/‰ of spodumene is obviously smaller, with the δ18OH2O/‰ ranging from -0.34 to 2.88 (average of 1.032). However, it is basically consistent with the main metallogenic period of spodumene in Lijiagou deposit, indicating that the ore-forming fluid of late mineralization (that is, the main metallogenic period of spodumene) is mixed with meteoric water. The δ13CV-PDB/‰ of spodumene in the Redamen rare metal deposit ranges from -10 to -16.6, with an average of -12.7, indicating that the carbon source in the main mineralization period (spodumene formation period) has a mixed nature of magmatic system and meteoric precipitation system, which is related to the low temperature alteration of magmatic mantle source (granite, mantle multi-phase system) and may be mixed with CO2 generated by the decarboxylation of deposited organic materials. Through the study of mineral C-H-O isotopes and fluid inclusions, the source and evolution process of ore-forming fluids were further clarified.
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Keywords:
- Pegmatite type /
- Rare metal /
- Spodumene /
- C-H-O isotopee /
- Redamen
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川西花岗伟晶岩型稀有金属成矿带是我国最重要的稀有金属成矿带之一，主要包括甲基卡和可尔因两个矿田[1-2]。近年来，可尔因矿田内相续发现了李家沟、党坝、业隆沟、热达门等数个超大型、大型稀有金属（锂）矿床，可尔因矿田预测氧化锂远景资源量可达700万t [1-3]。
近年来，随着勘查工作的进行，前人对可尔因矿田进行了大量研究，对可尔因矿田成矿模式、成岩（矿）时代、成矿背景、成矿流体来源等进行了研究。唐文春等在李家沟锂矿总结了伟晶岩“高氧逸度、低密度、低温”成矿作用，建立“构造-岩浆-流体耦合的伟晶岩大脉”成矿模式，成功指导发现了党坝超大型锂矿。李建康等[4]系统研究了可尔因复式岩体的演化规律，从岩浆结晶分异程度的角度分析了不同类型伟晶岩分布的位置和原因，初步总结了可尔因稀有金属矿床的成矿模式。大量研究成果表明，成矿时代集中于190~210 Ma[1]，形成于造山后构造背景。费光春[4]等通过对李家沟锂辉石矿床中含锂辉石（锂云母）伟晶岩进行研究，提出成矿流体早期以岩浆水为主，后期存在大气降水的加入，含锂矿物沉淀发生在高-中温、富CO2的流体中。
热达门稀有金属矿床目前正处于勘查评价阶段，前期仅对其矿床地质特征及成矿模式进行了研究[5]，研究程度较低。随着勘查工作进行，矿床规模已达大型，通过对比发现，相对于李家沟、党坝等锂矿床，热达门矿床具有以下不同特征：①主矿体围岩主要为太阳河黑云母二长花岗岩，而非三叠系西康群变沉积岩或者侏倭组角岩；②距可尔因岩体中心的二云母花岗岩地表出露边界距离超过8 km（一般为3～5 km [6-8]）；③在垂直方向上，锂位于伟晶岩中上部，铍位于中下部，矿化元素分带极为清晰。这些不同提高了可尔因西南部稀有金属找矿潜力，本文通过对热达门稀有金属矿床地质特征、锂辉石C-H-O同位素的研究，探讨锂辉石的成矿流体来源，以期进一步拓展可尔因矿田找矿空间，为可尔因西南部稀有金属找矿工作提供依据。
1. 区域地质背景
热达门稀有金属矿床隶属金川县观音桥镇，位于可尔因伟晶岩矿田的西南部（图1），其大地构造位置位于松潘—甘孜造山带中部，秦岭造山带南部，羌塘—昌都陆块以东，扬子陆块西缘[9]（图1a）。松潘—甘孜地体造山事件主要发生在晚三叠世，是三叠系晚期华北板块和羌塘-昌都陆块与扬子板块相互俯冲、碰撞的结果[10]。由于成矿过程中经历了古特提斯和新特提斯两个造山阶段，该区域上主要出露的地层为以巨厚层沉积-变质岩为主的西康群[1]，包括中三叠统杂谷脑组（T2z）、晚三叠统株倭组（T3zh）、晚三叠统新都桥组（T3x）、晚三叠统罗空松多组（T3lk）等地层，其岩性主要由一系列灰黑色长英质砂岩、粉砂岩、绢云母板岩、泥质板岩及灰岩等组成，总厚度大于5500 m。受印支晚期构造作用影响，区域发育大量褶皱与断层，其中北西-南东向的可尔因复式背斜和观音桥复式向斜对区域控矿具有重要意义[2]（图1）。
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可尔因一带发育大量中酸性侵入岩，面积约250 km2，区域上出露的岩浆岩包括太阳河-热达门岩体、可尔因复式岩体两大岩体，两大岩体虽然在成岩时间上相近，但是成岩方式与岩浆物质来源均有所差异，因此二者之间联系有限[11]。太阳河-热达门岩体位于可尔因矿田西南部，形成于碰撞环境下，岩浆由下地壳物质部分熔融形成[12]，以黑云母二长花岗岩为主，其次为石英闪长岩。石英闪长岩主要分布于热达门附近，但并未参与成矿；黑云母二长花岗岩则出露于业隆沟西侧。可尔因复式岩体由可尔因岩体、木则岩体、斯曼措岩体等多个岩体构成，位于可尔因矿田东北部，成岩时间集中于180~230 Ma[5,8,9,13]，是松潘-甘孜变质沉积岩在角闪岩相环境下深度20 km以上部分熔融形成[14-16]，主要出露二云母花岗岩，沿可尔因复式背斜侵入，面积约188 km2，可尔因复式岩体东部出露黑云母正长花岗岩，东南部零星出露少量黑云母二长花岗岩，控制了包括李家沟锂辉石矿、党坝锂辉石矿、斯曼措锂辉石矿等多个锂辉石矿床[17-18]。
2. 矿床地质特征
矿区内发现各类伟晶岩脉共计16条，据其矿化特征，可划分为含Li伟晶岩脉、含Be伟晶岩脉和其他伟晶岩脉三种 [2]。位于矿区南部热达门矿段中的Ⅰ-1、Ⅰ-2、Ⅰ-3号矿体最为重要（图2），均赋存在Ⅰ号伟晶岩脉中，经工程证实，Ⅰ号伟晶岩脉其走向延伸超过2000 m（P31至P56号勘查线），倾向延深大于800 m。该条伟晶岩深部（海拔+3400 m以下）主要为粗粒含电气石钠长石型伟晶岩；其中部海拔+3400～+3900 m之间主要为中细粒锂辉石钠长石型伟晶岩；而其上部可见细粒钠长石型伟晶岩；石英脉则出现在该伟晶岩带走向上相对更高的位置。围岩一般为太阳河黑云二长花岗岩（侵位时间为印支—燕山期, 岩体年龄为180～229 Ma[8,19-21]），亦有上三叠统侏倭组（T3zh）角岩（捕虏体）、片岩。围岩一般表现为角岩化、石榴子石化等热接触变质特征。伟晶岩脉矿化不均匀，在垂向（上侵）具一定的分带性，矿体西—中段浅部矿化强烈，向深部锂矿化减弱而铍矿化增强。中—东段锂矿体延深至高程3500 m 以上（图3），并有继续向东部、深部延伸的趋势[22-24]。BeO相对富集的部位主要在岩脉体的深部，在Li2O含量贫化的区域，二者形成的矿体总体上表现出相互分离的现象，矿体伴生Nb、Ta和Rb等稀有金属，Nb2O5为0.0035%～0.0114%，平均0.0079%，Ta2O5为0.0014%～0.0060%，平均0.0036%，达到综合利用指标，可进行综合回收利用；BeO为0.015%～0.056%，平均0.04%，Rb2O为0.07%～0.21%，平均0.12%，达到综合回收指标要求，但选矿实验表明其未在精矿或者尾矿当中富集，无法进行回收利用。
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图 2 热达门矿床地质简图1. 上三叠统侏倭组；2. 闪长岩；3. 石英闪长岩；4. 黑云二长花岗岩；5. 锂矿体及编号；6. 伟晶岩脉；7. 地质界线；8. 勘查线Figure 2. Geologicai sketch map of Redamen deposit![]()
图 3 热达门矿床32号勘探线剖面简图1. 上三叠统侏倭组；2. 黑云二长花岗岩；3. 地质界线；4. 锂矿体及编号；5. 伟晶岩；6. 钻孔及编号Figure 3. No.32 exploration line section of Redamen deposit含矿伟晶岩主要为伟晶结构（中粒、粗粒结构为主），次为交代熔蚀结构（图4d、4e）、碎裂结构，其他如它形粒状结构、蠕虫结构（图4c）、筛状结构（图4f）在矿石中亦较常见，主要矿物成分为长石、石英、锂辉石和云母，含量达80%～90%，其他矿物主要有铌钽铁矿、绿柱石和电气石等。矿石中锂辉石以中-细晶板柱状结构为主，晶体呈半自形-自形定向分布（图4a），长1～10 cm，宽0.1～2 cm。长石、石英等则以中-细晶它形粒状结构为主，云母主要呈中-细晶自形片状结构。矿石以块状构造为主，矿体边部局部可见条带状构造（图4b）。矿体中锂辉石含量为10%～30%，少量绿柱石及微量铌钽铁矿。脉石矿物主要有石英、钠长石和微斜长石。其他副矿物含量较少，分布不均，有电气石、锆石、磷灰石等。矿体中Li2O含量为0.71%～2.46%，平均1.25%，BeO含量为0.021%～0.061%，平均0.0036%，Nb2O5含量为0.0024%～0.0076%，平均0.0079%，Ta2O5含量为0.0019%～0.0121%，平均0.0036%[25-26]。
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图 4 热达门矿床伟晶岩露头及镜下显微照片a. 锂辉石地表特征（钠长石锂辉石伟晶岩定向排列特征）；b. 含矿伟晶岩边部局部呈条带状构造；c. 含锂辉石电气石钠长花岗岩的花岗结构（透射正交光，25X）；d. 石英交代白云母形成的蠕虫状结构（透射正交光，100X）；e. 锂辉石经交代溶蚀后剩余残晶及空洞（透射正交光，40X）；f. 石英交代锂辉石形成筛状结构（透射正交光，25X）(Qtz-石英，Pl-斜长石，Kfs-钾长石，Ms-白云母, Spd-锂辉石，1-空洞)Figure 4. Photos of outcrop rock specimens and micrographs of Redamen deposit3. 样品采集及测试方法
经过精细地野外地质调查和综合分析，本次系统采集了同一矿脉（I号）中的同一矿体（I-3），但不同标高（从而反映垂直方向上的变化规律，图3）（表1）的钻孔岩心矿石样品5件。样品在剖面上主要反映伟晶岩脉的向上（或向外）延伸发育特征。同时，根据野外大量观察和研究，我们认为同一矿脉不同标高中的锂辉石是同一成矿阶段所形成，只是矿物组成可能存在一定的差异，可能与成矿温度、交代、围岩等有一定的关系。
表 1 热达门稀有金属矿床P32剖面采样情况Table 1. P32 profile sampling situation of Redamen rare metal deposit序号 工程名称 矿体名称 样号 高程/m 品位（Li2O/%） 1 ZK32-01 I-3 H2、H3 3793 （2.38, 1.77）
（平均2.08）2 ZK32-02 H8、H10 3735 （1.85, 1.62）
（平均1.74）3 ZK32-07 H8、H7 3678 （1.28, 1.25）
（平均1.27）4 ZK32-03 H3、H2 3615 （1.51, 1.28）
（平均1.40）5 ZK32-04 H10、H9 3540 （2.12, 2.21）
（平均2.17）流体包裹体测试与C-H-O同位素质谱测试均在核工业北京地质研究院分析测试研究中心进行，流体包裹体测试首先通过镜下观察，确定测试对象，然后通过LINKAM THMS600型冷热台测试其均一温度、冰点温度。C、H同位素分析仪器型号为MAT-253稳定同位素质谱仪（编号：8633），O同位素分析仪器型号为Delta v advantage气体同位素质谱计（编号：11278）。O同位素测试根据BrF5法[27]获得纯净的O2，再将纯化后的O2在700℃与石墨反应转化为CO2，最后送质谱测试。H同位素测试通过爆裂法分离获得水，再使用Zn还原法 [28]获得可供质谱测试的H2。C同位素测试是先将样品烘干，然后使用爆裂法获得包裹体中气体，再用组合冷阱分离出CO2，最后送质谱测试。氢同位素（δD）以V-SMOW标准报出，氧同位素（δ18O）以V-SMOW和V-PDB标准报出，碳同位素（δ13C）以V-PDB标准报出。其中C、O同位素分析精确度为±0.2‰，H同位素精确度为±2‰[29]。
4. 讨 论
4.1 流体包裹体特征
锂辉石矿物中包裹体极为发育，主要为成群分布、成带状分布，其中以呈透明无色的纯液包裹体与呈无色-灰色的富液体包裹体为主，部分视域内发育呈无色-灰色的H2O-CO2三相包裹体与呈无色-深灰色的富气体包裹体；石英矿物中包裹体极为发育，主要为成群分布、成带状分布，其中以呈无色-灰色的富液体包裹体为主，其次为呈透明无色的纯液包裹体、呈无色-灰色的富气体包裹体与呈深灰色的气体包裹体，部分视域内发育呈无色-灰色的H2O-CO2三相包裹体。测试结果见表2。
表 2 流体包裹体测试结果Table 2. Fluid inclusion test results样品编号 赋存矿物 个数 气液比/% 均一温度/℃ Th，CO2
/℃盐度/% ZK32-01-H3 石英 13 10~85 169~303 24.9~28.2 3.01~8.82 锂辉石 11 10~35 166~271 29.1~29.3 8.00~12.32 ZK32-02-H10 石英 9 10~40 149~307 26.4 1.91~7.92 锂辉石 13 10~80 179~331 29.2 2.57~19.29 ZK32-07-H7 石英 7 10~35 146~297 29.0~29.2 1.64~13.57 锂辉石 18 20~25 269~317 \ 5.51~6.03 ZK32-03-H3 石英 9 10~35 189~332 22.9~27.4 4.33~14.46 锂辉石 24 10~15 178~259 \ 10.73~16.15 ZK32-04-H10 石英 6 15~60 197~332 29.6~29.7 5.05~7.05 锂辉石 29 10~60 158~338 25.9~30.4 7.59~17.87 通过表2、图5可以看出，整体盐度较低，锂辉石盐度范围为2.57%~19.29%，主要集中于8%~20%，属于中-低盐度流体；石英盐度范围为1.64%~14.46%，主要集中于0%~8%，属于低盐度流体。结合图6可以看出，锂辉石中的流体包裹体均一温度分布不均匀，CO2均一至液相温度范围为25.9~30.4℃，均一温度范围为158~338℃，主要集中于180~330℃，属于中-高温成矿流体；石英中的流体包裹体均一温度分为两类，150~240℃与270~330℃，主要集中于150~240℃，属于低温流体，CO2均一至液相温度范围为22.9~29.7℃。
综上所述，成矿早期以中-高温、中-低盐度的岩浆热液为主，并伴随少量大气降水或地下水渗入。随着成矿作用的进行，成矿流体来源逐渐发生改变，以中-低温、低盐度的流体为主，表明后期存在大量大气降水或地下水的渗入。
4.2 H-O同位素特征
热达门及可尔因矿田区其他伟晶岩型稀有金属矿床锂辉石C、H、O同位素组成及计算结果见表3。从表3中可以看出，热达门稀有金属矿床锂辉石的δD为-97.5‰～-104.7‰（平均-102.8‰），δ18OH2O为-0.34‰～2.88‰（平均1.032‰），在不同标高上H-O同位素值并无出现规律性变化，与可尔因锂辉石的δD（-83‰～-100‰，平均-92.25‰）、δ18OH2O（0.54‰～6.54‰，平均4.19‰）较为接近，在氢同位素数值上，明显低于李家沟矿床锂辉石的δD（为-61.6‰～-85.5‰，平均-73.8‰）。热达门稀有金属矿床锂辉石的δ13CV-PDB为-10‰～-16.6‰，平均-12.7‰，在不同标高上数值并无规律性变化，与李家沟矿床晚期成矿阶段锂辉石的δ13CV-PDB（-11.8‰～-18.7‰，平均-16.0‰）范围较为一致，而与可尔因矿床锂辉石的δ13CV-PDB（-7‰～-10.3‰，平均-8.58‰）差距较大，后者δ13CV-PDB值明显偏大[30-32]。
表 3 可尔因矿田稀有金属矿床锂辉石C、H、O同位素组成Table 3. Spodumene C, H, O isotopic composition of rare metal deposit in Keeryin ore field序号 样号 岩性 矿床 δ18OV-SMOW
/‰δ18OV-PDB
/‰δDV-SMOW
/‰δ13CV-PDB
/‰δ18OH2O
/‰T
/℃来源 1 KEYK-1 白云母钠长石锂辉
石伟晶岩可尔因 16 -14.5 -89 -7 5.64 242 据文献[17] 2 KEYK-10 10.9 -19.4 -83 -9.8 0.54 242 3 KEYK-2 14.4 -16.0 -97 -10.3 4.04 242 4 KEYK-6 16.9 -13.6 -100 -7.2 6.54 242 5 LPD1H2 钠长石锂辉
石伟晶岩李家沟矿床晚期
成矿阶段11.1 -19.2 -61.6 -11.8 -0.21 220 据文献[9] 6 LPD2H2 14 -16.4 -68.7 -16.2 2.69 220 7 LPD3H2 13 -17.4 -79.4 -17.2 1.69 220 8 LPD4H2 11.7 -18.6 -85.5 -18.7 0.39 220 9 ZK32-01 钠长石锂辉
石伟晶岩热达门床 12.4 -17.9 -104.1 -11 1.58 231 本文 10 ZK32-02 11.2 -19.1 -97.5 -10 -0.34 215 11 ZK32-07 12.1 -18.2 -104.3 -16.6 2.88 273 12 ZK32-03 11.6 -18.8 -102.5 -14 0.43 223 13 ZK32-04 11.3 -19.1 -105.6 -12 0.61 234 注：①锂辉石的δ18OH2O值通过平衡分馏公式方程1000 lnα=2.75×106/T2 [32]计算得出；②δ18OPDB=0.97002×δ18OSMOW-21.98 [33]；③ δ18OV-SMOW/‰=1.03092×δ18OV-PDB/‰+30.92 [33] 从热达门稀有金属矿床成矿流体δD-δ18O组成（图7）中更加明显直观地看出，锂辉石的H-O同位素投点多数位于可尔因矿田范围内，位于李家沟矿床晚期锂辉石投点的下方，说明热达门稀有金属矿床晚期成矿作用（即锂辉石主成矿期）的成矿流体有大气降水的混入。邓运等认为李家沟矿床锂辉石、石英的C、H、O同位素反映成矿流体早期来源于岩浆水，晚期有大气降水的混入[8]。廖芝华等也认为党坝矿床锂辉石、石英的C、H、O同位素反映成矿流体主要为岩浆水来源，与深部岩浆活动有关，流体在迁移过程中混入了少量的大气来源流体[3]。
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热达门稀有金属矿床锂辉石成矿流体δDV-SMOW值为-97.55‰~-105.6‰，平均-102.8‰（表2、表3），低于邻区可尔因矿田（-83‰～-100‰），也低于李家沟矿床（-61.6‰~-85.5‰）。火成岩中氢主要存在于角闪石和黑云母等含水矿物中，其δD值一般为-30‰~180‰，但绝大多数为-50‰～-90‰，其δ18O值为5‰~13‰，从基性岩到酸性岩δ18O值具有明显增高趋势。花岗岩的δD值在-50‰~-85‰之间，通常贫δ18O的花岗质岩石，δD也较低。δD值低于-85‰的火成岩，往往受到大气降水高温热液蚀变作用的影响。花岗岩中的黑云母和角闪石的δD值很少高于-60‰。但是，富白云母的花岗闪长岩和伟晶岩的δD值高达-60‰~-35‰。一般认为，这些岩石曾经以某种方式与大气降水或海水发生过同位素的交换[34-35]。
热达门矿床锂辉石成矿流体δDV-SMOW值偏低，并不在火成岩范围内，“正常”岩浆水的H同位素为-50‰～-85%，若为晶洞碱性花岗岩，其H同位素均低于“正常”岩浆水的H同位素值[36-38]，李培忠通过钾长石的δD估算，对应全岩的δD值为-106‰～-144‰[39]，变质水的H同位素数值相对岩浆水总体上较大，最高可达-40%[40]。而岳相元等认为热达门矿床的围岩主要属于亚碱性过铝质高钾钙碱性S型花岗岩[20]。因此，热达门矿床锂辉石δDV-SMOW值偏低可能与其围岩黑云二长花岗岩有关，含矿热液与围岩黑云二长花岗岩发生交代作用，导致含矿热液的δDV-SMOW值偏低。热达门矿床交代作用可能一致持续到锂辉石成矿后期，在矿体内形成交代、溶蚀残晶及空洞（图4e、4f），对锂辉石矿物晶体进行了改造，使锂辉石矿体发生了局部贫化。
4.3 C同位素特征
主要地质体或碳储库的碳同位素组成之间δ13Ｃ值差别较大，使碳同位素能够成为示踪流体来源的重要手段之一。从碳同位素组成（图8）可以看出，热达门稀有金属矿床锂辉石的δ13CV-PDB范围与李家沟矿床的δ13CV-PDB范围基本一致，数值略有偏大。邓运等[9]认为李家沟锂辉石矿床成矿早期δ13CCO2值与岩浆系统（-9‰～-3‰）[38]或者地幔（-5‰～-7‰） [39]相似，显著的高于有机质（-27‰）、大气CO2（-8‰，-7‰～-11‰）[42]、大陆地壳（-7‰） [43]、溶解CO2大气水（-9‰～-20‰）[44]等碳库数值。李家沟矿床成矿中期δ13CCO2值的范围与溶解CO2大气水高度相似，也有极少部分分布于岩浆系统，成矿晚期δ13CCO2值则完全处于溶解CO2大气降水范围内。δ13CCO2在李家沟矿床成矿中期与晚期的值比成矿早期的值更低，说明成矿流体的碳来源在中后期发生了改变，成矿中期的δ13CCO2‰值有少部分处于岩浆系统说明成矿流体的改变属于过渡性质。热达门稀有金属矿床锂辉石中的δ13Ｃ范围（δ13CV-PDB为-10‰～-16.6‰，平均-12.7）也具有类似的特征。即主成矿期（锂辉石形成期）碳的来源具有岩浆系统和大气降水系统的混合性质，这与H-O同位素组成图解（图6）所反映的信息基本一致。对于热达门稀有金属矿床δ13CV-PDB范围总体偏右（平均值偏大）等信息，可能与热达门矿床的矿体部分围岩为花岗岩类有关。花岗岩类中的δ13CPDB/‰值相对于沉积有机物而言，具有明显偏高的特征（图9）。
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图 9 热达门稀有金属矿床锂辉石的δ18O-δ13C图解（底图据[45]）Figure 9. δ18O versus δ13C diagram of spodumene from Redamen rare metal deposit在δ18OSMOW/‰-δ13CPDB/‰图解（图9）中，给出了地壳流体中CO2的三大主要来源（有机质、海相碳酸盐岩和岩浆-地幔源）的碳、氧同位素值范围，并用箭头标出了从这3个物源经8种主要过程产生CO2时，其同位素组成的变化趋势[45-47]。从图9可以看出，热达门稀有金属矿床锂辉石中碳、氧同位素值投影位于典型的岩浆-地幔源与有机质源之间，与岩浆-地幔源（花岗岩、地幔多相体系）的低温蚀变有关，并可能混入部分由沉积有机物质经脱羧基作用（decarboxylation）生成CO2。
本文通过对热达门稀有金属矿床伟晶岩脉中的锂辉石与石英进行流体包裹体及C-H-O同位素进行研究，对其成矿流体来源及演化过程进行研究，结合野外工作情况，在热达门矿床西南侧发现相同的岩体，同时有少量含锂辉石钠长石伟晶岩脉出露，是未来的重点找矿区域。
5. 结 论
（1）矿物中包裹体主要以富液相包裹体为主，成矿流体以锂辉石中的包裹体为主，盐度集中于8%~20%，均一温度180~330℃，属于中-低盐度、中-高温成矿流体；后期流体以石英中的包裹体为主，盐度集中于0%~8%，均一温度150~240℃，属于低盐度、低温流体。表明成矿早期以中-高温、中-低盐度的岩浆热液为主，并伴随少量大气降水或地下水渗入，后期存在大量大气降水或地下水的渗入。
（2）热达门稀有金属矿床中锂辉石的δD为-97.5‰～-104.7‰（平均-102.8‰），相对于矿田南东部的李家沟矿床明显偏小；δ18OH2O为-0.34‰～2.88‰（平均1.032‰），与李家沟矿床锂辉石主成矿期值基本一致，表明成矿流体可能有大气降水的混入。锂辉石δD/‰值偏低可能是含矿热液与围岩黑云二长花岗岩发生交代作用，导致含矿热液的δDV-SMOW值偏低造成的。
（3）热达门稀有金属矿床中锂辉石的δ13CV-PDB/‰为-10～-16.6，平均-12.7，反映主成矿期碳的来源具有岩浆系统和大气降水系统的混合性质，与岩浆-地幔源（花岗岩、地幔多相体系）的低温蚀变有关，并可能混入部分由沉积有机物质经脱羧基作用（decarboxylation）生成CO2。
（4）热达门稀有金属伟晶岩矿床和区域内李家沟、党坝伟晶岩型锂矿矿床的成矿地质特征有所不同, 其产出位置位于远离可尔因岩体南西侧的太阳河-热达门岩体中。通过调查发现，在热达门矿床西南侧有零星的含锂辉石钠长石伟晶岩脉出露，可当做下一步找矿的重点区域。
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图 2 热达门矿床地质简图
1. 上三叠统侏倭组；2. 闪长岩；3. 石英闪长岩；4. 黑云二长花岗岩；5. 锂矿体及编号；6. 伟晶岩脉；7. 地质界线；8. 勘查线
Figure 2. Geologicai sketch map of Redamen deposit
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图 3 热达门矿床32号勘探线剖面简图
1. 上三叠统侏倭组；2. 黑云二长花岗岩；3. 地质界线；4. 锂矿体及编号；5. 伟晶岩；6. 钻孔及编号
Figure 3. No.32 exploration line section of Redamen deposit
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图 4 热达门矿床伟晶岩露头及镜下显微照片
a. 锂辉石地表特征（钠长石锂辉石伟晶岩定向排列特征）；b. 含矿伟晶岩边部局部呈条带状构造；c. 含锂辉石电气石钠长花岗岩的花岗结构（透射正交光，25X）；d. 石英交代白云母形成的蠕虫状结构（透射正交光，100X）；e. 锂辉石经交代溶蚀后剩余残晶及空洞（透射正交光，40X）；f. 石英交代锂辉石形成筛状结构（透射正交光，25X）(Qtz-石英，Pl-斜长石，Kfs-钾长石，Ms-白云母, Spd-锂辉石，1-空洞)
Figure 4. Photos of outcrop rock specimens and micrographs of Redamen deposit
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图 9 热达门稀有金属矿床锂辉石的δ18O-δ13C图解
（底图据[45]）
Figure 9. δ18O versus δ13C diagram of spodumene from Redamen rare metal deposit
表 1 热达门稀有金属矿床P32剖面采样情况
Table 1 P32 profile sampling situation of Redamen rare metal deposit
序号 工程名称 矿体名称 样号 高程/m 品位（Li2O/%） 1 ZK32-01 I-3 H2、H3 3793 （2.38, 1.77）
（平均2.08）2 ZK32-02 H8、H10 3735 （1.85, 1.62）
（平均1.74）3 ZK32-07 H8、H7 3678 （1.28, 1.25）
（平均1.27）4 ZK32-03 H3、H2 3615 （1.51, 1.28）
（平均1.40）5 ZK32-04 H10、H9 3540 （2.12, 2.21）
（平均2.17）
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表 2 流体包裹体测试结果
Table 2 Fluid inclusion test results
样品编号 赋存矿物 个数 气液比/% 均一温度/℃ Th，CO2
/℃盐度/% ZK32-01-H3 石英 13 10~85 169~303 24.9~28.2 3.01~8.82 锂辉石 11 10~35 166~271 29.1~29.3 8.00~12.32 ZK32-02-H10 石英 9 10~40 149~307 26.4 1.91~7.92 锂辉石 13 10~80 179~331 29.2 2.57~19.29 ZK32-07-H7 石英 7 10~35 146~297 29.0~29.2 1.64~13.57 锂辉石 18 20~25 269~317 \ 5.51~6.03 ZK32-03-H3 石英 9 10~35 189~332 22.9~27.4 4.33~14.46 锂辉石 24 10~15 178~259 \ 10.73~16.15 ZK32-04-H10 石英 6 15~60 197~332 29.6~29.7 5.05~7.05 锂辉石 29 10~60 158~338 25.9~30.4 7.59~17.87
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表 3 可尔因矿田稀有金属矿床锂辉石C、H、O同位素组成
Table 3 Spodumene C, H, O isotopic composition of rare metal deposit in Keeryin ore field
序号 样号 岩性 矿床 δ18OV-SMOW
/‰δ18OV-PDB
/‰δDV-SMOW
/‰δ13CV-PDB
/‰δ18OH2O
/‰T
/℃来源 1 KEYK-1 白云母钠长石锂辉
石伟晶岩可尔因 16 -14.5 -89 -7 5.64 242 据文献[17] 2 KEYK-10 10.9 -19.4 -83 -9.8 0.54 242 3 KEYK-2 14.4 -16.0 -97 -10.3 4.04 242 4 KEYK-6 16.9 -13.6 -100 -7.2 6.54 242 5 LPD1H2 钠长石锂辉
石伟晶岩李家沟矿床晚期
成矿阶段11.1 -19.2 -61.6 -11.8 -0.21 220 据文献[9] 6 LPD2H2 14 -16.4 -68.7 -16.2 2.69 220 7 LPD3H2 13 -17.4 -79.4 -17.2 1.69 220 8 LPD4H2 11.7 -18.6 -85.5 -18.7 0.39 220 9 ZK32-01 钠长石锂辉
石伟晶岩热达门床 12.4 -17.9 -104.1 -11 1.58 231 本文 10 ZK32-02 11.2 -19.1 -97.5 -10 -0.34 215 11 ZK32-07 12.1 -18.2 -104.3 -16.6 2.88 273 12 ZK32-03 11.6 -18.8 -102.5 -14 0.43 223 13 ZK32-04 11.3 -19.1 -105.6 -12 0.61 234 注：①锂辉石的δ18OH2O值通过平衡分馏公式方程1000 lnα=2.75×106/T2 [32]计算得出；②δ18OPDB=0.97002×δ18OSMOW-21.98 [33]；③ δ18OV-SMOW/‰=1.03092×δ18OV-PDB/‰+30.92 [33]
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2. 阚晓平. 川西某锂辉石矿全尾砂充填材料特性试验研究. 矿业研究与开发. 2023(11): 23-27 . 百度学术
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