我国学者在伟晶岩型锂矿床成矿机理方面取得进展

　　

图 受控于围岩温度的伟晶岩型锂矿床成矿模式图

　　在国家自然科学基金创新研究群体项目（批准号：42021002）“陆内岩石圈演化与浅表响应”资助下，中国科学院广州地球化学研究所王强研究员团队及合作者在伟晶岩型锂矿成矿机理方面取得进展。研究成果以“伟晶岩型锂矿床形成于低温的围岩中（Pegmatite lithium deposits formed within low-temperature country rocks）”为题，于2025年1月8日在线发表在《自然·通讯》（Nature Communications）。论文链接：https://www.nature.com/articles/s41467-024-55793-8。

　　为应对因二氧化碳等温室气体排放引起的全球变暖这一气候危机，众多国家和组织达成了在2050年左右实现净零碳排放（net-zero emission）的共识，我国也承诺在2060年左右实现碳中和（即净零碳排放）。在许多国家，燃油汽车产生的尾气是二氧化碳排放主要来源之一。因此，电动汽车取代燃油汽车将是大势所趋。

　　锂电池是电动汽车的核心部件，电动汽车的推广将导致锂需求的爆发式增长。根据国际能源署预测，相比于2020年，全球在2030年对锂的需求将增加30倍，到2050年会增加至100倍。可以预测，在未来数十年内，全球将面临锂资源的供给风险与挑战。高纯度的锂矿石则主要来自于伟晶岩型锂矿床，伟晶岩广泛存在于自然界中，但只有极少部分含有锂矿资源。因此，研究伟晶岩型锂矿床中锂的超常富集机制对找矿勘查和开发利用均具有重要意义。

　　针对这一重要科学问题，王强研究员团队在对川西甲基卡超大型伟晶岩型锂矿床天然样品系统分析的基础上，结合热通量和扩散模拟，发现伟晶岩脉的锂含量不仅取决于初始熔体的锂含量，还受控于侵位时的围岩温度（图）。围岩温度主要取决于母岩体（岩浆储库）产生的热场，即近端的围岩具有高温，远端的围岩具有低温。在高温围岩中，由于伟晶岩脉的热寿命较长，即便初始伟晶岩熔体富含高浓度的锂，大部分锂也会通过扩散作用从伟晶岩脉迁移到围岩中，难以形成富锂伟晶岩。相反，在低温围岩中，伟晶岩脉的热寿命较短，扩散作用相对较弱，伟晶岩能够保留大部分的锂，利于富锂伟晶岩的形成。这一理论很好地解释了伟晶岩矿床中的经典分带模式，即绝大部分的富锂伟晶岩都分布在距母岩体0.5~2.0公里的低温围岩区域。

　　该成果揭示了伟晶岩成矿系统中控制成矿与否的新因素—围岩温度，这一新发现不仅对伟晶岩成矿理论作出重要突破，还为找矿勘查提供了方向：低级热变质的围岩是勘探锂矿体的主要目标。

　　研究成果入选《自然·通讯》（Nature Communications）亮点论文，该期刊也发表了题为“Lithium loss from pegmatites controlled by country rock temperature”的评述论文（论文链接：https://www.nature.com/articles/s41467-024-55794-7），专门介绍这一新进展，认为其提出的“围岩温度控制伟晶岩锂扩散丢失程度”模型，突出了深部过程与浅部过程的复杂相互作用（“highlight the complex interplay of deeper and shallower processes”），即岩浆、流体和围岩共同决定了锂伟晶岩的最终形成。