2020, Vol. 29
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锂是重要的战略矿产资源，是当代社会经济发展的关键矿种之一，战略地位不断提升[1].我国锂矿资源丰富，主要集中在西藏、青海、四川、新疆、江西等省（区），矿床类型有伟晶岩型、卤水型和沉积型（黏土型），以前两类为主.黏土型主要与火山岩有关，近年又新发现了与碳酸盐岩有关的黏土型锂矿床[2].
广西壮族自治区位于中国南部，与云南、贵州等省毗连，已知的锂矿资源主要为伟晶岩型，集中分布于桂东北地区，以栗木和茅安塘等矿床为代表[3-4].滇-黔-桂为我国金矿、铝土矿和锰矿的重要产区.目前，云南和贵州均在锂矿找矿上取得了突破，黔南下石炭统铝质黏土岩中有锂、镓等的超常富集，滇中盆地发现碳酸盐黏土型独立锂矿[2, 5-6].广西近年也开展了相关的研究，桂西崇左-贤按地区煤系地层中发现了锂的超常富集[7-8]，巴马地区花岗斑岩局部锂含量达工业品位[9].本文在以往研究的基础上，综合分析区域地质背景、地球化学异常和成矿地质条件，试图对桂西地区沉积型锂矿成矿物源和找矿潜力进行综合评价，为下一步勘查提供依据.
1 地质背景桂西地区位于古特提斯构造域与环太平洋构造域的复合部位，属扬子板块西南缘晚古生代-中生代复合型裂谷盆地的一部分.区内断裂构造发育，以北西、北东向为主，其中又以北西向右江（F2）、靖西（F4）、那坡（F5）断裂最为重要（图 1）.加里东运动以来，在区域引张体制下，呈现台-盆相间的构造格局.
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图 1 桂西晚古生代-中生代沉积简图（据文献[10]修改） Fig.1 Sedimentary sketch map of Late Paleozoic-Mesozoic in West Guangxi (Modified from Reference [10]) 1-三叠纪碎屑岩沉积（Triassic clastic sediment）；2-泥盆-二叠纪台地（Devonian-Permian platform）；3-泥盆-二叠纪深水盆地斜坡相（Devonian-Permian deep-water basin slope facies）；4-寒武-奥陶纪古陆（Cambrian-Ordovician paleocontinent）；5-辉绿岩（diabase）；6-地质界线（geological boundary）；7-角度不整合（angular unconformity）；8-伸展不整合（extensional unconformity）；9-区域断裂（regional fault）；F2-右江断裂（Youjiang fault）；F3-凭祥断裂（Pingxiang fault）；F4-靖西断裂（Jingxi fault）；F5-那坡断裂（Napo fault） |
区域出露地层有寒武系、泥盆系、石炭系、二叠系、三叠系及第四系，以上古生界和中生界为主，其中三叠系分布最广，地层厚度最大.沉积建造多样，如早泥盆世早中期以滨岸相碎屑岩沉积为主，至晚期开始台地、盆地相沉积分异；早泥盆世晚期至晚二叠世，浅水台地相区为浅色碳酸盐岩沉积，半深水、深水斜坡-盆地相区为深色碳酸盐岩、硅质岩、陆源细碎屑岩夹基性火山岩及其碎屑岩，台地边缘-斜坡相区局部发育生物礁.台地边缘为伸展不整合面环绕，柳江、东吴等伸展不整合构造事件使得台内或边缘形成了一系列不整合面及古风化壳，有晚泥盆/早石炭、中/晚二叠、晚二叠/早三叠系等.古风化壳以尧云岭组和合山组规模最大，合山组可见多达8层，部分单层厚可达十余米.
区域岩浆岩零星分布，主要出露火山岩及侵入岩.晚古生代以来，桂西及邻区经历了泥盆纪-早三叠世伸展裂陷及中三叠世残余盆地的动力演化过程，发生了以基性火山熔岩、辉绿岩侵入为主的海西-印支期多期次的构造-岩浆事件，形成铝、锰、金、锑、铁等“层控型”矿产，其中铝土矿产于晚二叠世地层，为浅海相沉积型、次生堆积型；硫铁矿产于晚二叠世浅海相、海陆交互相沉积.
2 地球化学异常特征中国西南地区主要有甲基卡-马尔康、昆明-遵义、桂西三大Li地球化学异常区（图 2）.甲基卡-马尔康异常区已发现甲基卡、李家沟等伟晶岩型锂矿床，昆明-遵义异常区已发现小山坝、大竹园等沉积型锂矿.贵州贵阳、遵义地区锂矿化主要伴生于铝土矿中，大竹园、小山坝等伴生锂矿的铝土矿区多位于43×10-6~61×10-6异常区（图 2），且多数铝土矿区富Ga，而非富Li.广西铝土矿中亦多伴生有Ga的富集，但Li尚未达到可利用水平.滇中盆地（昆明地区）黏土型锂矿化[2]亦位于这一异常范围，未产出在锂异常的浓集中心.伟晶岩型锂矿位于异常浓集中心，如川西甲基卡、党坝地区，而富锂的铝土矿或煤矿床均位于异常浓集中心的边部中等-较强异常区，如贵阳-遵义地区[6].滇中盆地发现的碳酸盐黏土型锂矿高异常值主要位于昆明周边，即遵义-个旧锂异常区西南部的次高异常甚至低异常区[2].
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图 2 中国西南地区锂元素地球化学异常简图（据文献[11-12]修改） Fig.2 Geochemical anomaly map of lithium in Southwest China (Modified from References [11-12]) 1-锂矿床（lithium deposit）；2-伴生锂（associated lithium）；3-早-中三叠世火山喷发沉积物（Early-Middle Triassic volcanic eruption sediment）；4-峨眉山大火成岩省分带（Mt. Emeishan large igneous province zonation）；5-桂西地区（West Guangxi） |
区域地球化学低背景区的相对高异常区具有较大找矿前景，这已在大量找矿实践中得到证实.与甲基卡-马尔康和昆明-遵义Li异常相比较，桂西Li异常的规模和强度虽不如前二者，但它处于相对较低的Li背景场中，异常规模和强度仍远高于其周边地区（图 2）. Li异常浓集和分带明显，峰值可达250×10-6，Li与Be、Al、Fe、Sc等元素为正相关，与Si负相关（图 3）.应注意的是，Li、Be异常与Al2O3、Sc异常浓集中心位置存在较大差异.
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图 3 桂西地区1: 20万化探异常元素R型聚类分析谱系图 Fig.3 R-mode cluster analysis of elements by 1: 200000 geochemical anomaly in West Guangxi |
以右江断裂（F2）为界，Li异常大致可分为南北两个异常分区.南异常位于靖西-德保-平果-扶绥一带，桂西地区铝土矿基本位于该异常区，但铝土矿与Li的异常浓集中心并不一致.铝土矿分布于Al2O3、Sc异常浓集中心，对应Li、Be的中强异常，甚至是弱异常区（崇左-南宁一带）.北异常位于凤山-东兰-大化一带，Li、Be异常强度高于南异常区，Al2O3、Sc异常则弱于南异常区，铝土矿仅零星分布，硫铁矿基本位于北异常内凤山-东兰一带Li、Be强异常区.煤矿基本位于Li异常外带低值异常区，局部与铝土矿重叠.异常展布形态与地层基本吻合，主要分布于石炭、二叠及三叠系.南异常区Li异常与二叠系合山组吻合度高，而北异常区则与石炭系尧云岭组更加密切（图 4）.
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图 4 桂西地区锂元素地球化学异常图 Fig.4 Geochemical anomaly map of lithium in West Guangxi 1-合山组（Heshan fm.）；2-尧云岭组（Yaoyunling fm.）；3-出露岩体/脉（rock mass/dike）；4-推断隐伏岩体（inferred concealed rock mass）；5-Li异常（lithium anomaly）；6-Al2O3异常（Al2O3 anomaly）；7-铝土矿（bauxite deposit）；8-硫铁矿（pyrite deposit）；9-煤矿（coal deposit）；10-钨锡矿（tungsten-tin deposit）；11-前人锂调查取样位置（lithium sampling location of previous study） |
针对铝土矿、煤矿区岩矿石中Li的富集特征，前人开展了一些研究[8, 13-16].南异常区内崇左东罗、德保巴头和靖西新圩矿区锂含量分别为83.5×10-6、＜200×10-6和5.25×10-6~145×10-6；北异常区内上林贤按和东兰大同矿区锂含量分别为199.1×10-6（最高1870×10-6）和46.5×10-6~1393.6×10-6，明显高于南异常区（表 1）.铝土矿、铝土岩和黏土岩中，以黏土岩锂含量最高.一方面是因为黏土矿物对锂的吸附作用；另一方面是从铝土矿到黏土岩，形成环境由氧化向还原转化，锂在相对还原环境更易于保存[17].北异常区分布较多硫铁矿，间接反映了其形成于相对还原环境，锂的富集潜力更大.
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表 1 桂西部分矿区锂含量 Table 1 Lithium contents in some orefields of West Guangxi |
铝土矿中共、伴生镓、钪、锂、铌等多种有益元素，如贵州伴生锂的铝土矿往往镓和锂含量都高.桂西南铝土矿资源丰富，也普遍伴生镓、钪等元素，累计查明伴生镓资源储量达5.9×104 t [13]，但铝土矿中锂含量远低于山西、河南、贵州的铝土矿[14]，显示出与邻近省份的显著不同.
3.1 物源分析碳酸盐黏土型锂矿含锂层位主要为晚古生代与新生代沉积间断面上的古风化壳，而古风化壳中的成矿物质来自基底的不纯碳酸盐岩，黏土岩中锂的富集可能来自白云岩风化过程中酸不溶物的积累[2, 16].当下伏地层为以白云岩或不纯的灰岩为主的碳酸盐岩、泥质岩组合时，风化壳厚度大且稳定；当下伏地层为纯碳酸盐岩或页岩、粉砂质岩石时，其厚度小且变化大[17].黔北务川-正安-道真富锂铝土矿区形成于局限的半封闭海湾，仅北部以水道与外海连通，其余三面为地势较高的剥蚀区环绕；黔中遵义-贵阳地区富锂黏土层位于黔中古陆西南缘，仅有南部与海域相通，海水由南向北侵入.它们的物源均来自剥蚀区，成矿母质经短距离搬运进入海湾，于滨岸湿地环境成矿[2, 16, 18].云南滇中古陆东缘的昆明-玉溪地区Li异常高值点远多于泸西古岛边缘的潭葛营地区，滇中古陆较之泸西古岛能为成矿提供更丰富的锂；而远离古陆（岛）的沉积中心区Li异常普遍低于古陆（岛）边缘.这些研究均指示滇黔地区沉积型锂矿的物源与古陆风化残余物密切相关.这些风化残余物在古陆（岛）附近沉积成为锂超常富集的找矿目标层位（下石炭统九架炉组和下二叠统倒石头组黏土层）[2, 16].
侯莹玲等[19]认为桂西铝土矿的物源主要为华南西南缘古特提斯二叠纪大陆岩浆弧酸性火山岩，部分可能为峨眉山大火成岩（玄武岩），而非下伏茅口组灰岩和古陆.史晓颖等[20]认为右江盆地西南缘可能属印支地块的北部边缘，而北部属扬子地块的西南缘.张佳莉等[15]对桂西德保、靖西、崇左地区典型铝土矿大部分稀有、稀散元素进行了评价，结果显示镓、钪最为富集，次为锆、铪、铌、钽，这些元素均达到综合回收利用标准，而锂则达不到利用标准.这些研究都显示桂西右江断裂以南地区的沉积环境和物源与滇黔地区不同，与右江断裂以北地区同样存在较大差异.同时，桂西铝土矿严格分布在孤立碳酸盐台地区，形成于氧化至次氧化的陆相沉积环境.孤立台地所能提供锂的物源显然是有限的，它虽引起了锂的富集，但不足以达到综合利用水平.北异常区属斜坡相，较南异常区沉积环境更浅，更靠近扬子地块碳酸盐岩物源区，推断其锂的富集主要来源于扬子陆块碳酸盐岩的剥蚀产物.
值得注意的是，黔、贵地区锂矿勘查实践已经表明，并不是上述沉积环境、赋矿层位和物源条件满足便一定有锂的超常富集[2]，不能排除其他因素的影响.马圣钞[12]认为峨眉山大火成岩省内带中酸性岩浆活动可能与重庆、四川等地早、中三叠世界线富锂黏土岩原岩有成因联系.黏土岩中锂含量与中酸性岩浆作用关系明显，黏土岩年龄越晚，其锂含量越高.中国西南地区已发现黏土型锂矿的地区主要位于大火成岩省的外带，锂元素异常浓集亦表现出一定的沿外带分布的特征，桂西地区位于大火成岩省的外带（图 2）.以往报道的黏土型锂矿成因上与火山灰联系密切[2]，大火成岩省可能也提供了部分物源.
3.2 勘探方向及找矿建议桂西地区锂异常除部分位于已有或推断的岩体上，多数显示出环绕它们分布的特征（图 3）.靖西-德保地区高值异常围绕德保一带岩体或推断隐伏岩体分布，龙州-平果-武鸣地区围绕罗维一带隐伏岩体分布，凤山-大化-河池及隆林地区异常亦多位于岩体或推断隐伏岩体周边，显示出酸性岩浆活动对锂富集的影响.伟晶岩型锂矿往往共伴生铌、钽、铍、锡等矿化，而桂西地区除罗维、南丹有钨锡矿，巴马地区有铌钽矿化外，其他未见相关的矿化信息，且这3处对应的锂异常强度并不高（图 4）.锂作为一种挥发分元素，在岩浆演化的晚期沿同生断裂上升后沿沉积间断面，尤其在黏土岩的化学障吸附作用下沉淀，富集甚至形成矿床是完全可能的，并不一定要形成伟晶岩型矿化.黔北地区发现了沉积型锂和钨同时富集的现象[5]，一定程度上反映了岩浆作用对锂成矿存在影响.
锂在黏土岩和铝土岩中含量远高于铝土矿，Li元素为铝品位不足的补充[2].南异常区有相对密集的铝土矿，而北异常区铝土矿稀少；但北异常区铝土矿矿化普遍.这也在一定程度上预示着北异常区Li具有良好的富集潜力.右江断裂以北的凤山-东兰-大化地区Li异常更好，同时更靠近扬子古陆西南边缘，二叠系茅口组和泥盆系融县组为灰岩、白云质灰岩及白云岩等碳酸盐岩，能为沉积区提供丰富的物源.其边缘合山组和石炭系尧云岭组底部风化壳厚度较之桂西其他时代的古风化壳更厚即是佐证，显示该区具较好的碳酸盐黏土型锂矿找矿前景.基于此，凤山-东兰-大化异常应为下步工作的重点，尤以都阳-都安-大化地区的异常为主.
4 结论1）桂西地区Li元素地球化学异常可大致以右江断裂为界，分为南、北两个异常分区，北异常区强度高于南异常区：南异常区主要与二叠系合山组吻合；北异常区则与石炭系尧云岭组更加密切.
2）桂西右江断裂以南Li可能主要来源于局限台地，而右江断裂以北Li则可能主要来源于扬子地台西南缘碳酸盐岩，隐伏酸性岩浆作用也可能对锂的富集产生一定影响.
3）初步认为桂西锂矿优先勘查区为凤山-东兰-大化异常区，尤其是都阳-都安-大化异常区.以碳酸盐黏土型锂矿为主要目标，以Li、Be、Fe2O3等综合异常区内的碳酸盐岩古风化壳，尤其是石炭系尧云岭组和二叠系合山组中的古风化壳为主要目标层位.
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