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近年来，各国对新型能源金属越发重视，锂作为新型的清洁能源金属被世界多国列为重要的战略性矿产资源（王自国，2021）。随着锂离子电池、新能源汽车、新型材料、可控核聚变等领域的快速发展，锂的战略地位不断提升，是当前我国急需紧缺型战略资源。尽管我国具有丰富的锂矿资源，锂的总储量位居世界第三; 但是，作为一个消费型大国，在经济产业转型和高新产业飞速发展的形势下，我国对锂资源的需求量也快速增加。数据统计显示，我国锂的消费总量占全球40%，目前依然要靠大量进口来维持锂的消费需求，锂的对外依存度高达80%（许志琴等，2020）。因此，为了保障我国新兴产业的可持续发展，亟需解决我国锂矿找矿这一难题。
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我国锂矿的主要类型有硬岩型、卤水型和沉积型锂矿（王登红等，2021）。目前，前两者是我国锂矿资源的主要开发利用对象。其中，硬岩型锂矿主要包括花岗伟晶岩型、细晶岩型等，多分布在新疆、江西、四川等地; 卤水型锂矿主要包括盐湖卤水型和地下卤水型，多分布在青海、西藏等地（李建康等，2014; 刘丽君等，2017a; 付小方等; 2019; 王学求等，2020; Liu Hanliang et al.，2020）。卤水型锂矿因受卤水提锂工艺技术和成本影响，以及受勘查手段、高原地形、交通等因素制约，限制了该类型锂矿的开采，同时目前对于该类矿床的成因及相关科学问题仍缺乏系统的研究，因此，硬岩型锂矿依然是当前我国锂资源的勘查重点（王登红等，2005; 王芳，2020; 许志琴等，2020）。随着针对硬岩型锂矿勘探程度的逐步加深，大部分出露地表及半隐伏的花岗伟晶岩型等原生锂矿逐渐勘查殆尽，亟需在勘探程度较低而分布面积较大的覆盖区进行隐伏锂矿的探测（王登红等，2021）。被誉为“高原明珠”的四川甲基卡伟晶岩型锂矿是目前亚洲最大的伟晶岩型锂矿，该矿田首次发现于19世纪中叶并确定了其工业意义。1965~1972年，四川地矿局404、402地质队在甲基卡陆续发现了大规模的花岗伟晶岩脉共计498条; 20世纪70年代后，在该矿区找矿未获得实质性的突破，主要是因为前人集中在该矿田的南部出露区就脉找矿，而在甲基卡的北部第四系覆盖区未做大量工作; 2012年，在该区域开展三稀金属矿产资源的调查工作时，发现了巨大的锂辉石稀有金属工业矿脉——新三号脉（付小方等，2014; 王登红等，2016）。此后，我国学者对甲基卡新三号（X03）矿脉进行了大量的研究工作，但由于受第四系覆盖严重，前人对矿区出露的基岩及矿脉研究较多（郝雪峰等，2015; 王臻等，2021），很少直接对隐伏矿体进行调查研究（潘蒙等，2016; 刘丽君等，2017b; 耿艳等，2019; 王秋波等，2020）。
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常规的地球化学勘查方法对于隐伏矿，尤其是被第四系覆盖较深的矿体勘查效果微弱或完全无效，要突破这一壁垒，为不同景观区勘查提供直接有效的找矿标志和理论依据，就必须引入一种能在地表识别深部矿体发出的异常信息的穿透覆盖层的地球化学勘查技术。国内由王学求团队提出的深穿透地球化学方法，可以有效地对覆盖层下隐伏矿进行勘查，且成果显著（王学求，2005; Wang Xueqiu et al.，2011，2016; 王学求等，2012，2014; Ye Rong et al.，2015; Anand，2016; 张必敏等，2018，2019，2020; Noble et al.，2019，2020; Wang Qiang et al.，2021）。深穿透地球化学勘查方法主要包括金属活动态测量法（王学求等，1998）、地气测量法（Kristiansson et al.，1982）、电地球化学测量方法（Antropova et al.，1992）、酶提取法（Clark et al.，1990）、活动金属离子法（Mann et al.，1995）、土壤微细粒测量方法等（王学求等，2014; 张必敏等，2016）。
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近几年提出的土壤微细粒分离测量技术已在金矿、铜矿、铀矿等资源的勘查中得到有效验证（叶荣等，2004; 吕军等，2005; 王秋印等，2009; 熊亮等，2010; 刘汉粮等，2016; 杨永春等，2017; 窦备等，2021），而其关于稀有金属矿产的找矿应用研究较少。四川甲基卡伟晶岩型锂矿是目前亚洲最大的伟晶岩型锂矿，耿艳等（2019）和王秋波等（2020）利用深穿透地球化学勘查方法对甲基卡隐伏锂矿进行了探索性的研究，取得了一定的效果。为此，本文以四川甲基卡X03号隐伏矿为例，应用土壤微细粒分离测量技术开展试验应用研究，根据已知矿脉特征与地球化学异常的空间对应关系，对地表异常成因进行探讨，将为未来运用深穿透地球化学勘查方法应用于西部高寒景观覆盖区战略资源地球化学勘查提供理论和技术支撑。
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1 区域矿床地质和景观概况
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甲基卡矿田位于四川省甘孜州康定、道孚、雅江三县交界处，海拔约4300~4500 m，该矿田属于青藏高原东部特提斯成矿域东北部巴彦喀拉-松潘成矿省，构造整体处于松潘-甘孜造山带中部，雅江被动陆缘中央褶皱-推覆带中段，雅江构造-岩浆穹隆状变质体群内（许志琴等，2018）。矿田受穹隆构造控制，发育有印支期花岗岩体，该套花岗岩体侵入上三叠统侏倭组、新都桥组地层中，岩体边缘部分出露地表，整体被第四系覆盖（80%以上），且覆盖厚度一般大于5 m。甲基卡花岗岩脉主要呈复合脉状、似层状及岩盆状，矿脉长约100~1000 m不等，最长的X03号脉可达2500 m，厚约1~150 m（王登红等，2005; 付小方等，2014）。
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X03号矿脉位于甲基卡矿田北东部（图1），属于钠长石-锂辉矿型花岗伟晶岩（梁斌等，2016; 许志琴等，2019）。地形地貌属于高原丘状景观，植被发育，主要以高山草甸、灌木丛为主，第四系覆盖严重，覆盖厚度5~10 m不等。X03号锂辉石矿脉平面上呈佛手状，剖面上呈巨厚似层状、透镜状。矿体近南北走向，西倾，倾角为25°~36°（付小方等，2014; 图2）。目前已控制的矿体长达1050 m，宽约50~114 m，平均厚度约66.4 m。而矿体向南、向北的延伸边界尚未得到控制（徐云峰等，2016，2018）。X03号矿脉未见明显的分带性，伟晶岩脉围岩为十字石红柱石二云母片岩，与伟晶岩接触部位发生热变质，形成黑云母电气石角岩及堇青石化十字石红柱石二云母片岩。矿脉矿石矿物主要为锂辉石，含有少量的锡石，锂云母、铌钽铁矿。矿石总体为针状、粒状、柱状结构，发育条带状和浸染状构造（付小方等，2015; 肖瑞卿等，2018）。
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Fig.1 Geological map of the Jiajika ore field (modified after Fu Xiaofang et al., 2015; Liu Shanbao et al., 2020)
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1 —二云母花岗岩; 2—微斜长石型伟晶岩; 3—微斜长石钠长石型伟晶岩; 4—钠长石型伟晶岩; 5—钠长石锂辉石型伟晶岩; 6—钠长石锂云母型伟晶岩; 7—伟晶岩脉编号; 8—类型分带线及编号:Ⅰ—微斜长石伟晶岩带; Ⅱ—微斜长石-钠长石带; Ⅲ—钠长石带; Ⅳ—锂辉石带; Ⅴ—锂（白）云母带; 9—研究区矿脉; 10—第四系; 11—上三叠统新都桥组上段（T3xd2）; 12—上三叠统新都桥组下段（T3xd1）
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1 —two-mica granite; 2—microcline-type pegmatite; 3—microcline-albite-type pegmatite; 4—albite-type pegmatite; 5—albite-spodumene-type pegmatite; 6—albite-lepidolite-type pegmatite; 7—serial number of pegmatite vein; 8—boundaries of different types of pegmatite and their serial number: Ⅰ—microcline-type pegmatite veins zone; Ⅱ—microcline-albite-type pegmatite veins zone; Ⅲ—albite-type pegmatite veins zone; Ⅳ—spodumene-type pegmatite veins zone; Ⅴ—lepidolite (muscovite) -type pegmatite veins zone; 9—ore veins in the study area; 10—Quaternary; 11—upper section of Upper Triassic Xinduqiao Formation (T3xd2) ; 12—lower section of Upper Triassic Xinduqiao Formation (T3xd1)
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2 土壤微细粒分离测量技术原理及方法简介
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2.1 土壤微细粒分离测量技术基本原理
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深部矿体成矿或后期蚀变过程中，形成一些活动性金属元素及纳微米金属颗粒，这些活动性金属元素被地气流、地下水等携带运载至地表，一部分被地表土壤地球化学障所捕获。由于这些活动性金属元素带正电性，往往被土壤中带负电性的黏土矿物（高岭石、蒙脱石、伊利石、绿泥石、水云母等硅酸盐矿物）或铁锰氧化物所吸附。研究表明，黏土矿物具有强的吸附性和巨大的比表面积（Sparks，2003），其是活动性金属元素理想的赋存载体。黏土矿物是土壤中最主要的次生矿物，大量富集于土壤微细粒组分中。此外，地表土壤中还富含有大量的铁锰氧化物，研究表明，土壤中铁锰氧化物组分的比表面积随着样品粒径的减少，呈指数增加，其吸附活动性金属元素的能力也越强，故土壤中微细粒级组分的强烈吸附性和可交换性是活动态形式元素的天然捕获井（王学求等，2009）。因此，通过物理分离土壤中微细粒级组分可以同时将富含活动性金属元素的黏土矿物及铁锰氧化物从土壤中分离出来，从而通过识别地表异常信息来达到指示深部矿体的目的（张必敏等，2019）。
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图2 甲基卡X03号脉平面地质简图（据付小方等，2014修改）
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Fig.2 Simplified geological map and profile of X03 Li-bearing vein in the Jiajika field (modified after Fu Xiaofang et al., 2014)
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1 —第四系残积物; 2—上三叠统十字石红柱石二云母片岩; 3—堇青石化红柱石十字石黑云母片岩; 4—伟晶岩脉; 5—第四纪坡积物; 6—采样剖面线
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1 —Quaternary residual deposit; 2—Upper Triassic staurolite and alusite two mica schist; 3—cordierite and alusite cruciform biotite schist; 4—pegmatite veins; 5—Quaternary slope wash; 6—sampling line
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2.2 土壤微细粒分离测量技术
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运用土壤微细粒分离测量技术在覆盖区开展工作时，采样介质、采样深度和采样粒度等应根据工作比例尺、景观特点、覆盖情况等综合考虑确定。如在覆盖区开展中小比例尺地球化学填图时，宜选择水系沉积物或小型汇水域沉积物作为采样介质，在开展大比例尺地球化学填图时，宜选择土壤作为采样介质。在进行土壤采样时，采样深度易受景观和覆盖层影响，需避开风尘沙、地表钙积层和腐殖层。采样粒级一般筛取-200目样品，特殊地区对于小于200目样品不能达到预期的效果可筛取更细粒级的样品进行分析。野外采样时，筛取的样品重量一般大于500 g，对于样品潮湿无法在野外现场筛样或现场筛样效率很低时，需野外采集大于1000 g样品，回驻地后阴干过筛。在覆盖区开展中小比例尺地球化学填图时，一般划分网格进行采样，在矿区开展大比例尺填图时，可采用测线测量的方式，要求采样测线尽量垂直矿体走向，根据工区实际情况，线距可为200~400 m，点距可为50~200 m。以上仅是土壤微细粒分离测量技术的一般技术方案，实际开展大范围找矿勘查时建议根据矿种、景观特点、覆盖情况等进一步通过前期试验确定最终的采样深度和粒度等。
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与其他深穿透地球化学方法相比，土壤微细粒分离测量技术从野外采样到实验室分析，操作较为简单快捷，易于掌握和推广，适用于矿区隐伏矿普查、详查以及覆盖区快速地球化学扫面调查（张必敏等，2019）。
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3 样品采集和分析
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为了研究深穿透地球化学勘查方法在稀有金属矿区的应用，本次试验选择了已知甲基卡隐伏矿脉X03号脉，在矿脉上方覆盖层设计了南北、东西走向共2条测线，共计65个点位。
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样品采集方法:在甲基卡X03号矿脉上方部署东西（X03-1）、南北（X03-2）两条测线，矿体上方采样点距为20~40 m，密度相对较大，远离矿体采样点距为100~150 m，采样密度变小。在采样点位采集5~20 cm深度范围的土壤，由于野外土壤潮湿，样品回驻地阴干后筛选-200目微细粒级土壤进行测试，实际采样点位图见图2。样品测试分析在河南省岩石矿物测试中心完成，分析元素包括Th、U、Li、Be、Pb、Sr、Tl、Cs、In、Cd、Co、Ni、Cu、Zn、V、Mo、W、Cr、Ga、Rb、Nb、Zr、Ba、Mn、Ta、Hf、As、Sb、Bi、Sn、Re、Hg及稀土元素。Cr、Ga、Rb、Nb、Zr、Ba、Mn元素采用ZSX Primus II X射线荧光光谱仪分析，Sn采用WP-1 光栅摄谱仪分析，As、Sb、Bi、Hg采用BAF-2000 双道原子荧光光度计分析，其他元素采用XSERIES 2电感耦合等离子体质谱仪分析。样品分析严格按照规范要求，检测方法规范，检测结果准确可靠。
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随机挑选矿体上方土壤样品进行粒度分析和黏土矿物含量测定。相应工作在中国地质科学院地球物理地球化学勘查研究所超净实验室完成，粒度分析使用英国Malvern公司生产的Mastersizer 2000型激光粒度仪，仪器测量范围为0.02~2000 μm，以纯水为分散介质，多次测量的相对误差不超过3%; X射线衍射（XRD）分析使用PANalytical EMPYREAN 型X射线衍射仪，选用Cu靶，工作管压为40 kV，管流为40 mA，步长（2θ）0.02°，测量角度范围为8°~85°。
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4 土壤地球化学参数特征
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4.1 地球化学参数统计
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选择平均值、中位数、标准偏差、最小值、最大值、富集系数、变异系数和背景值等统计参数对本研究数据进行统计（表1），其中富集系数为元素平均值与陆壳含量比值，背景值为迭代剔除3倍标准离差后的平均值，采用标准差与平均值的比值作为变异系数。本次研究元素含量中位数和该区元素背景值非常接近（表1），表明此次采样测试数据可以代表研究区元素分布的总体水平，所采集的样品具有代表性。
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根据土壤元素富集系数大小将微量元素的相对富集程度分为四级（乔宇，2020）:富集系数大于4时，属于强烈富集元素; 富集系数介于2~4之间时，属于相对富集元素; 富集系数介于1~2之间时，属于无明显贫化与富集元素; 富集系数小于1时，属于贫化元素。据研究区土壤微量元素富集系数分析显示: 强烈富集元素有Li、Cs、Sn、As; 相对富集元素有Rb、Nb、W、 Th、U、Be、Pb、Ta、Sb、Bi; 无明显贫化与富集的元素有Ga、Zr、Mn、Hf、Tl、In; 贫化元素有Cr、Ba、Cd、Cu、Zn、Ni、Co、V、Mo（图3）。
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微量元素的变异系数可以评估研究区各元素均匀分布的程度以及元素在局部区域的集中程度。根据元素变异系数的大小，可将X03号矿脉元素的分布和集中程度分为四类（蒋敬业，2013; 图4）:变异系数大于1的元素有Cs、Sn，具有强烈的富集中心以及较强的矿化趋势; 变异系数介于0.7~1之间的元素有Li、W，分异特征较明显，具有局部富集的趋势; 变异系数介于0.5~0.7之间的元素有Be、Ta，具有较弱的分异趋势; 其他微量元素变异系数均在0.5以下，在区域上分布较均匀。
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由上述富集系数和变异系数分析可知，Li、W、Cs、Sn、Be、Nb、Ta具有较强的富集趋势和分异特征，容易形成较强的浓集中心，成矿潜力较大; Rb、As、Bi等元素虽然具有较高的富集系数，但其在区域上分异较均匀，具有一定的成矿潜力; 其他元素如Pb、Bi、Th、U等具有较高的富集程度，可能与周围铅锌矿床和钨锡矿床的分布有关（图1）。
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4.2 元素共生组合特征
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研究元素组合特征可以很好地揭示元素之间的亲疏关系，从而解释与成矿相关的地质事件。本文利用SPSS软件对研究区土壤样品中各元素含量进行相关分析，分析之前将上文分析的富集程度较差、变异系数小的元素剔除，最后对Li、Cs、Sn、As、Rb、Nb、W、Th、U、Be、Pb、Ta、Sb、Bi共14种元素的含量进行相关分析，得到相关系数矩阵（表2）。
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从表2可以看出，Li与Be相关性最好，相关系数达0.964，Li和Rb也有很好的相关性，相关系数达0.821; Be和Rb具有很好的相关性，相关系数为0.876; Cs与Rb、U、Be、Pb具有很好的相关性，相关系数分别为0.789、0.768、0.705和0.635; Bi与Rb、U、Pb、Cs的相关性良好，相关系数分别为0.694、0.684、0.740和0.666，其他元素的相关性与上述元素相比略差，相关系数在0.6以下。X03号矿脉的主要矿物有锂辉石、白云母、钠长石、石英，并伴有铌钽铁矿、锡石、绿柱石、电气石等，上述矿物高度富集Li、Be、Rb、Cs、Nb、Ta、Sn等稀有元素，且Li、Be、Rb、Cs、Nb、Ta、Sn等元素在矿脉中具有很好的波动性韵律变化，自矿脉底板向顶板迁移（梁斌等，2016; 潘蒙等，2017），由此可以推测，土壤中Li、Be、Rb、Cs、Nb、Ta、Sn等元素高度富集与覆盖层下伏矿体密切相关。
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图3 甲基卡X03号矿脉上方土壤元素富集系数
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Fig.3 Element enrichment coefficient of soil above Jiajika X03 vein
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注:a来源于文献Rudnick et al.，2003; b来源于文献魏复盛等，1991; Re、Hg含量单位为10-9，其余元素含量单位为10-6; “—”代表无值。
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图4 甲基卡X03号矿脉上方土壤元素变异系数
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Fig.4 Element variable coefficient of soil above Jiajika X03 vein
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运用Geoexpl软件进行R型聚类分析，根据分析结果可将14种元素分为四组（以0.578为参考）（图5），第一组为Li、Cs、Sn、As、Rb、U、Be、Pb、Ta、Sb、Bi，第二组为Nb，第三组为Th，第四组为W。第一组可以进一步分为（以0.636为参考）Bi、Cs、Rb、Be、Li、Pb、U，Ta，Sn和Sb、As四个亚组。从上述R型聚类分析可以得出，Li、Be、Bi、Cs、Rb、Pb、U组合为典型的稀有金属伟晶岩型锂矿成矿元素组合，与目标研究区X03号矿脉成矿元素具有良好的对应性，其他单独成矿元素与该区域矿床有很好的对应性，该区域发育的日那玛钨锡矿与成矿元素W、Sn相对应，发育的木绒花岗伟晶岩型铌钽矿床与成矿元素Ta、Nb具有很好的对应性（图1）。另外，X03号伟晶岩型锂辉矿脉伴生有Nb、Ta、Sn、W等成矿元素，且均达到工业品位; 其次，位于X03号矿脉附近的马颈子岩体（距离约3 km）主要为高钾钙碱性强过铝质S型二云母花岗岩，富集Li、Be、Cs、Rb、Ta、W、Sn等稀有成矿元素。Sb、As稀有金属元素在自然界中不仅能以金属化合物的形式存在（砷锑矿），也可以与重金属Cu、Pb、Zn等形成含硫盐矿物（硫砷铅铜矿），但是研究区目前并未发现上述有关矿床，因此推断Sb、As稀有金属成矿元素主要与该区域的钨锡矿和铅锌矿有关。总之，上述特征表明，研究区微细粒土壤中元素富集特征及成因联系主要受控于锂矿脉等区域岩石地质背景。
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利用SPSS统计软件对上述14种元素进行了主因子分析，选取特征值大于1的因子，利用最大方差方法进行正交旋转后，共提取4个主要因子（表3）。由表3可见，单个主因子的方差贡献值均未达到50%，最大主因子为F1，说明这14种元素难以用一个完整的综合因子来表征，同时也表现出了各元素物质来源的复杂性。4个主因子累计方差贡献率达到82.590%，最大主因子F1表现为Li、Be、Rb、Cs、Ta、Sn、As元素组合，F2主因子表现为Th、U、Pb元素组合; F3主因子表现为Nb、Sb、Bi元素组合; F4主因子表现为单独W元素。由此可知，因子分析的结果整体上与前文相关性分析和聚类分析结果保持一致。
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图5 甲基卡X03号矿脉上方土壤元素 R型聚类分析谱系图
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Fig.5 R-type cluster analysis pedigree of soil elements above the Jiajika X03 vein
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4.3 土壤样品粒度分析
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随机挑选12件-200目土壤样品进行粒度实验。选取去离子水作为此次测试的分散剂，每个样品进行三次粒度测量，结果取三次测量的平均值，实验结果表明（表4）:细粒级沉积物粒级主要分布在15~40 μm之间，1~5 μm粒径的颗粒占样品总颗粒的10%，大于50 μm粒径的颗粒占样品总颗粒的10%。从粒度实验结果来看，采集的细粒级沉积物粒度主要为粉砂级、黏土级。
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注:提取方法为主成分分析; 旋转方法为Kaiser标准化最大方差法; a表征旋转在5次迭代后已收敛。
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注:测量结果取3次测量的平均值，单位为μm; D（0.1）表示在10%体积样品时的粒径值，D（0.5）表示中值粒径，D（0.9）表示90%体积样品时的粒径值。
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4.4 X射线衍射测试分析
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为了得到不同粒级样品中矿物含量区别，对研究区样品进行了X射线衍射（XRD）测试分析。测试选取6件原始未筛分样品，各样品分别筛分20~60目和-200目样品进行XRD样品制备，共制备12个样品进行实验，取得12组有效数据和谱图。结合地质条件，利用Highscore软件对12组测试数据进行半定量分析，试样图谱分析见图6。分析结果表明（表5），样品主要含有石英、白云母、钠长石、伊利石、绿泥石、高岭石，其中石英是主要成分，而黏土矿物在不同粒级样品中含量差别较大。总体表现为-200目试样中石英、钠长石含量低于20~60目试样的含量，而黏土矿物则是-200目试样中含量高于20~60目试样的黏土矿物含量。20~60目试样黏土矿物组成为绿泥石-伊利石-高岭石; -200目试样黏土矿物组成为伊利石-绿泥石-高岭石。20~60目试样黏土矿物占比约14.79%，-200目试样中黏土矿物占比约27.37%。综上，细粒级样品中黏土矿物含量明显高于粗粒样品。
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图6 甲基卡X03号矿脉上方土壤X射线衍射测试结果
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Fig.6 X-ray diffraction analytical results of soil above Jiajika X03 vein
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图7 甲基卡X03号矿脉7号勘探线剖面图（据付小方等，2014修改）
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Fig.7 Section view of No.7 exploration line of Jiajika X03 ore bady (modified after Fu Xiaofang et al., 2014)
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5 微细粒土壤元素地球化学特征
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前文对甲基卡X03号脉微细粒土壤元素地球化学特征进行了初步分析探讨，将与锂矿相关性较高的元素组合做折线图。在X03号矿脉上方东西向剖面（X03-1）上（图7、图8），Li、Rb、Cs、Be、Ta、Sn、Nb、Th等元素呈现了较为明显的地球化学异常，且元素异常变化趋势基本一致，元素异常段与已知隐伏矿脉（图7）具有很好的对应性，在异常段（图8）中，元素异常呈现出三段式跳跃波动，三段异常与矿脉（图2）在空间上具有很好的对应性。Li、Be、Ta、Sn等元素异常值明显，具有多峰异常的特点，Li、Be最大异常峰值分别达到了1015×10-6、14.97×10-6，远高于该区的异常下限值。
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由南北向（X03-2）元素异常剖面图（图9）可以看出，在南北向采样剖面线上，Li、Rb、Cs、Be、Ta、Sn、Nb、Th等元素同样发育了较为明显的地球化学异常，其中，主成矿元素Li、Be在矿脉上方呈现出非常高的异常特征，且异常呈现出多峰模式，异常值高达577.3×10-6和12.9×10-6。该元素异常图显示，异常区域明显出现三段跳跃式异常，与矿体（图2）具有空间上的对应性，可以指示下伏发育的隐伏矿脉。
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图8 甲基卡X03号矿脉东西向土壤地球化学剖面图
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Fig.8 Soil geochemical map of east-west strike of Jiajika X03 vein
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1 —NS208; 2—NS206; 3—NS204; 4—NS202; 5—NS102; 6—NS104; 7—NS106; 8—NS108; 9—NS110; 10—NS112; 11—NS114; 12—NS116; 13—NS118; 14—NS122; 15—NS124; 16—NS126; 17—NS128; 18—NS130; 19—NS132; 20—NS134; 21—NS136; 22—NS138; 23—NS140; 24—NS142; 25—NS144; 26—NS146; 27—NS148; 28—NS150
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在东西向（X03-1）、南北向（X03-2）采样线上，Cs和Sn元素含量相对其他元素具有较大波动，初步推断是由于Cs和Sn以类质同象的形式赋存于黑云母和白云母中，在表生风化过程中，其阳离子易吸附在带负电的胶体黏土矿物中，有向细粒碎屑集中的趋势，致使在矿区上方土壤中黏土矿物富集，造成这种异常波动。
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综上所述，甲基卡X03号脉上覆第四纪沉积物土壤微细粒元素地球化学异常与隐伏矿体具有良好的对应关系，主成矿元素Li、Be等元素活动态异常具有多峰模式，高值都出现在矿体顶部或其倾向方向，且异常峰值明显; 低值出现在矿体外部。异常区域很好地对应了隐伏矿体的位置，能够指示隐伏矿体的存在。
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6 土壤微细粒地球化学异常讨论
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土壤微细粒分离测量技术原理是通过对土壤中来自深部的含矿信息进行物理富集来反映隐伏矿体的空间位置。土壤微细粒组分之所以能够具有含矿信息，主要是其含有大量的黏土矿物，而黏土类矿物又具有非常独特的物理吸附性与交换性，其晶格中的离子与外界发生交换时，会产生过剩负电荷，吸附周围带正电荷的金属阳离子（Cameron et al.，2004; Morris，2013; Noble et al.，2020）。因此，土壤中微细粒组分可以很好地吸附通过岩石或土壤孔隙通道向上运移的来自于深部矿体中的活动性金属元素，通过捕获深部矿体迁移的信息，达到识别深部隐伏矿体的目的（王学求等，2009; 张必敏等，2016，2018）。
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此次在甲基卡X03号脉东西向（X03-1）、南北向（X03-2）采样剖面线上开展土壤微细粒分离测量技术进行试验研究，试验结果表明:在2条剖面上，元素高异常值均出现在隐伏矿体上方，且元素异常均呈现出多峰模式。付小方等（2021）研究表明，X03号矿脉受不同方向的剪切张裂隙或层间裂隙控制，其围岩片理发育。因此，矿体上方的围岩片理是深部矿体信息的主要运移通道（王秋波等，2020）。对样品中元素进行富集系数、变异系数、相关性和聚类分析结果统计分析，得到Li-Be-Bi-Cs-Rb-Pb-U元素组合，该元素组合与X03号脉主要成矿元素组合相耦合。据此推断，在矿体上方土壤中存在的高峰异常与深部矿体成矿及伴生元素具有空间继承关系。考虑到试验区周边有围岩出露，以及通过X射线衍射实验得知的研究区土壤矿物组成，推测成矿元素一方面可由深部隐伏矿体垂向迁移至地表，另一方面矿体上方发育的异常亦受残坡积物的影响。本文利用土壤微细粒分离测量技术在研究区的试验结果与耿艳等（2019）和王秋波等（2020）在该研究区的试验结果相似，其元素地球化学异常均能很好地对应隐伏矿体的位置，有效地指示隐伏矿体的存在，为土壤微细粒分离测量技术在该景观区的适用性提供了可靠的证据。此外，土壤微细粒分离测量技术在西部高山草甸覆盖区金矿的勘查应用中已取得了找矿的重大突破，为红原刷经寺、平武银厂等超大型金矿的发现作出了重大贡献，表明该方法能真正为该景观条件下隐伏矿的找矿勘查发挥实际作用。
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图9 甲基卡X03号脉南北向土壤地球化学元素剖面图
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Fig.9 Soil geochemical map of north-south strike of Jiajika No.X03 vein
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1 —NS342; 2—NS340; 3—NS338; 4—NS336; 5—NS334; 6—NS332; 7—NS330; 8—NS328; 9—NS326; 10—NS324; 11—NS322; 12—NS318; 13—NS316; 14—NS314; 15—NS312; 16—NS310; 17—NS308; 18—NS306; 19—NS304; 20—NS302; 21—NS402; 22—NS404; 23—NS406; 24—NS408; 25—NS414; 26—NS416; 27—NS418; 28—NS420; 29—NS422; 30—NS424; 31—NS426; 32—NS430; 33—NS432; 34—NS434; 35—N436; 36—NS438; 37—NS440
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7 结论
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本文应用土壤微细粒分离测量方法对甲基卡X03号脉隐伏矿成矿元素特征进行研究分析，得到以下结论:
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（1）统计分析、相关性分析、聚类分析和因子分析综合显示表明:研究区微细粒土壤中Li、Be、Bi、Rb、Cs、Pb、U等元素富集特征明显，具有很好的相关性，土壤微细粒元素组合系列Li-Be-Bi-Cs-Rb-Pb-U与典型的稀有金属伟晶岩型锂矿成矿元素组合相似，与目标研究区X03号矿脉成矿元素具有良好的对应性，对区内寻找锂矿具有指示作用。
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（2）对研究区土壤样品进行了粒级实验和不同粒级X射线衍射半定量分析，粒级实验表明，研究区沉积物主要以粉砂级、黏土级沉积为主，X射线衍射半定量分析表明，研究区沉积物主要含有石英、钠长石、白云母、伊利石、绿泥石、高岭石。且细粒级土壤中含有较高含量的黏土矿物。
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（3）X03号隐伏矿脉上方微细粒土壤中Li、Be等成矿元素异常明显，具有较高的异常峰值，异常范围与已知隐伏矿体位置对应关系良好，能够互相印证，表明该技术在西部高寒景观覆盖区寻找稀有金属隐伏矿具有较好效果，可将其推广应用于四川西北部、甘肃南部的西秦岭、青藏高原和西藏等西部高寒草甸覆盖区稀有金属地球化学找矿勘查中。
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摘要
花岗伟晶岩型锂矿是锂资源的重要矿产类型,目前随着勘查程度的提高,发现地表出露的伟晶岩型锂矿资源的几率越来越小,下一步的勘查重点应放到找寻隐伏型锂矿资源。近年来,深穿透地球化学勘查手段在隐伏矿勘查中发挥了重要作用。其中土壤微细粒分离测量技术能有效探测深部异常信息,已在多种景观覆盖区进行了试验,并取得了显著的效果。本文以四川甲基卡X03号隐伏锂矿脉为研究对象,利用土壤微细粒分离测量技术,开展深穿透地球化学勘查技术对隐伏锂矿脉探测的试验研究,并分析了成矿及伴生元素组合特征,结果表明:Li、Be、Rb、Cs、Sn、Nb、Ta、Bi、Pb、U等元素具有较好的相关性,富集程度高,异常明显,异常峰值显著;其中,Li-Be-Bi-Cs-Rb-Pb-U元素组合与研究区X03号矿脉成矿元素组合具有良好的耦合性;利用土壤微细粒分离测量技术取得的元素高异常范围与已知隐伏矿体具有较好的对应关系,可以将上述元素作为该区域寻找锂矿的指示元素。以上结果证实了深穿透地球化学勘查技术能有效指示深部隐伏锂矿体,可以将深穿透地球化学勘查技术应用于西部高寒山区景观覆盖区地球化学找矿勘查中。
Abstract
The granitic pegmatite type lithium deposit is an important type of lithium resource. At present with increased exploration, the chances of finding pegmatite-type lithium deposits on the surface are becoming scarce. The next step in exploration should focus on concealed lithium resources. Deep-penetrating geochemical exploration has played an important role in concealed ore exploration in recent years. Among them, fine-grained soil prospecting method can effectively detect anomalous information indicating deep concealed mines, which has been tested in a variety of landscape covered areas and achieved remarkable results. In this paper, we took Jiajika X03 concealed lithium vein in Sichuan Province as the research object, and used fine-grained soil prospecting method to carry out the experimental study on the detection of concealed lithium vein by deep-penetrating geochemical exploration technology, and analyzed the characteristics of mineralization and associated elements combination. The results show that Li, Be, Rb, Cs, Sn, Nb, Ta, Bi, Pb and U are characterized by good correlation and high enrichment. Among them, the Li-Be-Bi-Cs-Rb-Pb-U association is consistent with the ore-forming element combination of X03 vein in the study area. The high anomaly range of elements obtained by fine-grained soil prospecting method has a good correspondence with the known concealed ore bodies, and consequently the elements associations can be used as indicators of lithium explorations in this area. The above results confirm that deep penetration geochemical exploration technology can effectively indicate deep concealed lithium ore bodies and can be applied to geochemical exploration in landscape covered area of western alpine mountains.
关键词
甲基卡X03号矿脉 ； 锂稀有金属矿 ； 隐伏矿 ； 土壤微细粒分离测量技术 ； 深穿透地球化学
