全球盐湖锂矿三分天下，板块俯冲塑造三大成矿区
全球盐湖锂矿三分天下，板块俯冲塑造三大成矿区
随着全球对锂资源需求的不断增加，盐湖卤水型锂矿作为全球锂资源的重要来源，其特征、分布规律与成矿动力模型的研究具有重要意义。本文详细介绍了世界三大高原（北美西部高原、南美安第斯高原和中国青藏高原）的盐湖卤水锂矿特征，并分析了其物质来源与富集机理，提出了高原盐湖卤水锂矿成矿动力学模式。
世界盐湖卤水型锂矿特征
卤水锂矿在世界探明的锂矿总资源量中占比达65%，由于其易于开采，成本较低，其锂盐产品占总锂盐产品的75%左右。世界卤水锂矿主要产于现代盐湖，这些盐湖分布于世界三大高原：中国青藏高原、南美西部安第斯高原和北美西部高原，形成了三大盐湖卤水锂成矿区。
中国青藏高原盐湖主要包括西藏中北部和柴达木盆地盐湖，卤水锂（LiCl）资源量为2330万吨；南美西部安第斯高原盐湖，涵盖玻利维亚、智利和阿根廷盐湖，锂（Li2O）资源量为2300万吨；北美西部高原盐湖卤水锂矿（Li2O）资源量为550万吨。同时，中国华南地区在中生代晚期可能也是高原环境，高原地貌孕育了大量盐湖，并形成了一些富锂卤水矿。
北美西部高原盐湖卤水锂矿特征
在北科迪勒拉造山带，即北美板块西部的落基山脉等山间及裂谷盆地中，发育很多第四纪盐湖，其卤水富含锂钾溴等元素，著名盐湖有西尔斯湖（Sealres Lake）、大盐湖（Great Salt Lake）及银峰盐湖（Silver Peak）等构成了“北美液体锂钾成矿区”。USGS（2013）统计，美国盐湖锂（Li2O）资源/储量550万吨。
这些盐湖普遍具有富锂、低镁的特点，镁/锂比很低，并且钾、硼、铷、铯等元素也达到了工业或综合利用品位。
南美安第斯高原盐湖卤水锂矿特征
在南科迪勒拉造山带南美板块西部安第斯高原中，分布有尤乌尼（Uyuní）、阿塔卡玛（Atacama）、霍姆布雷托（Hombre Muerto）等10个主要富锂盐湖（Munketa1.，2016），它们构成了“南美液体锂钾成矿区”。USGS（2013）统计，南美安第斯高原智利、玻利维亚和阿根廷卤水锂（Li2O）探明资源/储量合计达2300万吨。
这些盐湖卤水镁/锂比值普遍很低，同时富含其他成矿元素，并且与北美西部盐湖具有相似的锂富集机理，即高温水-岩反应补给盐湖的温热泉水锂富集。近年阿根廷北部Puna地区又探明了几个卤水锂矿床，锂平均含量介于82～1014mg/L之间，卤水镁/锂比值1左右，一些卤水盐度仅90多g/L，锂含量却高达262～535mg/L，个别卤水盐度11.69g/L，锂含量也能达到25mg/L。由此可见，低盐度卤水也能富集锂元素。同时，卤水中溴含量可高达97mg/L，明显高于海水溴含量。
中国青藏高原盐湖卤水锂矿床
青藏高原地域辽阔，发育大量第四纪盐湖，主要分布在西藏中北部、青海柴达木盆地。Song Pengsheng et al.统计，西藏盐湖LiCl资源储量达650万吨、柴达木盆地盐湖LiCl资源储量达1678万吨，青藏高原氯化锂资源总量2330万吨。青藏高原盐湖卤水锂矿的基本特征：从北（柴达木盆地）至南（西藏），锂含量逐渐增大，镁/锂比逐渐降低，其中西藏盐湖卤水平均锂含量140mg/L，碳酸盐型盐湖Mg/Li比值均小于1，硫酸盐型盐湖平均Mg/Li比值为73；柴达木盆地盐湖卤水锂平均含量98mg/L，Mg/Li平均比值158。
中国华南地区卤水锂矿
中国华南地区，尤其从湖北省到湖南，再到江西、江苏、广西及广东等省，分布有数十个较大规模的中新生代盆地，如江汉、沅江、衡阳、清江、吉泰、会昌、三水、南雄及苏南、苏北等盆地。这些湖盆形成于白垩纪-古近纪时期，大多演化为盐湖，并沉积了巨量石盐等盐类矿产。近10年调查，在华南一些盆地已发现了高盐度富锂卤水，同时卤水中钾、铷、铯等元素也具有工业开发前景。
卤水锂矿的物质来源与富集机理
物质来源
世界上富锂盐湖主要分布在环太平洋造山带高原和青藏高原地区，在成因上与洋-陆俯冲或陆-陆碰撞造山所引发的大规模岩浆活动带来的挥发分矿物质有密切相关性。以洋-陆俯冲为例，伴随着洋壳在俯冲过程中发生脱水脱挥发分作用，洋壳以及上覆沉积物中锂、钾、铷、铯等物质随着流体进入地幔楔并引起地幔楔发生部分熔融形成初始岩浆，这些岩浆在向上运移过程中不断分异演化，使得锂、钾、铷、铯等成矿物质进一步富集并最终形成富含这些成矿元素的岩浆岩（如北美和南美西部富锂流纹岩），为地表富锂卤水提供最主要的成矿物质来源。
富集机理
世界主要锂富集区河流和多数热泉化水体中锂等元素汇集到盐湖中，但富锂卤水的形成还需要经过蒸发富集浓缩过程。多数研究者认为，温热泉水对锂、钾成矿很重要，这还与一定温度条件下的水-岩反应有关，其次，火成岩风化产物，或含锂岩石风化也可能带来锂；成因方面，蒸发作用是重要的成矿作用，还有埋藏变质作用等。
高原盐湖卤水锂矿成矿动力学模式
世界盐湖卤水锂成矿区的成矿动力学背景是：大洋板块向大陆俯冲或及陆-陆碰撞作用。例如，太平洋板块向南美、北美大陆板块俯冲，分别在俯冲构造带上形成安第斯高原卤水锂成矿区、美国西部高原卤水锂成矿区；印度板块向亚洲大陆俯冲及陆陆碰撞，形成中国青藏高原卤水锂成矿区；古太平洋板块向中国华南大陆俯冲并形成滞留板片于地幔转换带，可能是导致华南古高原卤水锂成矿动力学背景。洋壳板块俯冲-碰撞动力学造成高原盐湖卤水锂大规模成矿作用，主要表现在以下几个方面：
构造上，洋-壳俯冲-增生造山、陆陆碰撞造山的动力学背景，一方面碰撞挤压作用形成盆地-山岭结构，出现大量山间盆地，同时，在平行主应力方向上形成一系列裂谷。另一方面，由于大洋板块后撤，产生弧后盆地扩展或板内伸展，形成平行俯冲带的系列拉张盆地或断陷盆地。
物源上，高原盐湖卤水普遍富含锂钾溴等成矿物质，基本认为与现代盐湖周边出现大量破火山机构、温热泉活动有关。这些物质可能主要来自板块俯冲洋壳物质重融的挥发组分，它们进入盐湖富集成矿。南美和北美西部盐湖卤水锂矿的共同特征是：锂、溴等含量普遍较高，镁/锂比值很低。同样，中国华南古盐湖卤水也具有富钾锂溴碘的相似特征，这可能是古太平洋板块俯冲到东亚大陆板块下部，滞留板片重熔挥发分折返地表的结果。由于印度板块俯冲和陆陆碰撞产生大量岩浆和地热活动，导致青藏高原发育大量温热泉，给盐湖带来大量的钾锂铷铯等成矿物质。而东昆仑山和西昆仑山上富锂温热泉的活动，可能更直接受到板内俯冲作用影响。可能正是由于青藏高原形成的复杂性，尤其特提斯洋消失后的陆陆碰撞作用，这与太平洋板块俯冲造成的物源和热动力背景不同，造成了两大成矿域的卤水镁/锂比出现很大的差异，后者镁/锂比值远小于前者。
气候上，由于板块俯冲和陆陆碰撞，形成了高原地貌环境，高原挡住了大洋水汽达到，导致高原内部干旱气候盛行。青藏高原的情况可能要复杂得多，特提斯洋俯冲消亡后，发生陆陆碰撞，因此，青藏高原盐湖卤水锂矿的形成可能与后来的陆-陆碰撞关系更密切，这种大地构造背景可能是造成其卤水镁/锂比值较大的根源。
结论
（1）世界卤水锂矿主要分布于三大高原，即青藏高原、安第斯高原和北美西部高原盐湖，青藏高原卤水锂离子含量61～1527mg/L，北美高原卤水锂平均含量40～710mg/L，安第斯高原卤水锂平均含量330～1500mg/L。三大锂成矿区的锂矿资源/储量分别为：2330万吨（氯化锂）、2300万吨（氧化锂）、550万吨（氧化锂）。
（2）世界三大高原均是洋-陆壳板块俯冲或及陆-陆碰撞作用的结果，因高原地貌挡住大洋气流到达高原内部，从而在高原内部形成干旱气候，发育大量盐湖；另一方面，板块俯冲和碰撞造成岩浆侵入和火山喷发，引发大量温热泉活动，带来大量锂等成矿物质。
（3）板块俯冲-碰撞的大地构造背景对盐湖卤水镁/锂比值有一定影响，如太平洋洋壳俯冲形成的高原盐湖，其卤水镁/锂比值普遍低；而青藏高原隆升，可能因陆陆碰撞贡献较大，其盐湖卤水镁/锂比值普遍高。
（4）高原海拔高度对盐湖卤水锂成矿规模可能有一定控制作用。北美西部高原盐湖的海拔一般为1500～2250m，青藏高原卤水锂矿主要成矿区（柴达木盆地）盐湖海拔约2600m左右，南美高原盐湖分布的海拔高程一般3750m左右。相应地，随着高程增加，盐湖数量增多、面积增大，锂资源量也随之增大。
（5）中生代末期，古太平洋向亚洲大陆俯冲，导致中国华南地区燕山期花岗岩侵入和盆内玄武岩喷发，带来丰富成矿物质；同时，板块俯冲也造就了华南古高原地貌或沿岸高山脉，导致干旱气候；古太平洋板块俯冲后撤，板内断陷盆地发育。这些要素耦合引发了中国华南区域性的古盐湖卤水锂富集成矿。
原文详见：刘成林,余小灿,袁学银等.世界盐湖卤水型锂矿特征、分布规律与成矿动力模型[J].地质学报,2021,95(07):2009-2029.
【责任编辑：孟瑾】