许志琴（2020）：川西花岗-伟晶岩型锂矿科学钻探

横贯青藏高原北部的松潘-甘孜造山带， 全长2800ｋｍ， 自西向东， 从北东帕米尔、 喀喇昆仑-甜水海， 越过阿尔金山， 经巴颜喀拉、 甘孜、 松潘到龙门山， 是一条典型的巨型古特提斯造山带。近年来， 甲基卡、 马尔康和白龙山等大型—超大型伟晶岩型锂矿的发现， 揭示了松潘-甘孜造山带是一条锂-铍-钽稀有元素超常富集的地带 。其中， 甲基卡花岗-伟晶岩型锂矿床是亚洲之最， 稀有金属矿床除Lｉ-Ｂｅ-Ｎｂ-Ｔａ 矿床以外， 还包括 Li-Ｂｅ、Li、Ｂｅ、 和 Ｗ-Sn等多种类型的矿床。其中铍-铌-钽-铯可综合利用， 预测前景巨大， 增储可观。

当今， 锂-铍-钽稀有资源已经成为重要的战略型金属矿产资源。锂是地球低碳化发展的关键元素 ， 锂铝合金因其密度低、 抗腐力强、 弹性膜量大和耐疲劳等特点， 成为航空航天工业的重要结构材料。近年来， 随着锂电池、 新能源汽车、 可控核聚变等领域快速发展和不断突破， 锂的战略地位不断提升， 被誉为 “21 世纪的能源金属”，是当前国家的重大需求！四川甲基卡型花岗-伟晶岩型锂矿床则是我国最大的固体锂矿 ， 尽管中国锂矿矿床多、 规模大、 储量丰富， 位居世界第三， 达到350 万吨， 但是我国目前是全世界锂的最大消费国， 占全球消费量的40％ ， 是锂的最大进口国 （74％锂矿原料靠进口） ， 国内锂矿找矿工作也迫在眉睫 。自2006 年起， 我国启动全国重要矿产潜力评价项目， 锂矿作为26矿种之一， 被列入重点研究之列。锂资源开发利用也进入“十三五”国家战略规划中。在新一轮《 全国矿产资源规划（2016—2020） 》中， 锂作为９ 个“储备和保护矿种”之一和24 种战略性矿种之一， 要完成60万吨 Li２O的勘探目标。由此可见， 锂在我国作为新能源和战略性矿产资源的重要地位已不容忽视！

川西甲基卡花岗-伟晶岩型锂矿3000ｍ 科学钻探， 是继中国第一口大陆科学深钻（CCSD，5158ｍ，2001 ～ 2005 年 ） 、 汶 川 地 震 断 裂 带 科 学 钻 探（ ＷＦＳＤ， 2008～2014 年） 等系列科学钻探之后， 在中国大陆地壳硬岩中实施的又一架“深入地球内部的显微镜”。为探索川西花岗-伟晶岩型锂矿的成因， 南京大学卓越计划“川西伟晶岩型锂矿科学钻探”于 2019 年 6月 启 动， 旨在通过川西锂矿区3000ｍ 的连续钻探、 测井和定向取芯， 建立与锂矿成矿相关的多学科地壳锂柱， 开展花岗-伟晶岩型锂矿赋存的构造样式、 变质温-压轨迹、 岩浆的结晶分异、 成矿流体、 锂元素的“源-运-聚” 条件等研究， 以及利用含稀有元素岩芯探索极端条件下微生物的特异性、 多样性及与深度关系。作为我国第一口以探索锂矿成矿机理为目的科学钻探， 其科学目标在于为锂矿的找矿突破提供构造背景、 制约要素、 参考数据和科学依据， 为找矿远景预测靶区提供科学标志，并力图建立创新性锂矿成因理论。川西锂矿科学钻探是揭示伟晶岩型锂矿成矿规律的一扇窗口， 是贯彻锂矿新能源战略的一项举措， 具有重要的科学和实际意义。

稀有金属的“源-运-储-剥” 过程与超常富集的规律 

研究稀有成矿元素如何从源区析出？通过何种方法运移？怎样在局部聚集沉淀？确定稀有元素的源-运-聚”过程是建立成矿理论的核心。利用锂同位素和锂含量可以有效地示踪不同类型岩石中锂的来源， 根据马尔康片麻岩穹隆中不同岩石的锂含量初步统计：未变质的三叠纪沉积岩的锂含量达到300×10 －６ ， 部分花岗岩锂含量达到400 ×10－６ ， 含锂伟晶岩最高达２3039 ×10－６ ， 不含锂辉石的伟晶岩最高仅有138 ×10 －６  。因此， 松潘-甘孜造山带之所以成为稀有金属超常富集的地带， 推测与广泛分布和巨厚的三叠纪深海黏土沉积物作为物源， 以及富锂沉积物的部分熔融和结晶分不开的。图６ 显示了锂元素的“源-运-储”过程的假设模式：大量含云母-黏土的海洋沉积物经成岩作用形成泥页岩， 在区域造山变质中形成角闪岩相岩石， 在局部熔融作用下形成过铝质花岗岩， 在造山折返过程中形成片麻岩穹隆、 伟晶岩侵位和锂的富集， 锂矿床的剥蚀抬升。利用低温年代学（ 磷灰石、锆石的裂变径迹、Ｕ-Ｔｈ／Ｈｅ） ， 结合热历史模拟， 用以揭示穹隆的剥露过程， 估算花岗岩体和含矿伟晶岩的剥蚀量。 

含稀有元素极端条件下微生物的特异性、多样性及与深度关系

地下生物圈的生物量可与地表相媲美， 地下生物圈的下限究竟是多少？在特殊黑暗的极端条件下的地下微生物所需的能量来自何处？微生物的活性、 与地质环境的相互作用、 对地质过程的改造又是如何？是地球科学的一个新的课题。利用3000ｍ 川西锂矿科学钻探岩芯（ 具有高稀有元素含量的花岗岩石-伟晶岩和高温中低压的变质岩） ， 系统研究在特殊条件下形成的微生物的丰度、 特异性、 多样性和代谢特性， 揭示锂矿特有的微生物物种与功能， 阐明深部与表层生物圈之间关系， 研究生物可利用的碳库与通量， 对比不同深度的生物与非生物过程。这是一项利用3000ｍ 锂矿科钻进行的特殊的、 探索性很强的科学研究， 样品提取和实验要求特别严格， 不受任何污染。