关于锂-铯-钽型（LCT型）伟晶岩的成因，学界长期存在"深熔派"与"结晶分异派"之争：一方认为其源于变质沉积岩的低程度部分熔融，另一方主张其为花岗质岩浆极端分离结晶的残余产物。然而，全球伟晶岩矿区普遍存在"富矿-贫矿"并存现象，单一成因模型难以解释为何仅少数伟晶岩能实现锂辉石过饱和并结晶成矿。松潘-甘孜造山带延伸约2800公里，沿线分布有甲基卡、可尔因、扎乌隆、白龙山等十余处大型-超大型伟晶岩型锂矿床，构成我国规模最大的稀有金属成矿带—“松潘-甘孜锂矿链”。面对国家资源战略与找矿突破的新要求，亟待解决松潘-甘孜成矿带地质背景与成矿驱动力、成矿物质来源、成矿潜力、控矿因素等科学问题。
2021年1月，在pg电子官方网站卓越计划支持下，许志琴院士带领pg电子官方网站大陆动力学团队实施了甲基卡伟晶岩型锂矿科学钻探工程，以揭示伟晶岩型锂矿深部结构与成因机制。本研究依托甲基卡地区总长4211米深钻岩心的系统性采样，以及对代表性区域分带的伟晶岩岩脉的岩石学、矿物学与地球化学的综合研究（图1），定量研究了造山带变质深熔、岩浆侵位和演化过程中锂的富集机制，提出了甲基卡伟晶岩型锂矿的三阶段成因模型：
图1. (a) 青藏高原北部松潘—甘孜地体的构造简图; (b)甲基卡伟晶岩锂矿区地质图；(c)甲基卡锂矿区深部多层穹状花岗岩席（GS-1和GS-2）和侵入变质沉积岩（T3）的伟晶岩脉群（Pg）组成的多层三明治结构。
阶段一：变质深熔形成初始熔体
在基墨里造山作用早期（~221 Ma）地壳缩短和加厚阶段，沉积盖层经历了大规模强烈褶皱和逆冲，盖层与基底之间发育上盘向南的滑脱断层，伴随巴罗式变质作用。根据巴罗式变质作用P-T轨迹，相平衡模拟表明进变质作用过程脱出2.5 wt.% H2O，质量平衡模型和批式熔融模型模拟估算出小体积源岩（约5%）发生部分熔融，初始熔体中10–30%的锂来自变质流体。花岗岩全岩地球化学指标（Rb/Sr vs. Rb/Ba和30Si–SiO2）一致指示了甲基卡花岗伟晶岩母熔体来自泥质岩部分熔融。变质深熔产生的初始岩浆中锂含量较上地壳平均值（38 ppm）富集3-8（图2）。
图2.部分熔融过程中锂在熔体中的初步富集。
阶段二：岩浆结晶分异过程锂的逐渐富集
根据甲基卡锂矿区花岗岩的矿物组合，本研究采用质量平衡模型模拟全岩地球化学数据变化，证实了在分离结晶过程残余熔体中锂等稀有金属的逐步富集。然而，地球化学模拟显示，当结晶度达到岩石流变学的熔体抽离阈值（~75%），残余熔体中锂含量（1500-2150 ppm）仍远低于锂辉石结晶所需的饱和度阈值（>5000 ppm）。因而单一岩浆结晶分异作用不能形成甲基卡富锂伟晶岩。
阶段三：穹隆构造减压熔体相分离及锂的超常富集和爆发式成矿
在基墨里造山作用晚期（约210–206 Ma），地壳伸展减压，大量花岗岩侵位于中晚三叠世浊积岩，形成花岗岩穹隆并伴随巴肯式变质作用。在穹隆构造应力作用下，围岩发育韧性破裂系统和脆性破裂系统。随着主要造岩矿物的持续结晶，熔体水含量逐渐升高至近饱和状态（8–10 wt.%）。在穹隆构造的伸展应力场与大量流体出溶导致的孔隙压叠加形成压差，驱动富水熔体和贫水熔体发生相分离（图3）。低密度、低黏度的富水硅酸盐熔体向上逃逸，侵入远端脆性破裂系统。热力学P-T和熔体化学条件的骤变触发锂辉石等矿物大规模成矿，爆发式形成富锂伟晶岩脉。残留的高黏度贫水硅酸盐熔体沿近端层理侵位固结为贫矿伟晶岩（图4）。
图3.岩浆演化晚期阶段富水熔体和贫水熔体相分离的地球化学证据。
图4. 甲基卡伟晶岩锂矿区贫锂伟晶岩和富锂伟晶岩形成机制。
本研究根据甲基卡锂矿区科钻岩心的岩石学、矿物学与地球化学研究，提出变质脱水作用触发的泥质岩小体积部分熔融（5%）过程锂富集3-8，岩浆连续结晶分异过程残余岩浆锂富集10-20，穹隆构造减压导致富水熔体分离，锂超常富集450，爆发式形成富锂伟晶岩脉。这一研究表明，在甲基卡伟晶岩锂矿区部分熔融与分离结晶共同主导了富锂伟晶岩的形成，阐明了富锂伟晶岩与贫锂伟晶岩在空间上的分布规律。根据甲基卡花岗岩的侵位、埋藏深度和剥蚀程度判断，伟晶岩体侵位于花岗岩体顶部约2公里区域内，富锂与贫锂伟晶岩间的界线位于脆性变形向韧性变形的过渡带（图5）。
基于对甲基卡深钻岩心的系统研究，本研究首次精细示踪了从部分熔融源区到花岗伟晶岩侵位结晶的全过程中锂等稀有金属富集规律，揭示了造山过程中地壳挤压-伸展构造控制下稀有关键金属的成矿机制。研究成果为在松潘-甘孜造山带及其它造山带寻找隐伏富锂伟晶岩矿脉提供了理论指导，助力我国关键矿产资源安全和可持续发展。
图5.甲基卡伟晶岩型锂矿三阶段成矿模型。
本研究2026年2月3日发表于美国国家科学院院刊（Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America，PNAS）。pg电子官方网站魏海珍教授为第一作者，pg电子官方网站许志琴院士和朱文斌教授为共同通讯作者，pg电子官方网站徐夕生教授、王勤教授，pg电子官方网站化学学院马晶教授，英国南安普顿大学Martin R. Palmer教授、加拿大麦吉尔大学Anthony Williams-Jones教授，pg电子官方网站郑碧海助理研究员、高建国博士，以及研究生林和丰、杨可和左达昇为共同作者。
本研究受到国家基金委重大研究计划“战略性关键金属超常富集成矿动力学”项目重点基金（批准号：92162211）、国家自然科学基金面上项目（批准号：41973005）、pg电子官方网站“川西伟晶岩型锂矿科学钻探”卓越计划项目，以及pg电子官方网站关键地球物质循环前沿科学中心科研基金（批准号：2022300193）的联合资助。
全文链接为：https://doi.org/10.1073/pnas.2517372123
图文：魏海珍
审核：陈天宇
