Study on the occurrence state and enrichment mechanism of lithium in lithium-rich clay rock series of the Daoshitou Formation of Lower Permian in Central Yunnan

Abstract

战略性关键金属锂是重要的新能源金属。近期发现的碳酸盐黏土型锂矿床具有储量大、开采成本低等特点，将成为我国锂矿资源开发的又一重要方向。然而，该新发现的锂矿床存在锂的赋存状态和富集机制不明的问题，严重阻碍了对该类型锂资源的评价、预测及综合开发利用。本文以西南地区滇中碳酸盐黏土型锂矿为研究对象，利用X射线衍射（XRD）、扫描电镜-能谱（SEM-EDX）分析了富锂黏土岩的矿物成分和形态。在此基础上，采用聚焦离子束（FIB）切片结合飞行时间二次离子质谱仪（TOF-SIMS）的方法分析了富锂黏土岩微米尺度上的元素分布特征。结果表明，Li的富集区域与Si和Mg吻合，指示Li的载体矿物为富Mg黏土矿物。基于透射电镜（TEM）和能谱（TEM-EDX）分析了FIB切片横截面纳米尺度上的元素分布和矿物组成特征，鉴定出富Li矿物为蒙皂石或锂绿泥石。综合滇中碳酸盐黏土型锂矿的地质背景、矿物学和地球化学特征，推测碳酸盐岩风化过程中形成了Li的载体矿物——蒙皂石，蒙皂石在风化-沉积过程中结合Li，并在成岩阶段转化为锂绿泥石。本研究获得的认识进一步丰富和完善了碳酸盐黏土型锂矿的成矿模型。