為了應對全球變暖的氣候危機，眾多國家和組織達成了在2050年左右實現(xiàn)近零排放的共識，我國也承諾在2060年左右實現(xiàn)碳中和（即近零排放）。在許多發(fā)達國家，CO2排放主要來自于燃油汽車產(chǎn)生的尾氣。因此，電動汽車取代燃油汽車將是大勢所趨。鋰電池是電動汽車的核心部件，未來對鋰的需求將出現(xiàn)爆發(fā)式增長。根據(jù)國際能源署的預測，相比于2020年，全球在2030年對鋰的需求將增加30倍，而在2050年會增加到100倍。顯然，在即將到來的數(shù)十年，全球（包括我國）將面臨鋰資源的供給風險問題。目前世界約一半以上的鋰資源來自于偉晶巖型鋰礦床，因此研究這一類礦床中鋰的超常富集機制具有十分重要的意義。偉晶巖廣泛存在于自然界中，但只有極少的一部分含有鋰礦資源，那么是什么因素導致一部分偉晶巖富鋰，而其他偉晶巖貧鋰？
近日，中國科學院廣州地球化學研究所王強研究員團隊聯(lián)合王核研究員等，針對這一重要問題，在對川西甲基卡偉晶巖型鋰礦床天然樣品分析的基礎(chǔ)上，結(jié)合熱模擬和擴散模擬（圖1），發(fā)現(xiàn)偉晶巖脈的鋰含量不僅僅取決于初始熔體的鋰含量，還受控于侵位時的圍巖溫度（圖2）。在高溫的圍巖中，偉晶巖脈具有長的熱壽命，初始偉晶巖熔體即使具有高的鋰含量，都會通過顆粒邊界擴散作用遷移進入圍巖中，從而很難以形成富鋰偉晶巖；而在低溫的圍巖中，偉晶巖脈具有短的熱壽命，擴散作用的程度有限，使得偉晶巖能夠鎖住大部分的鋰而形成富鋰礦物，從而有利于形成富鋰偉晶巖。圍巖溫度則主要取決于母巖體（巖漿儲庫）產(chǎn)生的熱場，即近端的圍巖具有高的溫度，而遠端的圍巖則具有低的溫度。這一新認識與偉晶巖礦床中的經(jīng)典分帶模式相一致，即絕大部分的富鋰偉晶巖都分布在遠離巖體的低溫圍巖區(qū)域。
圖1 （a）全球典型偉晶巖型鋰礦床分布圖；（b）甲基卡礦區(qū)地質(zhì)簡圖；（c）甲基卡礦床308號脈圍巖剖面鋰含量和鋰同位素剖面；（d）熱模擬和擴散模擬結(jié)果
圖2 受控于圍巖溫度的偉晶巖型鋰礦床成礦模式圖
該研究識別出偉晶巖成礦系統(tǒng)中控制成礦與否的新因素—圍巖溫度，這一發(fā)現(xiàn)不僅僅對偉晶巖成礦理論作出重要貢獻，而且還具有非常實用的找礦意義，即在找礦勘察過程中，低級熱變質(zhì)的圍巖是勘探鋰礦體的主要目標。相關(guān)成果近期在線發(fā)表于《Nature Communications》，并引起國際相關(guān)領(lǐng)域的高度關(guān)注，《Nature Communications》也隨之發(fā)表來自英國曼徹斯特大學Julia Neukampf博士和瑞士聯(lián)邦理工學院Ben Ellis博士兩位學者聯(lián)合撰寫的評述性論文，專門介紹了王強研究員團隊取得的這一新進展，認為其提出的“圍巖溫度在控制偉晶巖鋰擴散丟失程度上發(fā)揮主要作用”的模型，突出了深部和淺部過程的復雜相互作用（“highlight the complex interplay of deeper and shallower processes”），即巖漿、流體和圍巖共同決定了鋰偉晶巖的最終形成。
本研究受國家自然科學基金創(chuàng)新群體項目、中國科學院先導（A）項目、國家自然科學基金和“”涂光熾優(yōu)秀青年學者”項目A類聯(lián)合資助。
論文信息：Zhou, J. S.?*, Wang, Q.?*, Wang, H., Ma, J. L., Zhu, G., and Zhang, L., 2025. Pegmatite lithium deposits formed within low-temperature country rocks. Nature Communications, DOI: 10.1038/s41467-024-55793-8.
論文鏈接：https://www.nature.com/articles/s41467-024-55793-8
評述論文信息：Neukampf J.，and Ellis K. B. S., 2025. Lithium loss from pegmatites controlled by country rock temperature. Nature Communications, DOI: 10.1038/s41467-024-55794-7.
評述論文鏈接：https://www.nature.com/articles/s41467-024-55794-7
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