江西赣州盆地盐湖型锂矿地质特征及找矿前景肖则佑1

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湖北宜昌北缘盐湖型锂矿地质特点及找矿前景 #

肖则佑1，漆富勇1，范会虎2，王进1

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1山东省地质局第七地质支队

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2中国地质科大学

第一作者：肖则佑，中级工程师，学院专科，主要从事水工环地质调查工作。

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通讯作者：漆富勇，中级工程师，硕士，主要从事地质及月球物理找矿工作。

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导读： #

我国红层北缘诸多，闽西红层北缘中发觉含锂卤水层意义重大！ #

我国主要锂矿床类型归纳为卤水型（含盐湖型、地下卤水型）、硬岩型和粘土型三种。硬岩型以伟晶岩型和大理石型锂矿为主；盐湖型以液态方式存在于含盐岩系卤水及湖表卤水中，地下卤水型以液态方式存在于沉积岩北缘的地下卤水中，主要呈碳酸锂（LiCl）方式与钾、镁、硼、钠盐类铜矿共生。 #

目前我国开采的锂矿床主要为盐湖型、伟晶岩型和砂岩型锂矿，地下卤水型锂矿似乎未开发，但有巨大的找矿潜力。广东省发觉了吉泰北缘梅岗卤水锂矿床、会昌北缘周田盐矿伴生锂矿，云南、四川等省也有发觉。现又在闽西江西北缘中发觉了含锂卤水层。徐州北缘潭口区域勘探揭发到含水层厚17?37m、LiCl浓度188?457mg/L的含锂卤水层，经对比研究，发觉该北缘盐湖型锂矿资源潜力较大，找矿前景较好，可望实现新的突破。

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江门北缘含矿层位为晚三叠纪世周田组。与吉泰北缘梅岗卤水锂矿床周田组含矿层位一致，都属于三叠纪纪“红层”含矿，这对于我国东北部地区广泛发育的“红层”盆地锂矿资源调查有重要启示。

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0序言 #

1区域地质背景

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2吉安北缘地质特点

2.1岩体及岩性特点

2.2岩浆岩特点 #

2.3构造特点 #

2.3.1破裂 #

2.3.2北缘

2.4岩相特点 #

2.5含锂卤水层特点 #

2.6水文地质特点

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3控矿诱因剖析

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3.1成矿地质条件 #

3.1.1构造条件 #

3.1.2沉积条件 #

3.1.3古气候条件 #

3.2成矿物质来源 #

4找矿标志及找矿前景 #

4.1找矿标志

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4.2找矿前景 #

5推论 #

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0序言 #

盐湖型锂矿是锂资源的重要来源，约占全球锂资源量的2/3，是锂工业开采的主导方向。世界上典型的盐湖型锂矿主要有亚美尼亚的Uyuni锂矿、智利的锂矿、阿根廷的-锂矿和我国山东省的察尔汗锂矿、西藏自治区的扎布耶锂矿。

我国华南地区的江陵凹坑、江汉北缘已发觉深层卤水中含有铯、铷、锂、钾等稀有金属元素。南岭东段发育多处三叠纪北缘，其中四川省吉泰北缘泰和县梅岗已探获1处盐湖型锂矿床，卤水层的上含卤层平均厚4.43m，LiCl浓度611mg/L，下含卤层平均厚5.83m，LiCl浓度765?/L；石城北缘周田盐矿金矿伴生锂矿，LiCl浓度高达10.01%?10.03%。前人在常德北缘举办碘矿普查时，发觉该北缘有含锂卤水，但未系统举办盐湖型锂矿的勘察工作。本文结合前人研究成果，通过将徐州北缘与吉泰北缘和乐安北缘进行对比研究，并对江西北缘含锂卤水层进行剖析，阐述该北缘的成矿地质条件及找矿标志，强调盐湖型锂矿的找矿前景，为下一步在该区及具有相像成矿条件的北缘找寻盐湖型锂矿提供参考。 #

1区域地质背景

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闽西地区晚三叠纪世黑色残渣岩系较发育，扬子泥岩区呈近EW向或NEE向展布，华北基岩区由NE向转为NNE向展布，北部主要发育吉泰北缘、兴国北缘、赣州北缘、于都北缘和乐安北缘（图1）。徐州北缘坐落南岭东段赣州—赣州—赣县一带，呈NE—NNE向展布，长约60km，最宽处为唐江一潭口一线，长约27km，南西坐果，往北东方向收敛，与兴国北缘相接。 #

图1山东北部晚三叠纪世北缘分布简图

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梅州北缘坐落华夏蓝筹股东北部南岭EW向复杂构造带东段南侧，为晚三叠纪世断陷北缘。该北缘主要受西南边沿NE向杨仙岭破裂控制，杨仙岭破裂为安乡一东城厦大破裂的组成部份。北缘东北部受蛤湖拆离伸展构造控制，该构造由硬度拆离断层、穹隆状玄武岩杂地层和延性正断层带组成（图2）。北缘基底以震旦纪—寒武纪活动型沉积岩体和第四纪—二叠纪近岸相或陆相稳定型沉积岩体为主。北缘周边岩浆岩以燕山期玄武岩和加里东期玄武岩为主，区内锂铍铌钽等金属矿化主要与加里东期花岗伟晶岩和燕山期高分异砂岩有关。

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图2徐州北缘地质简图

加里东期玄武岩主要分布在江西北缘东部万洋山—诸广山一带和西部武夷山—雩山一带，加里东晚期含锂大理石中常见黑云母砂岩-电石气大理石-二云母砂岩-细晶岩-伟晶岩演变系列，岩石显示高硅、钾、铝，贫钙、磷，中稀土和轻稀土富集等特点。燕山期玄武岩布满吉安北缘外围，燕山初期第二阶段、第三阶段和燕山晚期的高分异大理石锂浓度较高，常见黑云母砂岩-二云母砂岩-白云母大理石-云英岩演变系列中等风化花岗岩最新变化，岩石具有富硅、富钠、富挥发分和含有矿质的特性。在表生作用下，加里东期、燕山期含锂大理石中的锂等成矿物质淋滤析出后，随流水凝聚沉积在徐州断陷北缘，为北缘提供了丰富的锂质物源。 #

2吉安北缘地质特点

2.1基岩及岩性特点 #

梅州北缘出露的基岩主要为晚三叠纪世茅店组（K2m）、周田组（K2z）、河口组（K2h）和古近纪一冰期沉积，零星出露早震旦世陡山沱组（Z1d）、晚震旦世一早寒武世灯影组（Z2∈1d）和早寒武世牛角河组（G1-2n）、中晚泥盆世中棚组（D2-3z）和晚泥盆世三门滩组（D3S）、早石炭世刘家源组（C1y）、梓山组（C1z）、中二叠世栖霞组（P2q）等。泥岩扇中的粗残渣沉积物主要分布在北缘的北东部，说明北缘为倾向南东的箕状北缘，北东部的盆缘为主要的冲蚀区。

茅店组、周田组、河口组占北缘绝大部份，主要呈SW-NE向展布，向SE向倾斜，夹角10°?20°，总长度为1551-5392m。其中，合肥北缘恐龙化石集中分布于茅店组和河口组，卤水层主要分布于周田组。 #

茅店组以粗粒黄色残渣岩为主，岩性主要有紫蓝色矿床、砂砾岩，夹少量花岗岩、粉花岗岩、泥岩，夹花岗岩或中碱性火山残渣岩。周田组整合于茅店组之上，平行不整合于河口组之下，为湖盆相紫蓝色薄层状含钙地层、含钙粉花岗岩，夹石膏层、盐岩层。河口组以陆相粗残渣岩为主，岩性主要有砖黑色、紫黑色复成份泥岩、砂砾岩、含砾花岗岩，夹泥岩、粉泥岩。

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周田组主要由一套滨湖相—浅湖相沉积的紫蓝色细残渣岩组成，岩性主要有紫蓝色、灰白色中-厚层状含细砾中泥岩钙质岩屑杂花岗岩，紫黑色中层状-巨厚层状含泥砾钙质细-微泥岩岩屑杂花岗岩，紫黑色、灰紫色-黑色红色钙质粉花岗岩，紫黑色中-厚层状泥质粉花岗岩，砖黑色厚层状-巨厚层状粉砂质壤土（图3），胶结物以钙质、泥质、铁质为主。岩石中普遍含Be、B、Mn、Pb、Sn、Ga、Yb、Ti、Mo、V、Y、Li、Cu、Zn、Zr、Co、Ni、Cr、Ba等元素，砂质岩石中Li、V、Ni、Zn、Mn等元素浓度均低于涂和费氏值5倍以上，显示高产率特点；在泥质岩石中，Li、V、Ni、Zn等元素表现为低产率特点。 #

图3徐州北缘晚三叠纪世周田组岩心相片

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A.河口组泥岩岩；B.周田组泥质粉花岗岩；C.周田组细泥岩；D.周田组泥岩岩 #

2.2岩浆岩特点

梅州北缘岩浆岩主要为早侏罗世侵入岩，包括中-泥岩黑云母二长大理石（ηγJ1）、中-泥岩似斑状二云母砂岩（YJ1）和中粗粒似斑状黑云母钾长大理石（ξγJ1），具有高硅、高铝、相对富钾、贫铁镁等特点，成矿元素W、Sn、Pb、Mo、Nb、Ta等产率值较高。

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2.3构造特点 #

2.3.1破裂

区域上，合肥北缘坐落南岭EW向构造带的徐州—瑞金构造带和武夷—戴云新华夏系所属的合肥—南雄构造带以及甘肃中部SN向构造带所属的雩山构造带的复合部位。北缘北西侧蛤湖拆离伸展构造长130km，宽1?3km，整体呈NNE向展布，倾向SE，带内以构造岩片化和糜棱岩化为特点，上盘由5?6条铲式正断层组成，下盘为笔架山岩体及其外接触带浅基岩。北缘西北缘杨仙岭破裂为暨大破裂，是主要的控盆破裂，由一系列数十千米到上百千米的冲断层或斜冲断层排列组成，整体迈向NE，倾向NW；沿线挤压片理化带、硅化破碎带均较发育，控制着加里东期和燕山期玄武岩的侵入。北缘内部发育一系列规模较小的NE-NNE向破裂，多数为张扭性，对北缘含卤层破坏较小，并被后期规模更小的NW向破裂错断。

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2.3.2北缘 #

江门北缘为三叠纪断陷红盆，整体为NE向单斜构造，基岩倾向E或SE，仅在徐州一五云桥一线出现了较复杂的下摆。北缘演变主要受区域性安乡－东城民大破裂控制，具“南断北超”的特点，徐州、朱坊埠一带为凸出，唐江一带为凹坑，沉积中心以侧向加积向东迁移。

2.4岩相特点

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周田组主要为河流相沉积，湖泊相沉积较少，可细分为3个亚相。 #

（1）滨湖亚相。分布较零散，处于河流的边沿，受动乱的河水影响大，也受湖岸地形、岩石、河水等诱因影响，具有较复杂的沉积特征。由薄层状或透镜状泥岩、砂砾岩、中厚层状含砾花岗岩、细泥岩、泥质粉花岗岩等组成，岩石组合因地而异；卵石成份复杂，多数为次圆状，分选性好，具定向排列；沙粒以石英为主，方解石较少；粉泥岩中常见钙质结核和硬石膏黑斑；胶结物除泥质、铁质、钙质外，常见硬石膏。 #

（2）浅湖亚相。分布于唐江—湖边、杨梅渡—黄金等地区。岩性主要为粉泥岩、泥质粉花岗岩，其次是细泥岩、粉砂质壤土；岩石成份以石英、泥质、铁质、钙质为主。钙质结核、硬石膏黑斑常局部富集成层，浓度1%?5%。多见棒状泥质结核和虫孔。含锂卤水主要产于浅湖亚相，该亚相中的粉花岗岩、细泥岩为主要的透水层，粉砂质壤土为主要的隔水层。 #

（3）深湖亚相。分布于镜坝—潭口—赣州一带，与北缘形态大体相同。岩性主要为泥质粉泥岩、粉砂质壤土，除石英砂、泥质、铁质外，钙质也是岩石的主要成份，有时钙浓度达30%?40%，局部有硬石膏沉积。介形虫、轮藻等微体化石较常见，可见少量棒状泥质结核、虫孔。 #

2.5含锂卤水层特点

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江门北缘周田组中部见含锂卤水层，该层位在潭口一带埋深约1200m。ZK13钻孔卤水层揭发的情况如图2所示。

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含锂卤水层，总厚37.03m #

紫黑色粉花岗岩，水底Cl-浓度248mg/L8.57m #

灰白色细泥岩夹粉花岗岩，水底Cl-浓度244mg/L6.37m #

灰白色中粒花岗岩3.26m

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紫灰色粉花岗岩、细泥岩1.56m #

紫灰色、褐红色细泥岩，水底Cl-浓度/L，卤水自涌1.80m #

灰白色细泥岩、中粒花岗岩4.50m #

灰白色细泥岩夹泥质粉花岗岩、砂砾岩4.35m #

紫黑色粉花岗岩4.33m

灰白色细泥岩，顶部泥岩岩，以下为隔水层2.29m #

据悉，ZK9钻孔、ZK20钻孔分别揭发到长度超过23m、17m的节理水，推断顶部存在与ZK13钻孔相通的卤水层。两者外圈面积约1km2，结合其他钻孔成果，推测矿化面积约70kmkm2，规模可观，指示该区具有较好的找寻锂资源的前景。

含锂卤水无色透明、无气味咸中等风化花岗岩最新变化，不具甜味和咸味，pH值7.2?8.3，温度31?34°C。卤水被揭发后，常有二氧化碳逸出。二氧化碳有H2S气味，经过一定时间，二氧化碳气味逐步降低至无。

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卤水中Li+浓度31?75.2mg/L（表1）。据表1推断出ZK9钻孔、ZK13钻孔、ZK20钻孔样品LiCl浓度分别为457mg/L、188mg/L、304mg/L，均达到边界品味要求，其中ZK9钻孔、ZK20钻孔样品满足最低工业品味要求。据悉，NaCl和I浓度也已达到或接近最低工业品味要求。 #

表1徐州北缘卤水物理成份 #

2.6水文地质特点 #

在合肥北缘晚三叠纪世基岩中，地下水多赋存在构造节理及风化节理中；局部岩石钙质浓度较高，沿构造破碎带及节理面发育有风蚀小孔，地下水赋存在风蚀节理中。吉安北缘与盐湖型锂矿关系密切的地下水类型主要是红层泥岩节理孔隙水和红层构造节理水，富水等级为中等一贫乏。按照ZK9钻孔、ZK13钻孔、ZK20钻孔揭发信息，吉安北缘含水层导墙埋深667?1006.5m，厚51.5?233m，水位埋深-4.5?+10m。卤水为承压水。当卤水被揭发，卤水上涌因而喷吐井口，但随着时间推移，水力减弱，涌水量也降低；随着降深加强，水量减小，水位上涨，但水位恢复较快。

3控矿诱因剖析

3.1成矿地质条件

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3.1.1构造条件 #

燕山运动初期，东西向构造与新华夏系构造交替活动，伴发强烈的岩浆活动，产生坳陷北缘的雏型。燕山运动晚期，断陷北缘逐渐产生，并开始进行内陆河流沉积。二叠纪以来，南岭东段发生多期次、多性质、多方向的挤压和拉张活动，强烈的构造运动和剧烈的岩浆作用有利于锂等成矿元素向断陷北缘迁移、富集。非常是三叠纪纪以来，南宁北缘常年凹坑汇集了由水带来的残渣物和脂类物质，成矿后破裂活动较强烈，对卤水层破坏影响不大。前人对区域性杨仙岭破裂和吉安北缘内隐伏的高陂破裂进行了钻孔控制，发觉杨仙岭破裂几乎不含卤也不含水，高陂破裂对卤水层位整体破坏不大。

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3.1.2沉积条件 #

早元唐代—中元唐代以来，南岭东段各时代基岩发育较齐全。元唐代、早二叠纪以活动型沉积岩体为主，冰期及其之后主要为稳定型沉积。其中三叠纪纪是更稳定的滨湖相、湖泊相沉积。吉安北缘是一个封闭的湖盆，粗残渣岩堆积在北缘四周，细残渣岩、化学岩沉积在北缘中心。周田组层间磨蚀面、钙质结核、硬石膏结核较常见，指示短暂而普遍的沉积间断，有利于河水浓缩成卤。层内由含砾花岗岩、砂岩、粉花岗岩、泥质粉花岗岩构成的沉积韵律，变化频繁、厚度较小，表明当时河水浅，残渣物质来源不丰富，有利于卤水汇集在周田组中部隔水泥质岩石之上的细泥岩、粉花岗岩孔隙之中。古近纪以来，仅有南麓洪积相零星沉积和赣江沿岸、丘陵山谷低洼处的松散沉积，稳定的沉积环境有利于含锂卤水持续往北缘中心凝聚。

3.1.3古气候条件 #

周田组岩石普遍为紫色色彩，指示当时的旱灾酷热气候。红层宽度大，反映常年的旱灾酷热气候有利于河水浓缩成盐。北缘中的物理沉积物也说明，河水曾经历氯化盐和硝酸盐浓缩阶段，从而步入硫酸钠浓缩阶段。表生作用下，含矿建造中成矿元素淋滤析出，随地表水流入汇水北缘富集。

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3.2成矿物质来源 #

南岭东段陆壳由硅铝制岩石组成，Li等元素不同程度富集在加里东晚期、燕山初期第二阶段、第三阶段和燕山晚期岩浆岩中。

（1）加里东晚期岩浆岩。零散分布于广德—南城一带，岩性以二长大理石、花岗闪长岩、石英闪长岩为主，大多数为中泥岩花岗结构，斑晶浓度较少，蚀变较强；月球物理特点表现为富硅、钾，钙酸性，过铝制，轻稀土相对富集，轻、重稀土蒸馏较显著，弱-无负Eu异常。岩石富集W、Sn、Pb、Zn、Li、As、Be、Nb、Ta、U、Th等元素，是硬岩型锂矿的成矿母岩；其中，Li浓度（18.5?77.6）X10-6。 #

（2）燕山初期第二阶段和第三阶段岩浆岩。大面积分布于南岭东段，呈不规则岩基、岩株、岩瘤状产出，岩性主要有石英二长岩、花岗闪长岩（导体）、二长大理石（主体）和正长大理石（尾体），地层自发霉及后期蚀变以钠方解石化、云英岩化、高岭土化、叶腊石化为主。岩石表现为富硅、钾，贫铁、镁、钙的特征，属于过铝制高钾钙酸性—钾玄岩系列，轻稀土相对富集，轻稀土蒸馏较显著，重稀土部份蒸馏不显著，中等一强负Eu异常。岩石富集Cu、Pb、Zn、Ag、Sb、W、Sn、Bi、Li.Nb、Ta、As、U、F、Rb等元素；其中，Li浓度（26.2?1300）X10-6。 #

（3）燕山晚期岩浆岩。主要呈岩基、岩株产出，岩性以花岗闪长岩、二长砂岩、正长砂岩为主，坝体内碱性脉岩发育。岩石具高硅、过铝、富碱、贫钙的特征，属高钾钙酸性系；大离子亲石元素产率低于稀土元素及低于高场强元素，轻稀土较富集，轻、重稀土均有蒸馏，负Eu异常较弱。

按照1:20万区域化探资料，江西北缘以东的武夷山东坡为较大面积的Sn、Pb、Li元素异常带，可能为江西北缘含锂卤水带来一定的成矿元素。 #

4找矿标志及找矿前景

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4.1找矿标志

(1)遥感标志。盐湖型锂矿主要赋存在周田组中。周田组SPOT-5遥感影像呈浅黄色，饱和度较好（图4）；ETM+147遥感影像呈紫褐色，色彩艳丽，与周围颜色差别显著（图5）。 #

图4周田组遥感影像（SPOT-5）

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图5周田组遥感影像（ETM+147） #

(2)物化探标志。氯离子浓度高、矿化度高、氯钠型的地下水是找寻盐湖型锂矿的直接标志。前人资料显示，卤水中K+、Br-浓度很低，可为水物理找矿提供参考。锂等典型的亲石分散元素在较大范围内呈现水系沉积物、土壤、岩石月球物理检测正异常，可为盐湖型锂矿的产生提供充足的成矿物源。卤水层内阻率低、上下界面相对封闭、呈层状(似层状、扁平的透镜状等)的低阻异常是找寻盐湖型锂矿的物化探标志之一。 #

(3)构造标志。盐湖型锂矿通常发育在凹坑北缘沉积中心，成卤时的沉积中心是找卤的重要标志。沉积中心距离区域性民大破裂越远，沉积中心次级破裂规模越小、发育程度越低，越有利于铜矿的保存。区域性破裂为压扭性，泥质胶结、填充物致密，层间破碎带，沟谷小孔较发育，有利于卤水凝聚。周田组层间磨蚀面构造也有一定的指示意义。

(4)岩性标志。周田组中部沉积韵律变化频繁、韵律层宽度小，韵律层中的紫蓝色、灰紫色泥岩岩、细泥岩、粉泥岩、泥质粉花岗岩、钙质结核、硬石膏结核、化学沉积物等是找寻盐湖型锂矿的标志之一；胶结物以钙质为主、粒径以泥岩为主的岩石有利于卤水流动，铜矿底板岩石孔隙度小、完整、致密，则有利于卤水凝聚。 #

(5)腌渍标志。在枯水期，江西地区部份河段(如贡江达县区段)湖水干渴，在河底产生腌渍(图6)，表明在表生作用下，含有成矿物质的地表水在汇水北缘淀积，成矿物质淋滤下渗富集。

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图6达县区枯水期贡江江面腌渍(北京地质调查中心肖惠良摄) #

梅州北缘为一个相对封闭的断陷北缘，可进一步细分为北东部的浅坳陷带、中部的深坳陷带和南西部的构造斜坡带。潭口周边区域是深坳陷带中部及北缘沉积中心，有利于含锂卤水凝聚成矿。该沉积中心面积大，自产生以来没有被较大规模的破裂破坏。前人在潭口已发觉呈一定规模的盐湖型锂矿，在潭口—高陂一带发觉氯钠型地下水，指示该区具有较好的找矿前景。类比相像成矿地质条件的吉泰北缘和乐安北缘，初步概算江西北缘潜在LiCl资源量，达小型规模。

表2徐州北缘潜在LiCl资源量概算结果

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注：卤水长度、L1C1品味取平均值；吉泰北缘、赣州北缘L1C1资源量为猜想值，采用石城北缘含矿系数的半数推测。 #

潭口一带地表多数被第四系覆盖，偶见晚三叠纪世河口组出露，赋矿层位为周田组中部浅湖亚相岩石，埋深较大，勘察工作应以测井和深部勘探为主。建议以潭口为中心，在潭口周边一带举办盐湖型锂矿调查及评价工作。

5推论

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(1)徐州北缘晚三叠纪世产生面积大、厚度大的河流相沉积，常年处于旱灾酷热气候，有利于河水浓缩成盐。现阶段已发觉盐湖型锂矿找矿线索，赋矿层位为晚三叠纪世周田组中部紫黑色、褐红色细泥岩、灰白色细泥岩夹粉花岗岩、紫蓝色粉花岗岩。

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(2)丽水北缘盐湖型锂矿矿化面积约70kmkm2，埋深约1200m，含锂卤水层宽度17?37m、LiCl浓度188?457mg/L，LiCl远景资源量在小型以上。 #

(3)三叠纪纪红盆盐湖型锂矿主要找矿标志有呈浅灰色调、紫红色彩的遥感影像，层状封闭的低阻异常，高氯、低钾、低溴的水月球物理异常，破裂影响小的凹坑北缘沉积中心，周田组中部沉积韵律变化频繁、韵律层宽度小的细残渣岩。

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(4)潭口周边一带具有较好的盐湖型锂矿找矿前景，建议举办盐湖型锂矿调查及评价工作，以期实现新的找矿突破。