摘要
沉积型锂矿作为锂资源的重要来源备受关注。鄂西南白杨坪地区中二叠统梁山组发育具潜在工业价值的富锂含炭黏土岩（Li2O含量0.1%~0.56%）。为厘清梁山组富锂黏土岩的富集成因，本文开展了详细野外地质调查、岩石地球化学、扫描电镜-能谱分析（SEM-EDS）、X射线衍射分析（XRD）等系统性研究，探讨含炭黏土岩中锂的赋存状态及物质来源。研究结果表明，锂主要富集于梁山组中上部层位；含炭黏土岩中锂主要赋存于绿泥石中，部分存在于高岭石；黏土岩中不活动元素 Al、Ti、Zr、Hf、Sc及 REE特征指示其可能来源于中酸性火山岩，与桂西地区二叠系富锂黏土岩的地球化学特征相似；结合扬子地块内部桂西— 川渝—鄂西地区二叠系富锂黏土岩的Li含量的变化趋势，推测梁山组富锂黏土岩的形成可能与二叠纪火山（岩浆）事件有关，火山碎屑（火山灰）提供了主要物源。该成果不仅深化了对鄂西南地区沉积型锂矿成因机制的认识，也为在鄂西南乃至扬子周缘二叠纪地层中拓展锂矿找矿新方向提供了关键科学依据。
Abstract
As an important source of lithium resources, sedimentary lithium deposits have attracted much attention. Lithium-rich carbonaceous clay rocks (Li2O content of 0.1%-0.56%) with potential industrial value are developed in the Middle Permian Liangshan Formation in Baiyangping area, southwestern Hubei Province. In order to clarify the enrichment genesis of lithium-rich clay rocks in Liangshan Formation, this paper carried out detailed field geological survey, rock geochemistry, scanning electron microscopy-energy spectrum analysis (SEM-EDS), Xray diffraction analysis (XRD) and other systematic studies to explore the occurrence state and material source of lithium in carbonaceous clay rocks.The results show that lithium is mainly enriched in the upper part of Liangshan Formation. Lithium in carbon-bearing clay rocks is mainly present in chlorite and partly in kaolinite. The characteristics of inactive elements (Al, Ti, Zr, Hf, Sc, REE) in the clay rock indicate that it may be derived from intermediate-acid volcanic rocks, which is similar to the Permian lithium-rich clay rock in western Guangxi. Combined with the variation trend of Li content in Permian lithium-rich clay rocks in western Guangxi-SichuanChongqing-western Hubei area within the Yangtze Block, it is speculated that the formation of lithium-rich clay rocks in Liangshan Formation is related to Permian volcanic (magmatic) events, and volcanic debris (volcanic ash) provides the main source. This result not only deepens the understanding of the genetic mechanism of sedimentary lithium deposits in southwestern Hubei, but also provides a key scientific basis for expanding the new direction of lithium ore prospecting in the Permian strata in southwestern Hubei and even the periphery of the Yangtze.
Keywords
0 引言
锂广泛运用于医药、化工、航空航天、新能源等领域（何启贤，2011；纪志永等，2013），被称为“21世纪新能源金属”（郑人瑞等，2016）。目前全球锂矿主要有 3 种类型，包括盐湖型、伟晶岩型及沉积型 （毛景文等，2019；Gruber and Medina，2010）。与世界锂资源相比，中国卤水型和伟晶岩型锂矿由于受地域、环境、技术等因素的影响，利用与开发均不占优势（李建康等，2014；齐帅军等，2014；王秋舒， 2016；付小方等，2025），故沉积型锂矿成矿作用的研究是国内发现锂资源的关键（毛景文等，2019）。
近年来对沉积型锂矿的研究，国内已取得一定的进展：温汉捷等（2020）认为滇中地区下二叠统倒石头组黏土型锂资源的成矿物质来源于基底不纯的碳酸盐岩的风化沉积作用，锂主要吸附于蒙脱石相中；叶琴等（2023）则认为滇中地区倒石头组富锂黏土岩来源于下伏奥陶纪地层的沉积再循环，锂主要赋存于黏土矿物绿泥石中；桂西地区上二叠统合山组黏土岩锂的富集现象可能与下覆基底碳酸岩及二叠纪中酸性火山岩相关，锂主要赋存于锂绿泥石中 （凌坤跃等，2021；姚双秋等，2021）；四川地区二叠纪含铁铝黏土及煤层地层系中也发现锂的富集现象，锂可能与绿泥石及高岭石有一定相关性（朱正杰等， 2017；付小方等，2018，2023；祁晓鹏等，2025）。现有研究虽对沉积型锂矿的物源及锂赋存状态进行了限定，但不同地区、不同层位沉积型锂矿锂的赋存状态及成因差异性较为显著。近期鄂西南地区中二叠统梁山组中广泛发现了富锂黏土岩（含铝土矿或煤线） （Li2O 平均品位：0.24%，最高达 0.64%）（杜文洋等， 2022），但目前对该地区锂的赋存状态及富集规律尚未有清晰的认识，需要进一步研究厘定。金属元素的赋存状态是评价矿床是否能利用的重要因素（翟明国等，2019），据此本文以鄂西南地区锂矿化较好的恩施市白杨坪地区梁山组富锂黏土岩为研究对象 （图1），以岩石学、矿物学等理论，运用 X 射线衍射 （XRD）和电感耦合等离子体质谱（ICP-MS）分析方法确定梁山组中黏土岩矿物组合和地球化学特征，并结合已有的相关研究，初步探讨富锂黏土岩的赋存状态，为鄂西南地区锂资源的利用提供有效的依据。
图1研究区位置及地质概况
a—鄂西南地区区域地质简图；b—鄂西南白杨坪地区地质简图及采样工程位置分布图
图2鄂西南白杨坪地区中二叠统梁山组柱状对比图及Li2O含量变化曲线图
1 区域地质背景
鄂西南地区位于扬子板块北缘，以 NE 向的构造形迹为主，区域上发育一系列及多期次NE-NNE、 EW-NEE向褶皱和断裂带，整体显示出NNE向改造 EW向的复合构造格架（图1a）。鄂西南地区二叠纪地层发育完整，分布广泛，二叠纪早期延续了泥盆纪-石炭纪震荡沉降和沉积调整过程，形成了滨海沼泽相环境，而后遭遇了扬子区古生代以来最大的海侵作用，形成碳酸盐岩台地及陆棚环境；中二叠世末东吴运动致扬子板块穹状隆升，发生大规模的海退事件（He et al.，2003；Sun et al.，2010），之后海侵迅速并广泛，使鄂西南地区二叠纪形成“碎屑岩含煤岩相-碳酸盐岩-硅泥质岩岩相”旋回（He et al.，2003；田望学等，2007；Sun et al.，2010; 周世卿和黄桂珍，2010），具拉张型盆地的被动大陆边缘沉积结构特征（田望学等，2007；周世卿和黄桂珍， 2010）。此外，受中—晚二叠世峨眉山大火成岩省火山岩的大规模喷发影响，鄂西南地区二叠纪还发育了与硅质岩相伴生的变基性火山凝灰岩，于鄂西南建始县城—恩施—鹤峰近南北向裂陷盆地范围内分布（田望学等，2007；周世卿和黄桂珍，2010）。
图3鄂西南白杨坪地区梁山组含炭黏土岩野及岩相学特征
a—JTC2梁山组与栖霞组地层界线；b—JTC2梁山组含炭黏土岩与石英砂岩分界处；c—JTC2含炭黏土岩；d—JBT7浅灰色夹紫红色高岭石黏土岩（铝土矿）；JTC2含炭黏土岩镜下特征（岩石成分细粒）；e—单偏光；f—正交光
研究区位于建始南部，茶山背斜东南翼、白杨向斜的北西翼（图1b），其轴部为志留系砂页岩及泥盆系碎屑岩、泥灰岩，翼部为石炭系白云岩、灰岩，二叠系碎屑岩、煤线、灰岩及三叠系灰岩，断层极少发育，地层出露较完整（图1b）。其中，中二叠统梁山组平行不整合接触于上石炭统大埔组之上，为一套滨海相或陆源含煤碎屑岩地层，由下向上分别为石英砂岩层（厚 1~6 m，成分较纯，局部含少量褐铁矿）；粉砂质泥岩层（厚 0~1.5 m，局部砂质含量较高）、含炭（炭质含量不均）黏土岩层（厚0~3 m，可见不稳定发育的煤线层、铝土矿层）、炭质页岩层（厚 0~1 m），其上覆为栖霞组灰岩（图2，图3a、b）。区内富锂含层位主要集中在梁山组上部含炭黏土岩（图2，图3c、d），由于风化剥蚀，研究区内中部梁山组地层不连续，南东、北西梁山组地层较连续（图1b，图2）。据槽探工程样品分析测试结果显示，含炭黏土岩中Li2O含量介于0.1%~0.56%，该层在梁山组中出露较稳定，厚度为 0.5~3 m，一般位于石英砂岩层之上，局部夹煤线及铝土矿（图2、图3b）。
2 样品采集与测试分析
本文选取白杨坪中二叠统梁山组探槽中锂品位较高的含炭黏土岩样品 22-JTC1-1、22-JTC1-2、 22-JBT1-1、22-JBT1-2、22-JBT7、22-JTC2、22-JTC10、22-BT1、22-JTC9 共 9 件（图2，表1）开展全岩主微量元素分析，其中 8 件开展 X 射线衍射分析 （XRD）；选取梁山组下覆上石炭统大埔组碳酸盐岩基底样品 22-JD-1、22-JD-2、22-JD-3 仅开展全岩微量元素分析，具体采样位置见图1，图2。
本次实验所有测试均在南京宏创地质勘查技术服务有限公司测试分析完成。全岩主量元素分析取200目粉末样品在进行烧失量（LOI）测定后，经无水偏硼酸锂熔融，冷却后利用 HORIBA 公司 ICPOES 电感耦合等离子体光谱仪（ICP-OES）分析测定，相关偏差值（RSD）在 4% 之内，总分析范围为 100±1%。全岩微量及稀土元素分析采用硝酸-氢氟酸消解电感耦合等离子体质谱（ICP-MS）测定，分析仪器为 Agilent 7700e型 ICP-MS，相关偏差值（RSD） 在5%之内，分析结果见表1。
扫描电镜-能谱（SEM-EDS）观察与分析，扫面电镜仪器型号为TESCAN Mira3，加速电压为10 kV，工作距离 5.8 mm，放大倍数 2420 倍，采用 SE2 二次探测器进行观察，采用点析法进行测定。XRD测试分析，采用水悬浮分离方法或离心分离方法分别提取粒径小于 10 μm和小于 2 μm的黏土矿物样品（粒径小于10 μm的黏土矿物样品用于测定黏土矿物在原岩中的总相对含量；粒径小于2 μm的黏土矿物样品用于测定各种黏土矿物各类的相对含量），使用仪器型号为 Bruker AXS D8 Discover X 射线衍射仪，电压为 40 kV，电流为 40 mA，CuKa 靶辐射，防散射狭缝1.0°，接受狭缝0.2 mm。采用步进扫扫描方式，扫描范围为5°~45°，利用Highscore plus 软件对主要衍射峰（强度）与 PDF-2004 数据库进行综合比对，进行物相定性分析，准确鉴定样品的矿物类型，具体流程及规范见 SY/T5163-2018 沉积岩中黏土矿物和常见非黏土矿物X射线衍射分析方法。
3 分析结果
3.1 矿物物相特征
SEM-EDS 与 XDR 分析结果显示，梁山组含炭黏土岩的主要矿物为高岭石及绿泥石，其中部分样品出现少量的埃洛石及方石英（表2，图4，图5）。高岭石呈鳞片状、板状集合体，多数晶形较好，为黏土岩中粒径最大的矿物，通常>15 μm（图4a）；埃洛石单体则以长管状产出（<10 μm），与其共生的高岭石结晶较差，同时可见少量方石英呈片状（<10 μm） （图4b）；绿泥石主要以细小鳞片状（<2 μm）产出，与高岭石共生，多以晶粒分布于高岭石矿物中（图4c）。
3.2 岩石地球化学特征
3.2.1 主量元素特征
白杨坪地区上二叠统梁山组含炭黏土岩主量元素分析结果见表1。结果显示含炭黏土岩样品主要成分为 Al2O3 （38.2%~40.5%，平均 39.1%）和 SiO2 （40.3%~44.8%，平均 42.8%），CaO（0.068%~0.42%，平均0.15%）、TiO2（0.94%~1.74%，平均1.36%）、MgO （0.1%~1.43%，平均 0.70%）、Na2O（0.05%~0.39%，平均 0.15%）、K2O（0.09%~0.84%，平均 0.41%），化学蚀变指数（CIA）较高（97~99.52，平均 98.35）（表1），指示了含炭黏土岩经历了强烈的化学风化过程及充分的水-岩反应（凌坤跃等，2021）。
图4白杨坪梁山组含炭黏土岩扫面电镜显微图像及SEM-EDS分析能谱图
a—鳞片状、板片状高岭石；b—长管状埃洛石与高岭石共生；c—绿泥石与高岭石共生；d—高岭石；e—埃洛石；f—绿泥石SEM-EMDS分析能谱图
3.2.2 微量元素特征
微量元素结果（表1）显示含炭黏土岩Th含量为 4.6~28.9 μg/g，平均 13.7 μg/g；Hf 含量为 13.74~43.78 μg/g，平均 24.3 μg/g；Zr 含量为 528~949 μg/g，平均 726.1 μg/g；Sc 含量为 1.93~4.47 μg/g，平均 3.0 μg/g； Li 含量为 347~2588 μg/g，平均 1015 μg/g，Li 含量富集程度较高，达到沉积黏土型锂矿工业指标（温汉捷等，2020）。微量元素蛛网图显示（图6a），含炭黏土岩样品相对富集 Zr、Hf、U、Pb 和 V，相对亏损 Rb、 Sr、Ba 和 Co（图6a），与下覆基底上石炭统大埔组碳酸盐岩表现出明显的不一致性，同时含炭黏土岩显示出强烈的Eu（δEu：0.21~0.48，平均值0.37）负异常 （图6b，表1）。
图5白杨坪地区上二叠统梁山组含炭黏土岩XRD分析图谱
K—高岭石；C—绿泥石
图6白杨坪地区梁山组黏土岩微量元素蛛网图（a）与稀土配分模式图（b，球粒陨石和原始地幔标准化数值据Sun and Mc‐ Donough，1989；平均上地壳组成数据据Rudnick and Gao，2014；阴影区域数据据凌坤跃等，2021；姚双秋等，2021）
3.2.3 稀土元素特征
9 件含炭黏土岩样品稀土总量 ΣREE 为 39.57~273.81 μg/g（表1，图6b），轻、重稀土比值 LREE/ HREE为1.88~27.14，反映了研究区高度富集轻稀土特征（图6b）；δEu 值为 0.21~0.48，有显著的 Eu 负异常，δCe值为1.33~2.95，有显著的Ce正异常（图6b）。稀土配分模式图（图6b）与下覆上石炭统大埔组碳酸盐岩同样表现出不一致性。
表1白杨坪地区中二叠统梁山组含炭黏土岩主量（%）元素含量
注：化学蚀变指数（CIA）=Al2 O3 /（Al2 O3 +CaO* +Na2 O+K2 O）×100，CaO*代表硅酸盐相中的CaO百分含量；当全岩CaO/Na2 O分子比>1和<1时，分别由Na2 O和CaO 代替CaO*（McLennan，1993；Shao and Yang，2012）。
4 讨论
4.1 锂的富集特征
湖北省地质调查院（2021）对白杨坪地区中二叠统梁山组槽探工程从下伏上石炭统大埔组碳酸盐岩（或梁山组石英砂岩）到上覆栖霞组碳酸盐岩按岩性进行了连续取样（图2），对其 Li2O 含量进行了统计（项目组未发表数据）。从 Li2O 含量垂向上变化趋势可以看出，区内富锂含炭黏土岩或含炭高岭石黏土岩多集中在梁山组中上部（JTC1、JBT1、 JTC2、BT1 及 JTC9），少数出现在梁山组中下部 （JTC10），在梁山组中也可能有多层位富锂的情况 （JTC1）
从岩性上来看，梁山组含炭黏土岩/高岭石黏土岩 Li2O 含量总体上高于不含炭黏土岩（图2），然后存在显著例外：部分不含炭的高岭石黏土岩（如 JBT7）也能达到较高锂品位（0.32%（表2，图2，图3d），而部分含炭黏土岩（如JTC10、JBT1中的部分样品）并未显示富集特征。这表明岩性（尤其是否含炭）是重要影响因素，但非唯一控制因素。
表2白杨坪地区中二叠统梁山组含炭黏土岩及上石炭统大埔组白云岩微量（%）元素含量
表3白杨坪地区二叠系梁山组黏土岩XRD矿物相分析结果
值得注意的是，本研究是在已知前期槽探工程 Li2O 含量基础上进行采样，但分析结果得到的 Li2O 含量存在一定差异（表2），其中 22-JTC1-2、22-JBT1-1、22-JTC9等样品Li2O（0.07%~0.16%）含量明显低于前期槽探结果，而22-JTC2样品Li2O（0.56%） 含量则高于前期槽探结果，反映出含炭黏土岩中锂富集现象的不均一性。在 Li2O-（Al2O3/SiO2）图（图7）上来看，本次含炭黏土岩样品Al2O3/SiO2比值集中在 1 附近的黏土岩阶段，这也指示着适中的风化程度有利于锂的富集（温汉捷等，2020；凌坤跃等， 2021）。
综上，梁山组中上部含炭黏土岩是锂富集的主要载体，但其富集程度受岩性（含炭性）、风化程度及尚未完全厘清的矿化非均质性共同控制。
4.2 锂的赋存状态
SEM-EDS与 XRD 分析结果显示研究区富锂黏土岩主要黏土矿物为高岭石及绿泥石（表3，图5）。综合分析显示，绿泥石是区内锂富集的主要载体： （1）全岩中Li含量与绿泥石含量大致呈正相关关系 （图8a），Li2O含量较高的样品，绿泥石占比较高（表3，图5）；（2）Li2O含量较低的样品，绿泥石占比较低 （图5，表3）；（3）这一发现与国内外多个富锂黏土岩矿床的研究结论一致，如：河南上石炭统本溪组铝土矿、桂西平果地区富锂黏土岩中，其黏土矿物以高岭石、伊利石、锂绿泥石为主，其中锂主要赋存于锂绿泥石中（沈丽璞等，1986；宋云华等，1987；凌坤跃等，2021；姚双秋等，2021）；滇中下二叠统倒石头组富锂黏土岩中，黏土矿物主要为高岭石与绿泥石，锂含量与绿泥石呈良好的正相关性，表明锂主要赋存于绿泥石中（叶琴等，2023）；近期在扬子北缘镇巴地区二叠系梁山组中，也发现了富锂黏土岩，其 SEM-EDS 结果显示其主要黏土矿物为伊利石和绿泥石，其中锂含量与绿泥石呈明显正相关性，与伊利石成负相关性（祁晓鹏等，2025），与本文富锂含炭黏土岩特征相似，进一步指示本研究区内富锂黏土岩锂主要赋存于绿泥石中。此外，本次富锂含炭黏土岩样品中 MgO 与 Li2O 含量呈现出明显正相关关系，或与Mg2+（0.72Å）与Li+（0.76 Å）的半径相近，具相似的化学性质，这与黏土矿物（绿泥石） 晶格发生锂与镁的类质同象替换紧密相关（温汉捷等，2020；凌坤跃等，2021）（图8b），也表明本研究区富锂含炭黏土岩主要赋存于绿泥石中。
图8白杨坪地区黏土岩绿泥石-Li2O（a）及MgO-Li2O图解（b）
然后存在重要的复杂性和例外情况：样品 22-JTC10和22-BT1中绿泥石占比较高（分别为12%及 14%）（表3），但 Li2O 含量较低，这表明并非所有绿泥石都同等富锂，可能受绿泥石具体种类（如是否为锂绿泥石）、成岩后生改造或微观非均质性影响。而样品 22-JTC-1 中黏土矿物为高岭石，无绿泥石，仍检测到 Li2O 含量 0.14%，这明确证实高岭石同样是锂的有效载体之一。前人研究也支持这一观点：宋云华等（1987）研究显示，以高岭石为主的黏土岩中 Li2O 含量为 0.036%~0.076%，而朱正杰等（2017） 在对四川芦塘煤矿的研究中，也显示出Li与高岭石具有一定的相关性，以上特征均指示本研究区内富锂黏土岩中Li可能也有部分赋存在高岭石中。
综上，本研究区富锂黏土岩中锂的赋存状态具有双重性：绿泥石是锂富集的主要和关键矿物相，其富集程度通常与含量呈正比并受类质同象机制控制；同时，高岭石也是重要的锂载体，尤其在绿泥石缺失或含量较低的样品中（如JTC1），其对总锂量的贡献不容忽视。
4.3 锂的物质来源
对于黏土岩中锂的富集现象，前人的研究集中于扬子板块二叠系倒石头组、合山组、梁山组富锂黏土岩中（金中国等，2015；朱正杰等，2017；温汉捷等，2020；钟海仁，2020；凌坤跃等，2021；姚双秋等， 2021；杜文洋等，2022），黏土岩常与铝土矿、煤共伴生（金中国等，2015；凌坤跃等，2021；杜文洋等， 2022）。研究区富锂含炭黏土岩也在二叠系梁山组地层中发现，同样与铝土矿及煤共伴生（图2）。对于这一时期黏土岩的物质来源，现阶段存在较多争论：（1）基于岩石矿物学及地球化学相似性的研究，认为不纯的碳酸盐岩基底风化沉积（王力等，2004； 戴塔根等，2007；温汉捷等，2020）或黏土岩下覆碎屑岩地层的沉积再循环为富锂黏土岩提供了相应物质（叶琴等，2023）；（2）通过对岩石地球化学的研究，该时期黏土岩不活动元素及REE元素特征与二叠纪中酸性岩火山岩相似，指示黏土岩的形成与二叠纪中酸性火山岩有关（Deng et al.，2010；Yu et al.， 2016；Hou et al.，2017；侯莹玲，2017；凌坤跃等， 2021；姚双秋等，2021）；
研究区梁山组底部为一套陆源碎屑石英砂岩、粉砂质泥岩层（杜文洋等，2022，图2），石炭纪碳酸盐岩地层（黄龙组或大埔组）则是不整合接触于石英砂岩、粉砂质泥岩层之下（图2），富锂含炭黏土岩/ 高岭石黏土岩则在陆源碎屑岩层之上（图2），与不纯碳酸盐岩基底为铝土矿及黏土岩的形成提供物质明显不符。稀土配分模式图及微量元素蛛网图中含炭黏土岩与下覆上石炭统大埔组碳酸盐岩分配模式明显不一致（图6a、b），故本研究区域内含炭黏土岩的物源并非来自不纯的碳酸岩基底的风化沉积作用。
沉积岩在风化演化的过程中，不活动元素 Nb、 Ta、Zr、Hf、Ti、Al 等一般保持稳定，受表生及热液蚀变的影响较小，而 Na、K、Ca 及 Mg 等活动元素则易发生流失，故利用 Al2O3/TiO2、Zr/Hf等元素的比值可对沉积岩物源进行有效的指示（Hayashi et al.，1997； Zhong et al.，2013；Dai et al.，2014；Zhang et al.， 2016）。一般认为，基性岩中 Al2O3/TiO2的比值范围为 3~8，中性岩及酸性岩浆岩的比值分别为 8~21及 21~70（Hayashi et al.，1997），本次富锂含炭黏土岩样品 Al2O3/TiO2 的比值为 23~42，落在酸性岩区域 （图9a）；在稀土配分模式图中，白杨坪黏土岩样品具明显 Eu的负异常，弱的右倾趋势（图6b），与酸性岩特征相似（Taylor and McLennan，1995；He et al.， 2007），Eu 的强烈负异常也反映着酸性岩高分异的特点（吴福元等，2017）。此外Th一般于酸性岩中富集，而 Sc 则于基性岩中富集，在沉积循环的过程中 Th/Sc比值变化一般不明显（姚双秋等，2021），而Zr/ Sc作为指示沉积岩中锆石富集的标准（Wang et al.， 2014），随着沉积循环的过程会逐步升高。研究区黏土岩样品在Th/Sc-Zr/Sc图解中，多数落在酸性岩附近（图10），大致呈正相关关系，指示其地球化学性质能反映物源特征（姚双秋等，2021），表明研究区富锂黏土岩可能来源于酸性火山岩。此外祁晓鹏等（2025）对扬子板块北缘镇巴地区二叠系梁山组富锂黏土岩地球化学特征的研究中指出富锂黏土岩的物源可能为岩浆岩，结合本区梁山组富锂黏土岩研究特征，进一步说明本区梁山组富锂黏土岩与火山（岩浆）事件有关。
4.4 锂的成因机制探讨
研究区含炭黏土岩样品微量元素蛛网图及稀土配分模式图中显示出与桂西平果地区富锂黏土岩高度的相似性（图6a、b）（凌坤跃等，2021；姚双秋等，2021），表明本研究区与桂西平果地区黏土岩具同源性及相近的成因。姚双秋等（2021）指出桂西平果地区合山组富锂黏土岩可能来源于二叠纪中酸性火山岩；凌坤跃等（2021）则认为华南板块与印支地块俯冲拼合过程中发育了大量二叠纪火山（岩浆）事件（277~252 Ma），并产生大量火山碎屑（火山灰）为平果地区合山组提供了富锂物质来源（图11a，Metcalfe，2006；Hoa et al.，2008；Halpin et al.， 2016；Yu et al.，2016），而从扬子板块内部二叠纪富锂黏土岩 Li2O 含量的变化趋势来看（图11a），黏土岩 Li2O 含量由云贵地区的 0.5%～0.6%（崔燚等， 2018；温汉捷等，2020；凌坤跃等，2021；姚双秋等， 2021），向北东至川渝地区的 0.2%～0.4%（朱正杰等，2017），至鄂西地区的 0.1%～0.3%（杜文洋等， 2022），向南东至桂西地区的 0.3%～0.44%，锂的富集程度随云贵地区距离由近及远呈现出明显的负相关性，结合扬子板块北缘二叠纪梁山组富锂黏土岩具岩浆岩地球化学特征（祁晓鹏等，2025）及本研究区含炭黏土岩样品具酸性火山岩性质（图9，图10），猜想扬子板块内在二叠纪时期，富锂黏土可能均符合火山喷发-沉积作用规律（Hofstra et al.， 2013；Benson et al.，2017；凌坤跃等，2021），本次白杨坪地区中二叠统梁山组富锂黏土岩的形成可能也与二叠纪发育大量的火山（岩浆）事件有关：火山碎屑（火山灰）为梁山组黏土岩提供了物质来源（图11b），在长时间搬运及沉积作用下最终形成富锂含炭黏土岩（Hofstra et al.，2013；Benson et al.，2017；文俊等，2022），这可能也导致了研究区以及整个扬子板块富锂黏土岩中 Li2O 含量不均一性（朱正杰等， 2017；钟海仁，2020；凌坤跃等，2021；姚双秋等， 2021；岳相元等，2023；杜文洋等，2022；祁晓鹏等， 2025）。
图9白杨坪地区富锂黏土岩Al2O3-TiO2图解
图10白杨坪地区黏土岩Th/Sc-Zr/Sc图解
（底图据姚双秋等，2021修改，其中玄武岩、酸性火山岩及上地壳成分数据引自Zhong et al.，2013）
以上多重地球化学证据一致表明，本区中二叠统梁山组富锂含炭黏土岩主要源于同期酸性火山 （岩浆）活动的喷发碎屑，经沉积-成岩作用累积后富集锂元素。本研究不足在于未能在梁山组含炭黏土岩样品中发现碎屑锆石，以为含炭黏土岩的成因提供进一步证据，后续工作还应对梁山组富锂含炭黏土岩中的碎屑锆石进行相关研究工作，以限定其准确的成矿时代。
4.5 对勘查找矿的意义
沉积型锂资源作为一种潜在资源，其产出多与黏土岩有着密切的关系（Kesler et al.，2012；Benson et al.，2017；温汉捷等，2020）。研究区内锂主要于梁山组上部含炭黏土岩中富集，Li2O 含量基本达到边界品位（≥0.1%），多数达到工业标准（≥0.2%）（图2，表2），组内其他岩性层位无明显 Li 的富集现象（图2）。研究区内梁山组地层在区内南东、北西连续延伸（图1），组内含炭黏土岩稳定出现，厚度为0.5~3 m （图2），显示出较好的找矿前景。本研究发现 Li 主要以类质同象的形式赋存在绿泥石，部分赋存在高岭石中，这对该矿床的综合利用有着重要参考。在今后的矿产勘查过程中，应加强鄂西南地区对中二叠统梁山组含炭黏土岩中黏土矿物的类型、组合及在区域上厚度变化规律的研究，同时加强鄂西南地区晚二叠世沉积及古地理环境的研究，探讨梁山组内富锂含炭黏土岩与古陆及岩浆活动的时空分布规律，以实现鄂西南地区锂资源的找矿突破。
5 结论
（1）鄂西南白杨坪地区中二叠统梁山组含炭黏土岩发现关键金属锂的富集特征（Li2O=0.1%～0.56%），梁山组中上部含炭黏土岩是锂富集的主要载体，其富集程度受岩性（含炭性）、风化程度及尚未完全厘清的矿化非均质性共同控制。
（2）鄂西南白杨坪地区梁山组含炭黏土岩主要黏土矿物为高岭石、绿泥石，Li 含量与绿泥石大致呈正相关关系，而不含绿泥石的含炭黏土岩中仍检测到 0.14% 的 Li2O 含量，表明锂的赋存状态具有双重性：锂主要赋存于绿泥石中，部分可能赋存于高岭石中。
（3）鄂西南白杨坪地区梁山组富锂含炭黏土岩 Al2O3/TiO2比值为 23~42，具较明显的 Eu 负异常及 Ce 的正异常，结合 Th/Sc-Zr/Sc 图解，表明富锂含炭黏土岩具中酸性火山岩特征；微量元素蛛网图及 REE 物缘示踪对比结果表明富锂黏土岩可能与二叠纪的火山（岩浆）事件有关，火山碎屑（火山灰）为富锂黏土岩提供了物源，成矿作用以火山喷发-沉积作用为主。
