新疆是我国重要的锂矿集中区，已知矿床多以伟晶岩型和卤水型产出.最近在东天山二塘沟地区新发现有黏土型锂矿.为厘定二塘沟锂矿锂的赋存状态，开展了详细的矿床地质、全岩化学成分、X射线衍射、全自动矿物定量分析（TIMA）、电子探针分析（EPMA）、LA-ICPMS矿物原位微区元素分析以及锂的浸泡实验.结果显示，二塘沟锂矿体主要赋存于上石炭统祁家沟组富含生物碎屑的碳酸盐岩中.矿石主要组成矿物包括方解石、石英、海泡石，全岩的Li₂O含量相对较高，变化于0.10%～0.27%.锂主要赋存于海泡石中，其含量高达9 519×10^-6，并且Li含量与F含量具有极好的正相关关系.二塘沟锂矿是新疆地区发现的首个黏土型锂矿，锂的赋存方式显著不同于其他黏土型矿床，具有重要的科学研究价值和找矿实践意义.