河南省南部天目山巖體鈮礦化研究*

雷大景 羅 帥 史 亮 柳 彬

(河南省地質(zhì)礦產(chǎn)勘查開發(fā)局第三地質(zhì)礦產(chǎn)調(diào)查院)

河南省南部天目山巖體鈮礦化研究*

雷大景 羅 帥 史 亮 柳 彬

(河南省地質(zhì)礦產(chǎn)勘查開發(fā)局第三地質(zhì)礦產(chǎn)調(diào)查院)

天目山巖體于1∶5萬區(qū)域地質(zhì)調(diào)查時圈出鈮地球化學(xué)異常，為查明其鈮鉭含礦性，通過化學(xué)測試、人工重砂、單礦物分析等手段，研究了巖體各單元鈮鉭含礦性、鈮賦存狀態(tài)及鈮在礦物中的分配率。結(jié)果表明：①天目山巖體鈮礦化發(fā)育于巖漿期，且位于巖體頂部，因而在天目山巖體周圍尋找隱伏的巖株、巖瘤、巖枝等獨立的小型堿性花崗巖體是尋找原生鈮礦床的主要方向；②在巖體南側(cè)的河流沖積物內(nèi)尋找鈮鐵砂礦床，也有一定的遠景。上述研究成果對于區(qū)內(nèi)找礦工作有一定的參考價值。

鈮礦化 鈮鉭含礦性 地球化學(xué)異常 水系沉積物測量 原生鈮礦床

天目山巖體位于東秦嶺—大別造山東段，區(qū)內(nèi)已有大型螢石礦開采，目前研究的主要方向為巖體外觸帶的天目溝銀多金屬礦評價以及巖體內(nèi)部的鉬礦評價。2011年提交的《鉬礦普查報告》證實鉬礦化均發(fā)育于天目山花崗巖體內(nèi)蝕變構(gòu)造帶中，呈透鏡體狀分布，規(guī)模較小。20世紀60年代，在天目山南側(cè)大楊莊一帶的河流中發(fā)現(xiàn)沖積型鈮鐵砂礦床，按品位50 g/m3圈定了13個鈮鐵砂礦體，資源儲量48.90 t，推測鈮鐵礦來源于花崗巖體，為花崗巖中的副礦物。20世紀80年代1∶5萬區(qū)域地質(zhì)調(diào)查時圈出天目山巖體鈮異常，由巖體中心向外變?nèi)酢１狙芯坎捎没瘜W(xué)測試、人工重砂、單礦物分析等方法[1-3]研究天目山巖體各單元巖石的鈮鉭含量、單礦物賦存狀態(tài)，并初步分析區(qū)內(nèi)找礦前景，為區(qū)內(nèi)找礦工作提供參考。

1 區(qū)域地質(zhì)背景及巖相學(xué)特征

天目山巖體位于秦嶺造山帶東段，處于欒川—明港深大斷裂帶兩側(cè)。欒川—明港深大斷裂是華北地臺和北秦嶺褶皺帶的分界線，呈NW向穿越研究區(qū)。斷裂帶北側(cè)為華北地層南緣分區(qū)盧明小區(qū)，出露地層為中元古界熊耳群、新元古界欒川群等；斷裂帶南側(cè)為北秦嶺地層分區(qū)南召小區(qū)，出露地層為新元古界寬坪巖群、下古生界二郎坪群。

天目山巖體呈NE—SW向沿天目山—小石嶺、亂馬山—老寨山一線展布，在天目山一帶呈似圓狀，長4 km，寬5 km；向南在老寨山一帶呈不規(guī)則狀分布，面積40 km2，北中部未出露地表，巖體與地層呈侵入接觸。通過等質(zhì)子質(zhì)譜(LA-ICP-MS)U-Pb同位素分析測得天目山巖體年齡為(93.8±4.7)Ma，形成于晚白堊世，根據(jù)巖體的內(nèi)部接觸關(guān)系和巖石粒度變化，可劃分5個單元：

(1)細粒正長花崗巖(K1TM1ξγ)。分布于巖體邊部，細?；◢徑Y(jié)構(gòu)，塊狀構(gòu)造，主要礦物成分：①鉀長石(45%～55%)，為條紋長石，他形粒狀；②斜長石(5%～15%)，為鈉長石，半自形，板狀；③石英(35%～45%)，他形粒狀或不規(guī)則形狀；④黑云母(<2%)，為片晶，多色性明顯。礦物顆粒粒徑小于1 mm。該單元含較多囊狀偉晶花崗巖團塊，直徑50～300 mm，成分為自形大顆粒石英和鉀長石。

(2)細—中粒正長花崗巖(K1TM2ξγ)。分布于天目山東側(cè)大部分地段，細—中?；◢徑Y(jié)構(gòu)，塊狀構(gòu)造，主要礦物成分：①鉀長石(50%～65%)，為條紋長石，他形-半自形晶；②斜長石(10%～20%)，為更長石-鈉長石，半自形，短柱狀、板狀，表面較明凈；③石英(20%～30%)，他形粒狀，無色；④黑云母(微～1%)，他形片狀，切面為淺棕黃色，在接觸處顏色變淺。巖石中礦物顆粒粒徑一般為0.2～2.5 mm。

(3)中—粗粒正長花崗巖(K1TM3ξγ)。分布于天目山南部及老寨山中部，中—粗?；◢徑Y(jié)構(gòu)，塊狀構(gòu)造，主要礦物成分：①鉀長石(40%～45%)，為條紋長石；②斜長石(15﹪～20﹪)，為納長石和納奧長石；③石英(30%～43%)，他形粒狀；④黑云母(0.5%～1.5%)，他形片狀。

(4)細粒斑狀正長花崗巖(K1TM4ξγ)。少斑細粒結(jié)構(gòu)，斑狀構(gòu)造，斑晶為條紋長石、石英，粒徑2～4 mm，礦物成分有條紋長石(45%～55%)、石英(30%～35%)、納奧長石、納長石(10%～15%)。

(5)細粒正長花崗巖(K1TM5ξγ)。出露于天目山大水瓶寨附近，地表呈地瓜狀分布于天目山花崗巖體中部，為天目山花崗巖序列中最晚期的花崗巖侵入，與第2單元呈超動接觸關(guān)系，主要巖性為細粒正長花崗巖，巖石新鮮面呈肉紅色，風(fēng)化后呈淺肉紅色、灰白色，細?；◢徑Y(jié)構(gòu)、塊狀構(gòu)造。主要礦物成分有鉀長石(45%)、石英(30%)、斜長石(15%)、少量黑云母(3%～5%)。

2 鈮地球化學(xué)異常特征

(1)1∶20萬水系沉積物測量。據(jù)1∶20萬水系沉積物測量成果，區(qū)內(nèi)異常以Mo、Nb、W、U為主，并伴有Sn、Be、Bi等異常。w(Nb)峰值為118.3×10-6，平均65.77×10-6，襯度值為1.64×10-6，異常面積80 km2。Nb異常長軸呈NE向分布，呈紡錘狀，長14 km，具濃度分帶；其北東部中心區(qū)為天目山巖體、西南側(cè)為老寨山巖體。就規(guī)模和強度而言，前者優(yōu)于后者。

(2)1∶5萬水系沉積物測量[4]。據(jù)《瓦崗幅、任店幅區(qū)域地質(zhì)調(diào)查報告》，Nb異常及高背景區(qū)主要分布于天目山巖體內(nèi)，異常規(guī)模大，濃集中心明顯，最高值大于60×10-6，異常值≥20×10-6，高背景區(qū)(15～20)×10-6；其次分布于欒川群(Pt3l)大紅口組，異常規(guī)模大，濃集中心不明顯，最高值及異常值≥20×10-6。

3 巖體的鈮鉭含礦性

3.1 巖體各單元含礦性

為了解天目山各單元含礦性，分別進行揀塊化學(xué)樣及刻槽化學(xué)樣分析，結(jié)果見表1。

表1 巖體各單元鈮鉭含礦性

由表1可知：①天目山巖體各單元w(Nb2O5)均在0.004%以上，平均0.010 5%，局部可達0.023%，平均Nb2O5含量高出地殼克拉克值(0.002%)5倍，部分巖石樣品的平均w(Nb2O5)高出地殼拉克值(0.002%)11倍，說明天目山巖體僅具鈮礦化， (Ta+ Nb)2O5未達到原生鈮礦床品位要求；②第1單元(K1TM1ξγ)中w(Nb)最低，說明在堿性巖槳巖活動初期，鈮富集不顯著；③位于大水瓶寨的第5單元(K1TM5ξγ)w(Nb2O5)最高，驗證了 1∶20萬、1∶5萬水系沉積物測量成果的可靠性，同時也說明在巖漿活動末期，鈮又一次富集。

對分布于小石嶺東唯一一處花崗偉晶巖脈(主要成分為石英、鉀長石、黑云母)進行取樣分析，結(jié)果顯示，w(Nb2O5)為0.001 41%～0.007 32%，說明在偉晶期鈮未充分富集。

3.2 巖體深部鈮鉭含礦性

小石嶺ZK01#、亂馬山ZK02#為鉬礦普查時施工的2個鉆孔，對其進行巖芯劈樣分析，未發(fā)現(xiàn)工業(yè)及低品位礦體，樣品中w(Nb2O5)最高為0.020 8%，隨著鉆孔深度增加，w(Nb2O5)、w(Ta2O5)越低。鉆孔上部巖芯一般具高嶺土化、鉬礦化，下部具綠簾石化、綠泥石化，垂向分帶上未見與鈮鉭礦化關(guān)系密切的鋰云母-鈉長石化蝕變帶。

3.3 鈮賦存狀態(tài)

由人工重砂分析結(jié)果可知，鈮鐵礦在巖體各單元內(nèi)均有分布：①第1單元細粒正長花崗巖含鈮鐵礦0.73～52.87 g/t，含稀土及鈮鉭礦物(黑復(fù)稀金礦)151.79 g/t；②第2單元細—中粒正長花崗巖含鈮鐵礦2.40～60.04 g/t；③第3單元中—粗粒鉀長花崗巖含鈮鐵礦11.48 g/t。第2單元鈮鐵礦單礦物含量較第1單元多，說明巖漿活動中期，鈮鐵礦晶出相對較多。

鈮鐵礦黑色不透明，呈柱狀、板狀，斷口不平坦，呈貝殼狀，條痕呈灰褐-淺灰綠色，金屬光澤—強金屬光澤，晶體以細粒為主，粒徑0.02～0.05 mm(圖1)。其他重砂礦物為曲晶石、鋯石、赤鐵礦、黃鐵礦、褐鐵礦、石榴石等。鈮鐵礦單礦物化學(xué)成分分析結(jié)果見表2。

圖1 連續(xù)變倍體視顯微鏡下鈮鐵礦

表2 鈮鐵礦單礦物化學(xué)成分 %

鈮鐵礦主要呈單體、連晶分布，次呈包裹體分布，連晶主要與云母、鉀長石、石英共生，少量被鉀長石、赤鐵礦、褐鐵礦、黑云母、鈦鐵礦包裹。鈮元素在幾類分布較普遍的含鈮礦物中的配分情況見表3。

由表3可知：①黑云母含鈮最高，約占巖體中鈮含量的20%，曲晶石、鋯石、獨居石、白云母含鈮甚微，總計不到1%；②褐鐵礦及長石含鈮也較高，約占巖體含鈮量的21%，主要是由于存在鈮鐵礦包體；③鈮鐵礦是區(qū)內(nèi)含鈮最高的礦物，約占巖體中含鈮量的16%，其余約80%的鈮除約20%分散于黑云母等礦物之外，還有約50%的鈮，一部分以細微包體存在于長石、石英、褐鐵礦、磁鐵礦等礦物中，另一部分在加工陶洗過程中流失，若能大部分進行回收，則巖石中鈮鐵礦的平均含量將大于80 g/t。

表3 鈮元素在礦物中的配分情況 %

礦物名稱礦物在巖石中的平均含量礦物中鈮含量礦物中鈮配分比黑云母0.80.2330.001864曲晶石0.00770.0030.000000231鋯石0.00260～0.0030.000000078獨居石0.00170～0.0030.000000051白云母0.020.010.000002褐鐵礦0.030～1.00.0003磁鐵礦0.4石英38長石600.0030.0018鈮鐵礦0.003446.20.0015708鈦鐵金紅石偶見

4 找礦前景

天目山堿性花崗巖體具有較高的鈮地球化學(xué)場，在巖漿活動期鈮富集，并有鈮鐵礦析出。在偉晶期和氣成熱液期，由于鈉長石化普遍不發(fā)育，未能出現(xiàn)富鈮之蝕變帶；鈮礦化發(fā)育于巖體頂部，向下逐漸轉(zhuǎn)貧；鈮鐵礦主要呈單體、連晶，易于分離解體。因鈮礦化主要發(fā)育于巖漿期，且位于巖體頂部，在天目山巖體周圍尋找隱伏的巖株、巖瘤、巖枝等獨立的小型堿性花崗巖體，是尋找鈮礦體的主要方向。此外，考慮天目山巖體分布廣泛，且遍含鈮鐵礦，而在其南側(cè)，來源于含鈮鐵礦花崗巖之沖積物分布較廣，故在河流沖積物內(nèi)有望尋找到品位達50～100 g/m3的鈮鐵砂礦床。

[1] 曾憲友，孫國鋒，晃紅麗.東秦嶺銅山—天目山鋁質(zhì)A型花崗巖特征及構(gòu)造意義[J].地質(zhì)調(diào)查與研究，2010，33(4)：291-298.

[2] 陽 珊，王華波，王 楓，等.安徽金寨縣沙坪溝鉬礦區(qū)鈮賦存狀態(tài)研究[J].巖礦測試，2013，32(2)：267-277.

[3] 王汾連，趙太平，陳 偉.鈮鉭礦研究進展和攀西地區(qū)鈮鉭成因初探[J].礦床地質(zhì)，2012，31(2)：293-308.

[4] 劉 君，潘 亮，趙鶴森，等.水系沉積物測量在老撾巴烏地區(qū)的應(yīng)用[J].金屬礦山，2015(2)：92-97.

Study of Niobium Mineralization in Tianmushan Rock Mass,Southern Henan Province

Lei Dajing Luo shuai Shi liang Liu Bin

(No.3 Institute Geological & Resources,Survey of Henan Geological Bureau)

The niobium geological anomaly of Tianmushan rock mass is obtained by conducting 1∶50 000 regional geological survey,in order to analyze the niobium tantalum ore-bearing potential of Tianmushan rock mass,the niobium tantalum ore-bearing potential,niobium occurrence state and niobium allocation rate of minerals are studied by the methods of chemical test,artificial sand and single mineral analysis.The results show that:①the niobium mineralization of Tianmushan rock mass is developed in magmatic stage,and it is located at the top of rock mass,therefore,looking for the concealed rock strain,tumor and apophysis independent small alkaline granite rock mass around the Tianmushan rock mass is the main prospecting direction of native niobium ore deposit;②looking for the niobium iron ore deposit in the river alluvial materials in the south of Tianmushan rock mass can also has some prospecting vision.The above research results can have some reference value for the prospecting work in the research area.

Niobium mineralization,Niobium tantalum ore-bearing potential,Geochemical anomaly,Sream sediment survey,Native niobium ore deposit

*中國地質(zhì)調(diào)查局項目(編號：1212011220506)。

2015-03-19)

雷大景(1969—)，男，工程師，464000 河南省信陽市東方紅大道527號。