埃塞俄比亞南部某風化殼型鉭鈮礦床地質(zhì)特征

高長亮,亓希強,呂濤,田紹喜,高志友,蘇道強,高榮政

(1.山東省地礦工程集團有限公司,山東 濟南　250014;2.山東省魯北地質(zhì)工程勘察院,山東 德州　253015)

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埃塞俄比亞南部某風化殼型鉭鈮礦床地質(zhì)特征

高長亮1，2,亓希強1,呂濤1,田紹喜1,高志友1,蘇道強1,高榮政1

(1.山東省地礦工程集團有限公司,山東 濟南250014;2.山東省魯北地質(zhì)工程勘察院,山東 德州253015)

通過總結埃塞俄比亞南部某風化殼型鉭鈮礦區(qū)域地質(zhì)、重砂化探異常、礦區(qū)地質(zhì)、礦床特征，重點探討了該類礦床的礦體、礦石特征、礦床成因及其控礦因素等，指出該區(qū)還有很多較好異常未得到驗證,大量的含礦花崗偉晶巖、深部含礦花崗巖也未得到全面有效的控制,通過進一步工作,該區(qū)有望找到規(guī)模更大的風化殼型及其偉晶巖型、花崗巖型鈮鉭礦床。

風化殼型；鉭鈮礦床；地質(zhì)特征;埃塞俄比亞

引文格式：高長亮,亓希強,呂濤，等.埃塞俄比亞南部某風化殼型鉭鈮礦床地質(zhì)特征[J].山東國土資源，2015,31(6)：24-29.GAO Changliang, QI Xiqiang, LV Tao, etc. Geological Characteristics of a Weathering Crust Type Tantalum Niobium Deposit in Southern Ethiopia[J].Shandong Land and Resources, 2015,31(6):24-29.

1—礫石、砂、砂性土壤；2—切克特組；3—肯蒂查組；4—阿菲埃組；5—增博巴組；6—布盧卡組；7—次火山巖脈，夾早第三紀火山巖；8—黑云花崗巖；9—石英閃長巖，含石英輝長-蘇長巖；10—輝長巖及輝長閃長巖；11—斷層；12—礦區(qū)范圍及編號；13—地層產(chǎn)狀；14—片麻理產(chǎn)狀；15—鈮重砂異常及編號；16—鋰、鈮化探異常圖1　MB1區(qū)域地質(zhì)略圖

風化殼型礦床埋藏淺、結構疏松、易采、易選，具有較大的工業(yè)價值，其中風化殼型鈮鉭礦床是目前鈮鉭的重要來源[1]。埃塞俄比亞礦產(chǎn)資源豐富，其南部前寒武紀基底巖系分布區(qū)是該國最重要的鉭鈮礦生產(chǎn)基地及資源潛力開發(fā)區(qū)。山東地礦工程集團有限公司，通過綜合分析研究該區(qū)以往地質(zhì)、礦產(chǎn)、物化探等成果資料和鄰區(qū)已知礦床的特征及成礦規(guī)律，采取地質(zhì)、重砂測量、化探、槽井探和樣品測試等綜合勘查手段，在MB1地區(qū)新發(fā)現(xiàn)并圈定了風化殼型中型鉭鈮礦床1處①山東省地礦工程集團有限公司,埃塞俄比亞奧羅米亞州BOMBA WOHA,HANGEDI,KENTICHA AND DERMI鉭鈮礦普查地質(zhì)報告,2010年。該文初步總結了該風化殼型鉭鈮礦床地質(zhì)特征，旨在為國內(nèi)學者提供尋找風化殼型鉭鈮礦信息，同時為國內(nèi)企業(yè)實施“走出去”的找礦戰(zhàn)略提供一些依據(jù)。

1　區(qū)域地質(zhì)概況

區(qū)域地層為前寒武紀基底巖系、晚古生代—中生代沉積巖系和新近紀—第四紀火山巖沉積巖系，大地構造屬于“泛非構造帶”中的東非造山帶，位于東非大裂谷(東支)東側(圖1)，多期次構造巖漿強烈[2]。

前寒武紀地層主要為新元古代中上部基底雜巖組成②Mineral Potential of Adola, 1∶10萬, Adola Gold Exploration Project ,Ministry of Mines and Energy Federal Democratic Republic of Ethiopia,1982(圖1)。中部雜巖(自下而上)主要由布盧卡巖組、增博巴巖組、阿菲埃巖組及肯蒂查巖組構成，巖性為多期次的變形變質(zhì)作用形成的片麻巖、混合巖、大理巖及角閃巖，變質(zhì)程度主要為角閃巖相；上部雜巖主要為切克特巖組，巖性主要由各種片巖(主要為云母、綠泥石、絹云母、長石和角閃石片巖)、板巖、千枚巖、大理巖、變礫巖和不同期次的侵入巖(花崗巖、花崗閃長巖、閃長巖、正長巖、偉晶巖、輝長巖、輝石巖及橄欖巖)的復雜巖石組合，變質(zhì)程度為綠片巖相，局部為低角閃巖相。巖漿巖十分發(fā)育，主要分為同構造期侵入巖、阿多拉巖漿巖系列和區(qū)域超變質(zhì)侵入雜巖。區(qū)域構造非常發(fā)育,主要以SN向為主干構造，次級構造為NNE，NE向；再次為NEE向、NW向。

區(qū)域礦產(chǎn)資源十分豐富，主要有肯蒂查花崗偉晶巖型鈮鉭礦、石英、長石、白云巖、菱鎂礦、高嶺土礦及勒格德姆比綠巖型金礦等③姚華舟等，中國地調(diào)局宜昌地質(zhì)礦產(chǎn)所，埃塞俄比亞地質(zhì)礦產(chǎn)考察報告,2006。區(qū)域性鈮、鋰、金、鎢化探和重砂異常發(fā)育。其中鉭鈮礦重砂異常7處，編號分別為鈮31-37，異?？傮w呈近SN向展布的不規(guī)則長橢圓形，異常面積、異常強度不一；水系沉積物測量異常主要為Li，Nb組合異常和Li異常，異常總體呈近SN向展布的不規(guī)則長橢圓形。風化殼型鉭鈮礦床位于鉭鈮礦重砂異常(鈮31)西南和化探異常(Li，Nb)組合異常北部。

2　礦區(qū)地質(zhì)特征

2.1地層

礦區(qū)內(nèi)地層主要為新元古代基底雜巖和新生代地層。僅出露肯蒂查巖組、切克特巖組和第四系。

肯蒂查巖組主要分布在礦區(qū)南部，走向近SN，傾向NE，傾角10°～15°，巖性主要為含石榴石及云母片巖、片麻狀花崗巖，出露較差，大部分被覆蓋。

切克特巖組僅在礦區(qū)東部邊緣出露，巖性主要為角閃巖、斜長綠泥巖—陽起片巖、千枚巖、石墨石英巖等，產(chǎn)狀同肯蒂徹巖組一致。

第四系分布于低洼地帶，巖性為殘坡積和洪沖積層、沖積層的礫石、砂、砂質(zhì)粘土等。

2.2構造

礦區(qū)斷裂構造較為發(fā)育。以NW向斷裂為主，且規(guī)模相對較大，主要分布于礦區(qū)的中部。出露長度約10km，走向310°～330°，傾向NE，傾角74°～80°。斷裂內(nèi)發(fā)育碎裂巖、碎裂花崗巖、碎裂狀片麻巖等。

2.3巖漿巖

礦區(qū)內(nèi)巖漿巖較發(fā)育，主要分為同構造期侵入巖、脈巖及區(qū)域變質(zhì)侵入雜巖。同構造期侵入巖主要為黑云花崗巖，分布于礦區(qū)中部，呈透鏡狀侵入于肯蒂徹組和阿菲埃組中。巖石呈灰白色，中?；◢徑Y構，塊狀構造。主要礦物成分為斜長石、微斜長石、石英、黑云母等;副礦物為鋯石、磷灰石、磁鐵礦等。其走向近SN，傾向E，傾角30°左右。礦區(qū)內(nèi)脈巖發(fā)育，主要為輝綠巖脈、花崗偉晶巖脈。

2.4重砂、化探異常

1∶2.5萬水系重砂測量工作，重砂樣品(正樣)進行磁性、電磁性、重礦物及輕礦物鑒定，灰砂化探(副樣)分析Nb,Ta,Li；水系沉積物樣品分析Nb,Ta,Li,Au。重砂與灰砂化探鉭鈮異常位于MB1南部，為NW走向，兩類異常重合較好，且均未封閉(圖2,圖3)，面積2.5km2,異常特征詳見表1。

1—第四系；2—切克特組；3—肯蒂查組；4—次火山巖脈；5—斷層；6—勘探線及其編號；7—淺井位置及編號；8—化探取樣位置及分析結果(10-8)；9—Nb,Ta,Li灰砂化探異常圖2　MB1礦區(qū)灰砂化探異常分布圖(附工程部署)

1—第四系；2—切克特組；3—肯蒂查組；4—次火山巖脈；5—斷層；6—重砂采樣點位置及分析結果(10-4)；7—重砂異常圖3　MB1礦區(qū)重砂異常分布圖

項目重砂(n=46)灰砂化探(n=21)鉭鈮礦+鈦鐵礦NbTaLiAu最小值240.15600.01600.01750.0022最大值327123.00667.27650.272510.6875均值5283.63250.98130.40280.5467方差6366.01821.70210.32792.3257變化系數(shù)12016617381425異常下限179915.66884.38551.05875.1982

注：測試單位：Au為10-6,其他為10-9

3　礦床地質(zhì)特征

據(jù)稀有金屬礦產(chǎn)地質(zhì)勘查規(guī)范[3]，5個地質(zhì)因素的類型系數(shù)之和為2.4，綜合確定為第Ⅱ勘查類型。目前礦區(qū)已探求風化殼型鉭鈮礦石資源量354.9×104t，鉭鈮氧化物資源量854.15t。鉭或鈮風化殼型獨立礦床均達中型。

3.1礦體特征

目前圈定礦體1個，礦體受控于起伏地貌地形，呈面狀分布，受礦權影響其邊界未定。圍巖為第四紀殘坡積含礫砂質(zhì)粘土、粘土?；鶐r為云母片巖、片麻巖、花崗巖。礦體賦存于基巖風化殼中,礦體總體走向345°～355°，傾向NE，傾角10°～15°，呈層狀、似層狀產(chǎn)出，分支復合現(xiàn)象常見(圖4、圖5)。礦體地表賦存標高2191～2287m，長1300～1600m，寬度800m，具大型礦體特征。一般厚1～3m，平均鉛直厚度2.18m，QJ3697處可達4.70m。厚度變化系數(shù)為54.85%，屬礦體厚度穩(wěn)定型(小于60%)。

礦體Ta2O5的品位一般為0.005%～0.0623%，平均品位0.0099%；Nb2O5品位一般0.0044%～0.0668%，平均品位0.0142%。Nb2O5，Ta2O5品位變化系數(shù)分別為133.2%，151.5%，屬有用組分不均勻型(品位變化系數(shù)大于80%)。(Ta，Nb)2O5品位一般0.01%～0.1261%，平均品位0.0241%。Ta/Nb=0.7(小于1，大于0.2)，屬鉭鈮礦床[4]。

1—風化物；2—推測風化殼范圍界線；3—肯蒂查巖組：花崗片麻巖、花崗巖、花崗偉晶巖及片巖；4—淺井位置及編號；5—礦體及編號圖4　MB1鈮鉭礦區(qū)第28勘探線剖面圖

1—腐殖土；2—石英脈；3—風化花崗片麻巖；4—刻槽取樣位置及編號圖5　MB-1塊段28勘探線淺井柱狀對比圖

3.2礦石特征

3.2.1礦石類型

按風化程度可分為全風化型和半風化型，以全風化型為主；按成礦母巖成分礦石類型可分為全風化花崗巖型、全風化花崗片麻巖型、全風化花崗偉晶巖型。

礦石松散結構，土狀構造。個別松散殘余結構，殘余片麻狀構造，即部分淺井中可見花崗片麻巖的殘余片麻理。礦石中的長石絕大部分風化為高嶺土，偶有殘骸，松散，手捏即碎，吸水性強。置于水中，大部分礦物的單體能自然松散解離。

3.2.3礦物成分

礦石礦物主要為鉭鈮鐵礦、鈦鐵礦，少量鋯石。脈石礦物為石英、長石、高嶺石。

3.2.4礦石礦物特征

鉭鈮鐵礦：最主要的稀有金屬礦物，鐵黑色、褐黑色，具強電磁性，呈板狀、柱狀,粒度0.102～0.13mm，含Nb2O559%，Ta2O541%。鉭鈮主要呈獨立礦物存在于鉭鈮鐵礦中，其次以類質(zhì)同象的形式存在于鐵礦物、鋯石、云母中，并有少量鈮鉭礦物呈微小顆?；煸诨◢徠閹r風化形成的泥質(zhì)成分中。

鈦鐵礦：黑色，粒狀、板狀，金屬光澤，粒徑一般為0.03～0.6mm。

鋯石：淺紅色、無色，柱狀，熔蝕現(xiàn)象較明顯，晶形較完整，金剛光澤，粒徑0.03～0.36mm。

3.2.5脈石礦物特征

除了三次排演《雷雨》外，復旦劇社還演出了《日出》和《北京人》。1937年，吳鐵翼、鳳子等人已畢業(yè)離校，但他們?nèi)匀幌矏蹜騽⊙莩?，自行組織“戲劇工作社”，并組織已畢業(yè)的復旦劇社積極分子排演話劇。1937年 2月 2～5日，他們在上?？柕谴髴蛟貉莩隽恕度粘觥?，由歐陽予倩擔任導演，這也是《日出》第一次在中國話劇舞臺上演出。1942年，復旦劇社在重慶時還演出了《北京人》，由劇社同學李維時導演，舞美等各部門工作皆由復旦劇社同學擔任。當時的演出條件極差，燈光效果不好，但同學們能夠感受到話劇的魅力，欣喜不已。

石英：呈乳白色、灰白色，呈半自形—他形粒狀，多數(shù)為集合體或細脈分布于風化花崗巖、花崗片麻巖中。

長石：長石絕大部分風化為高嶺土，偶爾保留長石殘骸，松散，手捏即碎。

4　討論

隨著我國國防工業(yè)和高科技產(chǎn)業(yè)的不斷發(fā)展，對稀有金屬的需求與日俱增，其中鉭鈮礦產(chǎn)品進口量常年居高不下，更是加劇了尋找新鈮鉭礦床的迫切性，然而對于稀有金屬礦床的認識還相對滯后[5]。

4.1控制程度及綜合研究程度

目前MB1風化殼型鉭鈮礦床控制程度及綜合研究程度均較低。

MB1礦區(qū)僅施工了部分淺井，一般井深3～10m，控制最大深度僅12m，尚未完全控制風化殼礦體深度，礦體邊部均未得到控制。廣東廣寧縣深坑含鈮鉭偉晶巖[6]，由地表向深部30m左右，呈全風化或半風化狀態(tài)，30～40m為微風化，40m以下為新鮮偉晶巖。因此MB1礦區(qū)深部及周邊尋找風化殼型鉭鈮礦及原生礦床潛力仍然較大。

陳湘立等人[7]研究了湖南耒陽上堡花崗巖風化殼型鈮鉭礦床鈮鉭的賦存狀態(tài)，認為湖南耒陽上堡花崗巖風化殼型鈮鉭礦床有3種類型鈮鉭礦石：鉭鈮鐵礦礦石(類型Ⅰ)、鈮金紅石礦石(類型Ⅱ)和細晶石-鉭鈮鐵礦礦石(類型Ⅲ)，鈮鉭礦床中的鈮鉭主要賦存在獨立礦物鉭鈮鐵礦、鈮金紅石、細晶石中，其次賦存在鐵鋰云母中。MB1礦區(qū)目前尚未系統(tǒng)研究鈮鉭礦床鈮鉭的賦存狀態(tài)，因此礦石中含鈮鉭的有用礦物尚需進一步研究。

4.2礦石的化學成分

鈮鉭礦石化學成分有一定差異，但各樣品間主元素相差不大(表2)。礦石中(Ta，Nb)2O5品位與SiO2含量呈正消長關系。

表2　MB1礦區(qū)(淺井)礦石化學成分分析結果(%)

R型點群分析結果顯示：①在相似水平為0.556時，分為7群，即Ta2O5-Nb2O5-SiO2,K2O-MgO,Na2O-MnO,Fe2O3-TiO2,Al2O3,SO3,CaO；②Ta2O5與Nb2O5呈強正相關性，且相關性最強，相關系數(shù)r=0.9399；③Nb2O5+Ta2O5與SiO2相關系數(shù)r=0.6065，說明鉭鈮礦品位隨風化殼(由風化母巖控制)的酸性程度增加而增加。

MB1礦區(qū)礦石化學成分分析結果與中國湖南耒陽上堡花崗巖風化殼型鈮鉭礦床鈮鉭礦石對比則相差較大，前者較后者明顯偏高的為Ta2O5,Nb2O5,Al2O3,Fe2O3,MgO,TiO2;而明顯偏低的為SiO2,Na2O,CaO(表3)。

表3　MB1礦區(qū)礦石化學成分分析結果對比(%)

注：表中耒陽Ⅰ型、Ⅱ型、Ⅲ型分別為湖南耒陽上堡花崗巖風化殼型鈮鉭礦床中鉭鈮鐵礦礦石、鈮金紅石礦石和細晶石-鉭鈮鐵礦礦石。

4.3礦床類型及成因

國外鈮鉭礦床具有礦床類型多、分布范圍廣的特點，成礦類型包括：花崗偉晶巖型、蝕變花崗巖型、花崗巖型、碳酸巖型、堿性巖漿巖型(霞石正長巖)、風化殼型和沖積型。風化殼型和沖積型鈮鉭礦床多位于赤道附近，與第四紀以來潮濕多雨氣候條件有關[5]。

風化殼型鉭鈮礦床成因：鈮鉭主要以稀有元素副礦物形式存在于花崗巖類，當鉭鈮富集到一定程度即構成工業(yè)礦床。富含鈮鉭的花崗片麻巖、花崗巖、花崗偉晶巖在物理化學風化作用過程中，稀有元素副礦物化學性質(zhì)比較穩(wěn)定，有較強的抗風化能力，在風化過程中不易被分解而殘留在風化殼中，并進一步富集而形成風化殼型鉭鈮工業(yè)礦床[7]。礦床中的鉭鈮主要呈獨立礦物鉭鈮鐵礦存在。

該區(qū)風化殼型鉭鈮礦床形成時代為新生代第四紀，但其母巖形成時代均為新元古代。

4.4控礦因素

區(qū)內(nèi)鈮鉭礦分布于第四紀風化殼，受控于富含鈮鉭的風化母巖，即新元古代變質(zhì)雜巖及侵入的花崗巖、花崗偉晶巖,該套雜巖富含物理化學性質(zhì)較穩(wěn)定的鉭鈮鐵礦等稀有元素,為后期形成風化殼型鉭鈮的形成提供了物質(zhì)基礎。

該區(qū)氣候炎熱，雨量充沛，適于物理和化學風化作用的進行，是形成風化殼型礦床的重要氣候因素。

5　結論

(1)新元古代變質(zhì)雜巖及侵入的花崗巖、花崗偉晶巖是尋找風化殼型鉭鈮礦床的地質(zhì)標志，化探及重砂顯示較好的鉭鈮鋰異常。1∶2.5萬重砂測量是尋找鈮鉭礦床最有效的手段之一,異常濃集區(qū)及其附近有望找到更有遠景的鉭鈮礦床。

(2)對MB1礦區(qū)風化殼型鉭鈮礦體周邊及深部尚未控制，因此有必要加強深部及外圍的普查工作，提高儲量級別、綜合研究程度等，進一步尋找同類型鉭鈮礦床。

(3)埃塞俄比亞南部前寒武紀基底巖系分布區(qū)是該國重要的鈮鉭稀有金屬成礦帶,許多河流重砂、水系化探異常均未得到驗證,大量的深部含鈮鉭花崗偉晶巖脈、含鈮鉭花崗巖未得到全面有效的控制。因此,通過進一步工作,該區(qū)有望找到規(guī)模更大的風化殼型及偉晶巖型、花崗巖型(原生礦)鈮鉭礦床。

[1]薛春紀，祁思敬，隗合明,等.基礎礦床學[M].北京：地質(zhì)出版社，2006.

[2]高長亮,黨萬民,田紹喜,等.埃塞俄比亞地質(zhì)特征與礦產(chǎn)概況[J].山東國土資源,2010,26(11):19-23.

[3]邵厥年，陶維屏，張義勛,等.礦產(chǎn)資源工業(yè)要求手冊[M].北京：地質(zhì)出版社，2010:217-229.

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[5]蔡肖，宋揚，王登紅,等.國外重要鈮鉭礦床分布規(guī)律及成礦地質(zhì)特征[J].礦物學報,2013,(增刊):193-194.

[6]趙仕欽.廣寧縣深坑鈮鉭礦床地質(zhì)特征及找礦標志[J].西部探礦工程,2006,126(10):156.

[7]陳湘立，金艷輝，謝慈國.湖南耒陽上堡花崗巖風化殼型鈮鉭礦床鈮鉭的賦存狀態(tài)[J].礦物學報,2003,23(4):323-325.

Geological Characteristics of a Weathering Crust Type Tantalum Niobium Deposit in Southern Ethiopia

GAO Changliang1,2, QI Xiqiang1, LV Tao1, TIAN Shaoxi1, GAO Zhiyou1, SU Daoqiang1, GAO Rongzheng1

(1. Shandong Geo-engineering Exploration Insitute, Shandong Jinan 250014, China; 2. Lubei Geo-engineering Exploration Institute, Shandong Dezhou 253015, China)

Through the summary of geochemical anomalies, geology of mining area and deposit characteristics of a weathering crust type tantalum niobium deposit in southern Ethiopia, its ore bodies, ore characteristics, genesis and ore controlling factors have been studied. It is pointed out that a lot of good anomalies in this area have not been verified, a large number of ore bearing granite pegmatites, and ore-bearing granite in deep part has not been controlled comprehensively. Through further work, the district is expected to find larger scale weathering crust type, pegmatite type and granite type tantalum niobium deposit .

Weathering crust type; tantalum niobium deposit; geological characteristics; Ethiopia

2014-09-12；

2015-02-25；編輯：陶衛(wèi)衛(wèi)

高長亮(1960—)，男，山東萊蕪人，研究員，主要從事地質(zhì)礦產(chǎn)勘查及其管理工作;E-mail:gaochangliang1960@163.com

P618.45

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