新疆瓦吉里塔格碳酸巖型稀土礦礦石稀土元素特征

李鳳鳴，顏芳林

(1.新疆維吾爾自治區(qū)地質(zhì)礦產(chǎn)勘查開發(fā)局，新疆烏魯木齊830000；2.新疆維吾爾自治區(qū)地質(zhì)礦產(chǎn)勘查開發(fā)局第一地質(zhì)大隊，新疆昌吉841003)

新疆瓦吉里塔格碳酸巖型稀土礦礦石稀土元素特征

李鳳鳴*1，顏芳林2

(1.新疆維吾爾自治區(qū)地質(zhì)礦產(chǎn)勘查開發(fā)局，新疆烏魯木齊830000；2.新疆維吾爾自治區(qū)地質(zhì)礦產(chǎn)勘查開發(fā)局第一地質(zhì)大隊，新疆昌吉841003)

瓦吉里塔格（瓦北）碳酸巖型稀土礦礦石稀土元素組成與其產(chǎn)出的超基性—堿性雜巖體主要巖石的有明顯的相似性,均為總體分異較弱的輕稀土富集型,并具有同源巖漿演化的特點。

碳酸巖型礦石；稀土元素；特征；瓦吉里塔格

新疆瓦吉里塔稀土礦位于塔里木盆地西北緣,產(chǎn)出于著名的超基性—堿性雜巖體內(nèi)。該雜巖體既有較大規(guī)模的釩鈦磁鐵礦化,也發(fā)育有似金伯利巖巖筒,以及大量富含稀土的碳酸巖脈,并在其北部富集成礦。近幾年,新疆地質(zhì)勘查基金管理中心又開展該（瓦北）稀土礦的勘查,主要礦脈向深部延伸較大,礦床規(guī)模明顯擴大,并獲得了一些稀土元素分析數(shù)據(jù),為進一步研究稀土礦石與雜巖體主要巖石的分異演化提供了新依據(jù)。

1 區(qū)域地質(zhì)背景

礦區(qū)大地構(gòu)造位置處于塔里木陸塊區(qū)塔里木盆地（中央地塊）西北部的巴楚斷隆中,北側(cè)緊鄰柯坪塔格前陸盆地。塔里木地塊由太古宙—元古宙的古老變質(zhì)巖系構(gòu)成,形成時代不同的“雙層結(jié)構(gòu)”,下層中深變質(zhì)基底由太古宙角閃巖相—麻粒巖相變質(zhì)巖系組成,上層中淺變質(zhì)基底由元古宙低角閃巖相—綠片巖相變質(zhì)巖系組成。在新元古代約800Ma左右整體固結(jié)后一直處于穩(wěn)定的克拉通狀態(tài)。盆地內(nèi)大面積分布有中新生代覆蓋層,局部零星出露有古生代地層[1]。

2 礦區(qū)地質(zhì)

礦區(qū)出露的超基性—堿性雜巖體侵入于由下中泥盆統(tǒng)依木干他烏組(D1-2y)和上泥盆統(tǒng)克孜勒塔格組(D3k)組成的穹窿中,巖體呈南北長約5km,東西寬約1.5～3km的不規(guī)則狀。早期(早二疊末)形成橄欖巖—橄欖輝石巖—輝石巖（含鐵）—堿性輝長巖（281～284Ma）、堿性角閃正長巖及方鈉霓霞正長巖組成的雜巖體,后期（晚二疊世—早三疊世）有碳酸巖脈、似金伯利巖（金伯利質(zhì)煌斑巖）巖筒（252.7Ma）及煌斑巖脈(231.3Ma)貫入。巖體與地層為不協(xié)調(diào)的侵入接觸,局部呈港灣狀穿切圍巖,有的圍巖呈“巖被”狀殘留于巖體之上[2]。巖石屬于SiO2不飽和的弱堿性—堿性低鈣超鎂鐵質(zhì)巖,m/f值在0.5～2.0之間,為富鐵質(zhì)超基性巖和鐵質(zhì)基性巖類；Fe2O3/FeO大于0.4,屬堿性橄欖玄武巖漿分異的超鎂鐵質(zhì)—鎂鐵質(zhì)巖石。礦區(qū)南部輝石巖是瓦吉里塔格釩鈦磁鐵礦的主要含礦巖石,具有中粗粒自形粒狀、海綿隕鐵結(jié)構(gòu)和局部的“層狀”構(gòu)造。巖石主要由普通輝石和含鈦磁鐵礦組成,平均含量TFe為20%左右,局部達25%以上,TiO2為8.5%, V2O5為0.25%。

雜巖體主要巖石稀土含量及特征值見表1。橄輝巖、輝石巖、堿性輝長巖的稀土組成特征很相近,反映為輕稀土適度富集,稀土分餾系數(shù)(La/Yb)N一般為9.28～14.22;輕稀土分餾系數(shù)(La/Sm)N值一般為1.86～2.64；重稀土分餾系數(shù)(Gd/Yb)N值一般為3.24～3.74,反映重稀土分餾程度較輕稀土的略高。(Sm/Nd)N值較低,一般為0.62～0.73,也反映為輕稀土適度富集型。δEu值一般為0.97～1.05,較為相近,虧損富集不明顯,幾乎不具δEu異常,反映巖漿分異作用很低。堿性的霞石正長巖除(Sm/Nd)N值偏低、δEu值相近外,上述各特征值均高于超基性—基性巖石,反映巖漿分異作用有所增強,稀土元素也有明顯富集。從稀土元素球粒隕石標準化配分型式圖（圖1）上看出,輕稀土與重稀土的元素配分曲線斜率基本一致,但堿性巖的曲線斜率大于超基性—基性巖,并均略顯示出輕稀土元素配分曲線普遍向右陡傾,而重稀土元素配分曲線相對較緩?？傮w反映出,雜巖體形成于早二疊世晚期,巖漿源于塔里木板塊上地幔[3],不同于造山帶玄武巖，有從富鎂向富鐵和富鈉的大致演化趨勢。

3 礦體地質(zhì)特征

礦區(qū)含稀土碳酸巖脈（礦脈）分布于雜巖體北端內(nèi)接觸帶內(nèi),形成一個碳酸巖脈集中區(qū)帶,帶東西長約3km,南北寬200～1000m,總體呈近東西走向,略向北凸的半弧形,東段轉(zhuǎn)成近南北向。以近東西向脈組規(guī)模較大,產(chǎn)狀以161°～203°∠70°～85°為主,脈長60～800m,厚0.77～11.26m。圈出礦體12條,盲礦體12條。其中L3、L12、L13為主要礦體。礦體一般長200～1100m,厚度0.73～6.36m,走向近東西向。礦體稀土品位為0.51%～1.61%。另外,圈出盲鈮礦體17條,見于深部鉆孔中,礦脈厚2～13m,Nb2O5品位為0.0521%～0.3256%。鈮礦脈與稀土礦脈關(guān)系密切,共生產(chǎn)出。礦脈頂?shù)装鍑鷰r主要為輝石巖、含長輝石巖、(堿性)輝長巖等,礦體與圍巖分界明顯,局部的碳酸巖脈側(cè)圍巖因強碳酸巖化也具稀土礦化。其中,(堿性)輝長巖主要由普通輝石和拉長石組成,含少量黑云母、角閃石、磁鐵礦和方解石,副礦物主要為鋯石和磷灰石。

表1 雜巖體主要巖石與碳酸巖型礦石稀土含量表（10-6）

4 礦石特征

礦石自然類型劃分為碳酸巖型和花崗巖型2大類,以前者最主要。碳酸巖型按方解石和白云石礦物含量的多少,可進一步劃分為方解石碳酸巖型、白云方解碳酸巖型、方解白云碳酸巖型和白云碳酸巖型。主要礦石類型特征如下：

方解石碳酸巖型：主要為細粒結(jié)構(gòu),隱晶質(zhì)結(jié)構(gòu)次之;條帶狀構(gòu)造為主,塊狀構(gòu)造較少。礦物成分主要是方解石,占巖石成分的80%～95%,粒度為0.16～0.50mm,個別較小或略大。白云石和鐵白云石含量7%～10%,具脫白云石化,磷灰石含量不等,一般為4%～10%,粒度為0.10～0.20mm,多分布于晶體間隙中。另見磁鐵礦、綠簾石、綠泥石、黃鐵礦,有時出現(xiàn)輝石、角閃石、黑云母，微量重晶石、獨居石、氟碳鈰礦等。

白云碳酸巖型：主要為他形粒狀結(jié)構(gòu)、塊狀構(gòu)造,斑雜狀和花斑狀次之或較少。礦物成分絕大多數(shù)為白云石85%～95%或更多,粒度大小不等,多為0.30～10mm,較少達15mm或小至0.05mm,晶體較大者完好,有的形成連晶,大晶體間有部分細粒的白云石分布,細小者一般產(chǎn)于晶粒間,部分圍繞大晶體形成細小的白云石邊。磷灰石含量變化較大,一般為5%～7%,個別高達20%，呈細小的散粒(0.05～0.3mm)分布于細粒白云石間,有的則集中形成4～7.5mm的集合體。此外，含少量的方解石、石英、黃鐵礦、褐鐵礦及微量重晶石、獨居石等?；◢弾r型：淺灰色、肉灰色,半自形中細粒結(jié)構(gòu),塊狀構(gòu)造,主要礦物成分為正長石,其次為霓輝石、霞石、棕云母。

按有用元素組合,礦石工業(yè)類型劃分為3類：①RRE型碳酸巖礦石:鐵白云石碳酸巖多屬此類。稀土含量較高,品位為1.21%～9.61%,平均為4.09%；磷和鈮含量較低,P2O50.12%～1.25%,Nb2O50.0033%～0.0066%,以東區(qū)L11礦體為代表；②RRE-P型碳酸巖礦石:方解石碳酸巖和方解白云碳酸巖多屬此類,稀土品位一般為0.22%～1.99%,平均為1.38%；P2O5平均品位2%左右,一般為0.18%～3.99%,以西區(qū)L3礦體為代表；③RRE-Nb-P型碳酸巖礦石:即稀土—鈮—磷綜合型礦石,部分方解白云碳酸巖屬此類。稀土品位一般為0.32%～2.50%,平均為1.64%；Nb2O5一般為0.0007%～0.0217%,P2O5平均品位為4.00%左右,一般為0.72%～13.79%，以稀土西區(qū)L12礦體為代表。

各礦體多由2～3種礦石類型組成,組合形式多樣。條帶狀礦石與斑雜狀礦石組合中,條帶狀礦石多分布在礦體中部,少量在邊部；脈寬部位的中部多為斑雜狀,脈細則全為條帶狀。有時,淺肉紅色條帶狀礦石和灰綠色條帶狀礦石間呈漸變過渡關(guān)系,與塊狀、斑雜狀類型接觸時界限較明顯。粗粒塊狀礦石,多處在交代殘余處的斑雜狀礦石之中,極少構(gòu)成單獨礦體。斑雜狀細?！至Ｌ妓釒r礦石,原巖由粗粒白云石組成,白云石呈變斑晶狀和絮斑狀,內(nèi)部有殘余白云石晶體。野外觀察,粗粒塊狀白云石碳酸巖,常處于細—隱晶方解白云碳酸巖之中,前者為后者的殘余物,其界限參差不齊。

5 礦石稀土元素特征

碳酸巖型礦石組合樣稀土元素含量及特征值見表1。從表中數(shù)據(jù)分析具如下特征：①礦石中稀土總量∑REE為（4691.15～14297.33）×10-6,平均為7444.95×10-6,其中輕稀土總量∑LREE為（4450.57～13837.63）×10-6,平均為6229.15×10-6；重稀土總量∑HREE為（730.52～483.66）×10-6,平均為534.93×10-6,屬輕稀土型礦石。礦石中La、Ce、Nd明顯富集。(La/Yb)N值一般在61.00～258.18之間,平均為119.74,反映輕稀土富集程度較高。(La/Sm)N值一般在2.88～10.13之間,平均為4.8；(Gd/Yb)N值一般在11.67～16.46之間,平均為13.32,反映輕稀土內(nèi)部的富集程度要低于重稀土內(nèi)部的富集。(Sm/Nd)N值較低,一般在0.37～0.47之間,平均為0.44,也反映為輕稀土富集型；δEu值一般在0.80～0.90,平均為0.87,較為相近,略有虧損,為弱負δEu異常,反映巖漿有一定分異作用,但程度相對較低。②從稀土元素球粒隕石標準化配分型式圖（圖1）上看出,輕稀土元素與重稀土元素的配分曲線斜率基本一致,非常相近,輕稀土元素配分曲線向右陡傾。反映碳酸巖型礦石輕稀土元素適度富集,重稀土相對虧損。礦石Ce略有負異常,說明礦石形成于相對氧化的條件。礦石稀土配分曲線形態(tài)與內(nèi)蒙古白云鄂博稀土礦床的相近[2]。

圖1 雜巖體主要巖石與碳酸巖型礦石稀土球粒隕石標準化配分圖

6 分析與結(jié)論 （1）稀土球粒隕石標準化配分曲線表現(xiàn)出,礦石與雜巖體主要巖石的曲線形態(tài)基本一致,均為輕稀土富集型,具有同源巖漿分異的特征。

（2）礦石稀土含量明顯高于巖石的,在稀土球粒隕石標準化配分圖中各自聚集為上下2個線簇,反映礦石稀土經(jīng)歷了后期長期分異和強烈富集。礦石線簇相對集中,巖石線簇相對分散,說明礦石含礦巖性的相似性較高,這與礦石主要為碳酸鹽礦物組成是一致的;而雜巖體主要巖石的差異則是明顯。

（3）稀土特征值表現(xiàn)出,礦石和巖中的輕稀土中的(La/Sm)N值均低于重稀土的(Gd/Yb)N值,其一致性說明兩者是處于同一個環(huán)境條件下分異的,但礦石的分異程度明顯要高。

（4）礦石的δEu值明顯低于1,巖石的δEu值在1上下變化。其特征值進一步說明礦石分異程度強于礦石,同時還反映出雜巖體主要巖石幾乎未分異或分異很弱的特征。

[1] 李昌年，路鳳香，陳華美.巴楚瓦吉里塔格火成雜巖體巖石學(xué)研究[J].新疆地質(zhì),2001（1）：38-42.

[2]鄒天人,李慶昌.中國新疆稀有及稀土金屬礦床[M].北京：地質(zhì)出版社，2006：195-237.

[3]姜常義,張蓬勃,盧登榮,等.新疆塔里木板塊西部瓦吉里塔格地區(qū)二疊紀超鎂鐵巖的巖石成因與巖漿源區(qū)[J].巖石學(xué)報, 2004(6):1433-1445.

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A

1004-5716(2015)04-0112-04

2015-02-09

李鳳鳴（1966-），男（漢族），四川岳池人，高級工程師，現(xiàn)從事地質(zhì)礦產(chǎn)勘查及礦產(chǎn)評價技術(shù)工作。