莫桑比克穆塔拉地區(qū)鈮鉭礦地質(zhì)特征及找礦方向的探討

王西榮, 李紹俠, 王 哲, 余建軍, 秦月琴, 吳海東

(1.東華理工大學(xué) 地球科學(xué)學(xué)院,江西 南昌 330013; 2.安徽省地質(zhì)實(shí)驗(yàn)研究所,安徽 合肥 230001;3.安徽理工大學(xué),安徽 淮南 232000;4.安徽力合工程學(xué)校,安徽 合肥 230000; 5.安徽省工業(yè)經(jīng)濟(jì)職業(yè)技術(shù)學(xué)院,安徽 合肥 230001)

莫桑比克穆塔拉地區(qū)鈮鉭礦地質(zhì)特征及找礦方向的探討

王西榮1,2, 李紹俠3, 王 哲1, 余建軍4, 秦月琴5, 吳海東5

(1.東華理工大學(xué) 地球科學(xué)學(xué)院,江西 南昌 330013; 2.安徽省地質(zhì)實(shí)驗(yàn)研究所,安徽 合肥 230001;3.安徽理工大學(xué),安徽 淮南 232000;4.安徽力合工程學(xué)校,安徽 合肥 230000; 5.安徽省工業(yè)經(jīng)濟(jì)職業(yè)技術(shù)學(xué)院,安徽 合肥 230001)

在莫桑比克贊比西亞省穆塔拉市地區(qū),已發(fā)現(xiàn)鈮鉭礦體2條,礦石品位最高可達(dá)0.079%,最低0.031%,平均0.044%,具有一定的價(jià)值。礦床屬偉晶巖型,偉晶巖分帶性較好。偉晶巖脈是含礦的堿性正長質(zhì)—二長質(zhì)花崗巖漿逐步演化的產(chǎn)物;該地區(qū)的鈮鉭礦床中,鈮鉭礦體幾乎都產(chǎn)于鈉長石化發(fā)育的地段,后期的熱液堿質(zhì)交代對(duì)鈮鉭的富集起到了一定作用;北東向鈉化破碎蝕變帶是尋找本類礦床的首選方向。

鈮鉭礦體;賦存狀態(tài);偉晶巖

1 區(qū)域地質(zhì)概況

贊比西亞省區(qū)域地層由兩部分組成:①前寒武紀(jì)地層,可細(xì)分為兩個(gè)帶,即Irumide帶和莫桑比克帶。中元古代的Irumide帶位于莫桑比克的西北部,新元古代早期的莫桑比克帶廣泛分布在全國各地。②新元古代晚期的卡丹(Katanguian)地層呈零星分布區(qū)內(nèi)[1-2]。

區(qū)域上有北北東—北東向和北西向兩組斷裂。

巖漿巖以中酸性侵入巖、基性小巖體為主,呈巖床、巖株、巖脈或巖墻產(chǎn)出,侵位于前寒武系區(qū)域片麻巖和變質(zhì)沉積巖內(nèi)。中酸性侵入巖是“泛非構(gòu)造運(yùn)動(dòng)”的產(chǎn)物[3],巖體均受泛非造山運(yùn)動(dòng)影響,表現(xiàn)為多期多階段巖漿巖—構(gòu)造—變形,形成條紋狀、條帶狀片麻巖質(zhì)花崗巖、正長巖、石英正長巖等1Rare metal and Rare Earth deposits in Mozambique,莫桑比克共和國礦產(chǎn)資源部國立地質(zhì)研究所,1985。。

2 礦區(qū)地質(zhì)概況

2.1 地層

礦區(qū)地層主要由中元古代中—深變質(zhì)程度的楠普拉系(sistema defingoe)地層和古生代卡羅(Karro)群地層、侏羅紀(jì)、白堊紀(jì)、第三紀(jì)和第四紀(jì)沉積巖組成。

中元古界楠普拉系巖群系一套濱—淺海相的沉積碎屑巖和火山巖,巖石普遍受區(qū)域變質(zhì)作用影響,變質(zhì)程度較深,為角閃巖—麻粒巖相,巖石多為片麻巖類。巖性主要為陽起石片巖、角閃巖、角閃片麻巖。零星分布有淺褐黃色中粗粒石榴子石斜長片麻巖、石榴石黑云母角閃石石英—長英質(zhì)條帶片麻巖、灰白色中粗粒石榴子石黑云角閃斜長片麻巖、黑云母角閃石石英—長英質(zhì)條帶狀片麻巖。

古生代地層主要為卡羅群,總體上該地層分布在北部和西部,卡羅巖群是一套以陸相砂礫巖、頁巖和煤系為主,最大沉積厚度達(dá)3 000 m,以發(fā)育含煤沉積為代表。蓋層為侏羅紀(jì)、白堊紀(jì)、第三紀(jì)和第四紀(jì)沉積巖和相關(guān)火成巖。侏羅紀(jì)和更新世巖層分布在贊比西亞省(Zambezi)峽谷以南和東北部。

在海岸盆地中發(fā)育有中生代陸相沉積。少量第三紀(jì)和第四紀(jì)分布于區(qū)內(nèi)地勢(shì)低洼地帶,為殘坡積物和沖積物。

2.2 構(gòu)造

受泛非造山旋回影響,卡羅期以及期后裂谷作用仍然活躍,發(fā)生多期、多階段的巖漿巖—構(gòu)造—變形作用,受東西擠壓作用影響,斷裂構(gòu)造主要表現(xiàn)為北西向斷裂和北北東—北東向斷裂發(fā)育(Namama構(gòu)造帶)。

Namama構(gòu)造帶為區(qū)內(nèi)北北東—北東發(fā)育的主要構(gòu)造帶,該構(gòu)造帶由一組平行排列的線性斷裂組成,控制區(qū)內(nèi)偉晶巖脈產(chǎn)出狀態(tài)。

2.3 巖漿巖

區(qū)內(nèi)巖漿活動(dòng)比較強(qiáng)烈,贊比西亞省整個(gè)北部和中部都有花崗巖出露。主要為新元古代烏龍蓋期巖漿巖,早期為基性侵入巖,呈巖株產(chǎn)出,經(jīng)區(qū)域變質(zhì)作用形成角閃巖、石英巖;晚期為酸堿性侵入巖,巖性為正長巖、堿性花崗巖(Pt3Ulsy),呈巖床狀,經(jīng)區(qū)域變質(zhì)作用形成二長片麻巖,正長片麻巖。次為加里東期和中生代侏羅紀(jì)中酸性侵入巖,主要巖性為石英花崗斑巖、石英閃長斑巖、花崗閃長斑巖等[4]。 此外,在變質(zhì)巖地層中,新元古代正長巖、堿性花崗巖及侏羅系花崗巖及其外圍零星出露有脈巖,巖性主要有輝長石、斜長巖、蘇長巖、輝綠巖、花崗閃長巖、閃長巖、正長巖、花崗閃長斑巖、石英斑巖、偉晶巖脈、細(xì)晶巖脈、石英脈等。巖脈對(duì)圍巖沒有特定的選擇性。

3 含礦巖體(偉晶巖脈)特征

3.1 偉晶巖脈數(shù)量、分布、形態(tài)、規(guī)模及產(chǎn)狀

上莫洛奎穆塔拉地區(qū)共發(fā)現(xiàn)22條偉晶巖脈(圖1),位于莫桑比克褶皺帶的中偏南部,區(qū)內(nèi)的偉晶巖脈均侵入于中元古界楠普拉系變質(zhì)沉積巖—石英長石片麻巖內(nèi),偉晶巖脈及其礦床的分布受北北東—北東向和北西向斷裂控制。

上莫洛奎穆塔拉地區(qū)共發(fā)育有22條偉晶巖脈,巖體呈脈狀、透鏡狀、穹窿狀等,走向以北北東—北東為主,其次北西向,傾角30°～89°不等。巖體長135～681 m,厚度一般幾米—十幾米(0.91～18.38 m),延深數(shù)十米—數(shù)百米,在透鏡狀膨脹部位的厚度達(dá)13.38 m,礦體特征見表1。

圖1 莫桑比克共和國贊比西亞省上莫洛奎地區(qū)穆塔拉鈮鉭礦2595L地形地質(zhì)圖Fig.1 No 2595L map of topography and geology about Motala niobium and tantalum ore on Moluokui area in Zambezia province of Mozambique Republic1.中元古代楠普拉系莫洛奎組石英長石片麻巖;2.偉晶巖脈帶及編號(hào);3.偉晶巖采坑;4.河谷沙金采坑;5.片麻理產(chǎn)狀;6.古探槽及編號(hào);7.2012年度施工探槽及編號(hào);8.古淺井及編號(hào)。

3.2 偉晶巖巖相學(xué)特征

偉晶巖呈脈狀成群產(chǎn)出,具有粗?；蚓蘖＝Y(jié)構(gòu),粒徑通常超過50 mm,晶體最大可以達(dá)到數(shù)米甚至十米以上,帶狀構(gòu)造。主要由長石、石英和云母組成,常見的礦物組合有微斜長石+鈉長石+石英+白云母+其它,微斜長石35%～40%,鈉長石30%～35%,石英15%～20%,云母10%。巖石中微斜長石含量高于或略高于鈉長石,為正長—二長質(zhì)偉晶巖。在Marropino礦區(qū),鉆探已揭露到深部的正長—二長花崗巖,證明偉晶巖脈與花崗巖體有密切的成因聯(lián)系[2]。

表1 上莫洛奎穆塔拉地區(qū)圖幅內(nèi)偉晶巖脈分布數(shù)量統(tǒng)計(jì)表

受巖漿演化結(jié)晶先后順序的不同,流體自交代作用的發(fā)生,成巖期及期后構(gòu)造作用的疊加、改造以及后期熱液活動(dòng)的影響,使不同階段的偉晶巖中造巖礦物顯示出不同的構(gòu)造特征[5-7]。

巖漿結(jié)晶階段:微斜長石呈現(xiàn)他形粒狀,大小1.5～3 mm,較粗大;石英呈現(xiàn)不規(guī)則填隙粒狀;斜長石他形—半自形柱粒狀,2～5 mm。

自交代階段:本階段主要造巖礦物粒徑大小和分布不均勻,電氣石更多地出現(xiàn)在鈉長石偉晶巖中?？梢娾c長石交代微斜長石,形成港灣結(jié)構(gòu)、溶蝕結(jié)構(gòu)、交代殘余結(jié)構(gòu),另見粒狀鈉長石呈棋盤格狀分布;鈉長石化明顯;石英呈現(xiàn)他形粒狀,分布于裂隙及粒間,硅化作用顯著。白云母呈片狀、鱗片狀。結(jié)晶礦物顆粒邊部及裂隙中出現(xiàn)白云母化,少量云英巖化。 電氣石呈現(xiàn)淡墨綠色、黃色,針柱狀,集合體呈扇狀。

偉晶巖中均出現(xiàn)礦物脆—韌性變形特征,表現(xiàn)為長石斑晶多破碎,產(chǎn)生裂隙。鈉長石雙晶彎曲、扭折、錯(cuò)斷,可見變形帶。微斜長石錯(cuò)斷,殘斑狀賦存。石英碎?；?局部重結(jié)晶。白云母扭折、錯(cuò)斷,部分鱗片狀白云母糜棱巖化顯著。在巖石裂隙內(nèi)或長石、石英礦物粒間充填有不規(guī)則細(xì)脈狀的長英質(zhì)脈,說明偉晶巖脈受到后期熱液活動(dòng)的影響。

3.3 偉晶巖脈結(jié)構(gòu)構(gòu)造

偉晶巖脈具文象結(jié)構(gòu)、交代殘余結(jié)構(gòu)、偉晶或巨晶結(jié)構(gòu),一般均具有較為明顯的分帶構(gòu)造。目前可分成外側(cè)帶、中間帶及內(nèi)核帶。剖面上,外側(cè)帶位于中間帶兩側(cè),為長石石英構(gòu)成的文象結(jié)構(gòu)或粗粒結(jié)構(gòu)帶,含少量黑云母;中間帶位于外側(cè)帶與內(nèi)核帶之間,在脈的中部,寬約1 m,巨粗?；騻ゾЫY(jié)構(gòu),主要由石英、長石構(gòu)成,含少量電氣石,礦物顆粒1～10 cm不等;內(nèi)核帶主要由石英巨晶塊體出露,不少晶體達(dá)2 m。見圖2-圖4。

圖2 TC5偉晶巖分帶性Fig.2 Pegmatite zone in TC5

圖3 TC5偉晶巖外側(cè)帶——石英、長石及黑云母Fig.3 Pegmatite lateral zone-coarse quartz,feldspar and biotite(black)in TC5

圖4 內(nèi)核帶石英Fig.4 Pegmatitic core zone-quartz

3.4 礦化特征及分帶性

偉晶巖脈在不同方位礦化不同,一般北東向—北北東向則以稀有金屬或稀有分散元素為主[8],北西向則以稀土元素礦化為主,即由LiBeNaTa—TREE方向變化。在同一方位上,礦化不僅在結(jié)構(gòu)與構(gòu)造上具分帶性(即由外側(cè)帶—中間帶—內(nèi)核帶),金屬元素也具一定的分帶性,即金屬元素礦化表現(xiàn)由邊部到內(nèi)核部依次為LiNaTa—LiBeNaTa—BeWZrBiNaTa逐漸升高的趨勢(shì)。

為研究礦化的分帶性,在TC5探槽中采用刻槽方法,以橫切礦體所在的中心部位,自礦體邊部向礦體中心連續(xù)進(jìn)行取樣,直至控制住礦體為止,采集試樣為新鮮未風(fēng)化的巖石,樣品重量不得少于5 kg,樣品送廣東有色金屬研究院分析測(cè)試中心采用電感耦合等離子質(zhì)譜儀(ICP-MS)測(cè)定元素的含量,結(jié)果見表2。

從表2可知,礦體邊部以鋰鈮鉭礦化為主,接近礦體則以鋰鈹鈮鉭礦化為主,鋰礦化漸趨弱,在礦體中心部位則出現(xiàn)以鈹鎢鋯鈮鉭等礦化為主,顯示出礦化特征從稀有金屬鋰鈹鈮鉭向稀有難熔分散元素演化趨勢(shì)[9-10]。

表2 樣品分析測(cè)試結(jié)果表

注:以上測(cè)試數(shù)據(jù)由廣東有色金屬研究院分析測(cè)試中心測(cè)定(2012-11-12)。

3.5 偉晶巖蝕變特征

區(qū)內(nèi)偉晶巖蝕變主要有鉀長石化、鈉長石化、云母化、云英巖化等。礦床產(chǎn)于鈉長石化的構(gòu)造破碎帶中,鈮鉭的富集與破碎帶內(nèi)的鈉長石化之間存在較為密切的關(guān)系。

4 礦體特征

4.1 形態(tài)、規(guī)模及產(chǎn)狀

礦區(qū)發(fā)現(xiàn)兩條鈮鉭礦體,編號(hào)為Ⅰ、Ⅱ號(hào),均產(chǎn)于偉晶巖脈中,礦體的形態(tài)完全受控于偉晶巖脈的形狀,隨其變化而變化。礦體的分布形態(tài)見圖5。

在Ⅰ號(hào)偉晶巖脈中礦體呈脈狀產(chǎn)出,由TC5、TC6、QK1控制,控礦長100 m,厚度1.0～9.2 m,最厚達(dá)9.2 m,一般在3.2 m左右。礦體走向總體呈北東向,產(chǎn)狀150°∠30°在QK1處,礦體發(fā)生膨大,且走向轉(zhuǎn)為北西向;Ⅱ號(hào)偉晶巖礦體呈脈狀產(chǎn)出,控礦長120 m,厚度1.6～8 m,礦體形態(tài)分支復(fù)合明顯;礦體在TC10處,產(chǎn)生分支成兩脈,礦體產(chǎn)狀變化較大,產(chǎn)狀135°～190°∠60°～89°;在TC9處,產(chǎn)狀發(fā)生變化,走向北北東向至北西向,然后又轉(zhuǎn)成北東向。

4.2 礦體的物質(zhì)組成

4.2.1 礦物組成

Ⅰ號(hào)礦體 礦石礦物有鈮鐵礦、鈮鉭鐵礦、錫釔鈮礦、鈦鐵金紅石、黑鎢礦、輝鉍礦、硅鈹釔礦、含鋰云母、鋯石等;脈石礦物有石英、長石、黑云母、電氣石、獨(dú)居石等;主要金屬礦物有鈮鐵礦、鈮鉭鐵礦、黑鎢礦、輝鉍礦等。

Ⅱ號(hào)礦體 礦石礦物有鈮鐵礦、鉭鐵礦、鈮鉭鐵礦、錫釔鈮礦,含稀土元素礦物、少量的黑鎢礦、輝鉍礦、細(xì)晶石等;脈石礦物有石英、長石、白云母等,主要金屬礦物有鈮鐵礦、鉭鐵礦、鈮鉭鐵礦[11-12]。

礦石礦物主要為鈮鉭鐵礦,其分子式為(Fe,Mn)(Nb,Ta)2O6,斜方晶系。晶粒呈粒狀、塊狀、放射狀、晶簇狀,表面光滑,鐵黑色—褐黑色。性脆,有弱磁性,產(chǎn)于花崗偉晶巖脈中,與石英、長石、白云母、鋰云母、電氣石、鋯石等共生[13]。

4.2.2 礦石的化學(xué)成分

Ⅰ號(hào)礦體 主要金屬礦物以鈮鉭鐵礦為主。(Ta,Nb)2O5平均品位0.030%,單工程中(Ta,Nb)2O5平均品位TC5 0.042%,TC6 0.031%,QK1 0.079%。

Ⅱ號(hào)礦體 (Ta,Nb)2O5平均品位0.032%,單工程中(Ta,Nb)2O5平均品位分別是TC7 0.075%,TC8 0.012%,TC9 0.027%,TC10 0.049%。

礦石品位最高可達(dá)0.079%,最低0.031%,平均0.044%,鈮鉭礦體的圍巖及夾石主要為不具工業(yè)價(jià)值的偉晶巖脈或片麻巖。

5 結(jié)論與找礦方向

(1) 堿性偉晶巖脈是堿性正長質(zhì)—二長質(zhì)花崗巖漿逐步演化的產(chǎn)物。含礦的堿性花崗偉晶巖是花崗質(zhì)巖漿分異演化的結(jié)果,此外,在該地區(qū)的鈮鉭礦床中,鈮鉭礦物幾乎都富集在鈉長石化發(fā)育的地段,后期的熱液堿質(zhì)交代對(duì)鈮鉭的富集起到了一定作用。

圖5 穆塔拉地區(qū)偉晶巖型鈮鉭礦地形地質(zhì)圖Fig.5 The map of terrain and geology that is niobium and tantalum ore of pegmatite type on Motala area1.鈮鉭礦體及編號(hào);2.中元古界普拉系莫洛奎組石英長石片麻巖;3.偉晶巖礦體及編號(hào);4.推測(cè)地質(zhì)界線;5.產(chǎn)狀;6.古探槽及編號(hào);7.2012年度施工探槽及編號(hào);8.淺坑及編號(hào);9.采樣位置及編號(hào)。

(2) 金屬元素礦化表現(xiàn)由邊部到內(nèi)核部依次為LiNaTa—LiBeNaTa—BeWZrBiNaTa逐漸升高的趨勢(shì)[14]。

(3) 礦床明顯受北東向構(gòu)造控制,礦體產(chǎn)于鈉化蝕變巖破碎帶中,北東向構(gòu)造蝕變帶是尋找該類型礦床主要找礦方向。

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(責(zé)任編輯：陳姣霞)

Discussion about Geological Characteristics and Prospect of Finding Mineral ofNiobium and Tantalum Ore in Motala Area of Mozambique

WANG Xirong1,2, LI Shaoxia3, WANG Zhe1, YU Jianjun4, QIN Yueqin5, WU Haidong5

(1.EastChinaInstituteofTechnology,Nanchang,Jiangxi330013; 2.GeologicalExperimentInstituteofAnhuiProvince,Hefei,Anhui230001;3.AnhuiUniversityofScienceandTechnology,Huainan,Anhui232000; 4.AnhuiLiheEngineeringSchool,Hefei,Anhui230001;5.TheCareerTechnicalCollegeofIndustrialEconomicsofAnhuiProvince,Hefei,Anhui230001)

The two niobium and tantalum ore-body have been discoveryed through doing a amount of geological working in Motala area of Zambezia province of Mozambique Republic,the ore grade is up to 0.079%,the lowest one is 0.031%,an average of one is 0.044%,and it have a better value. They are all the pegmatite type. The pegmatite has a better belt. The vein of pegmatite is the product that the alkaline syenite and two dioritic granitic magma gradually evolve.Niobium and tantalum ore deposits are almost located in the belt of albitization in this region. Later alteration of hydrothermal alkali plays a important role in the enrichment of niobium and tantalum;it point out a priority direction that in the NE fractured zone with Na alteration will find this kind of ore deposits.

niobium and tantalum ore body; occurrence; pegmatite

2015-04-01;改回日期:2015-05-19

王西榮(1970-),男,高級(jí)工程師,碩士,地質(zhì)學(xué)專業(yè),從事區(qū)域地質(zhì)及礦產(chǎn)地質(zhì)勘查工作。E-mail:214502468@qq.com

P618.79; P618.86

A

1671-1211(2016)01-0055-05

10.16536/j.cnki.issn.1671-1211.201601009

數(shù)字出版網(wǎng)址:http://www.cnki.net/kcms/detail/42.1736.X.20151217.0912.004.html 數(shù)字出版日期:2015-12-17 09:12