方城縣韓家莊鈮礦地質(zhì)特征及找礦標(biāo)志*

張同林 溫國棟 蘆光播 王 俊 張盼盼 曾慶海

（河南省核工業(yè)地質(zhì)局）

鈮在地球極小的范圍內(nèi)分布，相對有色金屬，表現(xiàn)出含量小、分布不均和品位低等特征。我國沒有獨(dú)立的鈮礦山，鈮往往與稀土、鋯、鉭伴生，大型、高品位的礦床比較少，年產(chǎn)量也相對較低［1-3］。鑒于此，尋找大中型和高品位的鈮礦床在當(dāng)前尤為重要。

方城北堿性巖鈮鉭礦化發(fā)現(xiàn)于上世紀(jì)60 年代，鈮礦化出露于塔山北坡、鳳凰山、牛崗、雙山、宋墳等地的堿性巖體內(nèi)部相霓輝正長巖脈、霓石正長細(xì)晶巖脈和細(xì)晶正長巖脈中。目前，對該鈮礦稀有元素的研究主要集中在方城北部正長巖巖體稀有金屬的含礦性，方城北堿性巖鈮鉭礦地質(zhì)特征及賦存狀態(tài)、找礦方向等方面［4-6］，但對該區(qū)鈮礦體地質(zhì)特征、找礦標(biāo)志及找礦預(yù)測等方面的研究較少，從而在一定程度上導(dǎo)致對該區(qū)類似鈮礦的找礦指示作用不明顯。礦區(qū)通過勘查工作，發(fā)現(xiàn)了9條含鈮礦化的細(xì)晶正長巖脈，圈定了4 個(gè)鈮礦體。對比細(xì)晶巖巖礦分析測試、光薄片鑒定、單礦物電子探針分析結(jié)果，韓家莊鈮礦礦石類型主要為鈮鈣礦、鈮鐵礦。鈮鈣礦是具有工業(yè)價(jià)值的幾種鈮礦物之一。稀土礦為氟碳鈣鈰礦，放射性礦物為方釷石、釷石。通過在該區(qū)進(jìn)行詳細(xì)的野外勘查和取樣分析測試等，系統(tǒng)梳理研究了韓家莊鈮礦礦區(qū)地質(zhì)特征、鈮礦體特征、鈮礦物賦存狀態(tài)等，提出了該區(qū)鈮礦找礦的巖漿巖、巖性、圍巖蝕變、磁性、放射性等找礦標(biāo)志，對該區(qū)今后進(jìn)一步開展地質(zhì)找礦工作具有借鑒意義。

1 區(qū)域成礦背景

1.1 區(qū)域地質(zhì)特征

礦區(qū)地處秦嶺造山帶東段，在區(qū)域上屬于多金屬成礦有利地段。地理上位于宋墳—雙山—塔山堿性巖體以北（圖1）。出露有中元古界寬坪群和熊耳群、上元古界欒川群和下古生界陶灣群地層。以欒川—明港斷裂為界，北屬華北地層區(qū)，區(qū)域地層具有基地和蓋層二元結(jié)構(gòu)，以南為北秦嶺地層分區(qū)（圖2）。區(qū)域深大斷裂對本區(qū)沉積地層的展布、巖漿侵入、區(qū)域變質(zhì)作用、構(gòu)造熱液活動及其成礦作用發(fā)生和演化等起到了重要的控制作用。區(qū)內(nèi)構(gòu)造十分發(fā)育，為欒川—明港斷裂多期次多階段活動派生的次級斷裂，主要有北西向、北東向2組，其次為褶皺構(gòu)造。

1.2 區(qū)域巖體特征

區(qū)域巖漿活動強(qiáng)烈，巖漿巖分布廣泛。中元古代的酸性巖、晚元古代酸性及堿性巖、加里東期基性巖及燕山早期和晚期的酸性—中性巖在礦區(qū)及周邊大面積出露，其巖性為變花崗斑巖、變正長巖類、變正長斑巖、變石英斑巖和變霞石正長巖、輝長巖、似斑狀斜長花崗巖、黑云母閃長巖和石英閃長巖、細(xì)粒二長花崗巖、片麻狀鉀長花崗巖、細(xì)粒斜長花崗巖和鉀長花崗巖。燕山期花崗巖（伏牛山巖體）分布在本區(qū)的包莊—四里店一線及東部韓家莊附近。晚元古代淺成火山巖（維摩寺巖體）在南部出露于下滾子溝，呈北西向條帶分布，北部在南召王家莊—方城喬麥山呈北西向延伸，在周廟—雙喬兩巖體相連。加里東期基性巖ν3（毛谷堆巖體）分布在本區(qū)毛谷堆、碾盤莊、馬家崗附近，呈小巖株產(chǎn)出。此外，還分布有一定數(shù)量的石英脈、輝長巖脈、花崗巖脈、細(xì)晶巖脈。

2 礦區(qū)地質(zhì)特征

2.1 礦區(qū)地質(zhì)特征

礦區(qū)北部出露地層為熊耳群，主要巖性為灰綠色變質(zhì)安山玢巖及變凝灰質(zhì)砂巖、角閃黑云斜長片巖、絹云綠泥片巖。礦區(qū)東南部出露地層為欒川群南泥湖組、煤窯溝組，主要巖性以石英巖為主，夾云母石英片巖、透輝石大理巖、條帶狀透閃石白云石大理巖，灰黃色變斑狀黑云白云石英片巖、絹云石英片巖為主，夾少量的石英巖及大理巖層。欒川群南泥湖組是賦礦圍巖，巖組總體傾向南西，傾角40°～55°。

礦區(qū)斷裂構(gòu)造不發(fā)育，發(fā)現(xiàn)有規(guī)模較小的硅化蝕變破碎帶，破碎帶中主要充填蝕變花崗碎裂巖夾雜灰白—灰黑色細(xì)小石英脈。

礦區(qū)位于宋墳—雙山—塔山堿性巖體以北，區(qū)內(nèi)巖漿活動強(qiáng)烈，且多時(shí)代多期次侵入，共經(jīng)歷了從中元古代、新元古代、加里東期，到燕山早期和燕山晚期5個(gè)階段的巖漿入侵活動。出露的主要巖漿巖有王家營巖體、王家溝巖體、七頂山巖體、河北岸巖體、寨坡南正長巖小巖株。

王家營巖體是礦區(qū)主要賦礦圍巖，位于礦區(qū)中部韓家莊至王家營一帶（圖1），呈北西向展布，區(qū)內(nèi)出露面積約4.5 km2，巖性為變花崗斑巖，經(jīng)深度變質(zhì)作用形成片麻狀黑云母鉀長花崗巖，其主要礦物成分為鉀長石（30%～35%）、石英（25%～30%）、黑云母（10%～20%）、斜長石（10%～20%），副礦物有鋯石、磷灰石、榍石、磁鐵礦和少量鈦鐵礦，屬富鉀過鋁質(zhì)堿性巖系列，為中元古代中深侵入巖。巖體內(nèi)出露的巖脈主要有細(xì)?；◢弾r脈、細(xì)晶巖脈。

2.2 地球化學(xué)特征

經(jīng)1∶50 萬Nb 化探測量，在韓家莊—王家營巖體一帶圈定了1條北西向延伸的鈮異常帶，向西南未封閉（圖3）。異常暈規(guī)模大、強(qiáng)度高，王家營巖體及內(nèi)部相細(xì)晶巖脈處在異常中心，內(nèi)帶Nb 異常強(qiáng)度大于55.35×10-6。顯示礦區(qū)具有較好的找礦遠(yuǎn)景。

3 礦體地質(zhì)特征

3.1 礦體特征

礦區(qū)發(fā)現(xiàn)9 條含礦細(xì)晶正長巖脈（圖4），主要分布在王家營巖體南部的斜長花崗巖、變花崗斑巖中，呈北西向脈狀分布，地表出露長度為120～1 840 m，寬1～25 m，產(chǎn)狀為230°∠50°～55°。鈮礦體嚴(yán)格受細(xì)晶正長巖脈控制，產(chǎn)狀與脈體一致，傾向南西。鈮礦品位一般為0.03%～0.05%，鉭品位一般為0.000 5%～0.001 5%，伴生稀散元素鎵，品位一般約為0.005%。

L3 號主礦脈位于礦區(qū)王家營巖體內(nèi)部相內(nèi)，地表出露長度為1 840 m，寬1～13 m，產(chǎn)狀230°～265°∠28°～85°。巖脈呈侵入接觸，出露連續(xù)，巖石抗風(fēng)化程度強(qiáng)。西北段細(xì)晶巖顏色較淺，呈灰白色，兩側(cè)圍巖為片麻狀鉀長花崗巖，片麻理多為順層產(chǎn)出，局部巖脈切割片麻理，夾角約10°，中—東南段細(xì)晶巖顏色變深，為淺黃綠色、灰綠色、褐黃色，鉀長石含量增高，硅化強(qiáng)，兩側(cè)圍巖為變花崗斑巖。

礦區(qū)圈出了4個(gè)鈮礦體，即L1Ⅰ、L3Ⅰ、L3Ⅱ、L4Ⅰ，其中L3Ⅰ、L4Ⅰ為主礦體。礦體呈北西向脈狀分布，礦體均賦存在細(xì)晶正長巖脈內(nèi)。

L3Ⅰ主礦體位于礦區(qū)中部L3 號細(xì)晶巖脈內(nèi)，礦體控制長度為310 m，控制標(biāo)高為+60～+254 m，礦體厚度為5.77～8.93 m，平均厚度為7.35 m，礦體平均品位為0.069 9%。礦體形態(tài)為脈狀，產(chǎn)狀為208°∠45°。

L4Ⅰ主礦體位于礦區(qū)中部L4號細(xì)晶巖脈內(nèi)，礦體控制長度為380 m，控制標(biāo)高為+39～+230 m，礦體厚度為5.64～8.83 m，平均厚度為6.87 m，礦體平均品位為0.051 7%。礦體形態(tài)為脈狀，產(chǎn)狀為240°∠48°～62°。

主要礦化蝕變有磁鐵礦化、黃鐵礦化、瑩石礦化、硅化、碳酸鹽化、綠簾石化。鈮礦化與磁鐵礦化強(qiáng)弱關(guān)系密切，強(qiáng)磁性、磁鐵礦化明顯，粒徑為0.01～1.5 mm，含量較高，呈浸染狀、細(xì)脈狀、團(tuán)塊狀分布。鈮礦化與放射性強(qiáng)度關(guān)系密切，礦化體放射性測值為40×10-6～100×10-6，最高值為138×10-6。

3.2 礦石特征

礦石具弱片麻狀構(gòu)造，粒狀變晶結(jié)構(gòu)（圖5）。鈮礦石分礦石礦物和脈石礦物，并以脈石礦物含量為主（約92%）。礦物成分主要是鉀長石、斜長石、綠簾石、黑云母、褐簾石、白云母，金屬礦物主要是磁鐵礦，可見少量黃鐵礦、鋯石、榍石、磷灰石等。鉀長石呈它形粒狀，粒徑為0.03～1.0 mm，格子狀雙晶發(fā)育。綠簾石呈它形柱狀，粒徑為0.02～0.4 mm，淡黃色，高正突起，鮮艷干涉色，略顯定向排列。褐簾石呈柱狀，粒徑為0.02～0.25 mm，褐色，多色性明顯，高正突起，多數(shù)與綠簾石連生，且分布在綠簾石中間。斜長石被綠簾石強(qiáng)烈交代，僅見少部分殘留，可見聚片雙晶。黑云母呈鱗片狀，粒徑為0.02～0.5 mm，綠色，顯著多色性和吸收性，少量被綠泥石交代，定向排列。白云母呈鱗片狀，無色，鮮艷干涉色。磁鐵礦呈半自形—自形粒狀，粒徑0.01～0.2 mm，灰色微帶淺棕色，高硬度，均質(zhì)性，強(qiáng)磁性。黃鐵礦呈半自形粒狀，粒徑為0.01～0.2 mm，淺黃色，高反射率，高硬度，均質(zhì)性。

3.3 鈮礦物特征

韓家莊綠簾鉀長細(xì)晶巖電子探針分析結(jié)果顯示鈮礦物有鉭鈮礦、鈮鈦鐵礦、鈮鐵礦，樣品中8個(gè)測點(diǎn)TiO2含量為0.01%～25.14%，11個(gè)測點(diǎn)FeO含量為0.09%～14.64%，7個(gè)測點(diǎn)Nb2O5含量為0.12%～77.85%，4 個(gè)測點(diǎn)Ta2O5含量為0.19%～0.41%。從圖6 中看出鈮礦石分為礦石礦物和脈石礦物兩部分，礦石礦物有鈮鈣礦，脈石礦物主要有方釷石、釷石、氟碳鈣鈰礦（鋯石中細(xì)小顆粒）、鋯石、鐵氧化物、錳氧化物、榍石、磷灰石、鉀長石、鈉長石、紅簾石、簾石、鈉長石、石英。

3.4 圍巖蝕變

鈮礦化圍巖蝕變主要有硅化、磁鐵礦化、綠簾石化、黃鐵礦化、褐鐵礦化、螢石礦化、重晶石化。含礦細(xì)晶正長巖脈與放射性關(guān)系密切，與磁鐵礦化關(guān)系密切，具有強(qiáng)磁性。

3.5 礦體稀有金屬、稀土元素特征

鈮礦體普遍含稀有金屬、稀土元素、稀散元素鎵。鈮礦體中伴生La、Ce、Nd 輕稀土元素，10 個(gè)樣品中La的含量為0.007 1%～0.088 3%，Ce的含量為0.016 1%～0.104%，Nd的含量為0.001 4%～0.013 2%，稀土物主要為氟碳鈣鈰礦。稀土元素分配模式為輕稀土（LREE）富集型，具有較顯著的Eu 負(fù)異常（Eu 含量0.000 1%～0.000 7%），重稀土元素（HREE）分異不明顯。稀土含量（∑LREE）0.119 5%（平均含量），重稀土含量（∑HREE）0.050 9%（平均含量），∑LREE/∑HREE為23.46。鈮礦體中伴生鉭、鋯、銣、鍶稀有金屬，鉭含量為0.000 9%～0.003%，鋯含量為0.003 8%～0.050 6%，銣含量為0.011%～0.037%，鍶含量為0.016 8%～0.135 2%。鈮礦體中伴生鎵稀散元素，鎵含量為0.009 7%～0.038 6%。顯示了良好礦化信息，韓家莊鈮礦具有輕稀土金屬、稀有金屬綜合找礦的巨大遠(yuǎn)景。

3.6 放射性特征

鈮鉭礦常與鋰、鈹、銣、銫、鋯、錫、釷等元素伴生，鉭鈮礦石是一種伴生放射性礦物資源。礦區(qū)主要含礦的9條北西向細(xì)晶正長巖脈，明顯呈現(xiàn)出地面伽瑪總量測值增高現(xiàn)象，一般測值為40×10-6～100×10-6，最高值為138×10-6，高值區(qū)形態(tài)與含礦細(xì)晶巖脈基本一致（圖6），且和礦化呈明顯的正相關(guān)關(guān)系。因此，高的放射性強(qiáng)度可作為該區(qū)鈮礦找礦的一個(gè)重要找礦標(biāo)志。同時(shí)，經(jīng)取樣分析，礦石中U 含量在0.232×10-6～57.6×10-6，U 含量偏低，達(dá)不到鈾礦工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)；Th元素含量在1.1×10-6～401.8×10-6。從鈮鐵礦樣品電子探針中未找到鈾礦物，只找到放射性礦物釷石、方釷石（圖7），看出U 與鈮稀有元素呈相關(guān)關(guān)系不明顯，但Th 放射性與鈮礦稀有金屬曲線非常一致，呈很強(qiáng)的正相關(guān)關(guān)系，由此可以說明鈮礦的高放射性強(qiáng)度與Th含量關(guān)系密切。

3.7 磁性特征

分析顯示，礦區(qū)鈮礦物主要為鈮鈣礦、鈮鈦鐵礦、鈮鐵礦。磁鐵礦呈自形—半自形粒狀，粒徑為0.01～1.2 mm，灰色微帶淺棕色，高硬度，均質(zhì)性，強(qiáng)磁性，可見被黃鐵礦、黃銅礦交代，浸染狀分布。鈮礦化與磁鐵礦的磁性關(guān)系密切，和磁鐵礦的含量具有密切的正相關(guān)關(guān)系。

4 找礦標(biāo)志

（1）巖漿巖標(biāo)志。方城北堿性巖鈮鉭礦化發(fā)現(xiàn)于上世紀(jì)60年代，堿性正長巖體即是成礦母巖，又是賦礦的圍巖，特別是細(xì)晶巖的分布區(qū)。鈣堿性、富堿巖體是鈮礦成礦的巖漿巖前提條件，是有利的找礦位置。

（2）巖性標(biāo)志。在有利的成礦部位，堿性巖體、鈣堿性巖體和堿性雜巖（碳酸巖），特別是富含重晶石、螢石、綠簾石的細(xì)晶巖脈是重要的鈮礦成礦脈巖，可以作為鈮礦找礦的巖性標(biāo)志。

（3）圍巖蝕變標(biāo)志。圍巖巖體中廣泛發(fā)育硅化、磁鐵礦化、赤鐵礦化、黃鐵礦化、綠簾石化、重晶石化、角閃石化、螢石化，尤其是硅化、磁鐵礦化、赤鐵礦化、綠簾石化、螢石化，是該區(qū)鈮礦一種很好的找礦標(biāo)志。

（4）放射性找礦標(biāo)志。礦區(qū)內(nèi)鈮礦與放射性強(qiáng)度具有密切的正相關(guān)關(guān)系，其主要與Th 含量密切相關(guān)，因此高的放射性強(qiáng)度（或地面伽瑪總量測值）可以作為該區(qū)稀土礦找礦的放射性找礦標(biāo)志。但值得注意的是，雖然鈮礦化與放射性總量存在正相關(guān)關(guān)系，但放射性測值高時(shí)（大于500×10-6），其鈮礦未必含量就高。

5 結(jié)論

（1）韓家莊鈮礦床共發(fā)現(xiàn)鈮礦化帶9 條，圈出鈮礦體4個(gè)，礦體呈似層狀、脈狀分布，嚴(yán)格受北西向細(xì)晶巖脈控制，產(chǎn)狀與巖脈產(chǎn)狀基本一致。

（2）韓家莊鈮礦床主要的礦石礦物為鈮鈣礦、鈮鐵礦，稀土礦物為氟碳鈣鈰礦，放射性礦物為方釷石、釷石；礦床伴生有La、Ce、Nd 等輕稀土元素，鉭、鋯、銣、鍶稀有金屬和鎵稀散元素。

（3）韓家莊鈮礦體賦存在王家營巖體內(nèi)部相細(xì)晶巖脈內(nèi)，堿性正長巖體即是成礦母巖，又是賦礦的圍巖，鈣堿性、富堿巖體是鈮礦成礦的巖漿巖前提條件，是有利的成礦部位；富含重晶石、螢石、綠簾石的細(xì)晶巖脈是重要的鈮礦成礦脈巖。

（4）礦區(qū)鈮礦體（礦化帶）含有較高的放射性強(qiáng)度，與Th含量密切相關(guān)，呈正相關(guān)關(guān)系。

（5）方城北堿性巖體顯示了Rb、Zr、Nb 及LREE等稀有金屬、稀土元素的良好礦化信息，Nb2O5含量向深部有增高的趨勢，推斷在巖體深部有巨大的賦礦空間。韓家莊鈮礦賦存圍巖是堿性王家營巖體，本次勘查在鈮礦石中顯示稀土元素鈰、鑭等，稀有金屬鉭、鋯、銣、鍶和稀散元素鎵的良好礦化信息，說明韓家莊鈮礦床具有輕稀土元素、稀有金屬綜合找礦的巨大遠(yuǎn)景。