陜西丹鳳地區(qū)資峪溝偉晶巖銣礦賦存狀態(tài)

宋公社 許 鋒 王明志 李長(zhǎng)春 王潔明 楊志軍

(陜西省地質(zhì)調(diào)查中心)

陜西丹鳳地區(qū)資峪溝偉晶巖銣礦賦存狀態(tài)

宋公社 許 鋒 王明志 李長(zhǎng)春 王潔明 楊志軍

(陜西省地質(zhì)調(diào)查中心)

介紹了丹鳳地區(qū)花崗偉晶巖脈中銣礦礦石特征、巖石化學(xué)成分，分析了銣元素在礦石中的賦存狀態(tài)，采用一系列礦物學(xué)(電子探針波譜及能譜分析)和地球化學(xué)(元素相關(guān)性計(jì)算)方法進(jìn)行分析計(jì)算，結(jié)果表明：礦石中銣與鉀元素銣與鉀關(guān)系密切，主要賦存于含鉀礦物的鉀長(zhǎng)石和云母中，銣的載體礦物為鉀長(zhǎng)石、白云母、黑云母等。

花崗偉晶巖脈 銣礦 賦存狀態(tài) 載體礦物

稀有金屬由于大多具有耐高溫、抗腐蝕、強(qiáng)度大、導(dǎo)電和導(dǎo)熱等特殊性能，已成為國(guó)家戰(zhàn)略性資源。通過(guò)在陜西丹鳳—商南一帶開(kāi)展稀有礦產(chǎn)調(diào)查評(píng)價(jià)工作，在丹鳳縣資峪溝一帶發(fā)現(xiàn)偉晶巖型銣礦，通過(guò)工作，圈出銣礦體8條，資源量較為可觀。通過(guò)對(duì)含礦地質(zhì)體進(jìn)行研究，認(rèn)為銣礦體主要位于該區(qū)出露的花崗偉晶巖脈中。迄今為止，在地殼中未發(fā)現(xiàn)銣的獨(dú)立礦物，對(duì)該區(qū)銣元素的賦存狀態(tài)進(jìn)行分析，有利于在區(qū)內(nèi)開(kāi)展以銣為主的稀有礦產(chǎn)調(diào)查評(píng)價(jià)工作，對(duì)于尋找銣等金屬礦產(chǎn)也有一定的指導(dǎo)意義。

1 區(qū)域地質(zhì)概況

1.1 地 層

區(qū)內(nèi)是秦嶺造山帶最為復(fù)雜的地區(qū)，經(jīng)歷了多次構(gòu)造運(yùn)動(dòng)和變形變質(zhì)，不同時(shí)期地層均以構(gòu)造關(guān)系相疊置、拼貼，內(nèi)部難以建立有序的地層層序。區(qū)內(nèi)地層由兩大板塊的邊緣地層及結(jié)合帶-混雜巖帶組成，形成工作區(qū)南、北、中不同的地層構(gòu)造格架。基底地層主要由古元古界秦嶺巖群、陡嶺巖群，中元古界峽河巖群、青白口系耀嶺河組、新元古界丹鳳巖群、中元古界武關(guān)巖群和下古生界二郎坪群、中生界劉嶺巖群組成。沉積蓋層主要有上震旦統(tǒng)陡山沱組、燈影組、寒武系水溝口組、岳家坪組、中生界上白堊統(tǒng)等及第四系松散堆積物。

1.2 構(gòu) 造

工作區(qū)是秦嶺地區(qū)構(gòu)造最為強(qiáng)烈的地區(qū)之一，商丹地殼對(duì)接帶是華北板塊和揚(yáng)子板塊的結(jié)合帶，帶北屬華北板塊活動(dòng)大陸邊緣，帶南為揚(yáng)子相對(duì)穩(wěn)定的大陸邊緣，呈近EW向展布，位處板塊活動(dòng)大陸邊緣外側(cè)，具原特提斯洋板塊俯沖碰撞遺跡，保存連續(xù)增生造山過(guò)程中弧前盆地形成的非穩(wěn)定沉積，構(gòu)造地質(zhì)實(shí)體包括商丹蛇綠構(gòu)造混雜巖帶、中秦嶺沖斷帶和山陽(yáng)—鳳鎮(zhèn)斷裂帶[2]。

1.3 侵入巖

區(qū)內(nèi)侵入巖廣泛發(fā)育，主要分布于商丹地殼對(duì)接帶以北—北秦嶺活動(dòng)陸緣弧和商丹地殼對(duì)接帶中，侵入巖具有多期次、多類(lèi)型、多成因特征。商丹斷裂帶以北出露了中元古代三岔河變質(zhì)中—基性雜巖體，新元古代松樹(shù)溝超鎂鐵巖體、富水基性雜巖體、商南花崗巖體以及古生代花崗巖體、花崗偉晶巖脈等。商丹地殼對(duì)接帶出露了中生代的寬坪巖體、鐵峪鋪巖體等花崗巖體，古城巖體等中—基性巖體及其相對(duì)應(yīng)的偉晶巖脈，表明了北秦嶺及板塊對(duì)接帶區(qū)域是秦嶺造山帶構(gòu)造巖漿活動(dòng)最為強(qiáng)烈而活躍的地帶。

2 礦區(qū)地質(zhì)特征

含銣花崗偉晶巖脈位于商丹蛇綠混雜巖帶中，帶內(nèi)出露地層為新元古代丹鳳巖群，該區(qū)燕山期巖漿活動(dòng)強(qiáng)烈，受構(gòu)造控制，巖體呈SEE—NWW向展布，帶內(nèi)出露花崗巖體有寬坪巖體[1]、鐵峪鋪巖體及高山寺巖體，在巖漿活動(dòng)晚期，含揮發(fā)分及稀有金屬元素的殘余巖漿沿前期巖漿巖的裂隙及邊部圍巖的薄弱部位侵入，形成含稀有金屬元素的花崗偉晶巖脈[3-4]。

資峪溝銣礦體位于寬坪巖體南部的花崗偉晶巖脈中。寬坪巖體以似斑狀二長(zhǎng)花崗巖為主，斑狀礦物為鉀長(zhǎng)石。在巖體兩側(cè)地層中，均見(jiàn)有花崗偉晶巖脈出露，在巖體南部—資峪溝一帶花崗偉晶巖脈較發(fā)育，巖脈走向與區(qū)域構(gòu)造線基本一致，呈SEE—NWW向展布，脈體長(zhǎng)500～3 400 m，寬6～25.69 m，脈體傾向以0°～20°為主，傾角一般較陡，為70°～85°，脈體與圍巖界線清晰，巖脈相互基本平行，脈體間距為數(shù)米到幾十米不等，脈體具有分枝復(fù)合現(xiàn)象。脈體巖性為微斜長(zhǎng)石花崗偉晶巖，呈淺肉紅色，中—粗粒結(jié)構(gòu)，塊狀、脈狀構(gòu)造，主要造巖礦物以微斜長(zhǎng)石、斜長(zhǎng)石、石英為主，少量黑云母、白云母、石榴子石，個(gè)別巖脈中還可見(jiàn)到微量的電氣石。礦區(qū)內(nèi)偉晶巖脈均含銣礦化，部分脈巖部分地段屬全巖銣礦化，銣礦化主要位于偉晶巖脈內(nèi)部，共圈出銣礦體8條，礦體長(zhǎng)數(shù)百米到幾千米不等，寬度一般為數(shù)十米，品位變化較大，為(0.043～0.105)×10-2，礦體中未發(fā)現(xiàn)銣的獨(dú)立礦物。

3 含銣礦石特征

3.1 礦石巖性特征及礦物組成

(1)云英巖化微斜(條紋)長(zhǎng)石花崗偉晶巖。巖石呈肉紅色，組成巖石的主要礦物為微斜(條紋)長(zhǎng)石、微斜長(zhǎng)石、斜長(zhǎng)石、石英，其次為石榴石、白云母、鋯石，再次少見(jiàn)鈮鐵礦、獨(dú)居石、黃鐵礦、褐鐵礦、黃銅礦及方鉛礦等。巖石具花崗結(jié)構(gòu)、偉晶結(jié)構(gòu)、條紋結(jié)構(gòu)、交代結(jié)構(gòu)、包含結(jié)構(gòu)，似文象結(jié)構(gòu)、蠕英石結(jié)構(gòu)等，塊狀構(gòu)造，稀疏浸染狀構(gòu)造。巖石蝕變較弱，具弱絹云母化。巖石受后期熱液影響，普遍具有不同程度的蝕變現(xiàn)象，其中微斜(條紋)長(zhǎng)石、微斜長(zhǎng)石普遍發(fā)育蝕變，形成后期細(xì)小石英、斜長(zhǎng)石及云母類(lèi)礦物等。礦物間交代現(xiàn)象較明顯，尤其是微斜長(zhǎng)石與斜長(zhǎng)石之間的交代強(qiáng)烈處形成典型的蠕英石結(jié)構(gòu)等。

(2)云英巖化微斜長(zhǎng)石花崗偉晶巖。巖石呈淺肉紅—肉紅色，主要組成礦物為微斜長(zhǎng)石、石英、斜長(zhǎng)石，其次石榴石、黑云母，再次為鋯石、獨(dú)居石等。巖石具花崗結(jié)構(gòu)、偉晶結(jié)構(gòu)、交代結(jié)構(gòu)、似文象結(jié)構(gòu)，塊狀構(gòu)造。巖石具弱絹云母化、弱碳酸鹽化等；巖石蝕變明顯，微斜長(zhǎng)石具較強(qiáng)蝕變，沿微斜長(zhǎng)石邊部見(jiàn)明顯的石英、斜長(zhǎng)石及白云母發(fā)育。

3.2 礦石化學(xué)成分

3.2.1 光譜半定量分析

對(duì)微斜長(zhǎng)石-微斜(條紋)長(zhǎng)石花崗偉晶巖石樣品進(jìn)行光譜半定量分析，結(jié)果見(jiàn)表1。

由表1可知：資峪溝微斜長(zhǎng)石-微斜(條紋)長(zhǎng)石花崗偉晶巖中銣含量均高于邊界品位，除了銣元素達(dá)到邊界品位或最低工業(yè)品位外，其他元素均未達(dá)到綜合回收品位。

3.2.2 礦石多元素分析

對(duì)資峪溝礦樣(樣號(hào)14-16-18-22)進(jìn)行配礦并定量分析礦石多元素，可知礦石中Rb2O品位為 0.073 6%，根據(jù)《礦產(chǎn)資源工業(yè)要求手冊(cè)》及《銣礦地質(zhì)規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)》，礦石中銣品位高于邊界品位，其他無(wú)伴生綜合利用元素，有害元素磷、砷等含量不高。

4 銣的賦存狀態(tài)

4.1 研究方法

通過(guò)顯微鏡下鑒定、X衍射分析、MLA分析、光譜半定量及多元素分析等手段查清礦石組成巖性特征、礦石礦物組成、礦石化學(xué)成分。借助電子探針波譜、能譜分析、單礦物分析、相關(guān)關(guān)系計(jì)算、銣元素配分計(jì)算等方法查明礦石中銣的主要賦存形式和分布趨勢(shì)，并對(duì)載銣礦物粒度特征及嵌布特征進(jìn)行詳細(xì)闡述。另外，對(duì)礦石中稀有-稀土礦物嵌布特征進(jìn)行詳細(xì)闡述。

4.1.1 樣品采集

銣礦石賦存狀態(tài)研究樣品共計(jì)63件，樣品新鮮，無(wú)氧化，均采至探槽和鉆孔中，其中資峪溝含銣偉晶巖脈礦樣34件，圍巖樣12件，點(diǎn)樣17件，總重208.6 kg。

表1 礦石光譜半定量分析結(jié)果

4.1.2 樣品加工及分析

4.1.2.1 賦存狀態(tài)研究巖礦樣品

磨制高質(zhì)量薄片、探針片、光片、砂光片等以供顯微鏡下鑒定，所用顯微鏡為高—中倍德國(guó)蔡司CARL ZEISS Axioskop 40顯微鏡。

4.1.2.2 選礦試驗(yàn)樣品

選礦試驗(yàn)樣品中Rb2O品位要求配至0.06%～0.085%。為達(dá)到要求的配礦品位，按品位高低區(qū)間合并成5件樣品(合并原則及配礦比例見(jiàn)表2)，合并后的樣品分別化驗(yàn)Rb2O品位，并按一定比例配比，配礦后的試驗(yàn)樣品經(jīng)化驗(yàn)，Rb2O品位0.074%，滿足要求。并對(duì)配礦后的礦樣分別進(jìn)行光譜半定量分析、多元素分析、MLA分析及X衍射分析。

表2 選礦樣品點(diǎn)樣及合并原則與配礦比例

4.1.2.3 電子探針波譜、能譜分析

將磨制的電子探針片，通過(guò)在顯微鏡下詳細(xì)觀察，選出具有代表性的樣品進(jìn)行電子探針波譜及能譜分析。其中波譜分析在中國(guó)地質(zhì)調(diào)查局西安地質(zhì)調(diào)查中心測(cè)試中心進(jìn)行，電子探針的型號(hào)JXA-8100。能譜分析是在西北有色地質(zhì)研究院QUANTA 650F高分辨場(chǎng)發(fā)射掃描電鏡下完成。

4.1.2.4 單礦物分析

資峪溝礦體中白云母含量較少，為準(zhǔn)確查定云母類(lèi)型及云母中含銣情況，利用該區(qū)另一件銣礦區(qū)中的樣品，進(jìn)行破碎富集挑選白云母單礦物，進(jìn)行單礦物中銣、鋰等化驗(yàn)分析及X衍射分析。

4.2 礦石中銣元素賦存狀態(tài)

4.2.1 非金屬礦物與銣的關(guān)系及嵌布特征

(1)微斜長(zhǎng)石-微斜(條紋)長(zhǎng)石與銣的關(guān)系。巖石樣品電子探針?lè)治鼋Y(jié)果顯示：微斜長(zhǎng)石成分為鉀長(zhǎng)石；微斜(條紋)長(zhǎng)石成分為鉀長(zhǎng)石端員和鈉長(zhǎng)石端員，主體為鉀長(zhǎng)石，條紋成分為鈉長(zhǎng)石。鉀長(zhǎng)石中w(Rb2O)為(0.07%～0.31%)，平均0.14%(46件點(diǎn)樣品)。鈉長(zhǎng)石中無(wú)銣含量顯示，說(shuō)明鉀長(zhǎng)石與銣關(guān)系密切，鈉長(zhǎng)石與銣關(guān)系不密切。

(2)微斜(條紋)長(zhǎng)石-微斜長(zhǎng)石嵌布特征。微斜長(zhǎng)石-微斜(條紋)長(zhǎng)石是礦石中主要的組成礦物，以微斜(條紋)長(zhǎng)石為主。微斜長(zhǎng)石格子雙晶普遍發(fā)育，85%的微斜長(zhǎng)石中有細(xì)條狀、細(xì)脈狀、雨滴狀、細(xì)線狀的鈉長(zhǎng)石嵌晶，分布于微斜長(zhǎng)石顆粒邊部，形成微斜(條紋)長(zhǎng)石，條紋結(jié)構(gòu)發(fā)育。

4.2.2 斜長(zhǎng)石與銣的關(guān)系及其嵌布特征

(1)斜長(zhǎng)石與銣的關(guān)系。斜長(zhǎng)石樣品電子探針波譜、能譜分析結(jié)果顯示，斜長(zhǎng)石中無(wú)銣含量顯示，說(shuō)明斜長(zhǎng)石與銣關(guān)系不密切。

(2)斜長(zhǎng)石嵌布特征。斜長(zhǎng)石呈他形粒狀-半自形板狀，粒徑相對(duì)微斜(條紋)長(zhǎng)石較細(xì)。鏡下觀察斜長(zhǎng)石嵌布特征：①蝕變較弱，聚片雙晶發(fā)育，鏡下為更長(zhǎng)石-鈉長(zhǎng)石，沿微斜長(zhǎng)石破碎裂隙分布；②局部有破碎及錯(cuò)動(dòng)現(xiàn)象，沿破碎裂隙有微斜長(zhǎng)石分布，并有交代現(xiàn)象。

4.2.3 石英與銣的關(guān)系及其嵌布特征

(1)石英與銣的關(guān)系。對(duì)礦石中石英樣品進(jìn)行電子探針波譜、能譜分析，結(jié)果表明無(wú)銣含量顯示，說(shuō)明石英與銣關(guān)系不密切。

(2)石英嵌布特征。①他形粒狀，粒徑較粗，為0.5～2.5 mm，主要呈集合體位于長(zhǎng)石粒間，局部呈團(tuán)狀分布，與長(zhǎng)石關(guān)系密切；②粒徑相對(duì)較細(xì)，為0.01～0.05 mm，局部達(dá)0.11 mm，呈細(xì)粒集合體沿微斜(條紋)長(zhǎng)石破碎裂隙、巖石破碎裂隙分布。

4.2.4 白云母與銣的關(guān)系及其嵌布特征

(1)白云母與銣的關(guān)系。對(duì)白云母進(jìn)行了電子探針波譜分析和白云母單礦物分析，結(jié)果顯示白云母中w(Rb2O)為(0.03%～0.53%)，平均0.16%，說(shuō)明白云母與銣關(guān)系密切。

(2)白云母嵌布特征。礦石中云母以白云母為主，黑云母少見(jiàn)。其中資峪溝礦體中白云母含量相對(duì)較少，標(biāo)本上零星可見(jiàn)，呈碎片狀，顯微鏡下呈他形-半自形細(xì)片狀，局部為粗片狀，長(zhǎng)徑0.1～1.1 mm，位于微斜長(zhǎng)石粒間、破碎裂隙中。

4.2.5 其他礦物與銣的關(guān)系

資峪溝含銣花崗偉晶巖脈中還可見(jiàn)到極少量的黑云母、石榴子石及稀有-稀土礦物(鈮鐵礦、含鈮鈦鐵礦、褐釔鈮礦、磷釔礦，鋯石、獨(dú)居石)等，該類(lèi)礦物在礦石中含量較少，嵌布類(lèi)型簡(jiǎn)單，除黑云母外，其余礦物與銣關(guān)系不密切，與主要載銣礦物關(guān)系也不太密切。

5 礦石中Rb2O與K2O等常量元素相關(guān)性

礦石中銣以類(lèi)質(zhì)同象形式主要存在于鉀長(zhǎng)石中，其次賦存于白云母、黑云母等含鉀礦物中。對(duì)原礦樣品常量元素分析結(jié)果進(jìn)行相關(guān)性計(jì)算，結(jié)果見(jiàn)表3。

表3 銣與其他常量元素相關(guān)性系數(shù)

由表3可知：礦石中Rb2O與K2O的相關(guān)性最密切，其次與Al2O3、Li2O關(guān)系密切，而與Fe2O3、SiO2、Na2O、CaO等相關(guān)性不密切。

6 結(jié) 語(yǔ)

在分析丹鳳地區(qū)花崗偉晶巖脈中銣礦礦石特征、巖石化學(xué)成分的基礎(chǔ)上，詳細(xì)研究了銣元素在礦石中的賦存狀態(tài)，對(duì)于區(qū)內(nèi)的找礦工作具有一定的參考價(jià)值。

[1] 張成立，張國(guó)偉，盧欣祥，等.東秦嶺寬坪花崗巖體特征及其成因[J].西北地質(zhì)科學(xué)，1994(1)：11-19.

[2] 張宏飛，張本仁，趙志丹，等.東秦嶺商丹構(gòu)造帶陸殼俯沖碰撞-花崗質(zhì)巖漿源區(qū)同位素示蹤證據(jù)[J].中國(guó)科學(xué)：D輯，1996(3)：17-115.

[3] 王登紅，鄒天人，徐志剛，等.偉晶巖礦床示蹤造山過(guò)程的研究進(jìn)展[J].地球科學(xué)進(jìn)展，2004，19(4)：614-620.

[4] 李健康，王登紅，張德會(huì)，等.川西偉晶巖脈型礦床的形成機(jī)制及大陸動(dòng)力學(xué)背景[M].北京：原子能出版社，2007.

Occurrence State of Ziyugou Pegmatite Rubidium Mine in Danfeng Area,Shaanxi Province

Song Gongshe Xu Feng Wang Mingzhi Li Changchun Wang Jieming Yang Zhijun

(Geological Survey of Shaanxi Province)

The ore characteristics and chemical compositions of rock mass of the rubidium mine in pegmatite veins are introduced in detail,the occurrence state of Rb in the ores is researched,a series of mineralogy(electron probe spectrum and energy spectrum analysis)and geochemical(elemental correlation calculation)method are used to conduct analysis and calculation.The results show that:rubidium and potassium in ores are closely associated with each other,they are mainly distributed in potassium feldspar and mica that are containing potassium minerals,rubidium carrier mineral are potassium feldspar,muscovite and biotite.

Granitic pegmatite veins, Rubidium mine, Occurrence state, Carrier minerals

2015-07-10)

宋公社(1968—)，男，工程師，710068 陜西省西安市碑林區(qū)友誼西路243號(hào)。