吉林省通化迎門岔地區(qū)早白堊世林子頭組火山巖鈮鉭礦化特征及找礦方向分析

王李相

吉林省第四地質(zhì)調(diào)查所，吉林 通化 134001

0 引言

前人在本區(qū)的地質(zhì)工作主要是中小比例尺的區(qū)域性基礎(chǔ)工作，以及圍繞銅、鎳等金屬礦產(chǎn)進行的勘查項目，發(fā)現(xiàn)了二密銅礦、赤柏松銅鎳礦等礦床。1988年完成的1∶20萬水系沉積物測量覆蓋本區(qū)，共圈出綜合異常35處，迎門岔附近的通通-84-HS-10綜合異常包括Be-Rb-Zr-Y-Nb稀有稀土元素組合，通過1∶5萬水系沉積物測量、1∶1萬土壤測量及地表槽探等工作手段對其進行檢查，新發(fā)現(xiàn)一條鈮鉭礦化體，該礦化體賦存在白堊系下統(tǒng)林子頭組火山碎屑巖中，地表初步控制長約900 m，寬約120～200 m，w(Nb2O5+Ta2O5)為 0.01%～0.021%，以Nb2O5為主要成分，Ta2O5含量較少。

鈮鉭等稀有元素的富集與巖漿活動關(guān)系密切，在火山碎屑巖中發(fā)現(xiàn)該類型礦化體較為少見。本文通過對其賦存層位、構(gòu)造環(huán)境、巖漿巖及物、化探等特征的綜合分析，探討其礦化成因，通過與鄰區(qū)鈮鉭礦化體的特征對比，研究其內(nèi)在關(guān)聯(lián)，以期對本區(qū)進一步尋找該類礦體提供幫助。

1 調(diào)查區(qū)地質(zhì)特征

1.1 構(gòu)造位置

中新生代地層分區(qū)：華北—柴達木大區(qū)(Ⅲ)、華北地層區(qū)(Ⅲ-4)、吉南—遼東地層分區(qū)(55)、通化地層小區(qū)(55-1)[1]。

1.2 地層

中生代以來本區(qū)整體接受陸相及火山和火山碎屑沉積，區(qū)域出露地層由老至新依次為侏羅系上統(tǒng)小東溝組砂巖、礫巖、果松組火山巖；白堊系下統(tǒng)鷹嘴砬子組砂巖、礫巖、林子頭組火山巖、火山碎屑巖；白堊系上統(tǒng)小南溝組砂巖、礫巖、三棵榆樹組火山巖、火山碎屑巖?？傮w呈現(xiàn)火山—火山碎屑沉積與陸源碎屑沉積交替作用的特征[2]。

主要賦礦層位是白堊系下統(tǒng)林子頭組火山巖、火山碎屑巖，屬火山噴發(fā)溢流—火山碎屑相沉積，是一套中、酸性火山巖系。該組巖石主要由安山巖、流紋巖、花崗斑巖、安山質(zhì)(流紋質(zhì))凝灰?guī)r、安山質(zhì)(流紋質(zhì))(含)角礫凝灰?guī)r、安山質(zhì)(流紋質(zhì))(含)角礫晶屑巖屑凝灰?guī)r等組成。巖石顏色以灰白色、灰綠色及灰紫色為主，分布雜亂，具有多旋回噴發(fā)特征。

1.3 構(gòu)造

區(qū)內(nèi)構(gòu)造類型主要為斷裂構(gòu)造和火山機構(gòu)。斷裂構(gòu)造主要分北東向、北西向兩組。北東向斷裂構(gòu)造形成時間較早，控制區(qū)域內(nèi)主要的褶皺形態(tài)及地層分布。鈮鉭礦化體附近發(fā)育的北東向斷裂構(gòu)造與區(qū)域上的北東向斷裂不是同一時期形成，其規(guī)模較小，延伸多在1.5～3 km之間，走向25°～40°，分布在早白堊世林子頭組內(nèi)，被北西向斷裂F2-1截斷，交角近90°，推測是與F2-1斷裂伴生的次級斷裂。北西向斷裂切斷北東向斷裂及中生界地層，是最晚一期形成的斷裂構(gòu)造，走向300°～320°，延伸大于20 km，較平直，北東盤向南東方向相對平移，具右旋特征，屬于一組北西向張扭性斷裂，該方向斷裂伴生部分北東向次級斷裂、羽狀斷裂，對區(qū)內(nèi)礦產(chǎn)有一定破壞作用，具有多次活動特征。

火山機構(gòu)主要是根據(jù)高精度磁測及地表測量發(fā)現(xiàn)的三處火山口，分布在鈮鉭礦化體的東部、東南部，與礦化體空間關(guān)系密切；火山口周圍零星分布各類安山巖、閃長玢巖、花崗斑巖、流紋巖等火山巖，外圍斷續(xù)分布(含)角礫凝灰?guī)r、(含)角礫晶屑巖屑凝灰?guī)r、凝灰?guī)r等火山碎屑巖，其磁場特征表現(xiàn)為強烈的中心負磁場和周圍正磁場，二者界線清晰，無過度，周圍有未編號小異常環(huán)繞火山口，區(qū)內(nèi)廣泛出露的酸性火山巖是后期噴溢形成的，前期噴溢的安山巖被覆蓋，所以安山巖零星分布，反映出火山噴溢先中性后酸性的旋回特征(1)焦興來，姜濤.吉林省通化縣迎門岔一帶稀有稀土礦產(chǎn)資源調(diào)查成果報告[R].吉林省第四地質(zhì)調(diào)查所.2021.。

1.4 巖漿巖

區(qū)內(nèi)未見大規(guī)模巖體分布，僅在東部有少量燕山晚期的花崗斑巖、流紋巖、安山巖、閃長巖、閃長玢巖等，多呈脈狀、小巖株狀侵入于侏羅、白堊系地層中，形成時代為晚侏羅—早白堊世，多呈北東、北西向脈狀分布，受構(gòu)造控制明顯。主要巖性包括：早白堊世閃長玢巖(K1δμ)、早白堊世花崗斑巖(K1γπ)、晚侏羅—早白堊世安山巖(J3-K1α)、晚侏羅—早白堊世流紋巖(J3-K1λ)等，巖石多具綠泥石化、絹云母化、土化、脫?；?、碳酸鹽化等蝕變[3]。

雖然本區(qū)未見較大巖體，但距礦化體東部約1.5 km即分布面積較大的花崗巖巖株，東南約5 km即發(fā)育有晚侏羅世松頂山巖體(臭松頂子巖體)，通化縣二密銅礦即發(fā)育在松頂山巖體中細粒石英閃長巖及與周邊的火山巖接觸帶中(2)婁雪家，崔永弘.吉林省通化縣二密銅礦生產(chǎn)勘探報告[R].吉林省有色金屬地質(zhì)勘查局六0六隊.2013.。

1.5 地球化學特征

迎門岔一帶的鈮鉭礦化體，是在對1∶20萬化探綜合異常(通通-84-HS-10異常)進行檢查時發(fā)現(xiàn)的，通過1∶5萬水系沉積物測量、1∶1萬土壤測量對該異常進一步查證，取得較好的重現(xiàn)性，通過對1∶1萬土壤異常高值點的揭露，發(fā)現(xiàn)了鈮鉭礦化體。各比例尺化探異常特征見表1。

根據(jù)數(shù)值模擬結(jié)果，基坑開挖卸載對隧道結(jié)構(gòu)影響較大，近階段隧道局部結(jié)構(gòu)已經(jīng)喪失繼續(xù)承載的能力。為此，近接基坑區(qū)段的隧道套拱設(shè)計為鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)形式。設(shè)計套拱結(jié)構(gòu)為200 mm厚C30混凝土+120 mm格柵拱架+內(nèi)側(cè)單層鋼筋網(wǎng)片結(jié)構(gòu)。根據(jù)對隧道凈空的調(diào)查結(jié)果，隧道套拱施作完成后，基本能夠凈寬1.3 m的使用要求。鋼架采用4肢格柵鋼架，縱向間距1.0 m/榀，相鄰鋼架之間采用直徑20 mm的鋼筋進行縱向連接，縱向連接筋環(huán)向間距0.5 m，內(nèi)外雙側(cè)布置；鋼筋網(wǎng)片網(wǎng)格間距150 mm×150 mm，鋼筋直徑6 mm。

表1 迎門岔鈮鉭礦化區(qū)化探異常特征表

1.6 鈮鉭礦化體特征

礦化體分布在白堊系下統(tǒng)林子頭組火山碎屑巖中，該層位在區(qū)域上是林子頭組中上段的標志性層位。由兩列探槽工程稀疏控制，長約900 m，寬約120～200 m，兩端未封閉，呈北西—南東向條帶狀展布，傾向197°～257°之間，局部受花崗斑巖脈侵入影響傾向北東；傾角62°～80°之間，局部流紋巖及花崗斑巖接觸部位傾角較緩30°～44°(圖1)。

礦化體的礦化特征肉眼難以鑒別，依據(jù)化驗分析結(jié)果，以w(Nb2O5+Ta2O5)0.01%為下限圈定礦化體。 達到礦化的樣品共88個，w(Nb2O5+Ta2O5)大于0.015%的樣品共計28個；其中巖性為灰綠色巖屑晶屑凝灰?guī)r14個，淺灰綠色含角礫流紋質(zhì)晶屑巖屑凝灰?guī)r8個、淺灰綠色流紋質(zhì)巖屑凝灰?guī)r4個、灰白色流紋巖和花崗斑巖中各1個。

大多數(shù)樣品都有不同程度的碳酸鹽化、綠泥石化等礦化蝕變，礦化以Nb2O5為主要成分，Ta2O5含量較低。

灰綠色巖屑晶屑凝灰?guī)r：風化面黃綠色、新鮮面灰綠色；凝灰結(jié)構(gòu)、塊狀構(gòu)造；碎屑物中巖屑成分多為安山質(zhì)凝灰?guī)r，粒徑1～2 mm，含量5%～10%； 晶屑成分為長石、 石英， 粒徑1～2 mm，含量10%～20%；火山凝灰含量70%～80%；巖石局部見有碳酸鹽化及星點狀綠泥石化。

圖1 迎門岔一帶地質(zhì)簡圖?Fig.1 Geological sketch map of Yingmencha area1.第四系沖洪積；2. 灰白色晶屑巖屑凝灰?guī)r；3. 灰綠色(含角礫)晶屑巖屑凝灰?guī)r；4．灰紫色凝灰?guī)r、晶屑巖屑凝灰?guī)r；5. 灰紫色角礫凝灰?guī)r、含角礫晶屑巖屑凝灰?guī)r；6. 安山巖；7. 流紋巖；8.灰紫色流紋巖、粗面安山巖、凝灰?guī)r；9. 花崗斑巖；10. 閃長玢巖；11. 鈮鉭礦化體；12.1∶1萬土壤綜合異常及編號；13. 推測火山口；14. 探槽及編號。?焦興來，姜濤.吉林省通化縣迎門岔一帶稀有稀土礦產(chǎn)資源調(diào)查成果報告[R].吉林省第四地質(zhì)調(diào)查所.2021.

淺灰綠色含角礫流紋質(zhì)晶屑巖屑凝灰?guī)r，巖石風化面淺黃色、新鮮面淺灰綠色；含角礫凝灰結(jié)構(gòu)、塊狀構(gòu)造；巖石由火山灰和角礫、巖屑、晶屑等組成，角礫成分以流紋巖、安山巖及凝灰?guī)r為主，呈棱角—次棱角狀，大小以2～5 mm為主，少量可達10 mm以上，含量3%～10%，分布不均；巖屑以流紋巖和凝灰?guī)r為主，粒徑大小為1～2 mm，含量5%～10%，晶屑主要為長石、石英，大小以0.5～1 mm為主，含量3%～5%，火山灰粒狀，含量75%～85%；巖石局部見有碳酸鹽化及星點狀綠泥石化(3)焦興來，姜濤.吉林省通化縣迎門岔一帶稀有稀土礦產(chǎn)資源調(diào)查成果報告[R].吉林省第四地質(zhì)調(diào)查所.2021.。

2 鄰區(qū)礦化體對比

鈮鉭礦床的主要類型為花崗巖型、偉晶巖型、堿性巖--碳酸鹽巖型及部分熱液型、風化殼型等(4)左玉山，劉寅彪.內(nèi)蒙古自治區(qū)武川縣趙井溝—潘家溝地區(qū)鈮鉭多金屬整裝勘查區(qū)礦產(chǎn)調(diào)查與找礦預測子項目成果報告[R].內(nèi)蒙古自治區(qū)地質(zhì)調(diào)查院.2018.，目前還沒有賦存在火山碎屑巖中的鈮鉭典型礦床可借鑒。隨著近年來對稀有稀土金屬礦產(chǎn)開發(fā)利用的重視，在通化周邊先后發(fā)現(xiàn)了多處鈮、鉭礦化體，與迎門岔礦化體距離較近的有通化縣大川、趕馬河等鈮鉭礦化帶、富集帶。通過對這三處礦化線索的類比，以期尋找本區(qū)鈮、鉭等稀有金屬的分布規(guī)律。

(1)大川鄉(xiāng)崗山嶺一帶鈮鉭礦化體

位于通化縣大川鄉(xiāng)崗山嶺附近，位于迎門岔鈮鉭礦化體南南西約50 km處，由4條礦化體組成，寬約2～14 m，單工程控制，(Nb+Ta)2O5平均品位0.015%～0.016%，達到礦化標準。地表有1∶5萬水系沉積物異常顯示，1∶1萬土壤化探檢查重現(xiàn)性較好。礦化體賦存于早白堊世崗山巖體堿長花崗巖巖體中，該巖體是由上地幔部分重熔形成的巖漿上侵地表淺部形成，鈮鉭元素通過巖漿成巖過程的結(jié)晶分異富集成礦。賦礦巖體只有相帶變化，蝕變很弱，成礦與圍巖蝕變及后期熱液關(guān)系不大(5)王忠恒,朱小峰.吉林通化大川地區(qū)礦產(chǎn)地質(zhì)調(diào)查成果報告[R].吉林省地質(zhì)調(diào)查院.2016.。

(2)趕馬河鈮礦化富集帶

位于迎門岔鈮鉭礦化帶南西方向約40 km處，由5條鈮礦化富集帶組成，礦化元素主要為鈮，鉭含量較低。地表控制長度1 720～3 890 m，鉆探控制長度200～400 m，控制厚度8.51～85.86 m。賦存于早白堊世崗山巖體堿長花崗巖巖體中，呈東高西低，似層狀，局部舒緩波狀，總體走向北西，傾向南西，傾角平緩，僅3°～5°，Nb2O5平均品位0.011%。該礦化富集帶在地表有1∶20萬水系沉積物異常顯示，1∶5萬水系沉積物和1∶1萬土壤檢查具有良好的重現(xiàn)性(6)李佳霖，曹寒挺.吉林省通化縣趕馬河—梨樹溝一帶金及多金屬礦預查報告[R].吉林省第四地質(zhì)調(diào)查所.2019.。

根據(jù)1∶20萬、1∶5萬水系沉積物測量結(jié)果分析，大川和趕馬河一帶堿長花崗巖中鈮元素的地球化學平均值與背景值之比為1.23，富集度較高，變化系數(shù)0.3左右，分布相對均勻，也從地球化學角度印證了礦化物質(zhì)來源于巖漿。因此可以推斷幔源的堿長花崗巖漿是礦化體的物質(zhì)來源，是巖漿自身結(jié)晶成巖過程中分異成礦，成礦時間在燕山期構(gòu)造巖漿旋回的中后期(7)王忠恒,朱小峰.吉林通化大川地區(qū)礦產(chǎn)地質(zhì)調(diào)查成果報告[R].吉林省地質(zhì)調(diào)查院.2016.，(8)李佳霖，曹寒挺.吉林省通化縣趕馬河—梨樹溝一帶金及多金屬礦預查報告[R].吉林省第四地質(zhì)調(diào)查所.2019.。

(3)迎門岔地區(qū)鈮鉭礦化體

賦存在早白堊世林子頭組中上段火山碎屑巖中，礦化時代為燕山中晚期，其物質(zhì)組成、構(gòu)造特征等顯示其與火山活動有直接關(guān)系，推測其礦化物質(zhì)可能有兩種來源：一種為與崗山巖體同源的巖漿同期噴溢，沉積到火山碎屑巖中；一種為地下存在隱伏的堿性花崗巖巖體，后期熱液活動對巖體中的鈮鉭元素進行萃取富集或直接破壞已富集的礦體，再由火山活動帶出地表，其礦化物質(zhì)來源是深部的隱伏巖體。

考慮到迎門岔地區(qū)火山活動具有多旋回噴溢特征，推測后一種成因的可能性較大，即：迎門岔地區(qū)存在與崗山巖體同源的隱伏礦體，后期多次的熱液和火山活動對隱伏巖體中的鈮、鉭元素進行萃取富集，再由火山活動將其帶出地表沉積。

三處礦化體的綜合特征見表2。

表2 迎門岔、大川、趕馬河等地鈮鉭礦化體綜合特征表

綜上，大川與趕馬河鈮鉭礦化體，在空間上同屬早白堊世崗山巖體，具有相同的成礦時代、賦礦層位、物質(zhì)來源及礦化富集模式，二者僅由于巖漿分異作用的不均勻性， 產(chǎn)生元素種類和含量的差異，屬同類礦化體。迎門岔礦化體分布于早白堊世火山碎屑巖中，附近未見大面積巖體出露，鄰近地層中地球化學背景值差異不大，地表未見明顯的礦化線索，最直接的聯(lián)系是在礦化體附近發(fā)育多處火山口，如果該礦化體的物質(zhì)來源是深部隱伏巖體，經(jīng)過后期多次火山熱液活動的萃取與再沉積，其礦化程度可能會高于趕馬河、大川。

3 找礦方向探索

通過對三處鈮鉭礦化體的對比分析，對本區(qū)尋找該類礦產(chǎn)有如下認識：

(1)燕山期巖漿旋回的中后期是本區(qū)鈮鉭礦化的重要時期，來自幔源的燕山期堿長花崗巖漿，是成礦物質(zhì)的來源，巖漿在成巖過程中的分異作用有利于鈮鉭等稀有元素活化運移富集成礦。

(2)斷裂構(gòu)造及火山機構(gòu)為成礦物質(zhì)來源提供了運移通道和富集空間，應(yīng)重視尋找中生代火山巖，尤其與燕山中晚期巖漿活動有關(guān)的火山巖、火山碎屑巖附近是否存在火山通道，可以進一步查找可能隱伏的堿性花崗巖巖體。

(3)三處鈮鉭礦化體，均有各種比例尺的化探異常顯示，有明顯的濃集中心、單元素異常套合較好，大比例尺化探檢查均有良好的重現(xiàn)性，是良好的找礦標志。

(4)雖然目前尚未在火山碎屑沉積巖中發(fā)現(xiàn)大型稀有稀土元素礦床，但在迎門岔地區(qū)發(fā)現(xiàn)的賦存于白堊系上統(tǒng)林子頭組火山碎屑巖中的鈮鉭礦化體，有可能是火山活動將深部巖體物質(zhì)的帶出表現(xiàn)，具有一定的指示作用，應(yīng)重視在周邊地區(qū)如東部相鄰的早白堊世臭松頂子巖體周邊加強尋找與稀有金屬礦種相關(guān)的礦化信息。

4 結(jié)論

迎門岔、大川、趕馬河三處鈮鉭礦化體、富集帶的形成時代均為早白堊世，礦化元素相同，空間距離較近，應(yīng)屬同一成礦期形成的同源礦化，因其產(chǎn)出部位不同，表現(xiàn)為兩種礦化類型：大川、趕馬河成因較明確，由崗山巖體的巖漿侵入分異作用形成，應(yīng)注重研究巖體中不同相帶的礦化元素分布特征。迎門岔礦化體的成因可能有兩種，其一為與崗山巖體同源的巖漿同期噴溢形成；其二是巖漿冷凝后，熱液及火山活動對巖體中的鈮、鉭元素進行富集并帶出，兩種情況均指向可能存在隱伏巖體，建議對迎門岔的鈮鉭礦化體進行深部驗證，同時對本區(qū)早白堊世有火山機構(gòu)、物、化探異常疊加的火山碎屑巖區(qū)域應(yīng)予以重視。