江西大山尾礦區(qū)鈮鉭礦地質(zhì)特征及找礦標志研究

蔡小龍，王佳玲

（江西省地質(zhì)局生態(tài)地質(zhì)大隊，江西 南昌 330000）

大山尾鈮鉭礦礦區(qū)位于江西省會昌縣北北西部，距離會昌縣城約6.5公里，工作區(qū)屬瑞金市及會昌縣管轄。經(jīng)過5年地質(zhì)勘查工作，在本區(qū)內(nèi)發(fā)現(xiàn)了風(fēng)化殼型鈮鉭礦床，初步估算風(fēng)化殼型鈮鉭礦333+334類礦石資源總量為40.16萬噸。認為該區(qū)成礦地質(zhì)條件有利，前景可佳，極具開發(fā)價值。本文系統(tǒng)的描述了該區(qū)地質(zhì)特征，并對該區(qū)找礦標志進行研究。

1 區(qū)域地質(zhì)概況

1.1 區(qū)域地質(zhì)

礦區(qū)位于武夷山北北東隆起帶西南側(cè)，屬于石城-安遠北北東隆起帶的中段與武夷山環(huán)狀構(gòu)造復(fù)合部位。邵武-河源北北東向深斷裂通過西部會昌盆地，將區(qū)域上的花崗巖分成東西兩區(qū)即東部的富城和西部的珠蘭埠深成巖體（圖1）。會昌幅1/5萬區(qū)調(diào)資料認為東西兩部分巖體來自同一個巖漿源，且在同一期侵入，把分布在這兩個巖體中的主體巖性——中粒斑狀黑云二長花崗巖并為荷樹崠單元。東部的富城超單元巖體由春坑、荷樹崠、土橋凹三個一期結(jié)構(gòu)的單元和水隘背、新村二個二期結(jié)構(gòu)的單元組成，同位素年齡在203Ma～226Ma之間，其形成時代是在晚三疊世。西部的珠蘭埠深成巖體主要由荷樹崠、土橋凹單元和侵入時代相對較晚的塘坊序列的老安背、旱叫山單元組成（同位素年齡在130Ma～138Ma之間，屬早白堊世）。此外還有四個不可歸并的單元分別是早白堊世的嚴坑單元和中晚侏羅世的石教坪、先坑、沙告單元。本礦區(qū)巖體為珠蘭埠巖體的一部分，主要巖性為中細粒斑狀黑云二長花崗巖，屬于燕山早期侵入巖。

圖1 大山尾礦區(qū)區(qū)域地質(zhì)簡圖

1.2 區(qū)域礦產(chǎn)

區(qū)域礦產(chǎn)形成與分布主要與巖漿演化晚期階段形成的花崗巖體單元有關(guān)，成礦具有在巖漿晚期富集的特點。稀土礦化與富城超單元最后形成的一期結(jié)構(gòu)土橋凹單元有關(guān)，以富輕稀土礦為特點。鎢、錫、螢石等礦化與不可歸并的石教坪、先坑單元關(guān)系密切，這兩個單元在結(jié)構(gòu)上均屬微花崗結(jié)構(gòu)，為巖漿演化晚期階段形成。與鈮鉭礦化有關(guān)的單元有老安背、旱叫山單元，在晚期形成的旱叫山單元巖體中普遍發(fā)生鈉長石化蝕變次生高嶺土化風(fēng)化現(xiàn)象，使鈮、鉭等有益元素更為富集，并形成了工業(yè)礦床。

2 礦區(qū)地質(zhì)特征

2.1 礦區(qū)地層

地層不發(fā)育，僅見沿山坡常見殘坡積含礫亞砂土，及沿溪流山谷分布的聯(lián)圩組沖積相砂礫石層及含礫亞砂土、亞粘土。

2.2 礦區(qū)構(gòu)造

礦區(qū)位于武陽－謝坊深大斷裂的西側(cè)，而武陽－謝坊深大斷裂屬于武夷山構(gòu)造帶南段的邵武－河源深斷裂帶的一部分。根據(jù)資料，在謝坊鄉(xiāng)附近的三標鄉(xiāng)在1987年曾發(fā)生地震，周田鄉(xiāng)附近有溫度高達40°～60°的溫泉，三標鄉(xiāng)、周田鄉(xiāng)與本區(qū)同屬于邵武－河源構(gòu)造帶上。礦區(qū)內(nèi)填圖尺度的斷裂構(gòu)造不甚發(fā)育，僅見有規(guī)模較小的硅化破碎帶及石英脈帶等。

2.3 礦區(qū)巖漿巖

礦區(qū)巖漿活動強烈,以燕山期的花崗巖為主，同時還有華力西——印支期的花崗巖,分別是早白堊世嚴坑單元（K1Y），早白堊世塘坊序列的老安背單元（K1L）和旱叫山單元（K1H）以及晚三迭世荷樹崠單元（T3H），它們呈同心環(huán)狀產(chǎn)出。

嚴坑單元（K1Y）：區(qū)域上屬不可歸并單元，呈橢圓形上大下小的巖滴狀產(chǎn)出，與圍巖荷樹崠單元（T3H）及旱叫山單元（K1H）呈明顯侵入接觸關(guān)系，巖性為細粒少斑黑云母二長花崗巖，細粒、等粒結(jié)構(gòu)，粒徑0.5mm，見少量斑晶（3%），主要礦物是長石，偶見石英，巖石呈肉紅色。同位素年齡區(qū)間為106.3Ma(K)，形成于早白堊世。

旱叫山單元（K1H）：巖性為細粒斑狀堿長花崗巖，細粒似斑狀結(jié)構(gòu)，斑晶由斜長石、鉀長石、和六方雙錐狀石英組成，粒徑2mm～6mm，含量由邊緣向中心增加（3%～7%），斑晶中斜長石呈半自形板狀，雙晶發(fā)育，屬An9號鈉長石。鉀長石呈半自形板狀，具卡式雙晶，交代條紋構(gòu)造，屬正長條紋長石。石英它形粒狀?；|(zhì)粒徑0.1mm～1mm，主要由斜長石、鉀長石、和石英組成，斜長石半自形板狀，絕大多數(shù)為鈉長石，鉀長石為它形粒狀，屬正長條紋長石，石英為它形粒狀。見少量白云母、黑云母?；◢弾r普遍發(fā)生鈉長石化蝕變現(xiàn)象。巖石風(fēng)化后呈粉白色，為微花崗結(jié)構(gòu)。同位素年齡區(qū)間為130Ma（U），形成時代屬早白堊世。旱叫山單元出露在塘坊序列環(huán)狀體的中部，與老安背處于同一構(gòu)造位置，與老安背單元呈涌動接觸關(guān)系，二者有明顯接觸面。

2.4 圍巖蝕變

旱叫山單元巖性為細粒斑狀堿長花崗巖，主要圍巖蝕變有鈉長石化、紅長石化、高嶺土化，其次還有云英巖化、黑鱗云母化、螢石礦化、云英巖化、硅化等。鈉長石化是本區(qū)鈮鉭礦主要蝕變，嚴格受旱叫山單元巖性控制，鈉長石化為自變質(zhì)產(chǎn)物，與斷層沒有明顯直接關(guān)系。鈉長石化強弱的變化控制著鈮鉭礦化，兩者呈正相關(guān)關(guān)系。黑鱗云母化與鈉長石化伴生，其強度變化與鈉長石化一致，其特點弱者色深，強者色淺，由深綠至棕黃色。鈮鉭鐵礦主要存在于這類云母中，與鈮鉭礦化關(guān)系密切。云英巖化是迭加在鈉長石化之上，局部出現(xiàn)，蝕變微弱。螢石礦化表現(xiàn)為礦物晶形顆粒排列成細脈狀分布在裂隙中，與稀土礦化關(guān)系密切。

高嶺土化示旱叫山單元巖體表部因風(fēng)化作用，巖體中的長石發(fā)生，風(fēng)分解，形成白色粉狀高嶺土化風(fēng)化殼。鈮鉭礦也因次生風(fēng)化作用發(fā)生了進一步的富集而形成有用的工業(yè)礦床。

經(jīng)研究分析，圍巖蝕變的順序大致為：紅長石化→鈉長石化→黑鱗云母→云英巖化→螢石礦化→硅化→黃鐵礦化→高嶺土化，其中與鈮鉭礦化關(guān)系密切的有鈉長石化、黑鱗云母化和高嶺土化。

3 礦床地質(zhì)特征

3.1 礦體產(chǎn)狀、規(guī)模

礦體均產(chǎn)自旱叫山單元堿性花崗巖風(fēng)化殼，共圈出低品位風(fēng)化殼型鈮鉭礦體三個，分別是Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ號礦體。礦體一般分布在小山包上，呈橢園狀、長軸狀產(chǎn)出，單個礦體長135m～320m，寬75m～100m，礦體控制厚度4m～10m,礦體厚度受地形控制，山脊山頭厚，山坡中等，山溝及陡坡薄礦體在剖面上呈一帽形。各礦體因山脊走向的不同而隨之變化，Ⅰ、Ⅱ號礦體長軸走向北西～北西西，Ⅲ號礦體走向北東-北北東。

Ⅰ號礦體長300m，寬80m～100m，厚2m～13.42m，平均厚4.9m；Ⅱ號礦體長240m，寬90m～100m，厚4m～8m，平均厚5.33m；Ⅲ號礦體長110m，寬60m～85m，厚1m～6m，平均厚3.5m。

3.2 礦石質(zhì)量

礦石是由細粒斑狀堿長花崗巖經(jīng)鈉長石化及地表高嶺土化等蝕變作用使鈮、鉭等有益元素富集形成的，呈松散塊狀、粉狀。根據(jù)九0九隊《江西會昌672礦區(qū)地質(zhì)勘探總結(jié)報告》的研究，礦石礦物查明有40余種（表1）。其中鈮鉭礦物主要是鈮鐵礦，占鈮鉭礦物的80%，其次為鉭鈮鐵礦，約占20%左右，兩者合稱鉭鈮鐵礦。主要有益礦物為鉭鈮鐵礦，含量90～120克/噸，主要脈石礦物為石英、長石和高嶺石礦物含量達近90%。

表1 礦物種類表

在風(fēng)化殼中共采集74個化學(xué)分析樣品及在Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ礦體中采集三個組合樣，化學(xué)分析結(jié)果顯示SiO2含量為69.2%～72.3%、Al2O317%～18.3%、K2O為 2.76%～4.9%、Na2O為0.12%～0.2%（末風(fēng)化原生礦中含量4%～6%）、CaO為0.038%～0.045%、MgO為0.047%～0.087%、TFe2O30.4%～1.6%、TiO20.02%～0.053%、SO30.018%～0.02%。 從 化學(xué)成份可以看出，二氧化硅很高，基本上在70%以上CaO、MgO很低，堿性元素Na2O+K2O很高，大都大于8%，甚至接近10%，但風(fēng)化殼中的Na2O有較大的流失。故屬酸性過飽和偏堿性花崗巖類，對鈮鉭元素的集中經(jīng)鈉長石化形成鈮鉭礦床提供了先決條件。而主要稀有金屬礦物含量為BeO為0.0006%～0.0026%、Li2O為 0.00066%～0.065%、Rb2O為 0.024%～0.15%、Nb2O5為 0.0065%～0.012%、Ta2O50.0014%～0.0046%；稀 土 含 量Ce為32～150(10-6)、Dy為6.14～158(10-6)、Er 為 6.16～46(10-6)、Eu 為 0.11～5.25(10-6)、Ho為1.15～9.99(10-6)、La為17.1～230(10-6)、Nd為19.7～150(10-6)、Pr為4.4～70(10-6)、Sm為6.04～82.5(10-6)、Tb為1.04～5.03(10-6)。

上列分析數(shù)據(jù)說明鈮、鉭、銣元素是主要的回收對象，其余元素含量均較低。

4 礦產(chǎn)成因分析

礦區(qū)的侵入巖主要為旱叫山單元（K1H）、老安背單元（K1L）和荷樹崠單元（T3H），其中，旱叫山單元花崗巖體為鈮鉭礦主要的成巖母礦。鈮和鉭具有完全相同的外層電子分布，相近的原子半徑、離子半徑，因而密切共生，并形成極完全的類質(zhì)同象系列（如鈮鐵礦—鉭鐵礦族）。根據(jù)本次工作采集的樣品化學(xué)分析結(jié)果，本礦區(qū)Nb2O5/Ta2O5含量比值一般在2.4～5/1之間，屬鈮鐵礦～鉭鐵礦類質(zhì)同象系列礦物中的鉭鈮鐵礦。從超基性巖至酸性巖或堿性巖的演化過程中，各類巖體中均含有鈮鉭礦，但以堿性長石花崗巖中富集程度最高，鈮鉭鐵礦主要與其中的云母、長石、石英等礦物連生。旱叫山單元花崗巖是富含堿性長石類礦物鋁硅酸鹽巖石，在晚期普遍發(fā)生鈉長石化蝕變現(xiàn)象，有利鈮、鉭等有益元素的富集，并形成了工業(yè)礦床。在表生風(fēng)化作用下，鈮鉭礦物因具有比重大、抗腐蝕、耐風(fēng)化等特點，鈮鉭礦得到進一步的富集，易形成風(fēng)化殼型礦床。

5 礦床開發(fā)經(jīng)濟效益評估

本礦區(qū)屬風(fēng)化殼型礦床，呈松散土狀，與堅硬的原巖礦床相比，鈮、鉭元素更易回收利用。礦床鈮、鉭含量均勻穩(wěn)定，可大規(guī)模露天開采。根據(jù)九0九隊送南京實驗室可選試驗，鉭鈮鐵礦粒度屬中細粒級，多在0.04mm以上，90%的鈮、鉭元素呈獨立礦物（指鉭鈮鐵礦）出現(xiàn)。選礦試驗采用重選—強磁選并強磁浮選聯(lián)合流程工藝回收率可達73.62%。江西宜春414礦是目前國內(nèi)最大的鉭精礦產(chǎn)地，地表部分礦石屬風(fēng)化殼型鉭鈮礦床。近年其選礦工藝采用多種選礦方法，如重選、浮選、電磁選或選冶聯(lián)合工藝進行精選，以鉭粉、鉭絲和鉭鈮濕法冶煉技術(shù)的進步為代表，在采選工藝、冶金和加工工藝上均取得了進步和創(chuàng)新，使原先粒度細，可選性差，品位低的礦石（如含Ta205＜0.008～0.001%品位的礦石）可以得到良好的回收利用，從而取得了良好的經(jīng)濟效益。本區(qū)鈮鉭礦地質(zhì)條件與414礦特點相似，間接說明本礦也具有較好開發(fā)前景。

6 結(jié)論

（1）通過地勘工作進一步明確了區(qū)內(nèi)花崗巖體早白堊世嚴坑單元（K1Y），早白堊老安背單元（K1L）和旱叫山單元（K1H）以及晚三迭世荷樹崠單元（T3H）空間分布和接觸關(guān)系，它們呈同心環(huán)狀產(chǎn)出；

（2）旱叫山單元（K1H）在區(qū)內(nèi)出露的面積約0.466km2，巖性為細粒斑狀堿長花崗巖，具鈉長石化和次生高嶺土化，是區(qū)內(nèi)鈮鉭礦的成礦母巖。礦區(qū)共圈出風(fēng)化殼型鈮鉭礦體三個，一般分布在小山包上，呈帽狀、長軸狀產(chǎn)出，鈮、鉭元素主要來自巖體中的獨立礦物鉭鈮鐵礦；

（3）初步認為礦區(qū)內(nèi)鉭鈮礦屬風(fēng)化殼型鉭鈮礦礦床，具有一定的開發(fā)價值，并伴生有稀有金屬Rb2O礦體。