江西贛縣欄地窩鉭礦床地質(zhì)特征及礦床成因探討

曾以吉

江西省地質(zhì)局第七地質(zhì)大隊，江西 贛州 341000

鉭具有延性好、高熔點(diǎn)、蒸汽壓低、熱導(dǎo)率大、耐高溫、抗腐蝕、冷加工和焊接性能好等特性，能形成穩(wěn)定的陽極氧化膜，具有優(yōu)良的整流和介電性能，是現(xiàn)代工業(yè)和尖端科學(xué)技術(shù)中不可或缺的重要稀有金屬材料，被廣泛應(yīng)用于低合金高強(qiáng)度鋼、電子器件、硬質(zhì)合金、化工設(shè)備、原子能、航空、光學(xué)、醫(yī)學(xué)等領(lǐng)域。隨著我國進(jìn)入社會發(fā)展新階段，對稀有金屬資源的需求日益增加，亟需加大稀有金屬礦產(chǎn)的地質(zhì)勘查力度和增加礦產(chǎn)資源儲備。但目前長坑礦田內(nèi)鉭、鈮等稀有金屬礦床的綜合研究程度不高。因此，筆者對欄地窩鉭礦床的礦化類型、礦體地質(zhì)特征等進(jìn)行總結(jié)，從成礦時間、成礦空間、成礦環(huán)境和成礦作用過程4 個方面對礦床的成因進(jìn)行初步的探討[1-8]，以期為同類型稀有金屬礦床的地質(zhì)勘查工作提供參考。

1 研究區(qū)概況

江西贛縣欄地窩鉭礦床位于長坑礦田中部。區(qū)內(nèi)主要為低山丘陵地貌，地形起伏較大，切割較深，海拔高程350～600 m，相對高差200～300 m。屬亞熱帶東南季風(fēng)氣候，溫暖潮濕，四季分明，雨量充沛。

礦區(qū)大地構(gòu)造位于南嶺東段隆起帶寧（都）于（都）拗陷區(qū)、NNE 向于山構(gòu)造帶與EW向崇義—會昌構(gòu)造帶的交匯部位。以EW 向、NNE 向構(gòu)造為主，疊加NE 向、NW 向、近SN 向構(gòu)造的格架[9]。成礦區(qū)劃隸屬南嶺成礦帶于山成礦亞帶贛縣—于都礦集區(qū)長坑礦田（見圖1）。區(qū)域內(nèi)地層分為基底（震旦系—寒武系）、蓋層（泥盆系—二疊系）、斷陷盆地沉積（白堊系）3 個構(gòu)造層，以廣泛出露震旦系—寒武系基底巖系為特征。泥盆系、石炭系、二疊系、侏羅系、白堊系以及第四系有少量分布[10]。

圖1 長坑礦田地質(zhì)簡圖

區(qū)域內(nèi)巖漿活動頻繁，具多期、多階段侵入活動特征，以巖基、巖株出露面積最大。主要巖漿活動時期分為加里東、海西—印支及燕山期。燕山期是區(qū)內(nèi)巖漿最為活躍的階段，巖體內(nèi)富含鉭、鎳、鎢、錫、鉛、鋅、銀等成礦元素，為成礦提供了豐富的物源，燕山期巖漿活動與區(qū)內(nèi)礦產(chǎn)的富集成礦關(guān)系十分密切［11］。

2 礦區(qū)地質(zhì)特征

區(qū)內(nèi)出露的地層較為簡單，主要為震旦系早世壩里組地層。第四系全新統(tǒng)的沖積洪積坡積物主要沿溝谷凹陷等低洼處分布，呈不規(guī)則長條狀展布（見圖2）。

圖2 贛縣欄地窩礦區(qū)地質(zhì)簡圖

礦區(qū)斷裂構(gòu)造發(fā)育，主要由賴坑、將軍石等大斷裂，NEE 向構(gòu)造F1、F3，NNE 向構(gòu)造F2、F6、F7，SN 向構(gòu)造F4、F5 等派生次級斷裂構(gòu)造組成。受多次構(gòu)造活動影響，構(gòu)造斷裂帶中常見含鎢石英脈、石英斑巖、細(xì)?；◢弾r及石英脈等侵入，并直接控制礦床（體）的分布。

區(qū)內(nèi)巖漿巖較為發(fā)育，主要分布于礦區(qū)北部及東部，呈巖基、巖株、巖墻、巖脈等出露，如白堊紀(jì)含鉭鋰白云母細(xì)?；◢弾r、花崗斑巖及石英斑巖脈。其中白堊紀(jì)含鉭鋰白云母細(xì)粒花崗巖是欄地窩鉭礦床的成礦母巖。

3 礦床地質(zhì)特征

3.1 礦體分布及形態(tài)展布

區(qū)內(nèi)已揭露15 條鉭礦體，主要分為兩組礦體成群成帶產(chǎn)出，礦體地表出露具兩壁水平、傾斜擦痕明顯、脈壁波狀彎曲、羽裂發(fā)育等特征，沿裂隙常見有細(xì)小巖枝侵入（常具穿透現(xiàn)象），礦體內(nèi)及旁側(cè)常有含鎢、錫石英脈穿插，石英脈邊側(cè)多有云母鑲邊。

鉭礦體的含礦母巖為含鉭鋰白云母細(xì)?；◢弾r，含礦巖體的礦化富集與蝕變交代作用關(guān)系密切，垂直方向自上而下可分為似偉晶巖殼、云英巖化細(xì)?；◢弾r、強(qiáng)鈉化鋰白云母細(xì)?；◢弾r、弱鈉化鋰白云母細(xì)?；◢弾r、鉀長石化細(xì)?；◢弾r5 個相帶。富鉭礦體主要賦存在強(qiáng)鈉化鋰白云母細(xì)粒花崗巖相帶，低品位鉭礦體主要賦存在弱鈉化鋰白云母細(xì)?；◢弾r相帶。鉭礦化具垂直分帶的顯著特點(diǎn)。

3.2 礦體產(chǎn)狀及規(guī)模

依據(jù)每條礦體地表所處位置、出露規(guī)模及形態(tài)展布等，將兩組礦體分為V1 礦組（V1-1～V1-10）和V2 礦組（V2-1～V2-5），V1礦組（NNE 走向）以主礦體自左向右分別編號為V1-1～V1-10，V2 礦組（SN 走向）以主礦體自右向左分別編號為V2-1～V2-5，筆者現(xiàn)對礦組中的主要礦體V1-1 和V2-2 進(jìn)行分述。

V1-1 號礦體出露在礦區(qū)中部，地表礦體長約1 100 m，寬10～50 m，礦體北段礦化較好，且規(guī)模較大，對其風(fēng)化殼進(jìn)行了淺井控制。主礦體V1-1 含鉭花崗巖體形態(tài)上具有中部膨大、兩端收斂變小、分支復(fù)合的現(xiàn)象；品位上具有中部鉭礦化富集、兩端貧化的現(xiàn)象。鉭礦化具水平分區(qū)的顯著特點(diǎn)。其中，ZK501 鉆孔中揭露原生鉭礦體66.12 m，Ta2O5平均品位0.012%；ZK502 鉆孔中揭露原生鉭礦體36 m，Ta2O5平均品位0.010%。該礦體形態(tài)變化較大，整體呈厚大脈狀，中段厚大，兩端逐漸變小并具分枝復(fù)合現(xiàn)象明顯。礦體中多處夾有變質(zhì)巖透鏡體，礦體走向NNE20°～30°，傾向NW，傾角60°～70°。礦體Ta2O5品位礦化均勻，平均0.015%，最高達(dá)0.040%。

V2-2 礦體在礦區(qū)北側(cè)，為一條NNW 向或近SN 走向的脈狀礦體，長度＞500 m，寬5～26 m，傾向NW，傾角50°～60°。礦體具膨大縮小、分支復(fù)合現(xiàn)象，向深部有變大的趨勢。礦體的中部分布有較多民采廢棄的民窿。出露礦體兩壁水平、傾斜擦痕明顯、脈壁波狀彎曲、羽裂發(fā)育，沿裂隙常見有細(xì)小巖枝侵入，礦體內(nèi)及旁側(cè)常有含鎢、錫石英脈穿插，石英脈邊側(cè)多有云母鑲邊。礦體Ta2O5品位礦化較均勻，礦體Ta2O5品位0.01%～0.02%，平均0.014%。

3.3 礦石特征

3.3.1 礦石礦物組成

礦區(qū)目前基本查明的礦物約有85 種，其中金屬礦物為60 種，非金屬礦物為25 種。礦石中金屬礦物主要為鉭鈮礦物和其他金屬礦物，鉭鈮礦物為黃釔鉭礦、釔鉭鐵礦、鈮鉭錳礦（鉭錳礦、鈮錳鉭鐵礦、鈮鉭鐵礦、鉭鐵礦）、細(xì)晶石、褐釔鈣礦、含鉭錫石、含鈮、鉭黑鎢礦等；其他金屬礦物為氟碳鈣釔礦、硅鈹釔礦、磷釔礦、獨(dú)居石、閃鋅礦、方鉛礦、輝鉬礦、黃銅礦、黃鐵礦、磁鐵礦等。非金屬礦物為石英、白云母、絹云母、高嶺石、三水鋁石等。

3.3.2 礦石結(jié)構(gòu)構(gòu)造

礦區(qū)礦石結(jié)構(gòu)主要有結(jié)晶結(jié)構(gòu)、交代結(jié)構(gòu)、固溶體分離結(jié)構(gòu)和壓碎結(jié)構(gòu)等；礦石構(gòu)造主要有浸染狀構(gòu)造、土狀構(gòu)造等。

4 控礦因素及找礦標(biāo)志

4.1 巖漿巖控礦

燕山期侵入的含鉭鋰白云母細(xì)?；◢弾r，呈巖墻、巖脈群侵入于震旦紀(jì)地層中，地層巖性主要為變質(zhì)長石石英砂巖、砂質(zhì)板巖等，巖漿侵入過程中，容易交代置換圍巖中的鉀、鈉、氟等揮發(fā)元素，同時使圍巖具硅化、角巖化蝕變，巖體頂部形成的似偉晶巖殼和圍巖共同形成相對封閉或半封閉的環(huán)境，巖漿長期處于熔融狀態(tài)，經(jīng)過巖漿的高度分異演化和揮發(fā)組分的多次集中，從而使鉭元素得到初步富集。

4.2 構(gòu)造控礦

區(qū)域內(nèi)的NE 向?qū)④娛瘮嗔押蚇W 向賴坑斷裂嚴(yán)格控制含鉭蝕變花崗巖體的形態(tài)展布，斷裂構(gòu)造的交叉復(fù)合部位是鉭礦成礦的有利部位，區(qū)域斷裂構(gòu)造派生的次級斷裂構(gòu)造NEE 向構(gòu)造F1、F3，NNE 向構(gòu)造F2、F6、F7，SN向構(gòu)造F4、F5 等直接作為巖漿氣成熱液的導(dǎo)礦構(gòu)造，沿巖體裂隙發(fā)育部位，經(jīng)過多次鈉長石化、鋰白云母化、云英巖化、鉀長石化等交代蝕變作用的礦化沉淀，從而使鉭元素得到再次富集。

4.3 找礦標(biāo)志

礦區(qū)部分礦體地表出露風(fēng)化殼、深部出露似偉晶巖殼，花崗巖體的出露情況及蝕變作用和斷裂構(gòu)造的地質(zhì)特征是礦區(qū)地質(zhì)找礦的重要標(biāo)志。

（1）燕山期侵入的含鉭鋰白云母細(xì)粒花崗巖是鉭礦化體的成礦母巖，白云母細(xì)粒花崗巖的出露是成礦的必要條件，是重要的找礦標(biāo)志。

（2）區(qū)域斷裂構(gòu)造的交叉復(fù)合部位是成礦的有利空間，其派生的SN 向、NWW 向、NE向次級斷裂是重要的導(dǎo)礦和容礦構(gòu)造,對鉭礦的富集成礦具有重要的作用。

（3）鈉長石化、云英巖化、鉀長石化、鋰白云母化等蝕變作用與礦化作用關(guān)系密切，含礦巖體礦化強(qiáng)度與鈉長石化、鋰白云母化等蝕變作用的強(qiáng)度成正比，蝕變作用的地質(zhì)特征是深部含鉭花崗巖體的直接礦化指示。

（4）含鉭礦化風(fēng)化殼的出露是深部含鉭蝕變花崗巖體的地表指示，往往是地表出露風(fēng)化殼型礦體，其深部也隱伏有原生礦體。同時，似偉晶巖殼是深部含鉭蝕變花崗巖體的重要指示。

5 礦床成因

5.1 成礦時間

礦區(qū)含鉭鋰白云母細(xì)粒花崗巖體屬燕山期產(chǎn)物和鋁過飽和堿性巖石，隨著巖漿的分異演化，揮發(fā)組分不斷得到集中，致使鉭、鈮等元素在液態(tài)氟化氫界質(zhì)條件下被運(yùn)移，初始富集成礦。

5.2 成礦空間

區(qū)域內(nèi)的NE 向?qū)④娛瘮嗔押蚇W 向賴坑斷裂嚴(yán)格控制稀有金屬礦帶的分布。構(gòu)造的多期次活動，含鉭花崗巖巖漿中的鈮等元素隨揮發(fā)分運(yùn)移至巖體的邊部、頂部、脈體內(nèi)或充填于外接觸帶斷裂構(gòu)造中，再次富集成礦。

5.3 成礦環(huán)境

良好的圍巖條件和似偉晶巖殼形成了相對封閉或半封閉的成礦環(huán)境。礦體圍巖為變質(zhì)長石石英砂巖、砂質(zhì)板巖等，在巖漿侵入過程中，容易交代置換圍巖中的鉀、鈉、氟等揮發(fā)元素，使圍巖硅化、角巖化，使巖石變得致密。同時在巖體與變質(zhì)巖之間發(fā)育有似偉晶巖殼，兩者共同構(gòu)成相對封閉或半封閉的環(huán)境，為巖漿的高度分異演化和多期次的成礦蝕變交代作用創(chuàng)造了有利的成礦環(huán)境。

5.4 成礦作用過程

在巖漿結(jié)晶分異的過程中，殘余的巖漿中富含大量堿金屬和鉭、鈮等稀有金屬元素。隨著含礦巖漿熱液沿著成礦裂隙侵入到近地表，在相對封閉或半封閉的環(huán)境下，含礦熱液與早期結(jié)晶的礦物進(jìn)行交代反應(yīng)，使得稀有金屬元素沉淀析出富集成礦。成礦作用過程可分為成礦早期、成礦中期和成礦晚期3 個階段。

（1）成礦早期。巖體深部發(fā)生鉀交代作用，出現(xiàn)微斜長石化。至早期發(fā)生鈉交代作用，出現(xiàn)寬板狀雙晶紋模糊的鈉長石，鉭、鈮等元素開始晶出，形成部分鉭鈮鐵礦。

（2）成礦中期。大量的富堿金屬和稀有元素可溶性絡(luò)合物運(yùn)移上升，集中于巖體頂部，形成強(qiáng)烈、廣泛發(fā)育的鋰—鋁—硅的交代作用，表現(xiàn)為細(xì)小鱗片狀鋰白云母及黃玉、螢石交代先期結(jié)晶的礦物，形成似偉晶巖殼和礦體內(nèi)不同強(qiáng)度的鋰白云母化；隨著熔體中的鉀、鋰、氟質(zhì)元素的析出分解，鉭、鈮、錫元素從熔體溶液中大量晶出，形成黃釔鉭礦、鈮鉭鐵礦、含鉭錫石及少量細(xì)晶石。這一交代作用由于鉀、鋰、氟等揮發(fā)元素對早期形成的鈉長石、微斜長石、石英等礦物的交代，形成了大量的鋰白云母、螢石等。

（3）成礦晚期。晚期殘余溶液中的鈉元素相對增加，導(dǎo)致普遍發(fā)育晚期鈉的交代作用，使部分分散在其他礦物中的鉭、鈮元素進(jìn)一步集中運(yùn)移，在鈉元素析出形成板條狀雙晶紋細(xì)而清晰的鈉長石的條件下，熔體溶液中的鉭、鈮元素也晶出，形成黃釔鉭礦、鈮鉭鐵礦等有用礦物。

6 結(jié)論與建議

6.1 結(jié)論

（1）欄地窩礦床是前期巖漿高度分異演化和后期熱液蝕變交代作用疊加富集成礦。

（2）地表風(fēng)化殼型礦體和似偉晶巖殼是尋找深部隱伏原生礦體的重要找礦標(biāo)志。

（3）含鉭浸染蝕變花崗巖體具水平分區(qū)、垂直分帶的顯著特點(diǎn)，可以作為尋找同類型礦床的重要依據(jù)。

6.2 建 議

（1）在下一步的勘查過程中，筆者建議加強(qiáng)深部成礦潛力的研究和外圍地質(zhì)找礦工作，以期發(fā)現(xiàn)新的礦體，為礦區(qū)提供新的礦產(chǎn)勘查開發(fā)后備基地。

（2）加強(qiáng)原生礦石選礦試驗研究，提高礦產(chǎn)資源綜合回收率，為礦床的后續(xù)開發(fā)與利用提供依據(jù)。

（3）加強(qiáng)礦區(qū)地質(zhì)資料的綜合研究，總結(jié)鉭礦床的成礦模式，為同類型稀有金屬礦床的地質(zhì)勘查工作提供參考。