遼東地區(qū)賽馬礦床中首次發(fā)現(xiàn)獨立鈮鉭礦物

李金軒，伍 月，鞠 楠，劉 欣，施 璐

1.中國地質(zhì)調(diào)查局 牡丹江自然資源綜合調(diào)查中心，黑龍江 牡丹江 157000；

2.中國地質(zhì)調(diào)查局 沈陽地質(zhì)調(diào)查中心，遼寧 沈陽 110034

近年來，遼東地區(qū)陸續(xù)發(fā)現(xiàn)了多個稀有稀土礦床，其中遼寧寬甸賽馬鈮鉭礦床是發(fā)現(xiàn)最早、品位最高、規(guī)模最大的堿性巖型礦床［1-5］，查明其鈮鉭元素豐度、賦存方式、富集規(guī)律對指導(dǎo)遼東及全國其他地區(qū)堿性巖型礦床的勘查具有重要意義.

1 含鈮礦物的首次發(fā)現(xiàn)

賽馬礦床位于華北克拉通東北部，太子河渾江古拗陷南側(cè)，營口寬甸古隆起北側(cè)，屬賽馬堿性雜巖區(qū).該雜巖區(qū)呈東西向展布，面積約200 km2，區(qū)域上主要出露古元古界蓋縣組、大石橋組，新元古界細河群，古生界寒武系、奧陶系，中生界侏羅系等地層［6-10］.

賽馬巖體巖性組成復(fù)雜，第一期為霞石正長巖，第二期為異霞正長巖，造巖礦物包括鉀長石、霞石、黑云母、霓石等，鋯石、鉀鋯石、層硅鈰鈦礦和異性石為特征副礦物（圖1）.

圖1 賦鈮礦物背散射圖像Fig.1 Backscattered images of niobium-bearing minerals

賽馬鈮鉭礦床的成礦巖體為霓霞正長巖，圍巖為粗中粒黑云霞石正長巖.前人對成礦巖體的礦物學、巖石地球化學、成巖成礦年代學、礦床地質(zhì)特征等進行了大量研究，多數(shù)學者認為該礦床僅存在層硅鈰鈦礦等傳統(tǒng)稀土礦物［11-15］，是否存在獨立的鈮鉭礦物一直存在爭議.中國地質(zhì)調(diào)查局“東北地區(qū)關(guān)鍵金屬調(diào)查研究”團隊于2021年8月通過掃描電鏡和電子探針首次鑒定出賦鈮的獨立礦物，包括鈰鈮鈣鈦礦、鈣鈮礦及鈮鈦鈾礦，這些礦物主要賦存在霓霞正長巖中，極少量鈣鈮礦樣品出現(xiàn)在黑云霞石正長巖中（圖1、2）.獨立賦鈮礦物的首次鏡下識別，突破了前人對賽馬礦床無法形成獨立鈮鉭礦物的傳統(tǒng)認識.

圖2 賦鈮礦物能譜定性分析譜圖Fig.2 Qualitative analysis spectrum of niobium minerals

2 地球化學特征

賽馬鈮鉭礦床成礦巖體和圍巖都屬于過鋁質(zhì)堿性巖系列.成礦巖體的稀土元素總量是是圍巖的5倍左右，個別元素可達到10倍，按照稀土元素含量的差異可將成礦巖體與圍巖區(qū)分.輕重稀土元素分餾作用明顯，沒有明顯的Sr和Eu異常.所有樣品均呈現(xiàn)輕稀土元素富集、重稀土元素虧損的右傾斜“V”字型圖譜，暗示其具有殼幔深部熱液流體參與結(jié)晶的特征.

3 Sr-Nd-Pd同位素特征

從Sr-Nd-Pd同位素分析結(jié)果可以看出賽馬成礦巖體與圍巖特征一致，根據(jù)ISr值（0.70712～0.70832）和負的εNd（t）值（-12.84～-11.86），雙階段模式年齡tDM2為1967～2047 Ma，推斷礦床物質(zhì)來源與富集地幔有關(guān)，同時有部分地殼物質(zhì)混入.

4 構(gòu)造環(huán)境與成礦機制

賽馬鈮鉭礦床形成于后碰撞時期的大陸板塊擴張或裂谷環(huán)境，為造山期后構(gòu)造崩塌環(huán)境下被動就位.成礦機制是富集地幔低程度部分熔融所形成的巖漿，在水和揮發(fā)份作用下強烈分異結(jié)晶，成礦元素遷移到與巖漿共存的氣液流體中，形成的含礦流體在巖漿晚期交代堿性巖體而形成礦床.整個過程中有大量水和揮發(fā)份參加，促使鈮鉭元素在堿性巖漿結(jié)晶分異作用和成礦流體交代作用過程中都獲得高程度的富集.

遼東地區(qū)整體處于遼東裂谷構(gòu)造帶內(nèi)，印支末期，陸內(nèi)造山結(jié)束后，地殼轉(zhuǎn)入構(gòu)造松馳拉張階段.此時，地殼再次減薄，地幔巖漿上涌被動就位，形成以賽馬堿性巖體為代表的遼東地區(qū)大規(guī)模堿性雜巖.賽馬礦床中獨立鈮鉭礦物的發(fā)現(xiàn)，探明了鈮鉭礦物的賦存狀態(tài)，為堿性巖體的成礦理論研究提供了科學依據(jù).以此重要發(fā)現(xiàn)為依托，“東北地區(qū)關(guān)鍵金屬調(diào)查研究”團隊成功申報多個省部級、國家級科研項目，為后期鈮鉭元素富集成礦機制的研究打下了良好基礎(chǔ).