內(nèi)蒙古武川縣趙井溝超大型鈮鉭礦地質(zhì)特征及成礦模式

梁華　陳文恒

［關(guān)鍵詞］武川縣；趙井溝鈮鉭礦；地質(zhì)特征；成礦模式

1. 區(qū)域地質(zhì)背景

趙井溝鈮鉭礦位于華北地臺(tái)北緣西段Au-Fe-Nb-REE-Cu-Pb-Zn-Ag-Ni-Pt-W-石墨-白云母成礦帶。區(qū)內(nèi)主要發(fā)育地層為前寒武系和石炭系；巖漿活動(dòng)主要集中在古元古代、二疊紀(jì)和侏羅紀(jì)；構(gòu)造作用強(qiáng)烈，韌性剪切帶、脆性斷裂發(fā)育，對(duì)本區(qū)熱液成因礦床的形成具有重要的影響。

2. 礦區(qū)地質(zhì)特征

礦區(qū)出露地層為中元古界渣爾泰群千枚巖、變質(zhì)砂巖、礫巖及石炭系中統(tǒng)栓馬樁組的黑灰色片理化輕變質(zhì)礫巖、雜色輕變質(zhì)長(zhǎng)石砂巖（圖1）。礦區(qū)南分布的巖漿巖主要為侏羅紀(jì)侵入的肉紅色細(xì)粒鉀長(zhǎng)花崗巖。區(qū)內(nèi)斷裂構(gòu)造發(fā)育，主要有較早期的北西向斷裂和較晚的近北東向斷裂兩組。

礦區(qū)發(fā)育多期次巖漿侵入活動(dòng)，主要有中元古代閃長(zhǎng)巖、二疊紀(jì)中-粗?；◢弾r和侏羅紀(jì)鉀長(zhǎng)花崗巖。其中侏羅紀(jì)鉀長(zhǎng)花崗巖分布面積最大。

礦區(qū)1∶1萬化探掃面工作在該區(qū)圈出AP6綜合異常。面積約3.6 km?，呈橢圓形展布，以W、Pb、Ta、Sn、Bi、Ag、Cu、Sb、Mo、Zn為主，伴生有Au、Hg、Nb、As。

AP6為一個(gè)多元素異常、高-中-低溫元素多組分共生的異常區(qū)，主要元素異常強(qiáng)度都較高，相關(guān)元素套合度好、成因上相關(guān)、空間上共存。異常區(qū)地層較為單一，巖漿活動(dòng)不明顯，無明顯構(gòu)造運(yùn)動(dòng)所致異常，推測(cè)為礦致異常。

Nb、Ta組合，吻合較好，Ta的異常規(guī)模稍大，異常強(qiáng)度四級(jí)，襯度高達(dá)5，具有極強(qiáng)的分異性，在有利的地質(zhì)環(huán)境下，易富集成礦。Nb異常強(qiáng)度三級(jí)，規(guī)模較小，可作為Ta的指示元素。

3. 礦床地質(zhì)特征

趙井溝鈮鉭多金屬礦賦礦巖體，巖體總長(zhǎng)約450m，出露寬20～44m。整體上呈北東向侵入地層構(gòu)造裂隙中，巖體傾角約50°～70°，上部較陡，深部較緩，形狀為比較規(guī)則的脈狀體，中部較穩(wěn)定，呈帶狀，兩端收縮呈扇羽形。

巖體巖性為含天河石化細(xì)晶質(zhì)鈉長(zhǎng)巖、細(xì)晶質(zhì)鈉長(zhǎng)巖、鈉長(zhǎng)細(xì)晶巖及云英巖，局部有細(xì)脈狀天河石化鈉長(zhǎng)偉晶巖，貫穿于其他巖體中。圈定的鈮鉭礦體長(zhǎng)約425m，比較穩(wěn)定地段的礦層真厚約18.46～40.46m。巖體中局部夾有圍巖捕虜體。在巖體兩側(cè)存在較多的大致平行主巖體的細(xì)脈巖（圖2），巖性多為細(xì)晶質(zhì)鈉長(zhǎng)巖、鈉長(zhǎng)細(xì)晶巖及細(xì)晶巖。脈巖巖性與礦化情況根據(jù)蝕變程度的不同也互有差異。

區(qū)內(nèi)所見的礦化有關(guān)巖體，均存在不同程度的蝕變，蝕變作用主要表現(xiàn)為鈉長(zhǎng)石化、天河石化及云英巖化，其中以鈉長(zhǎng)石化作用最為強(qiáng)烈。根據(jù)礦物組分及不同的蝕變類型，將組成含礦巖體的巖石分為四類，含天河石細(xì)晶質(zhì)鈉長(zhǎng)巖、鈉長(zhǎng)石化花崗巖、云英巖、去鈣長(zhǎng)石化花崗閃長(zhǎng)巖，各類型礦化巖脈的巖石均屬于過渡漸變，無明顯的分帶現(xiàn)象。

該區(qū)含礦巖石主要為天河石化細(xì)晶鈉長(zhǎng)巖、細(xì)晶鈉長(zhǎng)巖，其次為鈉長(zhǎng)石化花崗巖、鈉長(zhǎng)細(xì)晶巖及天河石化鈉長(zhǎng)偉晶巖，在近礦圍巖、脈巖以及深部的花崗巖中，也存在不同程度的礦化現(xiàn)象，通過物質(zhì)成分研究發(fā)現(xiàn)礦物數(shù)十種，其中分布最普遍的是鈉長(zhǎng)石及石英，次為稀有元素礦物。含鈮、鉭的主要礦物為鉭-鈮鐵礦，次為鉭錫石、細(xì)晶石，含稀有和稀有元素礦物主要為天河石、含鋰銣白云母、次為含鋰銣黑云母、鋰云母、獨(dú)居石及鋯石。含稀土元素礦物有：氟鈰鑭礦、氟碳鈣二鈰礦、硅鈦鈰礦及螢石。

礦體中主要含鋰、銣、銫、鈮、鉭等稀有元素。其中鈮、鉭賦存于巖體中，銣主要見于天河石中，鋰主要見于云母中。其規(guī)律較明顯，如天河石與銣的關(guān)系：天河石有兩種，綠色較深者含銣較高，Rb₂O達(dá)0.48％，淺色者較低，Rb₂O約0.35％。礦物共生組合有鈮鉭鐵礦、鉭鈮鐵礦、含鉭錫石、易解石等礦物，在巖石中呈單礦物存在，鈮鉭礦物大者達(dá)0.75×0.0160mm²，晶形完好，多為矛頭狀、板狀、聚光狀、柱狀等，板狀鈮鉭礦物不透明，具弱多色性。

該礦體蝕變與鈉長(zhǎng)石化有密切關(guān)系，蝕變較單一。

鉭、鈮及其他稀有元素的成礦與巖脈的各種蝕變作用關(guān)系是非常密切的，本礦區(qū)的成因類型應(yīng)屬于天河石鈉長(zhǎng)石化花崗巖型礦床，鈮、鉭及其他稀有金屬成礦，與原巖中的化學(xué)成分密切相關(guān)。與一般花崗巖相比，其巖石具有富含硅、鉀、鈉而貧鈦、鐵、鈣等特征。因此，在一定條件下，是有利于鉭、鈮等稀有元素礦化，并形成有工業(yè)意義的礦體。因此可以得出結(jié)論：它是本區(qū)鈮、鉭多金屬礦化的可靠標(biāo)志，對(duì)區(qū)域上尋找相類似的礦床有著普遍的指導(dǎo)意義。事實(shí)上，礦區(qū)的許多礦化巖脈，鈮、鉭的富集程度，無不受鈉長(zhǎng)石化程度約束，該礦地表的天河石化是強(qiáng)烈而普遍的，天河石的出現(xiàn)，不僅有礦物學(xué)上的意義，而且也是鈮、鉭及其他稀有元素礦床直接的找礦標(biāo)志，此外，礦區(qū)的礦化脈群，絕大部分受北東向構(gòu)造裂隙的控制，從某種意義上看，礦化脈體的形成，與區(qū)域性巖漿活動(dòng)及構(gòu)造運(yùn)動(dòng)的方向是密切相關(guān)的。

4. 成礦規(guī)律

（1）礦化富集規(guī)律

鉭鈮多金屬元素的成礦與巖體鈉長(zhǎng)石化、天河石化蝕變關(guān)系密切。不同的蝕變類型，對(duì)礦化富集，起著重要的影響?，F(xiàn)將各種蝕變對(duì)各種礦化富集的規(guī)律分述如下：

鈉長(zhǎng)石化：該蝕變?cè)诘V化巖體中比較普遍，并且是多期的，這種作用使原巖的物質(zhì)成分發(fā)生了改變，原來巖石中Nb、Ta、Rb等稀有元素，在鈉元素交代過程中逐漸富集；因此，這種蝕變作用與成礦元素富集，在空間和時(shí)間上，都有著密切的共生關(guān)系，是成礦的決定性因素。

天河石化：從地球化學(xué)的角度分析，Rb與K具有非常密切的關(guān)系，在內(nèi)生條件下，K可以被Rb的類質(zhì)同象所置換，使Rb析出富集，因此，天河石化對(duì)于Rb元素富集，起了決定性的作用。

（2）找礦標(biāo)志

侏羅紀(jì)細(xì)?；◢弾r接觸帶是找礦的有利地段。

斷裂構(gòu)造交匯部位及次一級(jí)裂隙構(gòu)造為儲(chǔ)礦有利地段。

化探Nb—Ta異常是找礦靶區(qū)。

鈉長(zhǎng)石化是鈮、鉭及其他稀有金屬礦化的可靠標(biāo)志。

天河石化是鈮、鉭及其他稀有元素礦床直接的找礦標(biāo)志。

（3）找礦預(yù)測(cè)

趙井溝鈮鉭多金屬礦賦存于鈉長(zhǎng)石化堿長(zhǎng)花崗巖中，礦區(qū)出露地層主要為石炭系拴馬樁組變質(zhì)含礫砂巖，在地層下部侵入有石英閃長(zhǎng)巖和花崗巖，該花崗巖與虎頭山侏羅紀(jì)細(xì)?；◢弾r巖性相同，因此認(rèn)為是同一期巖漿巖，甚至是虎頭山巖體的延伸部分，石炭系拴馬樁組變質(zhì)含礫砂巖中的構(gòu)造裂隙十分發(fā)育，以韌性剪切帶為主，為巖體的侵入提供了理想的通道和空間。侏羅紀(jì)酸性侵入巖在侵入過程中經(jīng)過分異演化，在淺成環(huán)境中形成了鈉長(zhǎng)石、天河石較集中的蝕變花崗巖，最終使鉭鈮及其它稀有元素富集成礦。