辽宁新宾李家堡子铌钽矿床地质特征

2013-05-08刁纯才凤金龙于金辉朱学忠

地质与资源 2013年1期

刁纯才，凤金龙，于金辉，朱学忠

（1.辽宁省有色地质局勘察研究院，辽宁沈阳110013；2.辽宁省有色地质局101队，辽宁抚顺113015）

李家堡子铌钽矿床位于辽宁省新宾县.该矿床是辽宁省有色地质局101队新近勘查的花岗伟晶岩型稀有金属矿床，是辽宁省内目前规模最大的铌钽矿床，初步控制资源量已达中型规模.随着勘查工作逐步深入，有望成为大型铌钽矿床，对华北陆块东段寻找稀有金属矿床具有重要理论意义.本文依据前期勘查成果，初步总结矿床地质特征.

1 地质背景

矿床产出于华北陆块东段抚顺－新宾隆起区，该隆起区呈近东西向展布.区域地层主要为太古宇鞍山群通什村组变质岩系（图1），吕梁期岩浆活动致使太古宇发生区域性变质作用、混合岩化作用和花岗岩化作用，从而形成不同类型的含铌钽等稀有金属花岗伟晶岩脉.研究区北部被侏罗系覆盖.

鞍山群通什村组稀有金属元素丰度较高，高出地壳平均克拉克值的3～5倍［1］.可见本区属于稀有金属元素高背景区.

2 矿床地质特征

2.1 地层

矿区出露地层由基底和盖层两部分组成.基底为太古宇鞍山群通什村组变质岩系，盖层为侏罗系（图 2）.

通什村组变质岩系主要为斜长角闪岩、角闪斜长片麻岩，局部夹有角闪岩、黑云母片岩等，为花岗伟晶岩的围岩.片麻理走向为 310～320°，倾向 230～240°，倾角 65～70°.

侏罗系大面积不整合于太古宇之上.侏罗系走向为 300～310°，倾向 30～40°，倾角 10～20°，厚度一般在15～40 m.由于长期的风化剥蚀作用，在高山顶常残留成火山岩帽，在河谷形成天窗.

2.2 含矿花岗伟晶岩脉

本区含铌钽花岗伟晶岩脉均侵位于太古宇鞍山群通什村组中，沿NE、NW两组断裂产出.李家堡子和上清沟花岗伟晶岩脉中白云母同位素年龄分别为2395 Ma和2464 Ma（桂林地质矿产研究所，1973），说明该区含稀有金属花岗伟晶岩成岩时代为元古宙早期，与吕梁期相当.

含铌钽花岗伟晶岩总体属于白云母型，花岗伟晶岩中白云母含量约 17%，Al2O3＞CaO＋Na2O＋K2O（表 1），岩石类型属铝过饱和岩石.岩石化学成分富含钠质，钾的含量和钙铁镁含量低，岩石酸度较高，暗色矿物较少出现.而稀有元素中Ta最为富集（表2），其他稀有、稀散和放射性元素都高于地球化学元素克拉克值，如Nb2O5、BeO、Li2O等，它们在特定的地质环境中形成独立矿物或呈分散状态赋存于矿物晶格中［2］.

NE向含矿伟晶岩延长延深大，形态较规则，呈脉状，走向稳定，呈较好的舒缓波状，脉壁较光滑，并见有片理化现象.伟晶岩本身具有膨缩、尖灭再现现象.倾角平均75～80°，个别脉具有反倾斜现象，但总体均为NW倾.地表脉体较窄，一般在0.5 m左右，最厚1.37 m.一条大脉均由若干小脉组成，当一条小脉尖灭或近于尖灭时，就会出现又一条小脉，这样连续下去就构成了一条大脉.因此，具有较明显的侧列现象，而且均呈左列式分布（图3）.平面上和剖面上，上下盘均有若干小脉发育，尤其在倾斜上更加明显.矿脉无分异现象（当脉幅较宽时，可见到弱分异现象）.整个矿脉钠化较强，以糖钠化为主，造岩矿物及稀有矿物粒度比NW向含矿伟晶岩的小.综上所述，NE向构造断裂结构面的力学性质为压性兼扭性.个别脉受后期构造所错，（如Ⅱ号脉），因而横向断裂很发育（1条/5 cm），造成脉壁不规则，状如锯齿.常见电气石垂直脉壁生长.

表1 花岗伟晶岩中主要造岩元素（氧化物）组成Table 1 The composition of major rock-forming elements（oxides）in granitic pegmatite

表2 花岗伟晶岩中主要稀有元素（氧化物）分析结果Table 2 The contents of major rare elements（oxides）in granitic pegmatite

NW向含矿伟晶岩延长延深小，膨缩明显，形态不规则，呈扁豆状、不规则脉状，倾角较缓，一般在50°左右，均为NE倾脉体.厚度较大，一般在1 m左右，最厚达2.20 m，在两端近于尖灭时，脉体呈弯曲状，如Ⅰ-2号脉.含矿伟晶岩脉具有弱分异，钠化较强，其中叶钠化较发育，并发育有早期大片状白云母，造岩矿物及稀有矿物粒度均较粗大.由此可以看出NW向断裂的结构面力学性质是以张为主兼扭性.

2.3 花岗伟晶岩中矿物组成及成生组序

花岗伟晶岩中矿物组成主要为钠长石、石英、钾长石和白云母，含量达90%以上，其次为斜长石、绢云母、高岭土等，含量在8%以下，其余矿物含量在2%以下.

花岗伟晶岩形成的早期阶段以结晶作用为主，晶出的大部分为造岩硅酸盐矿物，形成伟晶岩的基本部分，矿物种类简单.晚期交代作用加强，矿物种类多，大部分稀有金属与此阶段有关［3］.热液交代作用仅在末期出现，作用微弱，但形成了种类繁多的微量热液矿物（表3）.

2.4 含矿矿物特征

研究区内花岗伟晶岩脉就是钽矿体，其中主要含钽矿物为细晶石、钽锰矿、重钽铁矿、铪锆石［4］.矿物的化学成分见表4、5.

细晶石：在伟晶岩内的所有稀有元素矿物中，细晶石的分布最为广泛，并显著富集.完好的晶形常呈八面体，一般为不规则形态及半自形晶的单体或集合体出现.原生颗粒最大粒度为0.5 mm，一般粒度0.1～0.3 mm.常见有细晶石交代其他钽矿物的现象，因而常呈浅黄色、白色，壳状、被膜状.原生细晶石常呈棕褐色和不同色调的黄色，不透明.密度5.987～6.075，树脂光泽，断口参差状，为结晶状态的细晶石.

钽锰矿：为伟晶岩中常见的稀有元素矿物，呈板状、薄片状及其半扇形集合体，亦常见有柱状晶体，末端呈棱角状.板状钽锰矿颗粒最大粒度长2.5 mm，宽1.0 mm，一般粒度长 0.4～0.8 mm，宽 0.1～0.4 mm；柱状钽锰矿最大粒度长2.5 mm，宽0.5 mm，一般粒度长0.1～0.2 mm，宽约0.1 mm.黑色、褐黑色，受热液交代作用而具有浅黄色、白色的细晶石被膜.半金钢光泽，参差状断口，密度6.27～7.08.薄片中浅红褐色，钽锰矿挤压破碎后常被细晶石从边缘交代.矿物颗粒大小差异较大.

表3 花岗伟晶岩矿物成生组序表Table 3 The mineral forming sequence for granitic pegmatite

重钽铁矿：在本区伟晶岩内分布不普遍，矿物多呈完好的复正方双锥状晶体，为花岗伟晶岩演化的晚期阶段生成.浅褐黑色或微带绿的黑色.受热液交代作用环绕晶体出现厚度不等的浅黄白色被膜（次生细晶石）.颗粒大小为0.1～0.5 mm，最大粒度0.8 mm.半金刚光泽，断口不平坦状，密度5.84～6.25（具细晶石外壳的密度略低）.

铪锆石：是花岗伟晶岩中最典型的富矿物，分布甚广，但无显著富集.矿物形状较为复杂，一般为四方柱和双锥的聚合体，主要为四方双锥体，晶体表面较粗糙.铪锆石呈褐棕色，不透明，树脂光泽.最大颗粒长0.5 mm，宽0.3 mm，一般长0.14～0.2 mm，宽0.048～0.016 mm，断口不平坦状.密度 5～5.1，硬度 6.5～7.5.

目前对Ⅳ号脉勘探深度已达424.44 m，主要矿石矿物含量较稳定，空间变化不大.矿石品位从地表槽探工程和深部钻孔控制情况看，地表Ta2O5平均品位为0.073%，平均厚度0.4 m；钻孔控制延深100～350 m，穿越厚度0.9～4.83 m，平均水平厚度0.78 m，Ta2O5平均品位为0.03%.

表4 细晶石、重钽铁矿、钽锰矿化学成分分析表Table 4 The chemical compositions of microlite,tapiolite and manganotantalite

3 结论

本区含铌钽花岗伟晶岩属于白云母型，岩石类型属铝过饱和，岩石化学成分富钠低钾钙铁镁.含矿花岗伟晶岩侵位于太古宇鞍山群通什村组变质岩系，形成于吕梁期，受NE、NW两组断裂控制，稀有元素中Ta最为富集.矿脉呈浅肉红色、灰白色、红褐色及黄褐色，不规则脉状，延长较大，脉幅较宽，具膨胀、收缩现象.主要有用矿物为细晶石、钽锰矿、重钽铁矿、铪锆石.矿石类型属于富钽高钠的花岗伟晶岩型，品位为Nb2O50.001%～0.029%，Ta2O50.0005%～0.44%，是国内同类型矿床中含钽品位最高的矿床.目前已探获332+333级别储量达到中型.