赵井沟铌钽多金属矿床特征及控矿因素分析*

2013-08-25黄从俊王道永李泽琴

金属矿山 2013年8期

黄从俊王道永李泽琴，3 席忠

(1.成都理工大学核技术与自动化工程学院;2.成都理工大学地球科学学院;3.地质灾害防治与地质环境保护国家重点实验室;4.内蒙古自治区第一地质矿产勘查开发院)

1 区域地质背景

赵井沟铌钽矿区位于华北地台北缘内蒙古地轴中部阴山断隆大青山复背斜北翼，为华北地台北缘金、铁、稀有金属、稀土金属成矿带［1］。区域上出露的地层主要有中太古界乌拉山群(Ar2wl)、下元古界二道洼群(Pt1er)、中元古界渣尔泰群(Pt2zh1)变质岩、石炭系拴马庄组(C2s)轻变质砂砾岩、白垩系(K1Ls)砂砾岩和第四系(Q)。区内构造活动十分强烈，早期以韧性剪切带为特征，晚期以脆性断裂和推覆构造为特点。固阳—察右中旗深大断裂和大青山山前深大断裂及二者派生的构造构成了本区菱形构造格架。

2 矿床地质特征

2.1 矿区地层

矿区出露地层有中元古界渣尔泰群(Pt2zh1)千枚岩、板岩、变质砂岩和大理岩，石炭系拴马桩组(C2s)黑灰色片理化浅变质砾岩、杂色变质长石砂岩及第四系(Q4)。含矿岩体就侵入于渣尔泰群和拴马庄组地层中，见图1。

2.2 矿区构造

矿区内有共有5条断层，分为北东向的早期断裂和北西向的晚期断裂2组。F1为正断层，产于中元古界渣尔泰群与石炭系拴马庄组地层接触带上，Ⅲ#矿体就位于该接触带上并沿着F1断层呈脉状产出，F2为一性质不明断层，F3、F5为推测断层，F4为石炭系拴马庄组地层中的一条逆断层，其南东侧有Ⅳ#矿体呈透镜状平行产出。

2.3 矿区岩浆岩

区内岩浆岩主要有华力西期石英闪长岩、似片麻状黑云母花岗岩及燕山期花岗岩、花岗斑岩2期，主要分布于矿区南部。华力西期石英闪长岩呈岩枝

图1 赵井沟铌钽矿区地质纲要示意

状产出，岩体中有长英细晶岩、含天河石花岗岩及钠长细晶岩脉贯入;似片麻状黑云母花岗岩呈岩株状产出，岩体中有花岗闪长岩细脉贯入。燕山花岗岩(细晶岩)呈岩脉状分布于矿区各地层及华力西期岩浆岩裂隙中，岩体局部已钠长石化、天河石化。大量勘探工作表明燕山期花岗岩为本矿区含铌钽矿地质体，此外还有大量含钨锡石英脉分布。

2.4 矿体特征

(1)矿体规模及形态。矿区已发现40余条矿化岩脉，其中较大铌钽矿体5条，含钨锡石英脉数10条。赵井沟铌钽主矿体(Ⅲ#矿体)沿F1断层呈北东向脉状产出，长约400 m，出露宽为20～44 m，深约150 m，中部稳定，两端收缩尖灭。岩体倾角为50°～70°，上部较缓，深部及东部较陡。

(2)矿石组构。含铌钽的主要矿物为钽铌铁矿，次为钽锡石。赋矿岩石主要为含天河石钠长细晶岩、含天河石花岗伟晶岩、钠长细晶岩、钠长石化花岗岩。含稀有元素矿物主要为天河石、含锂铷白(黑)云母、萤石，次为独居石及锆石。含天河钠长细晶岩为青灰色、灰白色，细晶结构，块状构造，主要成分为钠长石、天河石、石英，少量白云母。天河石有深绿色和浅绿色之分，颗粒不等，大者十几厘米，小者小于1 mm。镜下观察发现该类矿石交代结构发育，钠长石(化)强烈交代了石英、天河石及白云母;天河石交代了石英，使石英交代呈筛状。钠长石交代天河石条纹嵌晶，呈树枝状分布于天河石主晶中。含天河石花岗伟晶岩呈灰黑夹翠绿色，粗粒花岗伟晶结构、块状构造。此类岩石之间无明显界线，均为过渡渐变。钠长石化花岗岩呈灰白色，斑状结构、致密块状构造;钠长细晶岩为灰白色，细晶结构、致密块状构造;这两类岩石最突出的特点是保留有原岩的花岗岩结构或细晶花岗岩结构，蚀变程度相对较弱。含天河石矿段铌、钽含量均约100×10－6，高于不含天河石的钠长细晶岩矿段，即矿床铌钽含量具有下部到上部、早期到晚期逐渐富集的趋势。

(3)围岩蚀变。主要有钠长石化、天河石化、云英岩化、黄玉化及萤石化，其中前两者与铌钽矿化密切相关，后三者与钨、锡、稀土等矿化密切相关。

3 成矿控制因素分析

本次研究工作共采集样品8个，其中ZJG01～ZJG04采自Ⅲ#矿体岩心，ZJG01为钠长细晶岩，ZJG02为钠长石化花岗岩，ZJG03为含天河石钠长细晶岩，ZJG04为含天河石花岗伟晶岩，ZJG05为靠近矿体的千枚岩，ZJG06为远离矿体的千枚岩，ZJG07为靠近矿体的变质长石石英砂岩，ZJG08为远离矿体的变质长石石英砂岩。各样品主量元素及铌钽含量分析测试结果见表1。

3.1 地层控矿分析

从分析结果来看，靠近矿体地层中的变质岩(ZJG05、ZJG07)相对于远离矿体的变质岩(ZJG06、ZJG08)Nb、Ta含量明显亏损，说明矿区出露的古元古界渣尔泰群和石炭系拴马庄组变质岩地层中有较高的铌钽背景值，为铌钽矿体的形成提供了部分物质来源，但是很有限。

3.2 岩浆控矿分析

本矿床的含矿岩体主要为燕山期含天河石(钠长石化)花岗岩和(含天河石)钠长细晶岩两大类，燕山期酸性岩体即为矿体。从表1可以看出，4件赋矿岩石(ZJG01～ZJG04)烧失量均较小，平均为1.36%，说明样品新鲜。所有 SiO2含量均大于70%，最高者为73.62%，平均值达73.12%;样品P2O5含量低(0.05% ～0.08%)，均小于0.1%，，均值为0.06%;在SiO2－K2O图解中，样品投点落入高钾钙碱性系列，见图2。铝度指数为0.95～1.13，属于偏铝质到过铝质岩石;这些特征表明地壳物质对岩浆有较明显贡献。在Na2O－K2O图解中，样品投点位于I型花岗岩区域，说明矿区含矿熔浆是来自活动大陆边缘的火成岩熔融形成，岩浆上侵过程中有地壳物质的混染，见图3。

表1 赵井沟铌钽矿区含矿岩系主量元素和铌钽含量分析结果

图2 含矿岩系SiO2、K 2 O关系

图3 含矿岩系K 2O、Na2O关系

由于近矿围岩的成矿物质贡献相当有限，所以含有高背景值铌钽成矿元素的高钾钙碱性花岗岩浆是本矿床成矿的主要物质基础。矿床表现出天河石化和钠长石化越强则铌钽含量越高的特征，即蚀变强则矿化强，品位高［2］。由此可见天河石化和钠长石化是本区铌钽矿的直接找矿标志［3］。

3.3 构造控矿分析

矿区位于华北地台北缘，天山—阴山构造带，区内地层岩石变质程度较高。从元古代到燕山期，多次大规模的构造运动致使区内地层发生了不同程度的变形变质作用，形成许多破裂和剪性斜节理等原生破裂，为岩浆的侵位运移提供了足够的空间和分异演化的时间，对矿体(脉)的形态、产状起着控制作用，具体表现为北东向F1、F2两组扭性断裂控制着花岗岩脉、含天河石钠长细晶岩脉的分布。矿脉沿北东向断裂呈平行线脉状产出，北东与北西向断裂交叉复合部位控制部分岩瘤的产出，断裂大小控制矿体的规模，断裂越大则矿体规模越大，F1北东侧还有沿扭性裂隙充填的“十字形”、“丁字形”矿化脉。华力西期的石英闪长岩及花岗岩中原生张节理为含矿岩浆的侵位提供空间，含矿岩浆分离结晶后形成产状陡倾矿体及矿化分枝。

4 成矿过程

元古代至石炭纪本区各地层初步形成，先后受到北西—南东向挤压和拉张作用，导致本区地层的变形变质，并形成北东向扭性断裂，同时形成许多构造裂隙和虚脱空间。华力西期花岗岩浆岩裂隙上升侵位，冷凝收缩形成许多横纵原生张节理。燕山期，天山—阴山构造带非常活跃，本区形成北西向的一组左行走滑断层，矿区地层再次发生脆性变形，形成一系列张节理。燕山运动后期，I型高钾钙碱性含矿花岗岩浆沿裂隙上升侵位，并萃取围岩中矿物成分，贯入华力西期形成的陡倾节理中，形成晶形较细、产状陡倾矿体及矿化分枝。岩浆继续向上运移，空间越发开阔，含矿岩浆充分分异演化，冷却结晶形成晶体颗粒较粗且产状平缓的矿体，因而矿体具有从下到上由陡倾到平缓、细晶到伟晶的过渡形式。

矿体及近矿围岩的钠长石化反映了成矿热液中碱质较高，而黄玉、萤石、云母等矿物的出现又说明热液中富含F、CO2、H2O等挥发组分。因此推测，W、Sn、Nb、Ta 等成矿元素的迁移与 Na+、K+、F－、(OH)－的参与有关，呈 Na+、K+为外配位体，F－、(OH)－为内配位体，金属元素以中心离子的络合物形式迁移。在运移过程中，由于物理化学条件的变化和流体中的碱质交代早期造岩矿物使碱质浓度降低，导致金属络合物不稳定，铌、钽络合物首先解体，其外配位体Na+、K+摆脱络阴离子束缚，发生钠长石化和钾长石化，Nb5+、Ta5+以铌铁矿、铌钽铁矿等矿物形式在钠长石化花岗岩和钠长细晶岩中晶出，得到相对的富集［4-5］。随着残余含矿熔浆继续上升和沿裂隙向外扩散到达相对开阔位置，熔浆中的Rb+、Cs+交代微斜长石中的 K+，使得 Nb、Ta得到了充分的置换［6］，其后铌钽铁矿从熔浆中随天河石晶出，相对富集成矿。同时钨、锡络合物大量解体而形成黑钨矿和锡石;组成内配位体F－、(OH)－等组分形成黄玉、云母、萤石等，这就解释了矿化与蚀变的对应关系。在岩浆演化过程中，压降逐渐沿着富硅、富碱、富挥发份而贫钛的二价阳离子的方向变化，铌钽在此作用下被运移，于是便出现铌钽含量由早期向晚期渐而富集的趋向。

所以本矿床为受地层、构造和岩浆共同控制的中低温岩浆热液脉型铌钽多金属矿床。