云南龙陵县黄连沟钽铌铍矿床地质特征

2014-08-03邢永辉李学仁

云南地质 2014年4期

邢永辉，李学仁

(云南省地质矿产勘查院保山地质矿产所，云南保山 678000)

1 矿区地质概况

矿区位于冈底斯—念青唐古拉褶皱系，福贡—镇康褶皱带，芒市褶皱束北东段的风吹坡复式背斜南东翼。区内出露地层为前寒武公养河群云母片岩和条带状硅质角岩及板岩、千枚岩、石英片岩、大理岩等。矿区构造以黄草坝断裂的次级北西向和北东向两组断裂为主，断裂宽数十厘米至数十米不等，沿北西向和北东向两组断裂有石英脉、伟晶岩脉、长英岩脉及基性岩脉贯入。矿区以裂隙构造的广泛发育为特征，同时有零星的、规模不等的小断裂。裂隙构造是气成热液运移的良好通道以及脉岩储藏的良好空间，沿裂隙交代作用较为发育，伴随交代作用有铌、钽、铍等稀有金属的沉淀和富集。

燕山晚期的花岗岩在区内分布较广，其中斑状花岗岩为黄连沟岩体的主体部分，细分为三个岩相带：黑云母斑状花岗岩带；角闪石黑云母斑状花岗岩带，闪斑岩带，后者呈透镜体分布于前两种岩石中。据1∶20万潞西幅地质报告，黄连沟岩体属SiO2过饱和—强过饱和的碱性岩石。

花岗伟晶岩脉是矿区的主要含矿地质体，主要呈脉状产于燕山晚期花岗岩中，其次分布于花岗岩与公养河群黑云母片岩、硅质角岩的内外接触带。

2 铌、钽重砂异常特征

2.1 区域异常特征

区域铌、钽重砂异常主要分布于黄连沟—大坡—茅草寨一带，呈南北向长条状分布，长27千米，宽5～10千米，面积210平方千米(图1)。

图1 龙陵县黄连沟铌钽铁矿重砂异常图(据20万资料编绘)

异常区内共有Ⅳ级样8件，Ⅲ级样16件，Ⅱ级样5件，Ⅰ级样19件，共48件。样品中重砂矿物以铌钽铁矿常见，褐钇铌矿少量。铌钽铁矿Ⅳ级样最高0.82克/30千克，最低0.102克/30千克，一般0.126～0.186克/30千克；Ⅲ级样0.01～0.0948克/30千克；Ⅱ级样最高为0.0085克/30千克，其余多在113～225粒/30千克之间。Ⅲ、Ⅳ级样品集中分布在邓家寨、黄连沟以南、大坡以南三个地段。

重砂矿物组合主要有铌钽铁矿、钍石、锡石、独居石、磷钇石、金红石、石榴子石、白钨矿、锆石、绿柱石、褐帘石等。铌钽铁矿呈黑色，条痕为褐色、褐黑色，形态为粒状、薄板状，不透明，贝壳状断口，晶面上有纵纹。

2.2 矿区铌钽重砂异常特征

通过1/1万水系重砂加密测量，共圈定铌钽重砂异常两个，即黄连沟异常和黄家寨异常。

黄连沟异常面积约5平方千米，呈不规则椭圆形展布。异常区内有Ⅲ级样34件，Ⅱ级样29件，主要为铌钽铁矿。Ⅲ级样≥0.1克/30千克，Ⅱ级样101粒～0.1克/30千克。

黄家寨异常面积约4.4平方千米，呈南北向长条状展布。异常区内有Ⅲ级样22件，Ⅱ级样27件，主要为铌钽铁矿。Ⅲ级样≥0.1克/30千克，Ⅱ级样101粒～0.1克/30千克。

两异常区重砂矿物组合相似，主要为铌钽铁矿石榴石、电气石、角闪石、磁铁矿、锡石、黑钨矿、锆石、磷灰石、绿柱石等。铌钽铁矿呈沥青色，条痕褐色、褐黑色，形态为粒状、柱状、薄板状，不透明，贝壳状断口。

3 矿床地质特征

3.1 含矿伟晶岩及岩性特征

含矿伟晶岩一是聚集于花岗岩体内，二是分布于花岗岩与公养河群黑云母片岩、硅质角岩的内外接触带。

含矿伟晶岩按长石及云母含量不同可分为以下5类：

①微斜长石—白云母型伟晶岩：微斜长石含量常在80%以上，次有条纹长石、石英及聚片状白云母，见有粗粒的绿色、乳白色绿柱石，部分脉体中含独居石。

②钠长石—微斜长石—白云母伟晶岩：除微斜长石(40～60%)、石英、聚片状白云母外，尚有不均匀分布的钠长石团块及少量鳞片状白云母。稀有金属矿物有绿柱石、铌钽铁矿等。此类脉体分布较广，铌钽含量≥0.02%的脉体是较有价值的脉体。

③钠长石—白云母伟晶岩：钠长石含量60～80%以上，呈细晶糖粒状，有时构成单一的钠长石集合体，微斜长石极少。稀有金属矿物以各色细粒绿柱石及铌钽矿为主，另有少量钙锂云母、铜锂云母等。此类型伟晶岩为本区主要含矿脉体，铌钽品位一般较富，分布最广。

④钠长石—铁锂云母伟晶岩：主要矿物有钠长石(60～80%)，石英及聚片状、鳞片状铁锂云母。稀有金属矿物仍以绿柱石为主，另有少量独居石、锂云母及铌钽铁矿等。铁锂云母含锂一为千分之几，最高为百分之一，铌钽铁矿含量一般为万分之一左右，是找矿的远景对象。此类脉体不多，主要集中于矿区面部蚌渺、芹菜沟等地。

⑤细粒长英岩：由细粒钾长石、钠长石和石英等组成，局部有少量细鳞片状白云母。钠长石化强烈的长英岩中也有细粒绿柱石、铌钽铁矿。

3.2 矿体形态、产状和规模

矿区内共有伟晶岩脉2 390余条，几乎均有不同程度的矿化，伟晶岩脉体即是矿(化)体。控制矿化伟晶岩脉及脉群的构造，主要是内接触带花岗岩体中呈密集排列，部分互相交叉，大小不等到的裂隙。在裂隙局部弯曲外或多组裂隙的交叉部位，伟晶岩脉较为发育。外接触带片岩中，由于裂隙不发育而很少有伟晶岩脉，只有当片岩中裂隙与花岗岩体顶部裂隙相通时，才有伟晶岩的充填。规模大或略有弯曲的顺层裂隙，是矿区最为有利的成矿构造，横穿片理的伟晶岩则极少见。受围岩性质及构造特征的差异影响，各脉体的产出状态不尽完全相同，相应其矿体形态、产状和规模等特征也有变化。总体而言，大致可概括为如下五种情况。

①单一的长条状、板状及密集排列的复合脉群：多见于花岗岩裂隙及围岩片理发育的地段。形态较为简单，在矿区分布最广。长为数十米至近千米不等，一般一百至五百米；厚一至二十米，一般二至六米左右。

②凸镜状、扁长串珠状脉体：多见于接触带板岩、硅质角岩的层间裂隙中。一般长两百至三百米左右；常有膨缩现象，膨大处可厚达二十余米，薄者仅数十厘米。

③不规则瘤状、囊状脉体：多见于花岗岩与片岩接触部位，其形态、产状较为复杂。大岩瘤长径可达四百余米，小脉体长宽仅为十余米至数十米。

④“×”交叉形及“菱”网状复合脉群：见于花岗岩中剪切裂隙发育的地段。在裂隙交叉部位，脉体有膨大现象。一般长一百至四百米；厚一至五米不等；最长者可达一千二百米，厚四至二十米，为本区最大脉体的发育地段。

图2 黄家寨矿段地质平面图

⑤轭状弯曲脉体：多出现于岩体接触带部位。形态复杂，产状变化大，同一脉体切穿不同围岩，常在弯曲部位处膨大，长一般数十米至两百米左右，厚数米至二十余米。岩脉形态复杂，产状亦有差别，总体情况是：变质岩内的脉(矿)体，以走向北西为主，在东部六家村一带多为南西倾向，西部河头一带多向北东倾斜；花岗岩体的脉体在矿区北部十字槽、野猪坪等地走向为北东60°～80°左右，大部分脉体倾向南东，极少数反倾，中部火石厂、大水塘、芹菜沟一带变为近东西走向，大多倾向正南，南部蚌渺等地脉体走微量转为北西，倾向南西，局部扭曲为北东走向。

矿区已开展工作的矿段主要有三个，其目标主要是铌钽矿。黄连沟矿段和野猪坪矿段含矿伟晶岩体主要走向为北东东(50°～70°)，倾向在110°～160°之间，倾角在60°～80°之间；黄家寨矿段含矿伟晶岩体主要走向为北北东向(20°～30°)主要倾向为南东东，倾角在60°～80°之间(图2)。

依据主要矿物共生组合、副矿物成分及矿化富集特征等，矿区内的花岗伟晶岩脉群在空间上显示有一定的水平分带现象，可分为如下三个伟晶岩带。

Ⅰ带：位于黄连沟矿段。花岗伟晶岩脉体所处的地理位置海拔标高相对偏高，脉体规模(厚度、长度)较大，矿化差，仅见少量铌铁矿和大颗粒绿柱石。

Ⅱ带：位于野猪坪矿段。花岗伟晶岩脉体所处位置海拔标高相对居中，脉体规模小于前者大于后者，矿化中等，Ta、Nb、Be矿化不强，多为贫矿体。

Ⅲ带：位于黄家寨矿段。花岗伟晶岩脉所处的地理位置海拔标高相对偏低，脉体规模由大变小，矿化很富，为Ta、Nb、Be的富矿带。

上述这三个带，花岗伟晶岩脉体所处的地理位置海拔标高由高到低，脉体规模由大变小，微斜长石及白云母含量又多变少；钠长石、富铪锆石、锡石及钽铌矿物含量由少变多；钽铌矿物种类由富铌矿物向富钽矿物过渡。

3.3 矿化伟晶岩的结构与构造

矿区伟晶岩分异不完全，脉体内多无明显的分带性而呈单一的结构，其结构类型有两种：

(1)文象和准文象结构伟晶岩：未有交代的微斜长石—白云母伟晶岩大部分具此结构。但此类脉体分布不广。

(2)具有不完整带状构造的粒状结构伟晶岩：为矿区伟晶岩的主要类型，由外向内大致可分为以下四带：细粒长英岩带、细粒—中粒不等粒结构带、粗粒结构带、小块体结构带。

同一脉体中大多数只发育上述结构带中的二至三个带。

矿区内伟晶岩的交代作用非常普遍，除文象、准文象及微斜长石—白云母伟晶岩外，可划分为以下四个阶段：

①白云母—石英交代阶段：为发育最早的交代作用。分布不广，同一脉体中分布也不均匀。呈脉状、巢状，常集中于脉体上部和顶部，小块结构带附近特别发育，与绿柱石矿化关系密切。

②钠长石化阶段：在全区普遍发育，但交代强烈程度不尽相同。在钠尝试—微斜长石—白云母型伟晶岩中，钠长石呈团块状不均匀分布，尚有较多微斜长石；而在钠长石—白云母型伟晶岩中，钠长石则普遍均匀分布。除糖粒状纳长石外，常伴有较均匀分布的细鳞片状的白云母和细小的石英粒，两者均为纳长石化作用的派生产物。细粒浸染状绿柱石矿化与其密切相关，同时铌钽铁矿含量也达万分之一左右。

③纳长石—铁锂云母交代阶段：与钠长石—白云母交代作用相近，但暗绿色、浅绿铁锂云母代替了白云母。在蚌渺、芹菜沟等地特别发育。与细粒浸染状绿柱石矿化关系密切，同时尚伴有铌钽铁矿。

④云英岩化阶段：为较晚期的交代作用。由白云母(铁锂云母)与石英细粒组成，以白云母含量居多，常有黑色电气石共生。云母与石英均为细粒状集合体，呈不规则、囊状、网状沿伟晶岩裂隙或沿岩脉与片岩接触处分布。此类交代集合体中，也常见有细粒状绿柱石，但铌钽铁矿甚微。

3.4 矿石物质成分

3.4.1 矿石矿物成分

伟晶岩脉的矿物成分主要有微斜长石20%～25%、石英20%～30%、钠长石35%～60%，次要矿物有锰铝榴子石(0.5%)和微量白母。稀有金属矿物种类远较其他类型矿床丰富，计有：铌铁矿、锰铌铁矿、锰钽铁矿、锰钽矿、铌铁金红石、复稀金矿、黑稀金矿、细晶石、铌锡矿；绿柱石、锂辉石，锆石、富铝锆石；独居石、磷钇矿；铯榴石等。此外，尚伴有锡石、黑钨矿、白钨矿以及富含挥发组分的矿物，如黄玉、电气石、磷灰石等。矿物的晶体粗大，如黄连沟矿段可见绿柱石的体长2～5cm，直径1cm的晶体。

3.4.2 矿石的化学成分

矿区内的花岗伟晶岩脉，全脉都有一定的矿化，脉体即是矿体，矿化一般较均匀、稳定。一般的品位变化趋势由地表往深部，Ta2O5略有降低，Nb2O5略有升高，BeO的品位变化不明显。地表钠长石的含量和Nb的品位有同步消长关系；Nb的表现不明显；而Be两期矿化的复合含量与纳长石含量之间的对应关系较为复杂、多样，既有钠长石量少BeO含量高或较低的情况，也有钠长石量中等BeO含量高或较低的情形，或者钠长石量高，BeO含量低至中等的情况出现，其两者含量显示无规律可循。

矿区花岗伟晶岩中的锆石，依含铪、锆等元素种类的不同及含量高低，可分为富铪锆石、含铪锆石和普通锆石等三种。从地表和钻孔资料看，当富铪锆石含量高时，其他两种锆石含量相对减少，Ta、Nb矿化变富；反之，Ta、Nb矿化较贫。因此，利用不同亚种锆石的标型特征和含量，可以指导找矿评价工作。

据矿区单矿物化学分析资料，锡石中含钽铌很高，Ta2O5为0.84ω%～2.95ω%，Nb2O5在0.44ω%～1.70ω%之间，锡石的颜色与Nb、Ta含量有一定关系，一般锡石褐色越深，钽铌的含量越高。

据花岗伟晶岩矿体铌钽化学分析资料，Ta2O5含量最高为0.074ω%，最低为0.0042ω%；Nb2O5含量最高为0.014ω%，最低为0.006ω%。

3.5 围岩蚀变

区内围岩蚀变强烈，主要有硅化、钠长石化、电气石化、高岭土化等。其中以钠长石化、硅化和电气石化与铌钽铁矿化关系最为密切。现将主要蚀变种类及特征阐述于后。

钠长石化：主要表现为钠长石沿钾长石晶体自外向内进行交代，交代不完全者常留下钾长石残晶，交代完全者具钾长石假象，构成长石—石英交代集合体，穿插于早期钠长石颗粒之间，并交代了早期生成的白云母。此类蚀变分布较广，铌钽铁矿体和顶底板均较发育，与成矿关系最密切。

硅化：表现为后期酸性热液沿裂隙渗入，形成石英细脉，并使早期石英重结晶，少数在矿体中呈不规则石英团块。这类蚀变主要分布在铌钽矿体和顶、底板岩中，与成矿关系较为密切。

电气石化：表现为在伟晶岩脉体及围岩中，有大量的电气石石英脉、不规则电气石石英团块分布。该类蚀变主要分布在矿体和顶底板岩石中，与成矿关系较为密切。

花岗伟晶岩矿床中的铍矿化可划分为两期：早期的铍矿化是伟晶岩早期结晶分异的产物，绿柱石与微斜长石、石英共生；并可见到晚期生成的钠长石交代绿柱石、微斜长石、石英的现象，除早期Be矿化外，本区稀有元矿化(Ta、Nb、Zr、Hf及晚期的Be、Sn、W矿化，均与伟晶岩晚期结晶分异的产物钠长石化有关。

花岗伟晶岩中钠长石普遍发育。钠长石的种类有叶钠长石、薄片状钠长石和糖晶状纳长石等三种，它们与细晶石、锰钽铌铁矿、绿柱石、富铪锆石、锡石、锰铝石榴子石、石英等密切共生，在显微镜下可见到上述矿物互相穿插和镶嵌现象。稀有元素矿化与钠长石有密切的成因联系，是本区良好的找矿标志。

3.6 成岩成矿时代

矿区花岗伟晶岩脉群形成年龄为65×106a。矿区内围岩为燕山晚期的次斑状花岗岩和等粒状黑云母花岗岩组成，形成年龄为90×106a。(据滇西地质队1959～1962年铍矿勘查报告)。

4 矿床成岩成矿过程浅析

花岗伟晶岩的研究，至今已有200年的历史。期间各个学派提出过多种形成机制假说，较有影响的认识是岩浆结晶分异成因说和变质成因说两种。基于对黄连沟地质资料分析，初步认为其成岩成矿的可能过程如下：

含挥发份(F、H2O、CL、CO2等)、稀碱金属(Li、Rb、Cs)Na(K)和成矿元素(Nb、 Ta 、Be、 Sn等)的原始花岗质岩浆，在上侵过程中，一方面在闭封良好的构造、物理—化学环境内，岩浆的中部先于顶部及上部结晶固化，首先形成矿区主体斑状花岗岩。先行固结的斑状花岗岩，尤如一道屏障，导致临近固化部分的下部花岗质岩浆也出现类似于中部的低熔浆液，并在圈闭良好的介质中缓慢而充分结晶，形成侵入斑状花岗岩的等粒黑云母花岗岩小岩枝。据同位素年龄资料，矿区斑状花岗岩及等粒黑云母花岗岩成岩年龄为90×106a，相当于燕山晚期。

另一方面，因液态分异作用居于主导地位，从原始花岗质岩浆中分离出来的富含挥发份和成矿元素(Nb、Ta、Be)的低熔浆液，由于挥发份含量高，或主动侵位；或因其顶盖围岩(公养河群地层、前期形成的斑状花岗岩)破裂而发生被动侵位，并圈闭在外压远大于内压的系统内，充分结晶，造就伟晶岩主体。伴随低熔浆液的固化，即便无构造作用影响，也因其总体有所减少，相对出现有所开放的环境，随之引起物理—化学失去平衡，使已固化部份的伟晶岩产生裂隙，并造成伟晶岩矿物的蚀变(钠长石化、硅化、电气石化)——成矿作用，从而形成矿区原生的Nb、Ta、Be矿化伟晶岩型矿床。据同位素测年资料，成矿年龄形成于65Ma，相当于燕山期末—喜马拉雅期初时段。

尔后，由于新构造运动的影响，被抬升到地表，近地表的原生含矿伟晶岩脉遭受到风化作用的改造，结果造成原生的淋滤、迁移和再次富集。