陕西丹凤地区资峪沟伟晶岩铷矿赋存状态

宋公社 许 锋 王明志 李长春 王洁明 杨志军

(陕西省地质调查中心)

陕西丹凤地区资峪沟伟晶岩铷矿赋存状态

宋公社 许 锋 王明志 李长春 王洁明 杨志军

(陕西省地质调查中心)

介绍了丹凤地区花岗伟晶岩脉中铷矿矿石特征、岩石化学成分，分析了铷元素在矿石中的赋存状态，采用一系列矿物学(电子探针波谱及能谱分析)和地球化学(元素相关性计算)方法进行分析计算，结果表明：矿石中铷与钾元素铷与钾关系密切，主要赋存于含钾矿物的钾长石和云母中，铷的载体矿物为钾长石、白云母、黑云母等。

花岗伟晶岩脉 铷矿 赋存状态 载体矿物

稀有金属由于大多具有耐高温、抗腐蚀、强度大、导电和导热等特殊性能，已成为国家战略性资源。通过在陕西丹凤—商南一带开展稀有矿产调查评价工作，在丹凤县资峪沟一带发现伟晶岩型铷矿，通过工作，圈出铷矿体8条，资源量较为可观。通过对含矿地质体进行研究，认为铷矿体主要位于该区出露的花岗伟晶岩脉中。迄今为止，在地壳中未发现铷的独立矿物，对该区铷元素的赋存状态进行分析，有利于在区内开展以铷为主的稀有矿产调查评价工作，对于寻找铷等金属矿产也有一定的指导意义。

1 区域地质概况

1.1 地 层

区内是秦岭造山带最为复杂的地区，经历了多次构造运动和变形变质，不同时期地层均以构造关系相叠置、拼贴，内部难以建立有序的地层层序。区内地层由两大板块的边缘地层及结合带-混杂岩带组成，形成工作区南、北、中不同的地层构造格架。基底地层主要由古元古界秦岭岩群、陡岭岩群，中元古界峡河岩群、青白口系耀岭河组、新元古界丹凤岩群、中元古界武关岩群和下古生界二郎坪群、中生界刘岭岩群组成。沉积盖层主要有上震旦统陡山沱组、灯影组、寒武系水沟口组、岳家坪组、中生界上白垩统等及第四系松散堆积物。

1.2 构 造

工作区是秦岭地区构造最为强烈的地区之一，商丹地壳对接带是华北板块和扬子板块的结合带，带北属华北板块活动大陆边缘，带南为扬子相对稳定的大陆边缘，呈近EW向展布，位处板块活动大陆边缘外侧，具原特提斯洋板块俯冲碰撞遗迹，保存连续增生造山过程中弧前盆地形成的非稳定沉积，构造地质实体包括商丹蛇绿构造混杂岩带、中秦岭冲断带和山阳—凤镇断裂带[2]。

1.3 侵入岩

区内侵入岩广泛发育，主要分布于商丹地壳对接带以北—北秦岭活动陆缘弧和商丹地壳对接带中，侵入岩具有多期次、多类型、多成因特征。商丹断裂带以北出露了中元古代三岔河变质中—基性杂岩体，新元古代松树沟超镁铁岩体、富水基性杂岩体、商南花岗岩体以及古生代花岗岩体、花岗伟晶岩脉等。商丹地壳对接带出露了中生代的宽坪岩体、铁峪铺岩体等花岗岩体，古城岩体等中—基性岩体及其相对应的伟晶岩脉，表明了北秦岭及板块对接带区域是秦岭造山带构造岩浆活动最为强烈而活跃的地带。

2 矿区地质特征

含铷花岗伟晶岩脉位于商丹蛇绿混杂岩带中，带内出露地层为新元古代丹凤岩群，该区燕山期岩浆活动强烈，受构造控制，岩体呈SEE—NWW向展布，带内出露花岗岩体有宽坪岩体[1]、铁峪铺岩体及高山寺岩体，在岩浆活动晚期，含挥发分及稀有金属元素的残余岩浆沿前期岩浆岩的裂隙及边部围岩的薄弱部位侵入，形成含稀有金属元素的花岗伟晶岩脉[3-4]。

资峪沟铷矿体位于宽坪岩体南部的花岗伟晶岩脉中。宽坪岩体以似斑状二长花岗岩为主，斑状矿物为钾长石。在岩体两侧地层中，均见有花岗伟晶岩脉出露，在岩体南部—资峪沟一带花岗伟晶岩脉较发育，岩脉走向与区域构造线基本一致，呈SEE—NWW向展布，脉体长500～3 400 m，宽6～25.69 m，脉体倾向以0°～20°为主，倾角一般较陡，为70°～85°，脉体与围岩界线清晰，岩脉相互基本平行，脉体间距为数米到几十米不等，脉体具有分枝复合现象。脉体岩性为微斜长石花岗伟晶岩，呈浅肉红色，中—粗粒结构，块状、脉状构造，主要造岩矿物以微斜长石、斜长石、石英为主，少量黑云母、白云母、石榴子石，个别岩脉中还可见到微量的电气石。矿区内伟晶岩脉均含铷矿化，部分脉岩部分地段属全岩铷矿化，铷矿化主要位于伟晶岩脉内部，共圈出铷矿体8条，矿体长数百米到几千米不等，宽度一般为数十米，品位变化较大，为(0.043～0.105)×10-2，矿体中未发现铷的独立矿物。

3 含铷矿石特征

3.1 矿石岩性特征及矿物组成

(1)云英岩化微斜(条纹)长石花岗伟晶岩。岩石呈肉红色，组成岩石的主要矿物为微斜(条纹)长石、微斜长石、斜长石、石英，其次为石榴石、白云母、锆石，再次少见铌铁矿、独居石、黄铁矿、褐铁矿、黄铜矿及方铅矿等。岩石具花岗结构、伟晶结构、条纹结构、交代结构、包含结构，似文象结构、蠕英石结构等，块状构造，稀疏浸染状构造。岩石蚀变较弱，具弱绢云母化。岩石受后期热液影响，普遍具有不同程度的蚀变现象，其中微斜(条纹)长石、微斜长石普遍发育蚀变，形成后期细小石英、斜长石及云母类矿物等。矿物间交代现象较明显，尤其是微斜长石与斜长石之间的交代强烈处形成典型的蠕英石结构等。

(2)云英岩化微斜长石花岗伟晶岩。岩石呈浅肉红—肉红色，主要组成矿物为微斜长石、石英、斜长石，其次石榴石、黑云母，再次为锆石、独居石等。岩石具花岗结构、伟晶结构、交代结构、似文象结构，块状构造。岩石具弱绢云母化、弱碳酸盐化等；岩石蚀变明显，微斜长石具较强蚀变，沿微斜长石边部见明显的石英、斜长石及白云母发育。

3.2 矿石化学成分

3.2.1 光谱半定量分析

对微斜长石-微斜(条纹)长石花岗伟晶岩石样品进行光谱半定量分析，结果见表1。

由表1可知：资峪沟微斜长石-微斜(条纹)长石花岗伟晶岩中铷含量均高于边界品位，除了铷元素达到边界品位或最低工业品位外，其他元素均未达到综合回收品位。

3.2.2 矿石多元素分析

对资峪沟矿样(样号14-16-18-22)进行配矿并定量分析矿石多元素，可知矿石中Rb2O品位为 0.073 6%，根据《矿产资源工业要求手册》及《铷矿地质规范标准》，矿石中铷品位高于边界品位，其他无伴生综合利用元素，有害元素磷、砷等含量不高。

4 铷的赋存状态

4.1 研究方法

通过显微镜下鉴定、X衍射分析、MLA分析、光谱半定量及多元素分析等手段查清矿石组成岩性特征、矿石矿物组成、矿石化学成分。借助电子探针波谱、能谱分析、单矿物分析、相关关系计算、铷元素配分计算等方法查明矿石中铷的主要赋存形式和分布趋势，并对载铷矿物粒度特征及嵌布特征进行详细阐述。另外，对矿石中稀有-稀土矿物嵌布特征进行详细阐述。

4.1.1 样品采集

铷矿石赋存状态研究样品共计63件，样品新鲜，无氧化，均采至探槽和钻孔中，其中资峪沟含铷伟晶岩脉矿样34件，围岩样12件，点样17件，总重208.6 kg。

表1 矿石光谱半定量分析结果

4.1.2 样品加工及分析

4.1.2.1 赋存状态研究岩矿样品

磨制高质量薄片、探针片、光片、砂光片等以供显微镜下鉴定，所用显微镜为高—中倍德国蔡司CARL ZEISS Axioskop 40显微镜。

4.1.2.2 选矿试验样品

选矿试验样品中Rb2O品位要求配至0.06%～0.085%。为达到要求的配矿品位，按品位高低区间合并成5件样品(合并原则及配矿比例见表2)，合并后的样品分别化验Rb2O品位，并按一定比例配比，配矿后的试验样品经化验，Rb2O品位0.074%，满足要求。并对配矿后的矿样分别进行光谱半定量分析、多元素分析、MLA分析及X衍射分析。

表2 选矿样品点样及合并原则与配矿比例

4.1.2.3 电子探针波谱、能谱分析

将磨制的电子探针片，通过在显微镜下详细观察，选出具有代表性的样品进行电子探针波谱及能谱分析。其中波谱分析在中国地质调查局西安地质调查中心测试中心进行，电子探针的型号JXA-8100。能谱分析是在西北有色地质研究院QUANTA 650F高分辨场发射扫描电镜下完成。

4.1.2.4 单矿物分析

资峪沟矿体中白云母含量较少，为准确查定云母类型及云母中含铷情况，利用该区另一件铷矿区中的样品，进行破碎富集挑选白云母单矿物，进行单矿物中铷、锂等化验分析及X衍射分析。

4.2 矿石中铷元素赋存状态

4.2.1 非金属矿物与铷的关系及嵌布特征

(1)微斜长石-微斜(条纹)长石与铷的关系。岩石样品电子探针分析结果显示：微斜长石成分为钾长石；微斜(条纹)长石成分为钾长石端员和钠长石端员，主体为钾长石，条纹成分为钠长石。钾长石中w(Rb2O)为(0.07%～0.31%)，平均0.14%(46件点样品)。钠长石中无铷含量显示，说明钾长石与铷关系密切，钠长石与铷关系不密切。

(2)微斜(条纹)长石-微斜长石嵌布特征。微斜长石-微斜(条纹)长石是矿石中主要的组成矿物，以微斜(条纹)长石为主。微斜长石格子双晶普遍发育，85%的微斜长石中有细条状、细脉状、雨滴状、细线状的钠长石嵌晶，分布于微斜长石颗粒边部，形成微斜(条纹)长石，条纹结构发育。

4.2.2 斜长石与铷的关系及其嵌布特征

(1)斜长石与铷的关系。斜长石样品电子探针波谱、能谱分析结果显示，斜长石中无铷含量显示，说明斜长石与铷关系不密切。

(2)斜长石嵌布特征。斜长石呈他形粒状-半自形板状，粒径相对微斜(条纹)长石较细。镜下观察斜长石嵌布特征：①蚀变较弱，聚片双晶发育，镜下为更长石-钠长石，沿微斜长石破碎裂隙分布；②局部有破碎及错动现象，沿破碎裂隙有微斜长石分布，并有交代现象。

4.2.3 石英与铷的关系及其嵌布特征

(1)石英与铷的关系。对矿石中石英样品进行电子探针波谱、能谱分析，结果表明无铷含量显示，说明石英与铷关系不密切。

(2)石英嵌布特征。①他形粒状，粒径较粗，为0.5～2.5 mm，主要呈集合体位于长石粒间，局部呈团状分布，与长石关系密切；②粒径相对较细，为0.01～0.05 mm，局部达0.11 mm，呈细粒集合体沿微斜(条纹)长石破碎裂隙、岩石破碎裂隙分布。

4.2.4 白云母与铷的关系及其嵌布特征

(1)白云母与铷的关系。对白云母进行了电子探针波谱分析和白云母单矿物分析，结果显示白云母中w(Rb2O)为(0.03%～0.53%)，平均0.16%，说明白云母与铷关系密切。

(2)白云母嵌布特征。矿石中云母以白云母为主，黑云母少见。其中资峪沟矿体中白云母含量相对较少，标本上零星可见，呈碎片状，显微镜下呈他形-半自形细片状，局部为粗片状，长径0.1～1.1 mm，位于微斜长石粒间、破碎裂隙中。

4.2.5 其他矿物与铷的关系

资峪沟含铷花岗伟晶岩脉中还可见到极少量的黑云母、石榴子石及稀有-稀土矿物(铌铁矿、含铌钛铁矿、褐钇铌矿、磷钇矿，锆石、独居石)等，该类矿物在矿石中含量较少，嵌布类型简单，除黑云母外，其余矿物与铷关系不密切，与主要载铷矿物关系也不太密切。

5 矿石中Rb2O与K2O等常量元素相关性

矿石中铷以类质同象形式主要存在于钾长石中，其次赋存于白云母、黑云母等含钾矿物中。对原矿样品常量元素分析结果进行相关性计算，结果见表3。

表3 铷与其他常量元素相关性系数

由表3可知：矿石中Rb2O与K2O的相关性最密切，其次与Al2O3、Li2O关系密切，而与Fe2O3、SiO2、Na2O、CaO等相关性不密切。

6 结 语

在分析丹凤地区花岗伟晶岩脉中铷矿矿石特征、岩石化学成分的基础上，详细研究了铷元素在矿石中的赋存状态，对于区内的找矿工作具有一定的参考价值。

[1] 张成立，张国伟，卢欣祥，等.东秦岭宽坪花岗岩体特征及其成因[J].西北地质科学，1994(1)：11-19.

[2] 张宏飞，张本仁，赵志丹，等.东秦岭商丹构造带陆壳俯冲碰撞-花岗质岩浆源区同位素示踪证据[J].中国科学：D辑，1996(3)：17-115.

[3] 王登红，邹天人，徐志刚，等.伟晶岩矿床示踪造山过程的研究进展[J].地球科学进展，2004，19(4)：614-620.

[4] 李健康，王登红，张德会，等.川西伟晶岩脉型矿床的形成机制及大陆动力学背景[M].北京：原子能出版社，2007.

Occurrence State of Ziyugou Pegmatite Rubidium Mine in Danfeng Area,Shaanxi Province

Song Gongshe Xu Feng Wang Mingzhi Li Changchun Wang Jieming Yang Zhijun

(Geological Survey of Shaanxi Province)

The ore characteristics and chemical compositions of rock mass of the rubidium mine in pegmatite veins are introduced in detail,the occurrence state of Rb in the ores is researched,a series of mineralogy(electron probe spectrum and energy spectrum analysis)and geochemical(elemental correlation calculation)method are used to conduct analysis and calculation.The results show that:rubidium and potassium in ores are closely associated with each other,they are mainly distributed in potassium feldspar and mica that are containing potassium minerals,rubidium carrier mineral are potassium feldspar,muscovite and biotite.

Granitic pegmatite veins, Rubidium mine, Occurrence state, Carrier minerals

2015-07-10)

宋公社(1968—)，男，工程师，710068 陕西省西安市碑林区友谊西路243号。