内蒙古石灰窑铌钽矿床地质特征及控矿因素

段先哲，时　皓，李　南，孙　嘉，谭凯旋，谢焱石，冯志刚，胡　杨，王正庆

（1.南华大学核资源与工程学院，湖南衡阳421001；2.湖南省核燃料循环技术与装备协同创新中心，湖南衡阳421001；3.内蒙古自治区矿产实验研究所，内蒙古呼和浩特010031；4.南华大学国有资产管理处，湖南衡阳421001；5.中国地质科学院矿产资源研究所，北京100037）

内蒙古石灰窑铌钽矿床地质特征及控矿因素

段先哲*1，2，时皓3，李南4，孙嘉5，谭凯旋*1，2，谢焱石1，2，冯志刚1，2，胡杨1，2，王正庆1，2

（1.南华大学核资源与工程学院，湖南衡阳421001；
2.湖南省核燃料循环技术与装备协同创新中心，湖南衡阳421001；
3.内蒙古自治区矿产实验研究所，内蒙古呼和浩特010031；
4.南华大学国有资产管理处，湖南衡阳421001；5.中国地质科学院矿产资源研究所，北京100037）

铌和钽是非常重要的稀有金属，不仅在军事工业和科学技术领域，而且在民用领域有着广泛的用途，在国民经济建设中起着极为重要的作用。我国最近在内蒙古锡林浩特石灰窑地区发现了一大型铌钽稀有金属矿床，该矿床的发现对我国稀有金属资源勘查与开发具有重要的指导意义。详细分析了该矿床地质特征和控矿因素，主要获得如下认识：（1）矿床类型属岩浆后期交代蚀变碱性花岗岩型稀有金属矿床，矿体形态明显受岩体控制；（2）矿床主要产于花岗岩体的隆起和浅部部位，主要受岩浆岩侵位、断裂构造产状特征和围岩蚀变等因素控制。可为铌钽等稀有金属矿在矿区外围及深部找矿，以及在我国寻找同类型矿床提供地质依据。

花岗岩型铌钽矿床；交代蚀变；地质特征；控矿因素；石灰窑

铌、钽是非常重要的稀有金属，不仅在军事工业和科学技术领域，而且在民用领域有着广泛的用途，在国民经济建设中起着极为重要的作用［1-7］。内蒙锡林浩特石灰窑铌钽矿床是我国最近发现的一大型稀有金属矿床［8］，该矿床的发现不仅能将推动该区的经济发展，而且对我国稀有金属资源勘查与开发具有重要的指导意义。

该矿床位于锡林浩特市东南约52km，行政区划属白音锡勒镇管辖。矿床工业类型属于与岩浆气液（高温）有关的花岗岩型矿床；成因类型属岩浆期后交代蚀变类型稀有金属矿床。矿区水文地质条件简单，矿体埋藏浅，可以露采。本文主要论述花岗岩型铌钽矿床的地质特征及其控矿因素。

1　矿区地质特征

1.1地层

矿区第四系分布广泛，仅见上二叠统林西组出露。该地层主要出露于种畜场石灰窑—敖包图一带，其它地段出露零星。岩性以暗黑色炭质板岩、浅灰色粉砂质夹泥灰岩、变质砂岩为主。石灰窑以北一带出露的林西组地层，走向60°～85°，倾向南东，倾角56°～72°；局部地段受断层、动力挤压或岩体影响，产状有些变化。

1.2构造

1.2.1褶皱

矿区褶皱构造属背斜构造，其轴向北东60°～70°。核部为Ⅰ、Ⅳ、Ⅴ号岩体，局部可见林西组残留板岩、蚀变英安岩顶盖，产状平缓。西北翼为林西组板岩及结晶灰岩，岩层倾向北西，倾角35°～76°；东南翼为林西组板岩、变质砂岩夹砂质灰岩透镜体，倾向南东，倾角40°～73°。

1.2.2断层

矿区经多次构造运动，断裂发育，因受后期强烈的糜棱岩化作用，构造形迹改造，第四系覆盖较广，对断层观测研究困难较大。已发现断层4处，编号为F1-F4，F1、F2、F4为正断层，F3为平推断层，断层规模大小不一。正断层一般规模较大，走向北东50°～60°，而平推断层规模较小，走向北西320°。据1∶20万区域地质调查资料，平推断层晚于正断层。

1.2.3断裂

矿区位于种畜场—海流特山破碎带中部，其呈北东40°～60°走向横贯测区大部，呈不规则的带状延伸。

矿区由3条大致平行，地表出露长度0.5～9.7km，宽30～220m，走向NEE向挤压破碎带组成，破碎带岩性为燕山期碎裂花岗岩、碎裂岩、花岗质糜棱岩及晚二叠世的千糜岩、绿帘石化灰岩。该破碎带为燕山早期岩浆岩和岩浆期后的气成热液活动创造了良好的条件，使岩石遭受了多次交代作用，形成了钠长石化、云英岩化及一系列伟晶岩、绿柱石石英脉等，并伴随生成了有关的稀有金属矿产、其他内生矿产及萤石矿等。

1.3岩浆岩

矿区岩浆活动频繁，侵入岩比较发育，处于锡林浩特构造岩浆岩带中段，岩浆岩体时代为二叠纪、侏罗纪。侏罗纪花岗岩岩体在矿区出露最广泛，岩体受后期气成热液作用影响，部分地段具不同程度的钠长石化和云英岩化，多为面型交代蚀变。通过1∶1万地质草测圈定了具有一定规模的蚀变岩体8处，编号为Ⅰ-Ⅶ，各岩体普遍存在不同程度的蚀变现象，形成深度较浅，多为复式岩体，成岩时代为燕山早期。现将典型的Ⅴ号岩体地质特征分别概述如下：

该岩体出露长度730m，宽100～240m，面积约0.1km2，呈岩墙状产出，走向北东55°，倾向南东，倾角34°～40°。

在岩体北侧见有大量英安岩残留顶盖，局部地段被钠长石化花岗岩岩枝穿插强烈，形成角砾状英安岩（或称捕虏体），显然岩体与上二叠统林西组呈侵入接触关系。

主要岩石为云英岩化花岗岩、云英岩化钠长石化花岗岩、钠长石化花岗岩及云英岩。

岩石矿物成分为钠长石、微斜长石、石英、铁锂云母、白云母及少量条纹长石、黑云母、萤石、黄玉、黑钨矿、锡石、铌钽铁矿等。

岩石具叶片、鳞片变晶结构、蚀变交代结构、变余花岗结构、糖粒状变晶结构，块状构造。

岩石副矿物特征为锆石—独居石型，常伴有少量锡石、黑钨矿、辉铋矿、电气石、萤石、黄玉等。

该岩体蚀变较强烈，主要为云英岩化、钠长石化，二者互相叠加，分带不明显。

1.4围岩蚀变特征

区内岩浆活动频繁，岩石均有不同程度的热液蚀变作用，既发育面型的中心式蚀变，亦有线型的渗滤式蚀变。根据矿物蚀变组合及野外观察，面型蚀变分为云英岩化、钠长石化、天河石化、白云母化和黄玉化，线型蚀变有硅化、萤石化等。

1.4.1云英岩化

是矿区一种与矿化关系较为密切的热液蚀变，表现为石英和白云母置换长石，与其共生的矿物尚有黄玉和萤石。

铌钽铷矿化与云英岩化关系密切，随云英岩化的增强，铌钽铷矿化品位增高。

1.4.2钠长石化

该蚀变是矿区分布最广泛，且与成矿最密切的蚀变类型，属于面型蚀变。热液交代作用早期表现为微斜长石化和白云母化，微斜长石化主要表现在微斜长石置换斜长石，即沿着斜长石的双晶结合面及解理裂隙进行交代。钠长石化表现为钠长石交代钾长石、早期更长石及石英，与钠长石共生的矿物有萤石，是稀有金属最主要的富集带。钠长石含量不一，均高于30%，个别地段达45%～50%。岩石为灰白色、白色，具块状构造，中细粒结构，造岩矿物多为他形，具变余花岗结构，矿物粒度一般1～2mm，个别达5mm。这一带钠长石化强烈发育，钠长石多呈半自形—他形板条状、糖粒状，个体长约0.1～1.6mm，无规律嵌入在钾长石、石英体内或其它矿物之间或逐层扩散呈雪球状。石英在该带岩石中含量显著增高，石英的再生长作用甚为发育，可明显见到晚期钠长石被石英包裹的现象。

该带岩石主要由石英、微斜条纹长石、钠长石及少量云母组成，其次有锡石、黑钨矿、电气石、萤石、锆石、铌钽铁组矿物、磁铁矿、独居石、磷钇矿等。

2　矿床地质特征

2.1矿床分布及矿体特征

石灰窑矿体位于矿区中南部。铌钽矿体赋存于燕山早期蚀变碱性花岗岩体内，多呈壳状产于岩体顶部裂隙密集带的钠化花岗岩中，矿化主要受岩体的微细构造（原生节理、矿物颗粒间的空隙、解理、双晶结合面）及后生构造裂隙所控制。

各种用途再生水利用的水质标准和技术要求是再生水利用的起点。在美国，此类标准以专门的再生水法规规定，或者由健康和环境法律规定。各种用途水质、处理工艺、管网建设等技术标准，以及对水处理、水分配、用水设备和环境、健康问题进行的监管程序，其规定都非常详细。例如，对于管网系统中再生水和饮用水管网的交叉，美国的要求是在严格标记的前提下，每4年进行一次细致检查，以确保再生水与饮用水不会混合。补给地下水的再生水项目，均要求通过监测井等方式防范污染地下水。卫生部门对污水利用的合法性，即水质标准、规程以及其他相关法律的适用进行监管。

工业矿体规模大小不一，铌钽矿体一般长度94.5～1140m，延深40～590m。各矿体展布方向严格受岩体控制，其产状同蚀变岩体产状基本相近，以岩体顶部含矿较富，走向北东向、近东西向，倾角较缓，倾角6°～40°。矿体呈似层状或厚板状产出，局部具分叉现象。

矿石品位均匀，铌钽矿石一般Ta2O5含量在0.012%～0.046%之间，（Ta，Nb）2O5含量在0.015%～0.093%之间。

在Ⅴ号岩体中，普遍含铷、锂。其中Rb2O品位一般在0.10%～0.20%之间，最高品位达0.38%；锂仅部分样品含量达到伴生综合回收工业指标要求，最高品位Li2O为0.73%。

2.2矿石矿物组成

矿石的矿物成分较复杂，铌钽矿物包括铌锰矿、铌钽铁矿、铌钽锰矿、锡锰钽矿、细晶石，其它金属氧化物有黑钨矿、锡石、绿柱石，少量的独居石、磷钇矿、钨铅矿、钛铁矿、褐铁矿、赤铁矿，金属硫化物主要为黄铁矿、磁黄铁矿、黄铜矿、闪锌矿，其它非金属矿物包括铁锂云母、白云母、绿鳞云母、黑云母、微斜长石（天河石）等。

2.3矿石结构构造

矿石结构为变余花岗结构、交代残余结构、鳞片变晶结构、糖粒状变晶结构。

矿石构造以稀疏浸染状、块状构造为主，次为条带状构造、团块状构造。

石灰窑铌钽矿区中Ⅴ-1矿体规模较大，其它工业矿体规模较小。Ⅴ-1号矿体产于Ⅴ号花岗岩体中，矿体产出在岩体隆起部位和浅部，明显受岩体控制，矿体产状基本同蚀变岩体产状一致。Ⅴ-1号矿体矿石品位变化均匀，Ta2O5品位在0.0061%～0.046%之间，平均0.01476%，品位变化系数32.09%；（Ta，Nb）2O5品位在0.0129%～0.093%，平均0.02615%，品位变化系数33.13%；伴生Rb2O品位在0.055%～0.38%之间，平均0.1755%，品位变化系数25.21%。

Ⅴ-1矿体矿化富集在空间上的变化规律表现为，地表以岩体中南部钠化、云英岩化较强烈，为铌钽富矿地段，矿化连续均匀，其岩体西部，随着钠化、云英岩化逐渐减弱，品位降低，岩体深部，随着钠化、云英岩化减弱，铌钽品位亦随之降低，即成矿元素的含量与形成深度呈负相关，深部矿体出现分枝现象且局部可见夹石。

3　控矿因素

3.1构造控矿因素

矿区构造位置处于种畜场—海流特山破碎带中部，是矿区直接的控岩、控矿构造，燕山早期蚀变花岗岩体的长轴展布方向同区域性地层褶皱和断裂构造方向一致。同时蚀变岩体周围的花岗岩、板岩普遍具碎裂结构，这不仅是气成热液的良好通道，也有利于交代作用，对成矿有利。

铌钽矿体多呈壳状产于岩体顶部裂隙密集带的钠化、云英岩化花岗岩中，矿化主要受岩体的微细构造（原生节理、矿物颗粒间的空隙、解理、双晶结合面）及后生构造裂隙所控制，这些微构造为矿体的直接储矿构造。

3.2岩浆岩控矿因素

根据稀有金属矿床的地质特征，稀有金属元素主要富集在岩浆阶段末期以至岩浆期后阶段残余岩浆热液的挥发分中。花岗岩呈小岩株、岩墙侵入林西组地层中，易形成封闭或半封闭环境，致使岩浆长期处于融熔状态和挥发分的集中，有利于交代蚀变作用和稀有金属元素的富集。

3.3蚀变控矿因素

区内岩石蚀变种类较多，主要有硅化、钠长石化、云英岩化、钾长石化、天河石化、黄玉化、白云母化、萤石化、绢云母化、电气石化等。其中，钠长石化和云英岩化是岩体中主要的铌钽成矿阶段的主要交代蚀变作用。

4　结论

内蒙古锡林浩特石灰窑铌钽矿床是我国最近发现的一大型稀有金属矿床。通过详细分析该矿床地质特征和控矿因素，可以获得如下认识：（1）矿床类型属岩浆后期交代蚀变碱性花岗岩型稀有金属矿床，矿体形态明显受岩体控制。（2）矿床主要产于花岗岩体的隆起和浅部部位，主要受岩浆岩侵位、断裂构造产状特征和围岩蚀变等因素控制。

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A

1004-5716（2016）02-0123-03

2015-09-30

2015-10-21

国家自然科学基金（41503016）；湖南省教育厅优秀青年项目（15B201）；国防基础科研计划项目（B3720110004）；南华大学博士科研启动基金（2014XQD08）；内蒙古地质勘查专项资金；南华大学“蒸湘学者计划”；中国博士后科学基金。

段先哲（1985-），男（汉族），湖南娄底人，讲师，现从事地球化学和矿床等方面的研究工作。