大兴安岭地区铌钽矿找矿潜力的初步分析

毛朝霞，郑常青，毕中伟，杨雅军，柴 璐，张春鹏

1.吉林大学地球科学学院，吉林长春 130061；2.中国地质调查局沈阳地质调查中心（沈阳地质矿产研究所），辽宁沈阳110034

大兴安岭地区铌钽矿找矿潜力的初步分析

毛朝霞1，2，郑常青1，毕中伟2，杨雅军2，柴 璐2，张春鹏2

1.吉林大学地球科学学院，吉林长春 130061；2.中国地质调查局沈阳地质调查中心（沈阳地质矿产研究所），辽宁沈阳110034

大兴安岭地区发育包括碱性钙碱性岩石等的多种类侵入岩与火山岩，具有铌钽成矿的地质条件,但是总体找矿工作程度较低.区内产出面积较大的铌元素化探异常，说明大兴安岭地区具有较好的找矿远景.通过对大兴安岭地区区域地质特征和已发现矿床地质特征的介绍，对该区铌钽化探异常及找矿潜力进行了初步分析，并提出了铌矿找矿的技术方法.

铌钽矿床；成矿条件；找矿潜力；大兴安岭

铌（Nb）钽（Ta）属于稀有金属资源.近年来，我国稀有金属工业发展很快，对稀有金属精矿原料的需求呈逐年快速增长趋势，需要从国外大量进口各种稀有金属精矿，供需矛盾日益突出［1］.大兴安岭地区已发现有巴尔哲特大型稀有稀土矿床和红花尔基铌钽矿床.通过进一步对区域地球化学进行研究，认为大兴安岭地区具有较好的找矿前景.

1 区域地质特征

大兴安岭地区行政区划地跨黑龙江和内蒙古两省区，东依小兴安岭，西临呼伦贝尔大草原，南濒松嫩平原，北靠中俄边界黑龙江.大兴安岭地区地处古生代古亚洲构造域与中生代环太平洋构造－成矿域强烈叠加的区域.本区大地构造演化大体经历了前寒武纪古陆（块）形成、古生代古亚洲洋构造域和中生代滨太平洋构造域3个构造阶段（见图1）.绝大部分地区都是以晚古生代（尤其是二叠系）地层为基底，上覆侏罗系—白垩系的陆相中－酸性火山岩，而早古生界尤其是前寒武系地层较为少见［2］.

与铌钽矿成矿有关的岩石类型均有多处出现.在莫尔道嘎地区北西侧草坡沟出露中粗粒黑云母正长岩；奇乾地区两间房南、骆驼山一带发育有斑状中粒角闪正长岩，属碱性岩系列；另外在黑河市大黑山一带也有碱性花岗岩与粗中粒碱长花岗岩产出.司幼东［3］对内蒙古北部花岗伟晶岩类的矿物－地球化学进行了调查研究，该伟晶岩规模较大，蕴藏有用矿物较多.伟晶岩脉多赋存于片麻岩类及斑状花岗岩中，脉体的成带性比较清楚，可以分为原生晶出作用带及后生交代作用带等，产出有用矿物如绿柱石、锂辉石、锂云母及钶钽酸盐矿物类.

图1 大兴安岭北段构造区划及铌钽矿床找矿远景区分布图（据文献［4］修改）Fig.1 Tectonic division and distribution of Nb－Ta deposit prospect areas in Northern Daxinganling（Modified from Reference［4］）

2 铌钽矿床类型及典型矿床成矿特征

2.1 地壳中铌钽的分布

地壳中铌的丰度为20×10－6，钽的丰度为2.4×10－6.在各类岩浆岩中铌和钽的含量见表1.

表1 铌和钽在岩石和矿物中的含量统计表Table 1 Contents of niobium and tantalum in the lithosphere and minerals

2.2 铌钽矿床的主要矿床类型

Dill对铌钽矿床进行了岩浆矿床和沉积矿床的分类［5］，具体如下.

A.岩浆Nb－Ta－Sc矿床

a.在钙碱性和碱性岩中浓集成矿

（1）花岗岩中

（2）伟晶岩中

b.与碱性火成杂岩体和碳酸岩中Nb富集矿床

（1）以烧绿石为主的同心环状侵入体与碳酸岩

（2）铌钙钛矿为主的岩盆

B.沉积型铌钽矿

a.Nb－P－Ti红土和铝土矿

b.Sn－Ta－Nb砂矿

（1）残余，淋溶和冲积型砂矿

（2）海滩相和离岸Sn－Ta－Nb砂矿

2.3 铌钽矿床成矿模式

Dill［5］总结归纳了多种铌钽矿成矿模式，包括产在伟晶岩中的矿床，以及产在碱性岩浆杂岩中的铌矿床［6］，在钙碱性－碱性花岗岩中Sn、Ta、Nb、Sc矿床等［7］.

2.4 典型矿床

本文重点介绍内蒙古巴尔哲特大型碱性花岗岩稀有、稀土矿床.很多研究者对该矿床进行了研究［8-11］.

2.4.1 矿区地质

巴尔哲矿床位于大兴安岭南缘内蒙古自治区扎鲁特旗境内，产于巴尔哲扎拉格东西向断裂构造和北北东向背斜的复合部位.北北东向背斜为矿区主体构造.北北东向断层只有一条并切穿矿体，其倾向北西西，倾角30～50°.

矿区出露地层为下侏罗统满克头鄂博组，为一套酸性火山熔岩及其碎屑岩，其上覆盖有第四系砂砾层、黄土、亚黏土及冰川漂砾等.

巴尔哲地区碱性花岗岩由801和802两个岩体组成：801岩体为典型的稀有稀土矿化碱性花岗岩，其中锆和稀土元素的储量已达超大型矿床规模；802岩体稀土元素和某些稀有元素含量也较高，但未形成工业矿床.

侵入岩主要为侵入下侏罗统地层的钠闪石花岗岩.岩体Rb－Sr等时线测年值为127.2Ma，ISr＝0.7071.脉岩有花岗细晶岩脉、闪长玢岩脉、长石斑岩脉及石英斑岩脉等.脉岩走向北东，个别为北西向，脉岩长30～50 m，宽1～5 m.

含矿钠闪石花岗岩岩体特征：地表为东、西两个小岩体.西岩体近圆形，面积0.11 km2，东岩体呈哑铃状，面积0.24 km2，东西两岩体至深部汇合成一体.岩体向深部膨大，与围岩的侵入接触面均倾向围岩，倾角29～57°.根据岩体内部结构、构造及蚀变强弱差异，在垂向和水平方向均有分带现象.水平方向从岩体边缘向中心依次出现晶洞状钠闪石花岗岩带、伟晶状花岗岩带、强蚀变钠闪石花岗岩带.在垂直方向自上而下为强蚀变钠闪石花岗岩带、弱蚀变似斑状花岗岩带、似斑状钠闪石花岗岩带.

钠闪石花岗岩体中钇、铌、钽等稀有、稀土金属矿化普遍，矿化富集部位在岩体顶部变质交代作用强烈部位.已查明东岩体顶部为一富含钇、铌、钽的厚大板状矿体.

2.4.2 矿体地质特征

矿体分三元素矿体和二元素矿体.三元素矿体即含钇、铌、钽三元素矿体，产于东岩体顶部，与强蚀变钠闪石花岗岩带相吻合.自地表向深部达110～150m，地表出露长1090m，宽90～347m，平面呈亚铃状，矿体产状与东岩体产状一致，向四周倾伏，倾角35～60°.其与二元素矿体呈渐变关系.矿体四周倾伏部位有8 m厚的伟晶岩体（贫矿体）.普遍硅化、角岩化，近矿体处见有萤石、钠闪石、石英等细脉.矿体稀有、稀土金属矿化均匀，在水平方向由南西向北东矿体增厚，品位增高.在垂直方向，地表品位高，向下逐渐降低，矿石品位与蚀变强弱呈正相关关系.

二元素矿体产于蚀变钠闪石花岗岩岩体深部，即三元素矿体下盘.矿化自上而下逐渐减弱.矿体长1090 m，宽300～478m，厚206～245m.具明显的水平分带和垂直分带.在水平方向上自边部向内部分为3个相带：晶洞状钠闪石花岗岩带、伟晶状花岗岩带、强蚀变钠闪石花岗岩带.垂向上自上而下分6个带：晶洞状钠闪石花岗岩带、伟晶状花岗岩带、强蚀变钠闪石花岗岩带、弱蚀变似斑状钠闪石花岗岩带、似斑状钠闪石花岗岩带.东矿体从地表到深部分为伟晶状钠闪石花岗岩带、强钠长石化钠闪石花岗岩带、弱钠长石化钠闪石花岗岩带、未被交代的钠闪石花岗岩带.

2.4.3 矿石特征

矿石结构、构造：矿石具半自形粒状结构、斑状结构、包含结构.矿石构造为稀疏浸染状构造、斑杂状构造.

矿石矿物：矿体中共有44种矿物，其中稀有、稀土、放射性矿物12种，其他金属矿物17种，硅酸盐矿物11种，其他矿物4种.稀有、稀土矿物主要为羟硅铍钇铈矿、铌铁矿、锌日光榴石、烧绿石、独居石、锆石，次要的有铈铀钛铁矿、黑稀金矿、氟碳钙铈矿、钍石、硅铅铀矿、方解石.

矿物生成顺序：稀有、稀土、放射性矿物，从岩浆期原生结晶阶段的晚期开始形成，但主要在岩浆晚期交代阶段形成.矿物生成顺序是，造岩矿物→铁矿物→稀有、稀土、放射性矿物→金属硫化物→次生矿物.

微量元素：钠闪石花岗岩中Nb和Ba达工业品位，Zr和Ta可综合利用.都具有独立工业矿物兴安石、烧绿石、铌铁矿、锆石、黑稀金矿和铌金红石等.

2.4.4 围岩蚀变

岩体与围岩接触处围岩普遍遭受蚀变，主要蚀变类型有硅化、钠闪石化，少量萤石化、碳酸盐化、绿泥石化、霓石化等.硅化普遍分布在岩层近岩体处，其蚀变分两种形式，一是面型渗透交代，二是呈细脉状沿围岩节理裂隙充填交代.蚀变宽度达20～30 m.钠闪石化主要分布在近岩体处的围岩中，呈细脉状，脉厚1～2 mm.萤石化、碳酸盐化等多呈细脉状见于岩体上部及近岩体之围岩中.钠长石化是含矿岩体的重要蚀变类型，蚀变均匀，但主要分布于岩体的上部.

2.4.5 矿床成因及成矿时代

矿床成因为岩浆晚期分异交代矿床，成矿期为燕山期.全岩Rb－Sr等时线年龄为127.2Ma，（87Sr/86Sr）i＝0.7071；全岩εNd（t）＝1.88～2.40.东矿体Rb－Sr等时线年龄为（125.2±2）Ma.801岩体Rb－Sr等时线年龄为（121.6±2.3）Ma.

3 大兴安岭及邻区铌钽矿产分布状况

3.1 大兴安岭地区铌钽矿产分布

大兴安岭地区除上述的巴尔哲稀有稀土矿床外，在红花尔基地区也有矿化显示.在内蒙古1∶5万头道桥、大牛圈、那干楚、三道桥幅区调过程中，新发现稀有金属铌、钽、铷矿点1处，其中，铌、钽、铷稀有金属矿化的地表品位达到边界或工业品位，而且具有一定规模，其成因类型属火山岩型，有进一步工作价值.值得指出的是在大兴安岭南端锡林浩特附近新发现大型石灰窑矿床，属于与岩浆气液（中高温）有关的钠长石、锂云母花岗岩型钽、铌、铷矿床［12］.

3.2 大兴安岭邻区铌钽矿产分布

在大兴安岭邻区俄罗斯境内发现多处铌钽矿床.主要有：

（1）Orlovskoye中型钽、锂、锡、氟矿床

矿床位于花岗岩地块西部的网脉状花岗斑岩的顶部，钽矿体与交代蚀变花岗岩共生.平均品位Ta2O5为0.0098%.锂云母钠长石花岗岩厚度达到40 m，薄层黄玉石英云英岩见有铌钽铁矿巨斑和微晶斑晶出现.这类花岗岩钽含量最高（Ta2O50.017%~0.168%）.主要富钽矿物为铌钽铁矿，同时产出少量的锡石、黑钨矿、钨锰矿、独居石、黄玉、金红石和萤石.

（2）Spokoininskoye中型钨、钽、铌、锡矿床

晚侏罗世二云母花岗岩遭受了云英岩化蚀变，云英岩网脉（600 m×320 m）形成了一个马鞍形，厚度50～100 m.网脉带包括含钨石英白云母云英岩（主要类型）和17个石英脉带，主要矿物有黑钨矿、石英、白云母、萤石，次要矿物为磁黄铁矿、闪锌矿、黄铜矿、辉铋矿白钨矿、锡石、电气石和钽铌矿，局部有磷灰石、锆石、石榴石、黄玉和黄铁矿.黑钨矿中的铌钽含量为0.5%～1%.

（3）Malo-Kulindinskoye小型钽铍矿床

在含黑云母页岩、砂岩和砾岩中产出多个走向北西的伟晶岩脉.伟晶岩体呈透镜状、鞍状和不规则状.脉体厚1～18 m，沿走向延伸几百米.岩脉分为交代岩与部分交代岩两类.交代的伟晶岩主要由长石、石英、白云母和Ta、Be矿物组成.主要矿石矿物为铌铁矿，Ta2O5的品位为0.048%，BeO品位为0.104%，同时伴有铌、锡和锂异常.

4 铌元素异常区划分及有利成矿岩石

大兴安岭地区（北段）大部分地区开展了1∶20万水系沉积物测量工作，对铌元素进行了测试分析.根据地球化学元素分析结果，划分出6处找矿远景区（图1）.表2是对异常区内各元素含量（为进行区域性对比，经过了标准化处理）进行的统计分析.

从表2中可以看出各个异常的Nb元素含量高低（标准化数值越高，其平均值含量越高），以及与Nb元素同样具有较高含量的元素组合.

（1）红花尔基地区：异常区面积为6159 km2，Nb元素标准化数值的平均值为0.727 588，SiO2含量标准化数值均值为0.445 416，相对富集的元素为Cd.邓福理研究了阿尔山地区白音高老组的流纹岩、流纹质晶屑凝灰岩硅酸盐数据.经分析岩层中的火山岩大部分属亚碱性系列中的钙碱性系列，流纹岩以钠质流纹岩系列为主［13］.本区的红花尔基铌钽矿床的容矿岩石为白音高老组流纹岩.

（2）莫力达瓦地区：异常区面积为1336 km2，Nb元素标准化数值的平均值为0.798 116，SiO2含量标准化数值均值为0.174 328，相对富集的元素为V、Sr、Ba、Ti、Zr、Mo、Mn、Fe、Co、Ni、Ag、P等.本地区查巴奇二长花岗岩属于钙碱性岩，为高钾，硅过饱和岩石［14］.

（3）呼中地区：异常区面积为1017 km2，Nb元素标准化数值的平均值为0.90 171，SiO2含量标准化数值均值为0.214 302，相对富集的元素为V、Ti、Zr、Co、P等.区内侵入岩较发育，占总面积的43.31%左右.主要分布在中东部和西南部地区，总面积达277.24km2.侵入岩时代主要为晚侏罗世及晚三叠世.代表性的岩石类型有正长花岗岩、二长花岗岩、花岗斑岩、花斑岩和花岗闪长岩.对呼中地区碱性岩体的主量、稀土和微量元素成分分析和综合研究表明，不同时期的碱性岩岩石地球化学特征差异不明显，均属于过碱性的中酸性岩类，以相对贫Sr、Ba、高Rb，富集高场强元素为特征，稀土配分曲线呈特征的“V”字型，显示由弱变强的轻、重稀土元素分馏作用和逐渐变小的铕负异常［15］.

表2 1∶20万化探Nb异常的多元素标准化数值统计表Table 2 Standardized multi-element values of Nb anomalies by 1∶200 000 geochemical survey

（4）四五牧场地区：异常区面积为985 km2，Nb元素标准化数值的平均值为0.878 754，SiO2含量标准化数值均值为0.640 494，相对富集的元素为La、Th、U、B等.四五牧场地区的铌异常区应该与莫尔道嘎－奇乾地区两间房南、骆驼山一带发育有斑状中粒角闪正长岩（属碱性岩偏钙碱性系列的岩石）有关.另外在奇乾、大兴屯、八间房、乱石山及伊木河一带，在片麻状中、细粒黑云母花岗闪长岩中发育有花岗伟晶岩脉，也可能与存在的铌异常有关.

（5）乌奴格吐山地区：异常区面积为4779 km2，Nb元素标准化数值的平均值为0.914 139，SiO2含量标准化数值均值为0.518 6，相对富集的元素为La、Th、Zr等.

（6）高基高尔地区：异常区面积为1684 km2，Nb元素标准化数值的平均值为0.914874，SiO2含量标准化数值均值为0.559026，相对富集的元素为La、Th、Zr、Y等.

苟军等对满洲里南部白音高老组和玛尼吐组进行了岩石成因的研究［16］，认为玛尼吐组火山岩属于碱性系列，在SiO2－K2O图中落入钾玄岩系列区.本次选区的乌奴格吐山地区和高基高尔地区均分布有大量的玛尼吐组岩石.其高铌含量应该与玛尼吐组岩石有关系.

5 找矿方法

（1）野外调查有针对性

在野外调查过程中注意伟晶岩、碱性岩脉岩的含矿性.Dill等提供了铌钽矿物的一些照片［5］，熟记这些图片中的含铌钽矿物有助于野外找矿.

（2）重点集中于几个化探异常区进行异常查证

对前述的6处找矿远景区，在综合研究的基础上，择优开展大比例尺化探工作，以期获得异常，缩小靶区.化学分析的元素要有选择地进行，如在西部地区的乌奴格吐山与高基高尔远景区需要分析La、Th、U、B等元素.

（3）对可能赋矿岩体与控矿构造进行多方法应用研究

可以采用物探和遥感的方法.其中物探方法中，利用磁法等技术进行脉岩解译，进行岩体产状分析，了解深部岩体的产出与延伸等；利用遥感方法则可以进行宏观构造解译，进行隐伏断裂或者与岩浆侵入或喷发有关的线环状构造解译等.

致谢：沈阳地质调查中心赵春荆研究员提供了东北亚地区的大地构造资料，在此表示感谢.

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PRELIMINARY STUDY ON THE PROSPECTING POTENTIAL OF NIOBIUM-TANTALUM DEPOSITS IN DAXINGANLING REGION

MAO Zhao-xia1，2，ZHENG Chang-qing1，BI Zhong-wei2，YANG Ya-jun2，CHAI Lu2，ZHANG Chun-peng2
1.College of Earth Sciences，Jilin University，Changchun 130061，China；2.Shenyang Institute of Geology and Mineral Resources，CGS，Shenyang 110034，China

Kinds of intrusive and volcanic rocks,including alkaline and calc-alkaline rocks with metallogenic conditions for niobium and tantalum deposits,are developed in Daxinganling region.However,the prospecting work is generally poor. Large area of Nb geochemical anomaly shows a good prospecting potential.Based on the discussion of regional geology and characteristics of the ore deposits in Daxinganling area,the ore prospects in this area is preliminarily analyzed.The technical method of prospecting is also proposed.

Nb-Ta deposit；metallogenic condition；prospecting potential；Daxinganling region

1671-1947（2016）03-0269-06

P618.79；P618.86

A

2015－12－30；

2016-01-22.编辑：张哲.

毛朝霞（1971—），女，在读硕士研究生，吉林大学地质工程专业，从事地质学研究及地质图书资料管理工作，通信地址辽宁省沈阳市皇姑区黄河北大街280号，E-mail//553614186@qq.com