云南金平县太阳寨铌矿床地质特征及成因分析

张春晓

(云南省地质调查院，云南 昆明 650216)

云南金平县太阳寨铌矿区位于扬子-华南陆块与西藏-三江造山系结合部位，矿区夹持于红河断裂与哀牢山断裂之间之哀牢山深变质带南段。由于经历了多期构造变形和变质作用叠加，区内构造发育，岩浆活动强烈。

区域剩余重力异常和磁测异常均与区域地质构造呈北西—南东向展布，重力异常表现为蓬春岭-牛塘寨重力高带南侧的金平十里村重力低与牛塘寨重力高间梯度带上[2]。

图1 矿区地质简图

地球化学异常分布密集，沿断裂构造带呈北西向线型展布，元素组合十分复杂，有不同时期、不同成因的组合异常相互重叠，以哀牢山断裂为界可划分为东西两个亚区，该区属于东亚区Sn、W、La、Y、Au、Nb等地球化学亚区，哀牢山深变质带南段稀土、稀有元素形成强异常(图1)。

1 矿区地质

1.1 矿区地层

矿区出露地层主要为古元古界层状无序的哀牢山岩群，该岩群总体上为黑云母斜长片麻岩、斜长片麻岩、石英黑云母片麻岩、混合斜长片麻岩、角闪岩及混合岩等。按岩性组合特征可划分为小羊街岩组、阿龙岩组、清水河岩组(图1)，各单元特征如下：

(1)哀牢山群小羊街岩组(Pt1x)：主要分布于矿区南部-马鞍底一带，由二云片岩、二云斜长变粒岩组合而成。

(2)哀牢山群阿龙岩组(Pt1a)：以灰绿、灰、褐灰色(含石榴)黑云斜长(二长)片麻岩、黑云斜长(二长)变粒岩为主，次为角闪二长(斜长)片麻岩、角闪斜长(二长)变粒岩、斜长角闪岩、硅线云母片岩、硅线黑云石英片岩和大理岩等。

(3)哀牢山群清水河岩组(Pt1q)：浅灰、灰色黑云斜长(二长)片麻岩、花岗片麻岩、黑云花岗质片麻岩、黑云钾长片麻岩、角闪钾长片麻岩、黑云二长片麻岩、二云片岩、黑云斜长变粒岩，夹少量细粒黑云二长岩、含绿帘石英变粒岩。

1.2 矿区构造

区内断裂构造较发育，夹持于红河深大断裂与哀牢山断裂之间，总体呈北西—南东向展布，断裂主要为桥头街断裂(F1)，是区内良好的控矿构造和储矿空间。位于蓬春岭复式背斜的南东端的北东翼，背斜核部由阿龙组地层及花岗片麻岩组成，南西翼由于受花岗岩侵吞而残缺不全，岩层倾向南西，倾角15°～60°；北东翼地层为阿龙岩组，倾向北东，倾角45°～80°。

1.3 岩浆岩

矿区内岩浆活动强烈，由于受区域大构造的影响和控制，岩浆岩的展布方向与区域构造方向基本一致。主要岩性为浅灰、灰白色片麻状二长花岗岩。岩石的矿物成分为钾长石(25%～35%)、斜长石(15%～25%)、石英(20%～35%)、角闪石(3%～5%)及黑云母(少)、金属矿物(少)、榍石(少)、锆石(少)。岩石具细粒花岗变晶结构，块状构造。受区域变质作用影响，部分长石具压扁拉长的变形特征，角闪石、黑云母等暗色矿物具定向，显片麻状构造。

1.4 变质作用

矿区出露的地层主要为古元古界哀牢山群，该地层岩石的变质及蚀变作用表现得相当复杂。一是经过多次地壳的升降运动，二是哀牢山群夹持于红河及哀牢山两活动断裂间，三是岩浆岩的大量侵入。变质作用表现为区域变质、动力变质、岩浆热源同化变质等[3]。

2 矿床地质特征

2.1 矿体特征

铌矿体呈面状分布于片麻状二长花岗岩岩体上，主要由浅表残坡积物含矿层和下部的片麻状二长花岗岩风化壳含矿层两部分构成(图2)。其中，片麻状二长花岗岩风化壳是构成矿床的主体，由强风化片麻状二长花岗岩和半风化片麻状二长花岗岩组成风化壳，而上覆于风化壳上的残坡积物含矿层所占比例相对较小。

根据控制矿体的探矿工程及样品化学分析成果圈出的KT1、KT2、KT3矿体呈不规则面型分布，规模达到大型，矿石品位总体偏低，但品位变化幅度不大。总面积约8km2。以工业矿石为主，局部有低品位矿石分布。矿体厚14.32m～74.08m，平均厚34.08m；单工程矿体Nb2O5平均品位0.014ω%～0.37ω%，矿床平均品位0.019ω%。

矿体上部含矿层岩性主要由粘土，强风化片麻状二长花岗岩碎块、碎粒，及少量石英脉、伟晶岩脉碎块及磁铁矿碎粒等组成。矿体厚度0～18.85m，以工业矿为主，Nb2O5平均品位0.023ω%～0.025ω%。局部有低品位矿分布，低品位矿矿石量134.38万吨，铌氧化物量192吨，Nb2O5平均品位0.014ω%；

矿体下部含矿层岩性由全风化～半风化灰黄、灰白色片麻状二长花岗岩构成，即风化壳。钻孔揭露厚度7.73m～69.76m，以工业矿为主，Nb2O5平均品位0.021ω%～0.025ω%；

矿体底板为较新鲜坚硬的浅灰-灰白色片麻状二长花岗岩，单样Nb2O5品位0.007ω%～0.052ω%，与半风化壳矿体中的矿石品位相近，未能达到原生工业矿体工业指标要求。

图2 矿体含矿岩性图

全风化片麻状二长花岗岩风化以化学作用为主，部分保持原岩结构，疏松易碎，上部铌矿品位最富，下部次之(图2)。半风化壳以机械风化为主伴有化学作用，部分保持原岩结构，较疏松，铌矿品位与全风化片麻状二长花岗岩下部相近。

浅表岩体在风化作用下，形成了一定厚度的风化壳。地形平缓低凹处，残坡积物堆积厚度大、岩体风化深度也相对较深，矿体厚度较大；而地势较高处残坡积物堆积厚度较薄、岩体风化深度也相对较浅，矿体厚度较薄。即矿体的厚度受控于地形地貌及岩体的风化深度。

2.2 矿石物质组成

矿体上、下部位的矿石物质组成存在一定差异：上部的残坡积型矿石的物质组成以粘土为主，次为片麻状二长花岗岩碎块、碎粒，少量石英脉、伟晶岩脉碎块及磁铁矿颗粒等；下部的片麻状二长花岗岩风化壳型矿石的物质组成主要为石英、钾长石、斜长石(多已高岭土化)、角闪石、黑云母，少量磁铁矿、褐铁矿(黄铁矿氧化)等。

根据野外观察及试验分析鉴定等成果，矿石矿物主要有：磁铁矿、钛铁矿、锐钛矿、褐(赤)铁矿、褐钇铌矿、磷钇矿、黄铁矿、金红石、烧绿石、独居石、锆石、铌锰钛铁矿、铌铁矿。脉石矿物有：石英、钾长石、斜长石、角闪石、黑云母、绢云母，少量绿泥石。

另外矿石中REO含0.040ω%～0.130ω%，REO平均0.080ω%。通过稀土元素小型浸出试验样的结果，稀土浸出率仅为0.00～8.35%，表明稀土元素在矿石中主要以矿物形式赋存。矿石中稀土元素主要以独居石、磷钇矿及烧绿石等矿物赋存。

2.3 矿床成因及类型

风化壳型铌(钽)多金属矿的成矿物质主要来源于片麻状二长花岗岩体，其中的含铌矿物主要以褐钇铌矿、铌锰钛铁矿、铌铁矿、烧绿石、独居石、金红石等矿物形式存在于片麻状二长花岗岩及贯穿其中的伟晶岩脉中。

侵入于元古界哀牢山群地层中的片麻状二长花岗岩体属勐坪花岗岩体，其侵入时代在元古代之后、上三叠统之前，片麻理多数与哀牢山变质岩的片理和片麻理一致，说明本期岩石与其围岩受到了同一期的区域变质[4]。在变质过程中矿物具重结晶，部分被压扁拉长，角闪石及少量黑云母等暗色矿物具不连续定向排列。矿物成份经过区域变质的改造，含铌矿物一定程度进行了富集。

含铌片麻状二长花岗岩体经过长期风化后，一是使含矿岩体变松散，易于选矿分离，降低采选成本，成为可利用矿石。二是使含矿体破碎，一些造岩矿物风化流失，铌钽矿物相对富集，无经济价值的含矿岩体变成可采矿体。

综上所述，太阳寨铌多金属矿床成因类型属花岗岩浆结晶分异、区域变质改造—表生作用次生富集的风化壳型矿床。

3 结论

(1)太阳寨铌矿床分布于片麻状二长花岗岩岩体上，主要由浅表残坡积物含矿岩层和下部的片麻状二长花岗岩风化壳含矿岩层两部分构成。矿体呈不规则面型分布，规模达到大型，矿石品位总体偏低，但品位变化幅度不大，全风化层矿石品位高。矿体厚14.32m～74.08m，平均厚34.08m；矿床Nb2O5平均品位0.019ω%。

(2)经过长期风化作用，含褐钇铌矿、铌锰钛铁矿、铌铁矿、烧绿石、独居石、金红石等赋铌矿物的片麻状二长花岗岩及贯穿其中的伟晶岩脉体变得疏松破碎、轻质造岩矿物流失等形成风化壳，铌钽矿物相对富集，含铌岩体变成铌矿体。

(3)矿床成因类型属含铌花岗岩经区域变质改造—表生风化作用次生富集的风化壳型铌矿床。