滇东晚二叠世稀有金属铌矿化层分布规律

高西平

(云南省煤炭地质勘查院，云南 昆明 650000)

0 引 言

滇东晚二叠世煤炭资源储量丰富，是云南省最重要的能源资源基地。在以往对中国西南晚二叠世含煤沉积盆地内煤炭地质的勘探工作中，我们需要寻找一个相对稳定、易于识别的标志层，便于在钻探过程中对煤系地层进行识别、对比、鉴定，在此过程中我们发现了以火山灰成因为主的高岭石泥岩层“Tonsteins”，在对“Tonsteins”进行进一步研究的时候发现，在滇东、黔西乃至川南的部分地区煤系地层底部，主要为龙潭组底部，峨眉山玄武岩以上，同样存在多层与Tonsteins成因相似，岩性相似的粘土岩层，经过化验分析得知，该岩层富集的“三稀”矿产资源种类丰富，主要有铌、钽、锆、铪、镓、钛以及稀土元素，且储量巨大。

本文将滇东地区其由北到南分别划分为：盐津、彝良、镇雄、宣威、富源5个片区，见图1。并在每个片区内选取一个钻孔的样品作为研究，使用的钻孔资料皆选取岩芯保存完整，采取率高，代表性好的钻孔进行编录和鉴定，并从中采取自然伽马异常区段的岩芯样品进行化验。

通过钻孔资料及岩芯样品对比，以玄武岩为对比基准层，天然伽马曲线及岩性为主要依据，在镇雄、彝良、盐津、宣威等勘区资料综合对比的基础上，大致将稀有金属矿化层划分为7个层位。由基准层自下向上依次编号为：K0、K1、K2、K3、K4、K5、K6。

K0层位于玄武岩或凝灰岩顶部，区域内稳定分布，厚度为1～6 m，平均厚度2.5 m矿化层以高岭石泥岩为主，粘土化程度高，镇雄、盐津的局部地区为粉砂质泥岩，底部与玄武岩明显接触，部分地区底部有凝灰岩薄层，天然伽马曲线异常峰值明显，铌含量160～600 μg/g，个别突出点甚至达到800 μg/g。在镇雄、宣威地区皆有露头出现。为勘区内最主要的稀有金属富集层。

K1矿层厚度较大、分布范围较广，厚度为1～5 m，平均厚度2 m，主要为局部粘土化程度较高，为薄层状的粘土岩。K1接近底部凝灰岩层或下伏玄武岩，易于辨认。

除K0、K1外，其余四层厚度较薄，品位一般，区域连续性较差，尚需要更多资料进行研究。

2 各分区主要矿化层

2.1 镇雄矿区

镇雄矿区稀有金属矿化层层数多，可供区分的7个层位在该区内都可以找到，其中以K0层分布最为稳定。K0层位于玄武岩或凝灰岩顶部，厚度变化大，薄的地方不足1 m。以粉砂质泥岩为主，块状结构，粘土化程度低铌元素含量160～400 μg/g，常见擦痕和碳质印模，岩层深度在550～1 160 m间。其余各层受构造等因素影响，厚薄不均，分布也不甚稳定。

2.2 彝良矿区

彝良矿区洛旺向斜原计划采取3个钻孔的样品，目前完成了2个钻孔的采样工作，其中ZK1001的岩芯样品送检。根据检测结果及以往资料对比推断，区内矿化层K0顶板与矿层之间呈过渡接触，不易区分，底板为数十厘米的紫红色凝灰岩，下接玄武岩界限。K1距K0层3 m左右，顶底板皆为粉砂岩。K0、K1层位对比可靠，层位稳定，厚度变化较镇雄勘区小。彝良向斜南翼东段的资料分析显示，主要元素含量与矿层厚度与洛旺向斜较相似。

2.3 盐津矿区

盐津地区共采取3个钻孔，并将ZK1201送检。其中有一层厚约2 m矿化层普遍存在，其下部同样出现数米的凝灰岩，基本可以确定为K0层，其金属铌含量最高接近500 μg/g，由于目前工作量较少，尚不能确定矿层分布的区域稳定性。

2.4 宣威矿区

宣威地区主要采取ZK301钻孔的样品进行分析，并实地查看了附近几个勘区的岩心资料，可以确定其主要矿化层为K0、K1，矿层厚度1～3 m，含量普遍大于400 μg/g。两层之间相隔1～3 m，K0层与玄武岩之间通常有厚薄不等的凝灰岩薄层，与顶底板皆明显接触。区域内两个矿化层分布稳定，厚度变化不大。露头部分风化严重，可见黄灰色或黄绿色泥质层，有滑腻感，与上下覆地层的风化产物区别明显。

3 岩层柱状图对比分析

以峨眉山玄武岩界限为基准，通过岩性，测井曲线的综合对比，见图2。划分出K0、K1两个全区域稳定存在的稀有金属富集岩层，其中浅蓝色为K0层，绿色为K1层。

从(图2)中可以看出滇东稀有金属铌的富集矿体主要可以划分为两个大层，由于成矿条件、保存条件、其他地质因素等的不同，各区域会出现层位缺失、错动等，矿体厚度也有所不同。从岩性来看，K0层以浅灰白色高岭石泥岩为主，粘土化程度较高，细腻，质软，与玄武岩明显接触。K1层以浅灰色泥岩为主，区域上从北向南逐渐过渡为高岭石泥岩，致密，有蜡质光泽，含深色泥质包裹体，顶底板通常为砂岩或粉砂岩。

根据各区域岩芯样品的实际观察，结合上表中给出的数据可以发现，滇东地区稀有金属元素富集的层位，粒度上由北向南逐渐变细，粘土化程度逐渐变深，有益元素含量逐渐变高。区域上自宣威而止，在勘探过程中，并未在会泽、寻甸、富源一带发现类似矿层。

4 铌元素与矿化层的分布规律

在ICP-MS的检测结果中，铌元素单个样品中含量最高值达到1 072 ppm，该样品来自宣威宝山K0矿化层，岩性为灰白色高岭石粘土岩，细腻，质软，已具备一定的可塑性。

使用铌含量绘制的柱状图与自然伽马曲线图在波形上是可以完全对应的，铌含量高的地方，曲线峰值也高，反之也然，见图3。从埋藏深度上看，矿化层埋藏越深的铌含量越高，即最深的K0层，铌含量最高，往上变浅有递减趋势，埋藏最浅的K6层平均铌含量只有160 ppm左右。

从平面上看，目前检测到的数据中，铌元素含量峰值出现在在滇东的南部，向滇东的北部逐渐减低，稀土中的一些元素在北部未曾检出。从岩性上看，粘土化程度越高，铌元素含量越高；岩石粒度越细，铌元素含量越高。

5 结 语

滇东晚二叠世含煤地层底部赋存的碱性火山碎屑岩矿化层，在滇东地区彝良、盐津、镇雄、宣威等地区含煤地层底部含有多个矿化层，其中K0、K1两个矿化层较稳定，其主要元素的品位由北向南逐渐增高，粒度由北向南逐渐变细，粘土化程度的逐渐增高，使粘土矿物在重结晶过程中进一步影响了铌、锆等元素的富集。矿化层中的铌元素为基准，铌元素含量越高，其他有益元素的含量也高，铌元素含量越低，其他有益元素含量也随着减少。矿化层数由北向南逐渐减少，镇雄区多达7个矿化层，宣威区普遍只有2层。这个可能与沉积过程中的水流搬运作用和后期的保存条件有关。从垂向上看，埋藏越深的，粘土化程度越高，铌含量越高。由于埋藏深度的不同，在地质演化的过程中所受的物理、化学等作用各不相同，相关矿物之间发生的分异、组合等效果也不相同，因此深部的矿化层有益元素相对更加的富集。

滇东晚二叠世煤系地层中铌多金属矿化层的发现及研究，必将是我国研究该类型矿床的一个新篇章，其不仅具有很高的学术研究意义，也具备巨大的生产开发价值。