安徽宁国市西坞口铷矿床赋矿地质特征及找矿标志

2021-02-14庾江华

安徽地质 2021年4期

庾江华

（安徽省地质矿产勘查局322地质队，安徽马鞍山 243000）

0 引言

安徽省宁国市西坞口铷矿床位于安徽省宁国市甲路镇庄村村。安徽省地质矿产勘查局322地质队在开展安徽宁国市西坞口矿区锡(钨)多金属矿普查续作工作中，在西坞口矿区钻孔中发现花岗斑岩体及云英岩化蚀变强烈的粉砂质泥岩中稀有金属铷、锂、铌、钽、铍含量都比较高，且西坞口矿区花岗斑岩体黄长石化明显，花岗斑岩岩体及其外围岩石蚀变带中云英岩化强烈。通过深部钻探及岩矿测试分析等工作，首次发现了新的铷矿(化)体。共圈出3 个工业品位铷矿体及1 个厚大低品位铷矿(化)体。在西坞口矿区深部有潜力寻找花岗斑岩体铷矿（化）体的富集地段，找矿前景较好，为进一步寻找富集工业品位铷矿床提供了找矿线索。该成果是皖南地区近年来取得的重要找矿突破之一。本文结合区域成矿条件，对西坞口铷矿床的赋存状态、找矿标志进行总结，为皖南地区寻找类似的矿床提供借鉴作用。

1 区域地质特征

研究区位于扬子陆块下扬子地块的东南部，江南元古代造山带的北东端，夹持于江南断裂带与江（山）-绍（兴）断裂带之间，南东为华南陆块。本区具构造过渡带特征。在区域构造上，位于江南过渡带和江南隆起北东段的结合部位，区域上的重要断裂周王断裂、绩溪断裂在查区东北交汇（图1)。

图1 西坞口铷矿床区域大地构造位置图(据夏军等修编，2015）Figure 1.Tectonic location map of the Xiwukou rubidium de⁃posit (modified after Xia Jun et al.,2015)

区域上查区包含绩溪-宁国断裂以东的绩溪-宁国墩复式背斜的一部分、以西的太平复向斜的一部分，总体构造线为北东-北北东向展布。宁国墩复背斜（A1）（图2）与梅林向斜（A2）是该复式背斜中保存较为完整的两个主要褶皱，简述如下：宁国墩复背斜（A1）位于查区南东部瓦窑坪、南山坑、大塘坞、龙寺山一带，总体呈北东-南西向展布，背斜在图幅内长约30km，宽3～5km；梅林向斜（A2）位于查区南东部杨树湾、南坞口村、石门里、阳日山一线，总体呈北东-南西向展布。梅林向斜在图幅内长40km，宽4～6km。其他三个褶皱为喜岭向斜（A5）、西坞口背斜（A6）、五里塔背斜（A7）（图2）。

图2 西坞口铷矿区构造纲要图Figure 2.Structural outline of the Xiwukou rubidium mineral district

研究区周边岩浆活动强烈，均为侵入活动。燕山期岩浆侵入活动形成酸性深成岩体和以中酸性岩类为主的脉岩，主要集中分布于绩溪断裂的西北部，它们呈岩基、岩株、岩枝、岩瘤产出。面积分布较大的岩体主要有旌德复式岩体、上村岩体、解带山岩体、兰花岭岩体，其他岩体均为规模较小的独立侵入体。岩石类型主要为花岗闪长岩，少量似斑状花岗闪长岩和似斑状二长花岗岩。西坞口铷矿床的矿质来源与花岗斑岩密切相关。花岗斑岩体主要分布于西坞口村、檀木坪、九条浪、十家园、进湾沟、西岭脚一带，是白垩纪北东向伏岭花岗岩体的岩枝,属燕山晚期产物,也是本矿区铷矿体的成矿母岩。

2 矿区地质特征

宁国市西坞口铷矿床位于宁国墩-五城深断裂与宁国-绩溪大断裂之间的绩溪复背斜轴部，并在背斜轴部共轴叠加向斜，西坞口铷矿（化）体多数矿体出现在叠加向斜内（图3）。

图3 西坞口铷矿区地质简图（据322地质队庾江华等资料修编）Figure 3.Geological sketch of the Xiwukou rubidium mineral district (modified after Yu Jianghua et al.,No.322 Unit)

2.1 地层

矿区内主要出露南华系下统休宁组、南华系上统南沱组，震旦系下统蓝田组、震旦系上统皮园村组。南华系下统休宁组(Nh

)分布于矿区的北部，主要岩性为石英细砂岩、粉砂岩及页岩，局部夹灰岩透镜体，厚度大于258m。南华系上统南沱组(Nh

)分布于矿区的中部，主要岩性为含砾凝灰岩、含砾粉砂岩、页岩，厚度146m 左右。震旦系下统蓝田组下段(Z

)分布于矿区的南部,主要岩性为结晶灰岩及页岩(后者含PO)，厚度51m。其与南华系上统南沱组呈轻微角度不整合接触。震旦系上统皮园村组(Z∈

)，分布于矿区的南部和东部,主要岩性为深灰色条带状夹条带状硅质页岩及灰绿色、灰黑色硅质页岩，厚度大于58m。

2.2 构造

2.2.1 褶皱构造

矿区褶皱构造主要为西坞口背斜。该背斜核部位于菜边坞至腰子坪，核部地层为南华系下统休宁组，翼部地层为南华系上统南沱组及震旦系下统蓝田组、上统皮园村组。背斜长轴走向40°～50°，由于受后期断裂构造的破坏，背斜北西翼形态不完整，南东翼相对较完整。背斜轴在矿权范围内出露长度约8km。

2.2.2 断裂构造

矿区内发育有北东向、东西向和北西向3 组断裂构造。

主要断裂构造为北东向构造，断层编号为F—F。该组断层是本矿区的重要导矿构造，控制了矿区内矿化带的规模、产状、形态和分布。该组断层大部横贯全矿区，长度大于1600m，走向30°～40°，倾向南东，倾角78°左右。

F断层上下盘休宁组、南沱组岩石十分破碎，呈透镜状，宽约5m左右。构造透镜体长轴走向40°左右，与F断层走向近一致，断面凹凸不平，略呈波状，其附近蓝田组页岩具明显揉褶，为压性结构面特征；根据断面具大批水平擦痕及其旁侧石英脉呈肠状展布特征，判定该断层曾发生过水平扭动。因此，可以判定该断层曾经历过由压性→扭性运动的演变过程。

西坞口矿区F断层在空间上与Ⅱ号和Ⅲ号矿化带具有密切的关系，沿该断层有花岗（斑）岩及其岩脉侵入，因此可以判断该断层在成矿过程中起着导矿的作用。而其后的压性破裂面为主要的容矿构造，同时也起着导矿的作用（图3）。

2.3 岩浆岩

2.3.1 岩浆岩特征

矿区岩浆岩主要为侵入岩，脉岩也较发育。

侵入岩体地表出露面积不大（0.06km），沿西坞口向斜倒转翼侵入。矿区岩浆岩整体北西埋藏较深，南东较浅。出露地表呈椭圆状、不规则椭圆状。由西南往西北主要分布在西坞口、檀木坪、九条浪、十家园、进湾沟、西岭脚一带。其岩性主要为花岗(斑)岩。属燕山晚期产物。其花岗(斑)岩是本矿区铷矿体的成矿母岩。

檀木坪、进湾沟一带为花岗(斑)岩，均沿F3 断层侵入并遭其后期断层所破坏。岩脉具有向下岩至修道山方向延伸迹象。

（1）花岗斑岩。岩石呈浅肉红色、灰白色、灰色，斑状、中粗粒、细粒花岗结构，似斑状结构，块状构造。斑晶主要成分为斜长石、钾长石、石英、黑云母。斜长石自形-半自形粒状、板柱状，聚片双晶，常为聚斑状，含量15%～25%；条纹长石为钾长石晶体中出现大量的斜长石条纹构成的，半自形、自形板柱状，卡式双晶，含量5%～20%；石英半自形，局部熔蚀港湾状，含量10%～25%；少量黑云母呈粒状、板状，已褪色；部分绿泥石化析出少量磁铁矿，含量1%～3%。基质为细粒-微粒结构，显微文象结构。其成分主要由斜长石（20%～25%）、钾长石（30%～35%）、石英（20%～35%）、黑云母（1%～3%）构成。基质含量约50%～60%，由微粒石英(10%～15%）和长石(12%～15%）组成，含少量鳞片状黑云母。副矿物主要为锆石和磁铁矿。岩体中靠近矿体部位局部发育有绿柱石。

花岗斑岩中石英斑晶大多呈球形的熔蚀状，斜长石斑晶大多绢云母化蚀变，局部发育蠕英石化；基质由颗粒状斜长石、钾长石及石英组成，暗色矿物为褐色黑云母。花岗斑岩中发育微粒状闪长质包体，主要由斜长石和黑云母组成，包体中包含有斜长石斑晶捕虏体，有时斜长石斑晶介于花岗斑岩和微粒包体之间。

（2）脉岩。脉岩主要有石英闪长玢岩及闪长玢岩。

石英闪长玢岩主要分布于矿区南部，走向北东20°～25°，近直立，宽2～4m，长150～180m。

闪长玢岩主要分布在矿区南部，于钻孔中少量见及。走向近东西，近直立，宽4～8m，长100～140m。

2.3.2 岩浆岩岩石地球化学特征

花岗斑岩及其闪长质包体的稀土配分模式和微量元素特征具有相似性，显示两者具有相同的成因类型。

西坞口岩体5 件样品，全岩石地球化学分析结果如下：

西坞口矿区花岗斑岩具有相对较高的KO/NaO（1.22%～2.20%）、ALK（7.85%～8.62%）和非常低的PO(l%～0.05%)，在A/NK-A/CNK 判别图中落入了准铝质系列（图4-a），在SiO-KO 判别图中，落入了高钾钙碱性系列（图4-b）。

图4 岩石系列判别图解（据施珂，2016）Figure 4.Discriminant diagram of rock series (after Shi Ke,2016)

西坞口岩体具有高硅（SiO=74.29%～76.25%）、富碱（ALK=7.85%～8.62%）、贫钙（CaO=0.14%～0.73%）的特征，∑REE的变化范围为140.13×10～235.93×10，LREE/HREE 为1.42～5.44，La/Yb为0.89～4.49，δEu 为0.02～0.28，富集Rb、Th、U而亏损Ba、Sr、P、Ti 等元素（图5），属于A2 型花岗岩。西坞口岩体的εHf(

)的变化范围为-6.7～-1.3（平均值为-4.2），

=870～1173Ma（平均值为1025Ma），

=1273～1613Ma（平均值为1457Ma），西坞口岩浆岩具有较高的分异指数（

=91.87～95.57），锆石的Zr/Hf 比值为25.0，强富集U（5436.0×10）和Th（1899.9×10），形成温度为542.4℃，稀土元素具有明显的四分组效应，以及高Rb 背景值。西坞口岩体中还发育有绿柱石和锂白云母，具有典型高分异花岗岩特征，并具有铷等稀有金属元素矿床成矿潜力。西坞口铷矿内所发育的含钨矿物为黑钨矿。前人研究发现与稀有金属或稀有元素有关的岩浆岩也是高分异花岗岩中分异最为彻底的一个端元，而高分异花岗岩特征也可作为寻找稀有金属矿产的重要指标。

图5 岩石球粒陨石标准化稀土元素配分曲线（a）和原始地幔标准化微量元素蛛网图（b）（陈雪锋等，2019）Figure 5.REE chondrite-normalized pattern (a) and primitive mantle-normalized spider diagram of trace elements (b) (after Chen Xuefeng et al.,2019)

矿区花岗斑岩及其闪长质包体的微量元素特征相似，显示具有相同的成因类型。花岗斑岩及包体含水量都有较多的硫化物，尤其是后者含水量有较多的黄铁矿、磁黄铁矿，F、W、Sn含量丰富（表1）。

表1 西坞口花岗斑岩及其微粒包体微量元素特征Table 1.Characteristics of trace elements in the Xiwukou granitic porphyry and its micro inclusions

成矿元素W高出维氏值3～7倍，Sn高出维氏值达30倍左右，显示了花岗斑岩与W、Sn矿化的密切关系。

西坞口岩体的成岩时代为141.7Ma±1.0Ma，应属于燕山期早阶段岩浆活动的产物。

3 矿体特征及矿体赋存状态

3.1 矿体特征

钻孔揭露铷矿（化）体主要赋存于面状岩体与围岩接触带及面状内带原生花岗斑岩、花岗岩体中。铷矿（化）体长约800m，宽约165～830m，平面上呈中间宽两头窄的椭圆形，矿体形态受花岗斑岩体形态控制，总体呈面状，整体走向北东，中间凸起，四周倾伏，倾角一般10°～30°。矿区圈定了低品位矿体ⅢRb-D 矿体1个，原生铷工业品位矿体ⅠRb-1、ⅡRb-2、ⅢRb-3矿体3个。

ⅢRb-D 矿体：是该矿区主要铷矿（化）体，也是分布范围最广、规模最大的低品位矿体。矿体平面上呈不规则椭圆形，整体走向北东，倾向南东，矿体赋存标高200～-900m，埋深325～900m，矿化中心位于0～23 线。矿体长165～869m，宽6.7～636.66m，平均厚度78.36m，最大真厚度636.66m，平均品位0.054%。其中ZK1503孔见最厚铷矿（化）体636.66m，孔底未控制，平均品位0.058%。

ⅠRb-1、ⅡRb-2、ⅢRb-3矿体：3个铷工业品位矿体，目前钻孔揭露范围及规模较小，其资源储量占到全矿区的1%，倾角一般为10°～30°。主要由7 线ZK705 孔、15 线ZK1502 孔工程控制，矿体赋存标高-93～-190.63m，长165～321m，累计宽7.29m，平均厚度1.82m。最大真厚度3.29m，最小真厚度1.01m，矿体平均品位0.111%。

3.2 矿体赋存状态

矿区内发育的岩浆岩为花岗斑岩，主体呈岩株状侵位于南华系下统休宁组，地表可见花岗斑岩岩脉。按产出位置的不同，铷矿化体可以分为三类：第Ⅰ类矿体呈面状赋存于花岗斑岩体中，第Ⅱ类矿体呈面状分布于岩体与围岩接触带中，第Ⅲ类矿体呈脉状赋存于南沱组与休宁组接触带中，其中以第Ⅰ类和第Ⅱ类矿体为主。前两者分布于白云母化绢云母化含砾粉砂岩、粉砂岩中，后者赋存于面状新鲜（弱）绢云母化云英岩化花岗斑岩、花岗岩中。本次普查铷矿（化）体主要叙述面状内带原生花岗斑岩、花岗岩体。不论是沿矿体的走向还是倾向上，铷矿（化）都具有连续性较好、品位较低（大部分低品位）和变化较稳定的特点，且赋存于花岗斑岩、花岗岩岩体中。云英岩化、白云母化、绢云母化等富氟、铁、亲石性矿化元素和相对富碱性交代富集，沿围岩裂隙有穿插分支现象（图6）。

图6 西坞口铷矿床7线剖面（据322地质队资料，陈雪峰等修编，2018）Figure 6.Line 7 profile of the Xiwukou rubidium deposit(modified after Chen Xuefeng et al.,2018)

3.3 矿石类型

西坞口铷矿发育三类矿体。第1 类和第2 类矿体中矿石类型为云母型，矿石矿物为锂白云母，脉石矿物为萤石、石英，矿石中锂云母体积分数达70%以上。锂白云母在手标本上呈灰黑色，正交偏光镜下呈浅绿色、紫色、玫瑰红色，呈厚板状或短柱状或鳞片状聚合体，粒径为0.01～0.50mm。第3 类矿体中矿石类型为云母型，但矿石矿物为铁锂云母，脉石矿物为萤石、石英等，矿石中铁锂云母含量大于30%。

3.4 矿石结构、构造

铷矿(化)体主要为细粒结构，块状构造。据光片鉴定为细粒状结构，岩石由大量的细粒状黑云母构成，黑云母发育一组极完全解理，多为自形-半自形粒状，粒径多为0.1～0.8mm，属细粒级。

3.5 矿石矿物成分

矿石中主要为锂白云母，其次为石英、萤石等。锂白云母的含量可达70%以上，氟铁云母含量有时可达30%以上。锂白云母在手标本上呈灰黑色，正交偏光镜下呈浅绿色、紫色、玫瑰红色，呈厚板状或短柱状或鳞片状聚合体，粒径为0.01～0.50mm。铁锂云母在手标本上呈灰黑色，正交偏光镜下呈黄褐色、浅绿色，晶体呈板状、片状，粒径为0.02～5.00mm。

脉石矿物主要为萤石、石英等。

3.6 矿床分带

矿区铷矿床具有明显的分带性。据庾江华等，认为整个成矿周期内形成了具有西坞口矿区特征的由高温到中低温，上锡—下钨—底部稀有金属矿铷的成矿元素在矿床中具有垂直分带，以及中钨、锡，外围铜、铅锌和萤石矿体的水平分带（图7）。

图7 西坞口矿区铷锡（钨）多金属矿成矿分带模型（据庾江华等，2020）Figure 7.Metallogenic zoning model of rubidium-tin (tung⁃sten) polymetallic deposit in the Xiwukou mineral district (af⁃ter Yu Jianghua et al.,2020)

4 矿床成因

从矿区矿物成分及化学成分可看出：西坞口（云英岩型）铷矿床属典型的岩浆期后高温气成热液矿床，侵入于褶皱核部的花岗岩岩浆期后热液中富含K、Na、Ca、W、Sn、Cu、Mo、F、Cl、Rb、Be 等元素，这些元素在成矿溶液中以复杂络合物形式迁移，早期以氯化物及氟化物络离子（[WOCl]，[SnF]）形式为主，晚期演化为多硫化物络离子，如[CuFeS]，[NaMoS]。岩浆期后气液在运移过程中熔入南华系中锰离子进入氯化物及氟化物络离子，随着气液温度、压力、浓度的梯度变化，以上成矿溶液在有利的裂隙构造部位，以气液交代、气液充填方式富集成矿体。成矿元素按络合物稳定方向Rb→Be→Sn→W→Cu→Mo→Pb→Zn 发生沉淀，早期则形成了脉状锡石、黑钨矿、铍等高温气水热液矿床，中晚期则形成了铜、铅、锌及萤石等中低温矿床，最后在花岗斑岩体与围岩的内外接触带附近生成规模较大的稀有金属铷、铍矿的共生矿床组合。

西坞口铷矿床与花岗斑岩关系密切，矿体是岩浆岩的一部分，岩浆岩也是矿体的围岩，在云母集中发育处形成了面状的铷矿(化)体，成矿岩体均为花岗斑岩。矿体主要呈面状或透镜状，在花岗斑岩体的前锋、顶部或沿岩体内断裂发育程度不同的云英岩化，在云英岩化过程中有铍、铷的富集和锡石、黑钨矿等形成，从而形成云英岩型铷矿。西坞口铷矿床主要为锂白云母；矿石矿物组合主要为锂白云母±石英±萤石，其次为铁锂云母+石英±萤石。参考王瑞江等划分的铷矿床类型，西坞口铷矿床应属于岩浆岩型大类中的云英岩型。