河北省康保县东沟一带稀有金属矿地质特征及矿床成因分析

2021-12-02张兴康

中国金属通报 2021年7期

关键词：萤石细粒花岗岩

王光，陈薇，张兴康

（河北省地质调查院，河北石家庄 050081）

1 矿区地质特征

1.1 地层

矿区范围内中部大面积出露第四纪松散堆积物。主要为全新统（Qh）及上更新统（Qp）。

上更新统（Qp）主要分布于缓坡、沟谷及河床阶地，以残坡积和风积物为主，主要为风积黄土、含砾亚粘土。厚度几米至二十余米。

全新统（Qh）主要以冲、洪积物为主，亦有少量残坡积物，主要分布于中部的河床河漫滩等地，由含砾亚粘土、现代土壤、砂砾石层、砂土等组成，最厚可达15m。

1.2 构造

区内断裂构造发育，分布广泛，为印支—燕山早期断裂，以北西向、东西向断裂为主，其它方向断裂规模较小。北西向断裂有F1，东西向断裂有F2。

F1在区内北部、东部北北西向穿过，向北西延出区外，为兴隆村—阿不盖庙断裂带的区内部分。断续出露长1.8km，走向15°～25°，其断面粗糙参差不齐，近于直立，显示张性断层特征。两侧裂隙发育，多见硅化细脉充填，可见绿泥石化、硅化等蚀变。沿断裂分布多处萤石矿，规模较大的为孔督沟萤石矿。

F2分布于区域南部，走向近东西向，为西河边—白塔沟断裂的一部分，总长15km,区内断续出露长3.0km，为逆断层。带内发育挤压片理化带，断层泥等，部分地段充填石英脉，主要由灰白-乳白色石英组成。局部发育构造角砾岩，角砾呈次棱角-次圆状，成分多为硅化蚀变岩，被后期硅质胶结。显示多期活动特征。

1.3 岩浆岩

区内印支旋回晚二叠世岩浆活动强烈，岩浆岩大面积分布，以晚二叠世花岗岩为主。为一陆壳改造型多阶段复式岩体。岩性由晚二叠世中细粒二长花岗岩→中粗粒正长花岗岩→细粒斑状正长花岗岩→碱长花岗岩逐渐变化。

根据1:5万七号村幅区调工作成果[1，2]，印支旋回晚二叠世细粒斑状碱长花岗岩中铷元素含量达到335×10-6～430×10-6，细中粒二长花岗岩中铷丰度达到356×10-6，上述两类岩体中的铷均处于强富集状态。同时碱长花岗岩中铌元素含量为48×10-6～68×10-6，富集明显。印支旋回晚二叠世碱长花岗岩是碱长花岗岩型稀有金属矿的成矿母岩。

1.4 化探特征

矿区南邻康保幅1：20万土壤地球化学测量工作由河北省地勘局物探大队1996年6月完成。在北纬42°00′00″以南圈定了若干Li、Be、Nb、Ta、U、Th的元素异常。该报告在本预查区西南外侧分别圈定一处Li异常和Be异常，二者异常与细粒含斑正长花岗岩和中细粒二长花岗岩套合较好，反应了区域上这两个期次是Li、Be等稀有元素的富集岩体，具有很好的成矿前景。

2015年原河北省探矿技术研究院在康保县开展了1:5万地球化学测量，在本预查区内圈定了一处Sn、Mo、W、Cu、Bi、U水系沉积物异常(未分析稀有金属元素)。

1.5 围岩蚀变

本区的印支旋回晚二叠世花岗岩为陆壳改造型多阶段复式岩体，最晚期次的碱长花岗岩、次晚期次的细粒（含斑）正长花岗岩及后期脉岩中多含有少量的萤石，说明岩石中富含F元素。因此区内萤石化在碱长花岗岩、细粒含斑正长花岗岩内或附近岩体内较发育。同时硅化蚀变亦较发育，其它蚀变还见有绿帘石化、碳酸盐化、高岭土化等。

硅化、萤石化蚀变区内常见，主要沿构造裂隙发育。如沿规模较大的F2断层充填有宽1m-10m的硅化—萤石化蚀变岩、硅化—萤石化角砾岩，并显示出蚀变具多阶段特征，萤石化较好地段形成萤石矿床，如孔督沟萤石矿。沿断裂局部充填有硅化蚀变岩、角砾岩。规模较小的裂隙亦多见有石英细脉充填，多以北西向为主。

绿帘石化蚀变在碱长花岗岩体、东沟村西南部的中粒正长花岗岩体、细粒正长花岗岩中多见，沿裂隙呈薄膜状分布。在1#岩体的灰白色细粒碱长花岗岩中，萤石化、绿帘石化具由南向北具蚀变强度具负消长关系，南部萤石化较强，绿帘石化较弱，向北萤石化相对变弱，绿帘石化变强。

碳酸盐化主要在碱长花岗岩体中见到，沿裂隙呈薄膜状分布。高岭土化主要沿在断层破碎带发育，另外区内岩石内长石矿物多具有较弱的次生土化蚀变。

2 矿床地质特征

2.1 矿体特征

区内圈出Rb矿（化）体两个，赋存于碱长花岗岩内。碱长花岗岩既是成矿围岩，又是成矿母岩。

排除标准：年轻骨折患者、手术部位有局限性感染及全身有脓毒血症、有凝血功能障碍或正在行抗凝治疗、合并椎体椎弓根破坏或骨折、伴有与骨折相关神经损伤、经术后病理检查证实为非OVF、存在严重心肺功能不全及其他手术禁忌证患者。

Ⅰ矿（化）体位于1#碱长岩体内，呈长轴北东向近似弧形，推断长1480m，标高1450m～1570m，倾向北西，倾角45°，中部最宽，两端变窄，控制宽度约440m。由基本分析样品结果显示：品位Rb2O0.0623%～0.1384%，平均0.0875%；Nb2O50.0082%～0.0293%，平均0.0178%。

Ⅱ矿（化）体位于2#碱长岩体内，呈长轴北东向带状，西窄东宽，推断长820m，标高1460m～1550m，北界倾向北西，倾角约30°，南界倾角近直立。宽40m～200m，控制宽度约167m。由基本分析样品结果显示：品位Rb2O 0.0601%～0.0851%，平均0.0687%；Nb2O50.0122%～0.0203%，平均0.0154%。

2.2 矿石自然类型

矿石的自然类型可分为细粒碱长花岗岩型和中细粒碱长花岗岩型。

细粒碱长花岗岩型：岩石呈灰白色，细粒花岗结构，块状构造。岩石主要由石英和钾长石组成，可见少量黑云母、钠长石和萤石。石英呈无色他形粒状，粒度0.2mm～0.5mm，杂乱分布于长石粒间，镜下可见波状消光，颗粒边缘不规则，含量约25%。钾长石呈他形粒状，粒度在0.2mm～1.5mm间不等，具弱粘土化，发育格子双晶，边缘多呈齿状或港湾状与其他矿物镶嵌分布，含量约66%。黑云母呈片状，黑色，零散分布于其它矿物间，镜下因具浅绿-深绿多色性属偏碱性黑云母，含量约6%。钠长石呈半自形板条状，粒度在0.2mm～0.4mm间不等，负低突起，发育聚片双晶，含量约2%。萤石呈半自形—他形粒状，无色或带不均匀紫色调，零星分布于其他矿物粒间。锆石呈淡褐色粒状，零散分布于其他矿物中。偶见磷灰石呈无色柱状。

中细粒碱长花岗岩：岩石呈浅肉红色，中细粒结构，块状构造。主要由钾长石和石英组成，少量黑云母、钠长石、萤石。石英呈烟灰色，他形粒状，粒度在0.4mm～4mm间，含量约38%；钾长石呈他形粒状，粒度在0.4mm～5mm间不等，少量在5mm以上，见格子双晶和卡式双晶，弱粘土化，整体杂乱分布于岩石中，含量约54%。黑云母呈半自形-他形片状，粒度在0.4mm～2mm间不等，手标本上呈黑色，镜下因具浅绿～深绿多色性属偏碱性黑云母，部分颗粒见有少量铁质析出，整体零散分布于长英质矿物间，含量约4%。钠长石呈半自形板条状，负低突起，发育聚片双晶，零散分布于其他矿物粒间，含量约2%。萤石呈半自形-他形粒状，无色或带不均匀紫色调，粒度在0.04mm～0.4mm间不等，零散分布于钾长石或黑云母中。磷灰石呈无色柱状。

2.3 矿石化学成分

根据现有资料，矿石的有用组分为主要Rb2O，伴生有益组份为Nb2O5。矿石类型主要为花岗岩型，Ⅰ矿体岩性主要为细粒碱长花岗岩、中细粒碱长花岗岩，品位Rb2O 0.0623%～0.1384%，平均0.0875%；Nb2O50.0082%～0.0293%，平均0.0178%。Ⅱ矿体岩性主要为中细粒碱长花岗岩，Rb2O 0.0601%～0.0851%，平均0.0687%；Nb2O50.0122%～0.0203%，平均0.0154%。Ⅰ矿体Rb2O、Nb2O5相关系数0.093，Ⅱ矿体Rb2O、Nb2O5相关系数0.115，全区相关系数0.538。

通过对刻槽样样分析结果分别进行统计，1#探槽内64件样品Rb2O、Nb2O5变化系数分别为11%、13%，2#探槽内73件样品Rb2O、Nb2O5变化系数分别为9%、12%，说明矿石中Rb2O、Nb2O5含量分布非常均匀。

为了解矿石中主要载铷矿物，分别在细粒碱长花岗岩型矿石、中细粒碱长花岗岩型矿石各取一件电子探针样品，分析结果显示矿石中主要的载铷矿物为黑云母。

2.4 地球化学特征

本次工作分别对白色细粒碱长花岗岩及浅红色中细粒碱长花岗岩各采集2件岩石样品，对细粒含斑正长花岗岩采集1块样品，分析了主量元素含量，并进行了CIPW标准矿物分析。

由地球化学特征显示东沟碱长花岗岩总体以高硅（SiO2质量分数为74.60%～76.42%，平均75.51%）、富碱（Na2O+K2O质量分数为8.02%～8.87%，平均8.28%）和过铝质为特征，且相对富钾（K2O质量分数为4.17%～5.02%，平均4.51%），富钠（Na2O质量分数为3.26%～4.04%，平均3.77%）；贫钙（CaO质量分数为0.30%～0.76%，平均0.53%）、贫镁（MgO质量分数为0.076%～0.17%，平均0.12%）；低P（平均0.01%）和低Ti（平均0.05%）。较高的分异指数（DI=92.02～94.75，平均93.38），说明岩浆演化充分，分异程度较高。

2.5 矿（化）体围岩

经勘查研究发现，铷矿（化）体受灰白色细粒碱长花岗岩、浅肉红色中细粒碱长花岗岩体的控制，分布范围较大。铷元素在浅肉红色中细粒碱长花岗岩体中富集程度较低，品位相对较低；在灰白色中细粒碱长花岗岩体中富集程度相对较高，品位相对较高。围岩蚀变主要有硅化、萤石矿化、绿帘石化、碳酸盐化、高岭土化。

3 矿床成因及找矿标志

3.1 矿床成因

预查区内出露大面积的灰白色细粒、浅肉红色中细粒碱长花岗岩，在区内开展了1：10000岩石面积测量及1：10000岩石剖面测量，测量成果显示，高值区出露岩石为灰白色细粒、浅肉红色中细粒碱长花岗岩，其他岩石也具有较高的背景场，通过这种有利的地化背景条件，为区内稀有金属成矿提供了丰富的物质基础。

本区地处于康保—围场深断裂北侧，其次级断裂在本区较为发育。区内侵入岩十分发育，自古元古代至早侏罗世一直有岩浆侵入活动，其中又以晚二叠世岩浆活动最为频繁、强烈，为稀有金属元素的富集提供了良好的物源和热源。通过勘查研究发现，该区最晚期侵入的灰白色细粒、浅肉红色中细粒碱长花岗岩Rb元素含量相对较高，Rb2O品位最高可达1384×10-6；外围中粒正长花岗岩体Rb含量明显降低，品位平均353×10-6，最高594×10-6。通过对比之后，推断Rb等稀有金属元素赋存于碱长花岗岩岩体之中，矿带范围严格受岩性控制。碱长花岗岩岩体为壳源花岗岩浆经过较充分的分异演化晚阶段的产物，由早期到晚期岩浆成分更加富钠富稀碱元素富挥发分。Rb为不相容元素，即随着岩浆的分异演化，Rb在残余岩浆中不断富集。在高分异花岗岩中，富F流体的存在延长了岩浆演化的时间，且富F流体的交代作用会使Rb更容易交代长石中的K元素，进而使Rb进一步富集。同时，稀有金属的离子半径相对较小，这就决定了稀有金属元素很难固定在其他矿物晶格中类质同象取代，尤其是富Na、K体系中，很容易被Na+、K+从晶格中挤出，从而显示高度活跃状态。多种元素耦合致该区最终成矿。