幕阜山地区稀有金属矿勘查工作进展及成矿预测

2022-07-04周芳春胡小芳陈阡然柳清琦

中国地质调查 2022年3期

周芳春，陈虎，李鹏，胡小芳，陈阡然，柳清琦

(1.湖南省地质灾害调查监测所，湖南长沙 410100； 2.中国地质科学院矿产资源研究所，自然资源部成矿作用与资源评价重点实验室，北京 100037)

0 引言

幕阜山地区位于江南隆起岩浆构造成矿带，是我国重要的稀有金属矿集区[1-2]，多期次岩浆活动叠加导致晚期岩浆高度富集挥发，稀有金属较富集，为幕阜山地区白垩纪稀有金属成矿提供了基础[3-4]。自20世纪60年代开始，各地勘单位在幕阜山西南缘的临湘—岳阳—平江地区开展了铌钽铍矿勘查工作[4-12]，发现了传梓源中型钽铌铍锂矿床，提交的控制资源量+推断资源储量中Nb2O5为807.79 t,Ta2O5为508.05 t,Li2O为11 276.13 t,BeO为3 254.1 t[12]。近年来，位于幕阜山岩体西南缘的仁里矿区钽铌矿找矿取得了重大突破。截至2021年12月，矿床探获Ta2O5推断资源量4 042 t，Nb2O5推断资源量4 666 t； Ta2O5潜在资源量6 238 t，Nb2O5潜在资源量7 528 t[4]。仁里超大型钽铌矿的发现，加快了幕阜山岩体西南缘稀有金属矿的勘查工作进展，掀起了华南地区，尤其是幕阜山地区稀有金属找矿勘查与理论研究工作的新高潮。

为了进一步阐明幕阜山地区稀有金属矿的成矿地质条件及成矿规律，进行靶区优选，确定下一步找矿方向，本文总结了前人的勘查工作进展，论述了幕阜山地区伟晶岩的成矿地质特征、稀有金属含矿性及分布特征，划定了成矿远景区，并对成矿远景区进行了成矿预测，确定了下一步找矿工作思路，对幕阜山地区稀有金属矿找矿勘查和研究具有一定的指导意义。

1 地质背景

湘赣边区的基本构造格架是由EW向的武陵—雪峰造山带和华南加里东造山带组成的拼合褶皱基底，与NNE向构造岩浆带和盆岭山链之间呈立交桥式横跨叠加。经历了中生代古特提斯陆缘增生造山-陆陆碰撞造山、晚三叠世的滨太平洋系陆壳俯冲、侏罗纪的陆内汇聚走滑造山、白垩纪—古近纪的陆内离散走滑造山以及现代隆升等过程，其动力学机制先后受控于古亚洲南北两大巨型板块的汇聚，以及太平洋板块向西的俯冲和北移；湘赣边区的S型花岗岩受陆内陆壳俯冲作用和汇聚走滑作用控制[13]。湘东地区自晚三叠世以来的陆内造山作用形成了NNE向走滑断裂系统，该走滑断裂系统经历了从汇聚走滑向离散走滑的重大构造转换(图1)[14]。

1.第四系； 2.燕山晚期第四次侵入体； 3.燕山晚期第三次侵入体； 4.燕山晚期第二次侵入体； 5.燕山晚期第一次侵入体； 6.燕山早期第二次侵入体； 7.燕山早期第一次侵入体； 8.新元古代侵入体； 9.新元古界冷家溪群； 10.古近系； 11.上白垩统； 12.下/上志留统； 13.下奥陶统； 14.下/上寒武统； 15.震旦系； 16.地层界线； 17.断层及编号； 18.伟晶岩； 19.地名及地理要素； 20.铍矿点； 21.铍铌钽矿床/矿点； 22.铌钽铍锂铯矿床； 23.铌钽铍锂矿床/矿点； 24.成矿远景区及编号； 25.仁里矿床。

幕阜山地区在大地构造上位于扬子陆块与华夏陆块的交接部位，江南隆起带中段的幕阜山—九岭构造岩浆带(图1(a))。幕阜山岩体形成于后碰撞环境，为印支主碰撞期后应力松弛阶段地壳伸展、减压快速隆升背景下地壳部分熔融的产物[16-18]，形成于后造山陆内拉张减薄的构造环境[19]。幕阜山稀有金属矿集区形成的动力学机制可能是古太平洋板块向西俯冲—北移与陆内岩石圈拆沉—软流圈地幔上涌共同作用的结果[19]。区内从中元古界到新生界均有出露，主要以新元古代冷家溪群板岩为主(图1)。区内主要发育NE向、NW向构造，多为压扭性断裂。区内岩浆活动频繁，北部为燕山期侵入体，西南部为新元古代侵入体(图1(b))。

幕阜山岩体内、外接触带脉岩发育，主要为伟晶岩脉，石英脉主要发育于NE向断裂及其次级断裂中，云母片岩地层中石英脉较不发育。伟晶岩主要围绕燕山期幕阜山岩体的内、外接触带分布，稀有金属伟晶岩主要分布于幕阜山岩体西南缘和北部詹桥—断峰山地区的外接触带，具有良好的稀有金属成矿地质条件。幕阜山地区赋存了丰富的铌钽锂铍矿产资源，主要分布于岩体西南缘，仁里地区为该区稀有金属矿化浓集中心[15,20]。

幕阜山地区具有较好的伟晶岩与稀有金属矿化的演化序列，仁里矿田自岩体内向南西方向，伟晶岩由黑云母伟晶岩向二云母伟晶岩、白云母钠长石伟晶岩、含锂云母白云母钠长石伟晶岩以及锂辉石白云母钠长石伟晶岩演化，稀有金属矿化由Be、Be+Nb、Be+Nb+Ta、Be+Nb、Be+Nb+Ta+Li、Be+Nb向Be+Nb+Ta+Li+Cs演化[3,17,21]。

2 主要矿床地质特征

2.1 仁里矿床

仁里矿床位于幕阜山岩体西南缘内、外接触带，区内总计分布伟晶岩脉140条，脉体长度超过100 m。岩体内接触带发育伟晶岩95条，主要类型为二云母伟晶岩，局部地段为白云母钠长石伟晶岩，已发现铌钽铍矿脉7条，脉体长150～670 m，厚1.73～6.72 m，Nb2O5品位为0.002%～0.076%，Ta2O5品位为0.009%～0.067%[4]。在岩体外接触带发现伟晶岩45条，主要为白云母钠长石伟晶岩或锂辉石白云母钠长石伟晶岩，已发现铌钽铍锂矿脉7条(图2)，脉体长413～2 937 m，厚0.87～7.29 m，Li2O品位为0.120%～3.423%，Nb2O5品位为0.004%～0.591%，Ta2O5品位为0.004%～0.561%，Rb2O品位为0.004%～0.180%[4]。

1.冷家溪群片岩； 2.燕山早期片麻状粗中粒斑状黑云母二长花岗岩； 3.二云母伟晶岩及编号； 4.白云母钠长石伟晶岩及编号； 5.锂辉石白云母钠长石伟晶岩及编号； 6.构造及编号； 7.勘查线及编号； 8.产状； 9.见矿钻孔； 10.无矿钻孔； 11.槽探； 12.矿权边界； 13.重砂晕及编号； 14.岩性边界； 15.钻孔及编号。

5号矿脉是仁里矿床最重要的钽铌矿脉(体)之一，走向NW，矿脉长4 040 m(矿区内长2 650 m)，其钽铌资源量占仁里矿段总资源量的69.2 %。矿脉由5-1号、5-2号和5-3号矿体组成，其中5-2号矿体长2 520 m，控制斜深83～746 m；平均厚度2.64 m，Ta2O5平均品位为0.046%，Nb2O5平均品位为0.053%，Rb2O平均品位为0.05%[4]。

2.2 传梓源矿床

传梓源矿床位于仁里矿区西南部，矿区分布伟晶岩脉54条，其中矿脉32条。北部主要为白云母钠长石伟晶岩，南部主要为锂辉石白云母钠长石伟晶岩(图3)。脉组长1 000～1 700 m，主单脉长400～1 200 m，最大厚度可达25.39 m，延深小于250 m。传梓源矿床锂铌钽铍等稀有金属矿主要集中在106号、204号、206号、301号、208号、116号、202号等7条矿脉中，其中106号和206号矿脉的主要特征如下。

1.第四系; 2.冷家溪群二云母片岩; 3.冷家溪群千枚岩; 4.片麻状中细粒黑云母花岗岩; 5.含角砾的断层破碎带; 6.实测不明断层; 7.地层界线; 8.白云母钠长石伟晶岩脉; 9.锂辉石白云母钠长石伟晶岩脉; 10.矿区范围。

(1)106号矿脉在地表由一系列近EW走向、近平行排列的伟晶岩脉体组成，穿插于传梓源岩株内，其中主脉长400 m，宽6.6 m。脉体倾向30°～45°，倾角大于60°，向下脉体延伸有变大趋势，呈“弓形”产出。脉体分带较清晰，中心为锂辉石白云母钠长石伟晶岩带，两侧为白云母钠长石伟晶岩带。脉体各带均含铌钽矿，矿化较稳定、均匀。矿脉由3个矿体组成，矿体中BeO品位为0.020%～0.041%，Nb2O5品位为0.009 2%～0.010 7%，Ta2O5品位为0.006 8%～0.008 0%，Li2O品位为0.049%～0.466%[12]。

(2)206号矿脉位于矿区西部云母片岩中，由7条NW走向近平行排列的脉体组成，呈“S”形弯曲状、支脉状，后期构造切穿脉体，导致脉体错位移动，深部多呈分枝状。脉体分带较清晰，中心为锂辉石白云母钠长石伟晶岩带，两侧为白云母钠长石伟晶岩带。脉体走向294°～314°，倾向南西，倾角47°～85°，脉长100～500 m，脉宽0.60～25.00 m，3条主脉延深超过250 m。其中，最大的脉体长500 m，宽5.0～25.0 m，倾角60 °～ 80°，延伸超过250 m，由9个矿体组成。矿体中BeO品位为0.035%～0.056%，Nb2O5品位为0.008 6%～0.016 9%，Ta2O5品位为0.005 8%～0.010 6%[12]，Li2O品位为0.023%～2.114%[12,21]。

3 勘查工作进展

2011年，湖南省平江县鸿源矿业有限公司对原传梓源矿区部分地表及坑道工程进行了补充取样分析工作，并估算了Li2O资源量。

2012年起，湖南省核工业地质局三一一大队、中国地质科学院矿产资源研究所等相关地勘单位加大了对幕阜山地区铌钽等稀有金属矿的勘查与研究力度，在湖南省平江县仁里矿区取得了钽铌矿找矿的关键性突破，2018年被中国地质学会评为“2017年度全国十大地质找矿成果”之一。截至2021年12月，仁里矿区探获Ta2O5推断资源量4 042 t[4]，其推断资源量与潜在资源总计超过10 000 t，达到了超大型规模，同时，在矿区西南部发现了规模较大、品位较富的锂矿脉。仁里超大型钽矿床的发现，带动了湘东北地区锂矿、钽铌矿勘查与研究工作。

2013—2014年，湖南省核工业地质局三〇一大队对湖南省桃林市詹桥矿区进行了铌钽矿预查工作，2015年提交了《湖南省临湘市詹桥矿区金铍铌钽多金属矿预查报告》，探获(Nb,Ta)2O5潜在资源量 77.86 t ，Rb2O潜在资源量 316.99 t[22]。

2017年中化地质矿山总局湖南地质勘查院提交了《湖南省平江县梭墩矿区锂铌钽矿预查报告》[23]，共发现花岗伟晶岩脉22条,其中含锂矿脉4条，铌钽铍矿脉13条。

2019年，湖南省核工业地质局三一一大队完成了湖南省平江县仁里钽铌矿床矿石可选性试验、矿产品综合评价[24-25]及找矿潜力分析工作[26]。

自2022年5月起，湖南省地质灾害调查监测所开始了“湖南省平江县永享矿区硅石、锂、钽矿详查”工作，目前正在开展野外地质工作。

4 成矿远景区划分及成矿预测

根据勘查程度、伟晶岩分布情况、稀有金属矿化特征及找矿前景，本文将湖南境内的幕阜山地区划分为5个成矿远景区(图1)，并对各远景区的铌钽锂铍等稀有金属矿资源潜力进行了预测。

4.1 仁里—传梓源成矿远景区

该区位于幕阜山岩体西南缘舌状体以南，包括仁里超大型钽铌矿床、传梓源大型锂铌钽矿床、朱子洞锂铌钽铍矿区、永享硅石钽铌矿区、梭墩锂铌钽矿区以及窄板洞矿铌钽锂铍矿点(成矿远景区A,图1)。相关单位在该成矿远景区已开展了大量的勘查与研究工作，取得了钽铌矿的找矿突破，找矿前景明朗。预测该区Ta2O5潜在资源量为38 000 t，Nb2O5潜在资源量46 000 t，Li2O潜在资源量320 000 t，BeO潜在资源量约45 000 t。

(1)仁里—朱子洞矿区。该区分布伟晶岩165条，目前，仅2、3、5、6号主矿脉矿体边界沿走向得到了初步控制，矿体边界沿倾向未能控制，主矿体向深部延伸趋势明显，具有较大的找矿潜力。矿区西部高品位锂辉石型锂矿脉(47号)的发现，为该区锂矿找矿突破奠定了基础。预测该区Ta2O5潜在资源量约30 000 t，Nb2O5潜在资源量约35 000 t，BeO潜在资源量约30 000 t[4]，Li2O潜在资源量约100 000 t。

(2)传梓源矿区(现该矿区范围扩大，改称为永享矿区)。该区伟晶岩为白云母钠长石伟晶岩和锂辉石白云母钠长石伟晶岩，其北部与仁里矿区邻近的地段以铌钽铍矿为主，南部以锂铍矿为主。仁里矿区5号主矿脉延伸至该区与507号脉相连[4]，在501号脉老窿采样分析，Ta2O5品位为0.024%～0.080%；该矿区北部仅做了硅石矿评价，南部对铌钽铍矿进行了评价，对锂矿研究程度较低。该区成矿地质条件与仁里矿区相似，具有较大的锂铌钽铍矿找矿潜力。预测该区Li2O潜在资源量约200 000 t，BeO潜在资源量约10 000 t，Ta2O5潜在资源量约6 000 t，Nb2O5潜在资源量约8 000 t。

(3)梭墩—窄板洞矿区。该区已发现了24条矿化较好的锂铌钽铍矿脉，梭墩矿区锂辉石白云母钠长石伟晶岩中Li2O品位为0.400%～1.444%，(Nb，Ta)2O5品位为0.012%～0.027%，Rb2O品位为0.040%～0.110%；窄板洞矿点Li2O品位为0.017%～1.390%，BeO品位为0.029%～0.031%，Ta205品位为0.006%～0.035%，Nb2O5品位为0.008%～0.048%[8]。预测梭墩—窄板洞地区Li2O潜在资源量约20 000 t，Ta2O5潜在资源量约2 000 t，Nb2O5潜在资源量约3 000 t，BeO潜在资源量约5 000 t。

4.2 上大洲—南江桥成矿远景区

上大洲—南江桥成矿远景区位于幕阜山岩体西南缘舌状体以西，为幕阜山地区的伟晶岩密集区之一(成矿远景区B,图1)。对该区 10 条规模较大的伟晶岩脉进行了调查，脉长 360～1 000 m，脉宽 3～20 m。其中，3 条脉体地表矿化厚度 1～2 m，Ta2O5品位为 0.008%～0.017%，Nb2O5品位为0.012%～0.031%[17]。该区成矿地质条件与仁里矿区类似，具有较好的找矿潜力。预测该区Ta2O5潜在资源量约2 000 t，Nb2O5潜在资源量约3 000 t， BeO潜在资源量约3 000 t。

4.3 詹桥成矿远景区

詹桥成矿远景区位于幕阜山岩体北侧，东部紧邻湖北省通城断峰山大型铌钽矿(成矿远景区C,图1)。初步查明区内分布伟晶岩脉41条(岩体内25条，岩体外16条)，发现矿化较好的铌钽矿脉8条[22]。虽然该区尚未取得找矿突破，但仍有一定的找矿前景。

4.4 梅树湾成矿远景区

梅树湾成矿远景区位于幕阜山岩体西南缘舌状体以东，为幕阜山岩体南部伟晶岩密集区之一(成矿远景区D，图1)。2017年，湖南省核工业地质局三一一大队对该区进行了立项踏勘，刘翔等[17]对梅树湾地区开展了野外地质调查，均发现了稀有金属矿化较好的白云母钠长石伟晶岩，具有一定的稀有金属找矿潜力。

4.5 南江桥—月田成矿远景区

南江桥—月田成矿远景区位于幕阜山岩体西南部，湖南省平江县南江桥镇—湖南省岳阳县月田镇之间(成矿远景区E，图1)，该区岩体外接触带未见云母片岩地层。根据构造产状及受幕阜山岩体隆起所影响的变质岩带宽度(约10 km)[15]，推测该区受F66正断层(图1)影响，冷家溪群坪原组板岩地层上推，云母片岩地层下滑，导致板岩地层覆盖于云母片岩地层之上。该区是否存在云母片岩层位，深部是否存在伟晶岩以及伟晶岩的含矿性还需要进一步研究。

综上所述，幕阜山地区可划分为5个成矿远景区。其中，仁里—传梓源成矿远景区的勘查与研究程度最高，是目前锂铌钽铍矿勘查和研究的重点地区；上大洲—南江桥成矿远景区的成矿地质条件优越，稀有金属矿化较强，可作为下一步铌钽铍矿勘查工作的优选靶区；詹桥成矿远景区、梅树湾成矿远景区以及南江桥—月田成矿远景区可作为下一步调查评价区。幕阜山地区的锂铌钽铍矿资源主要集中在西南缘的仁里矿田[8]，预测仁里矿田Ta2O5潜在资源量约40.0 kt，Nb2O5潜在资源量约49.0 kt，Li2O潜在资源量约320.0 kt，BeO潜在资源量约48.0 kt。