辽东地区赛马矿床中首次发现独立铌钽矿物

李金轩，伍 月，鞠 楠，刘 欣，施 璐

1.中国地质调查局 牡丹江自然资源综合调查中心，黑龙江 牡丹江 157000；

2.中国地质调查局 沈阳地质调查中心，辽宁 沈阳 110034

近年来，辽东地区陆续发现了多个稀有稀土矿床，其中辽宁宽甸赛马铌钽矿床是发现最早、品位最高、规模最大的碱性岩型矿床［1-5］，查明其铌钽元素丰度、赋存方式、富集规律对指导辽东及全国其他地区碱性岩型矿床的勘查具有重要意义.

1 含铌矿物的首次发现

赛马矿床位于华北克拉通东北部，太子河浑江古拗陷南侧，营口宽甸古隆起北侧，属赛马碱性杂岩区.该杂岩区呈东西向展布，面积约200 km2，区域上主要出露古元古界盖县组、大石桥组，新元古界细河群，古生界寒武系、奥陶系，中生界侏罗系等地层［6-10］.

赛马岩体岩性组成复杂，第一期为霞石正长岩，第二期为异霞正长岩，造岩矿物包括钾长石、霞石、黑云母、霓石等，锆石、钾锆石、层硅铈钛矿和异性石为特征副矿物（图1）.

图1 赋铌矿物背散射图像Fig.1 Backscattered images of niobium-bearing minerals

赛马铌钽矿床的成矿岩体为霓霞正长岩，围岩为粗中粒黑云霞石正长岩.前人对成矿岩体的矿物学、岩石地球化学、成岩成矿年代学、矿床地质特征等进行了大量研究，多数学者认为该矿床仅存在层硅铈钛矿等传统稀土矿物［11-15］，是否存在独立的铌钽矿物一直存在争议.中国地质调查局“东北地区关键金属调查研究”团队于2021年8月通过扫描电镜和电子探针首次鉴定出赋铌的独立矿物，包括铈铌钙钛矿、钙铌矿及铌钛铀矿，这些矿物主要赋存在霓霞正长岩中，极少量钙铌矿样品出现在黑云霞石正长岩中（图1、2）.独立赋铌矿物的首次镜下识别，突破了前人对赛马矿床无法形成独立铌钽矿物的传统认识.

图2 赋铌矿物能谱定性分析谱图Fig.2 Qualitative analysis spectrum of niobium minerals

2 地球化学特征

赛马铌钽矿床成矿岩体和围岩都属于过铝质碱性岩系列.成矿岩体的稀土元素总量是是围岩的5倍左右，个别元素可达到10倍，按照稀土元素含量的差异可将成矿岩体与围岩区分.轻重稀土元素分馏作用明显，没有明显的Sr和Eu异常.所有样品均呈现轻稀土元素富集、重稀土元素亏损的右倾斜“V”字型图谱，暗示其具有壳幔深部热液流体参与结晶的特征.

3 Sr-Nd-Pd同位素特征

从Sr-Nd-Pd同位素分析结果可以看出赛马成矿岩体与围岩特征一致，根据ISr值（0.70712～0.70832）和负的εNd（t）值（-12.84～-11.86），双阶段模式年龄tDM2为1967～2047 Ma，推断矿床物质来源与富集地幔有关，同时有部分地壳物质混入.

4 构造环境与成矿机制

赛马铌钽矿床形成于后碰撞时期的大陆板块扩张或裂谷环境，为造山期后构造崩塌环境下被动就位.成矿机制是富集地幔低程度部分熔融所形成的岩浆，在水和挥发份作用下强烈分异结晶，成矿元素迁移到与岩浆共存的气液流体中，形成的含矿流体在岩浆晚期交代碱性岩体而形成矿床.整个过程中有大量水和挥发份参加，促使铌钽元素在碱性岩浆结晶分异作用和成矿流体交代作用过程中都获得高程度的富集.

辽东地区整体处于辽东裂谷构造带内，印支末期，陆内造山结束后，地壳转入构造松驰拉张阶段.此时，地壳再次减薄，地幔岩浆上涌被动就位，形成以赛马碱性岩体为代表的辽东地区大规模碱性杂岩.赛马矿床中独立铌钽矿物的发现，探明了铌钽矿物的赋存状态，为碱性岩体的成矿理论研究提供了科学依据.以此重要发现为依托，“东北地区关键金属调查研究”团队成功申报多个省部级、国家级科研项目，为后期铌钽元素富集成矿机制的研究打下了良好基础.