广西栗木钨锡多金属矿区铷矿床地质特征及其资源评估

广西栗木钨锡多金属矿区铷矿床地质特征及其资源评估章涛;缪秉魁;姚明;王婵;高杨;杨文【摘要】栗木矿区是华南重要的钨锡稀有金属矿床之一，通过对栗木铷矿床地质特征的研究发现，该矿床具有明显的时空分布规律:主要富集在燕山早期的3个阶段，并具有随岩体演化程度增高而进一步富集的趋势;同一阶段同一岩体的水平剖面上,Rb2O含量具有岩体边部高、中心低的特点;垂直剖面上,Rb2O含量总体变化不大，岩体顶部相对富集.同样，在花岗岩中云母和钾长石中的Rb也有一定的规律:在不同阶段或者不同岩体中,云母的Rb2O含量都比钾长石中的高;无论钾长石还是云母中Rb2O的含量，在燕山早期的第三阶段都比第二阶段更高，可见铷矿化随着岩浆分异而逐渐增强.栗木矿区铷金属主要产于花岗岩中，根据已知的矿石量可预估伴生铷矿床已达中型，整个栗木矿区则具有大型伴生铷矿床的潜力;据前人资料估算,尾矿中的铷金属储量可达大型伴生铷矿床.今后可进一步对原生铷矿床和尾矿中的铷资源进行研究评价，从而提高矿区资源综合利用率.【期刊名称】《桂林理工大学学报》【年(卷)，期】2016(036)001【总页数】7页(P137-143)【关键词】铷矿;矿床地质特征;分布规律;栗木;广西【作者】章涛;缪秉魁;姚明;王婵;高杨;杨文【作者单位】桂林理工大学广西隐伏金属矿产勘查重点实验室，广西桂林541004;桂林理工大学地球科学学院广西桂林541004;桂林理工大学广西隐伏金属矿产勘查重点实验室广西桂林541004;桂林理工大学地球科学学院广西桂林541004;桂林理工大学广西隐伏金属矿产勘查重点实验室，广西桂林541004；桂林理工大学地球科学学院广西桂林541004;成都理工大学地球科学学院，成都610059;桂林理工大学广西隐伏金属矿产勘查重点实验室，广西桂林541004;桂林理工大学地球科学学院，广西桂林541004;桂林理工大学广西隐伏金属矿产勘查重点实验室，广西桂林541004;桂林理工大学地球科学学院，广西桂林541004【正文语种】中文【中图分类】P611目前我国正处于三稀金属资源的战略性勘查阶段，〃三稀金属资源战略调查”项目的设立为我国三稀资源的调查、研究以及利用拉开了序幕［1］。华南地区是三稀金属资源重要的矿产区，成矿时代以燕山期为主［2-4］。栗木矿田是华南重要的钨锡稀有金属矿田之一，包括老虎头、水溪庙、金竹源3个大中型矿床以及牛栏岭、狮子岭和三个黄牛等小型矿床［5］。矿田内铷矿床的主要类型为碱性长石花岗岩型，成矿过程与碱性岩脉侵入和断裂活动有密切关系［6］,与我国华南地区大部分硬岩型铷矿类似［7］。本文分析了栗木矿区在燕山早期不同阶段花岗岩的岩石学特征以及Rb在不同侵位阶段花岗岩主要组成矿物中的含量变化情况，同时结合前人研究成果，探讨了铷矿床的成矿地质条件，并对铷资源进行了综合评价，旨在为栗木矿区稀有金属的进一步找矿工作提供依据。栗木矿田位于桂东北坳陷带的北东段，处于灌阳-富川褶断带中部，恭城复式向斜的北部扬起端西侧。区内断裂较为发育，主要由东西向、南北向、北北东向、北东向和北西向、东西向和南北向断裂组成矿区的基本构造框架，为矿区的成岩成矿提供有利的构造环境（图1）。矿田内出露地层主要为寒武系、泥盆系和下石炭统，其中寒武系为一套浅海相复理石建造的浅变质细碎屑岩；泥盆系层序完整，从下到上岩性依次为砾岩、砂岩、页岩和灰岩；下石炭统为灰岩、白云质灰岩和硅质灰岩。栗木花岗岩体为燕山早期同源、同期、不同阶段侵入的岩株状复式岩体，沿南北向断裂产出，其同位素地质年龄为160~196Ma［9］。岩体地表出露面积约1.5km2。据钻探等工程数据，已控制岩体的面积约为17km2，大部分呈隐伏状态，深部可能是一个岩基［10-11］。根据岩体的空间分布特征、岩石学和矿物学以及同位素地质年龄资料，前人将本区的花岗岩划分为185~196Ma、174~185Ma和160~174Ma3个侵入阶段，各阶段侵入体特征及矿化情况见表1。按照前人对栗木矿体成岩阶段划分，本次工作将铷矿的成矿阶段也相应分为3个阶段。在详细的野外地质调查和室内岩相学研究基础上，按照成矿阶段共选择19件典型样品用于Rb2O含量分析，样品采集位置分别见图2和图3。第一成矿阶段的1件样品采集自泡水岭岩体，岩体发生强烈的高岭土化；第二成矿阶段矿体以牛栏岭、鱼菜和三个黄牛岩体为代表，岩石为细-中粒斑状锂白云母花岗岩，本次工作在牛栏岭岩体右侧采集了4件样品；第三阶段矿体主要以隐伏的金竹源和水溪庙岩体为代表，岩石为细-中粒含锂云母钠长石花岗岩。水溪庙岩体隐伏于当地侵蚀基准面以下370.80~856.24m［12］，本次工作在钻孔ZK701的376m和411m深度处分别采集1件样品，岩性均为细中粒钠长石化花岗岩；在ZK1703深度为553~627m处采集3件样品（LM16、LM17、LM18），岩性均为中粗粒花岗岩；此外，在出露的老虎头岩体中，从岩体边界到中心也依次采集了4件样品，用于研究Rb2O含量在岩体中横向的分布特征。一燕山早期第三阶段花岗岩；一燕山早期第二阶段花岗岩所采集的样品Rb2O含量分析测试在中国有色桂林矿产地质研究院测试中心采用ICAP6300电感耦合等离子体光谱仪完成，运用GB/T17415—2010等检验方法进行测试，分析结果见表2。单矿物化学成分的定量分析在桂林理工大学广西隐伏金属矿产勘查重点实验室利用JEOLJXA-8230型电子探针完成。电子探针测试条件：加速电压为15kV，加速电流20nA，电子束斑直径5pm,分析标样为硅酸盐矿物和氧化物，所有分析结果都运用了ZAF方法校正，分析结果见表3。3.1矿石特征栗木铷矿床为碱性长石花岗岩型，目前在矿区内已圈定7个矿体，其中有3个为隐伏矿体。铷矿矿石一般呈灰白色，以细和细-中粒花岗结构为主（图4）,局部见自形-半自形条状结构和条纹结构、交代及交代残余结构和裂隙填充结构、不均匀粒状结构和鳞片状结构等。矿石构造以致密块状、浸染状构造为主，局部见斑杂状构造、细脉状构造。矿石主要矿物组成为石英（30%~35%）、钾长石（15%-25%）、斜长石（30%~35%）和云母（2%~5%），副矿物为萤石、黄铁矿、锡石等稀有金属矿物，其中，石英为无色透明，呈他形粒状结构，粒度一般为1~3mm;斜长石多为钠长石，呈自形-半自形板条状晶体穿插于更钠长石和钾长石中，这种现象在矿石中普遍存在；钾长石呈半自形-自形状，可见明显的条纹结构，常被钠长石交代，在钠长石化岩石中钾长石含量较少；云母呈鳞片状，具有较弱的多色性，少量包裹有放射晕。矿石的蚀变类型主要有钠长石化、绢云母化、白云母化和石英岩化。钠长石化表现为细、微细粒小板条自形、半自形钠长石穿插交代中、细粒钠长石、钾长石、云母（图4）,钠长石化在矿区第三侵位阶段花岗岩中普遍发育。绢云母化表现为鳞片状绢云母集合体成团状、脉状交代长石（图4a），当矿石发生绢云母化时呈浅灰绿色。云英岩化表现为细、微细粒状石英、云母沿长石边缘和裂隙呈不规则脉状交代穿插。3.2矿体矿化特征铷在地壳中的含量为0.028%，在花岗岩型稀有金属矿床伴生铷含量高于其克拉克值4倍以上即可达到其工业指标的要求［6］。单志强［15］通过对金竹源、鱼菜、三个黄牛以及水溪庙等矿床取样分析，矿区铷主要分布在岩浆分异的花岗岩、伟晶岩、细晶岩以及长石石英脉型岩石中，Rb含量基本都在0.1%以上，达到了花岗岩类矿床伴生铷综合利用工业指标（DZ/T0203—2002）的要求。由表2看出，栗木矿田不同侵位阶段的花岗岩中Rb2O含量总体比较稳定，一般为（1000-2000）x10-6。其中，第一阶段成矿岩体中Rb2O含量为1055x10-6，虽然岩体高岭土化会丢失部分Rb2O，但残留的Rb2O含量依然达到最低工业品位［6］。前人测得泡水岭岩体中Rb2O含量为1250x10-6［13］,与本次工作基本一致（表2）。第二成矿阶段牛栏岭岩体的4件样品Rb2O含量分别为2083x10-6、1212x10-6.1546x10-6.1673x10-6，平均含量为1629x10-6；鱼菜和三个黄牛两个隐伏岩体中Rb2O平均含量分别为1574x10-6和1732x10-6，也达到了最低工业品位［6］。第三成矿阶段的不同样品中，2件细-中粒钠长石化花岗岩（ZK701）的Rb2O含量分别为1584x10-6和1494x10-6;3件中粗粒花岗岩（ZK1703）样品的Rb2O平均含量为1266x10-6；金竹源岩体Rb2O含量为1746x10-6;老虎头岩体自边部至中心所采集4个样品的Rb2。含量分别为1930x10-6.1626x10-6.1568x10-6、1628x10-6，总体上具有边部相对富集而中心相对贫化的特征。3.3铷的赋存状态铷的地球化学性质决定其在自然界中没有独立的铷矿物产出，而是以类质同象的形式赋存于含钾矿物中［16］。栗木花岗岩主要由石英、钾长石、钠长石和云母组成，其中云母主要以白云母、绢云母为主，含少量铁锂云母、黑云母，而含钾矿物主要为钾长石和云母。能谱分析表明，Rb元素主要赋存在花岗岩的云母和钾长石中［15,17］。本次工作通过对栗木花岗岩的云母和钾长石中的铷含量进行了电子探针分析，分析结果见表3。第二阶段成矿牛栏岭岩体中云母和钾长石的Rb2O平均含量（wB）分别为0.55%和0.31%。第三阶段成矿老虎头岩体中云母和钾长石的Rb2O平均含量分别为0.88%和0.72%；而水溪庙岩体中云母和钾长石的Rb2O平均含量分别为1.40%和0.45%。经过研究分析，无论不同成矿阶段还是不同岩体中，云母的Rb2O含量都比钾长石中的高；无论钾长石还是云母中Rb2O的含量，燕山早期的第三阶段都比第二阶段更高，可见铷矿化随着岩浆分异而逐渐增强。3.4矿床分布规律通过野外地质调查和典型成矿岩体含矿性评价可以看出，栗木矿区内铷矿具有明显的时空分布规律。首先，从不同侵位阶段花岗岩的含矿性分析来看，不同成岩阶段的花岗岩的Rb2O含量具有随岩浆演化程度增高而逐渐富集的趋势。其次，通过对老虎头和牛栏岭岩体水平剖面样品铷含量对比分析发现，在同一阶段同一岩体内的水平剖面上，Rb2O含量在岩体边部相对较高，而往岩体中心逐渐降低（图5a）。最后，水溪庙ZK701和ZK1703垂直剖面中Rb2O含量分析表明，无论在工业钨锡矿石、低品位钨锡矿石，还是夹石中，Rb2O含量总体变化不大，均达到花岗岩型矿床伴生铷综合利用工业指标的要求，但总体来看，在同一岩体的顶部铷相对富集（图5b）。3.5资源评估根据资料统计，在水溪庙、金竹源、鱼菜和三个黄牛岩体中，含铷的矿石量共约4489万t（截至2008年末资料统计）［15］，预估铷金属储量（331）为1267t,铷资源储量已达到中型伴生铷矿床的规模。此外，栗木有色金属公司在1996年筹建500t的选矿厂，到2013年，尾矿坝已堆积近650万t的尾矿［15］。云母和钾、钠长石中的铷在重选尾矿的含量分别为148和780g/t［17］，据此可估算尾矿中铷金属量约为6032t。根据以上分析可以看出，栗木矿田铷资源储量丰富，可供综合开发和利用。原生铷矿床以及因历年来开采所废弃的大量含Rb2O矿石和尾矿中的铷资源值得引起重视，同时对提高矿石资源综合利用率也具有重要的意义。栗木矿区铷以类质同象赋存于花岗岩中的云母和钾长石，在岩浆演化的不同阶段或不同岩体中，云母的Rb2O含量都比钾长石中的高；同时无论钾长石还是云母中Rb2O的含量，岩浆晚期都比早期更富集，可见铷矿化随着岩浆分异而逐渐增强。栗木矿区内铷矿具有明显的时空分布规律：主要富集在燕山早期的3个阶段，并具有随岩体演化程度增高而逐渐富集的趋势；在同一阶段同一岩体的水平剖面上，Rb2O含量具有岩体边部高、中心低的特点；在同一阶段同一岩体的垂直剖面上，Rb2O含量总体变化不大，岩体顶部相对富集。栗木矿区铷金属主要产于花岗岩中，在已知岩体的矿石量预估铷储量已达中型伴生铷矿床，整个栗木矿区则具有大型伴生铷矿床的潜力；同时，尾矿中的铷金属储量可达大型伴生铷矿床。今后可进一步对原生铷矿床以及开采所废弃Rb2O矿石和尾矿中的铷资源进行研究评价，对提高矿区资源综合利用率具有重要的意义。中国科学院地质与地球物理所贺怀宇研究员对本次研究提供指导和帮助，本文实验得到万宏宇和胡轶同学的帮助，评审专家给予了宝贵的建议，谨此一并表示感谢。【相关文献】[1]王登红，王瑞江，李建康，等.中国三稀矿产资源战略调查研究进展综述[J].中国地质，2013,40(2):361-370.[2]陈毓川，裴荣富，张宏良.南岭地区与中生代花岗岩类有关的有色及稀有金属矿床地质[J].中国地质科学院院报，1990(1):79-85.华仁民，陈培荣，张文兰，等.南岭与中生代花岗岩类有关的成矿作用及其大地构造背景[J].高校地质学报，2005,11(3):291-304.陈骏，陆建军，陈卫峰，等.南岭地区钨锡铌钽花岗岩及其成矿作用[J].高校地质学报，2008,14(4):459-473.姚锦其，李惠•广西栗木锡铌钽矿床地球化学分带模型与找矿评价标志[J].矿物学报，2008,28(2):221-226.[6]DZ/T0203—2002，稀有金属矿产地质勘查规范[S].[7]孙艳，王瑞江，亓锋，等.世界钏资源现状及我国钏开发利用建议[J].中国矿业，2013,22: