辽宁东部地区伟晶岩墙型铁矿床地质特征及成因分析

辽宁东部地区伟晶岩墙型铁矿床地质特征及成因分析

黄岩耀岩锆矿是湖南省最具勘探前景的金属矿。20世纪60年代，湖北省地质秘书处711队对该矿区进行了详细的调查，总结了该矿区的地质特征，并估算了矿区的长期储量。由于当时条件有限,前人对该矿区地质特征、成矿规律及矿床成因并未作深入研究。我们通过进一步工作,主要进行了大量岩石化学成分分析、同位素年龄测定及矿区地质特征的总结,基本确定了矿区伟晶岩脉的特征及其成矿富集规律,同时对矿床成因进行了初步探讨。1断裂形迹及岩性矿区位于湘东北幕阜山-铜盆寺隆起的北部,幕阜山花岗岩体之南西缘,属花岗岩与板溪群片岩内外接触带之伟晶岩密集区(图1)。区内以NNE向断裂构造形迹为主。矿区北部以幕阜山燕山晚期花岗岩为主,其岩性主要为细粒二云母花岗岩,次为中细粒黑云母花岗岩、片麻斑状中细粒黑云母花岗岩2。南部以板溪群片岩及混合岩为主,二者接触带呈EW向曲折延伸,接触面倾向南,倾角25°～35°,接触面与流面产状大致平行,呈波浪式起伏,在向南部凸起部位为矿化好、规模大的伟晶岩脉密集地段。1.1交代作用分析矿区伟晶岩脉异常发育,为区域上秦家坊-大桥湾伟晶岩脉密集带,主要呈NNE、NE及EW向走向,受区域构造的低序次构造裂隙及岩体原生X节理控制,原生节理均充填有大小不一的伟晶岩脉,控制了伟晶岩脉的产状、规模及形态。特别是边缘相中NEE向的纵节理,控制了多数矿化伟晶岩,故其形态是多种多样的,如岩株状、各种脉状以及似层状等。岩脉规模一般不大,多具分枝交叉、复合现象,但数量极大,矿区内已发现伟晶岩脉500余条,其类型可划分为文象-准文象伟晶岩、中粗粒伟晶岩及块体伟晶岩三类。一般规模大者具良好的带状构造,由伟晶岩脉边缘至中心依次为文象(准文象)带—中粗粒带—块体带—石英核心带,各带矿物颗粒表现为由细到粗的特点。该区伟晶岩脉最重要的特征是具有复杂的交代作用。按交代作用进行的强度可分为强交代、中交代和弱交代,交代残余愈少,长石牌号愈低则交代作用愈强。按交代集合体的特征可分为四个交代阶段,它们依次为白云母化阶段、钠长石化阶段、云英岩化阶段和锂云母化阶段1。白云母化阶段:脉体中常见羽毛状白云母-石英交代体呈团块状或不规则状沿分异较好的块体带与中粗粒带之间发育。钠长石化阶段:脉体中较普遍见到各种呈团块状或细脉状、带状的石英-钠长石集合体。钠交代作用从早到晚逐渐增强,钠长石粒度从粗到细。云英岩化阶段:形成各种白云母-石英细粒集合体,常叠加在钠长石交代集合体上。锂云母化阶段:只有在少数规模较大和交代作用强烈的脉体中间部位才可见到。其中以钠长石化作用为主,其交代集合体面积最大者可占脉体面积的15%,钠长石乃是该作用的主要产物。综合分析各世代不同钠长石交代集合体的化学组分(表1),可得出如下规律:钠长石化作用由第一世代至第三世代,反映出交代强度由弱至强;化学组分SiO2,Al2O3,Na2O,Nb2O5+Ta2O5和BeO,除锂云母化阶段SiO2,BeO有所减少外,其余均愈晚含量愈趋增加,而TiO2,Fe3++Fe2+,CaO,K2O,CaO/Na2O,K2O/Na2O则随着交代作用的进展,趋于减少。根据钻孔岩心分析资料,沿水平方向交代作用的变化规律为:脉体由中心向两侧钠长石化由强至弱,交代面积由少至多。沿垂直方向以脉的膨胀部位为中心,向地表交代作用逐渐减弱,向深部则急剧减弱。伟晶岩脉主要造岩矿物有斜长石、石英、钠长石、白云母,其次为绿柱石、锂云母、磷灰石、锂辉石、电气石、钽铁矿、铌铁矿、硅铍石、磷铝石等,成分十分复杂。1.2矿物学特征该矿区已发现7个伟晶岩型铌钽矿体,其产状、形态主要受断裂构造控制。一般在花岗岩体内或边缘相受EW向张裂隙控制的伟晶岩脉中,铌钽矿化较好,上述7个铌钽矿体均属此类型,而在远离岩体的片岩区内的伟晶岩脉中尚未发现铌钽矿化。矿体大多呈脉状,在裂隙相交或转折处,呈透镜状的膨胀,而向深部呈楔形,以至于尖灭,矿带一般延深100m左右。其中最有前景的Ⅰ号矿体厚1.90m左右,长约150m,东西走向,倾向南,倾角65°左右;矿石品位Ta2O5平均为0.051%(最高0.104%),Nb2O5平均为0.036%(最高0.08%)。矿体剖面特征见图2。另外6条脉体规模大小不一,平均品位Ta2O50.01%～0.044%,Nb2O50.01%～0.04%,矿体厚1～2m,长数十至百余米。伟晶岩脉中铌、钽的赋存状态主要呈粗晶绿柱石、铌钽铁矿集中于分异晚期的块体带中,其次呈细晶绿柱石及铌钽铁矿富集于钠长石化中粗粒带中,而文象-准文象带中绿柱石、铌钽铁矿极少。矿石以花岗伟晶结构、条带状构造为主,主要矿物成分为铌钽铁矿、绿柱石,其次为钽铁矿等。矿石化学成分,原生铌钽铁矿为:Nb2O543%,Ta2O527%,TiO22.22%。交代的细粒铌钽铁矿为:Nb2O538.73%,Ta2O538.36%,TiO23.62%。粗粒块状绿柱石BeO含量平均为12.9%。由于该区伟晶岩脉多达500余条,故预测其铌钽稀有金属资源量将较为可观。且矿区产有多种稀有元素矿物,除铌、钽铁矿之外,还有铍矿、锂辉石、锂云母、绿柱石等。2伟晶岩浆的结晶作用及交代作用该区铌钽矿床的类型为伟晶岩型稀有金属矿床,矿床为岩浆—交代作用形成。前人对伟晶岩脉作过许多矿物学、岩石学方面的研究工作。含稀有金属矿床的伟晶岩一般都与花岗岩在空间上有联系。本铌钽矿床位于幕阜山岩体边缘,在成因和空间上都与幕阜山花岗岩体有关,表现在含铌钽矿的伟晶岩脉与幕阜山岩体产出的时空关系和化学成分的相似性上(表2),说明伟晶岩的物质组分来自附近的花岗岩。伟晶岩的形成过程就是一个从岩浆到热液的演化过程,在伟晶岩形成的前期,结晶(分异)作用是主要的,由于温度的降低,使组成伟晶岩的主要矿物,如长石、石英和云母以及一些稀有元素矿物,如绿柱石、铌、钽铁矿等,从伟晶岩熔浆中逐渐结晶出来,在比较稳定的封闭环境中,由于挥发组分的参加(云母片岩类的存在,说明区内岩石相当富含挥发份,因为云母中需要挥发份OH-,F-参与组成分子),可使熔浆的结晶温度降低,粒度变小,有利分异作用的进行,随着结晶作用的进行,可产生分异现象,形成完好的带状构造。同时,由于挥发组分的存在,将增加伟晶岩浆的内应力,在构造应力的作用下,可侵入到母岩的外壳或节理裂隙中及围岩构造裂隙中形成伟晶岩脉。从伟晶岩脉围岩及脉体的化学分析资料可知,围岩性质对脉体分异作用影响很大(表3)。产于片岩中的伟晶岩脉地段伟晶岩浆有明显的Al,K,Na元素的带出和围岩Ti,Fe,Mg元素的带入,具体表现在这种伟晶岩缺乏钠长石化,而富含黑云母和钛铁矿。而产于花岗岩中的伟晶岩表现了伟晶岩浆继承了花岗岩浆的物质成分,未见明显的混杂现象,使伟晶岩浆能在稳定的结晶条件下形成分异较好的伟晶岩。由于Nb,Ta等稀有元素均属大半径的高电荷阳离子,它们与挥发份都主要富集于花岗质残余岩浆即伟晶岩浆中。而在伟晶岩演化的后期阶段,交代作用非常发育。引起交代作用的溶液,主要来自伟晶岩本身,表现为早期晶出的矿物为后期矿物所交代溶蚀。实际上在伟晶岩浆演化的各个阶段都有程度不等的Nb,Ta独立矿物的析出。该区伟晶岩脉主要交代作用为钠长石化作用,次为白云母化、锂云母化。钠长石化与铍、铌和部分钽的成矿关系密切,这主要是由于在溶液中,稀有金属元素常与K,Na等物质组成易溶的络合物,当在交代强烈及成矿有利的条件下,络合物被破坏,产生硷质交代作用。Be,Nb,Ta便富集成浸染状、单向紧集状、链状绿柱石铌钽铁矿,即形成伟晶岩型稀有金属矿床。矿物周围残留着由于钠长石化交代作用的微斜长石交代残余体,证明是钠交代钾过程形成的。而铍的矿化主要与强钠长石化有关,铌钽铁矿矿化则与白云母化、锂云母化、云英岩化有关。3矿物资源和稀有元素矿平江县瑚铌钽稀有金属矿床属伟晶岩型,矿床为岩浆交代作用形成,矿体在成因与空间上均与幕阜山花岗岩体有关。矿体一般位于幕阜山花岗岩体内或边缘相受EW向张裂隙控制的伟晶岩脉中。矿体向深部呈楔形,一般延伸100m