江西宜昌铌矿地质特征及成因探讨

江西宜昌铌矿地质特征及成因探讨

1铌矿床成矿作用1997年，由于开放需要，江西彩色矿利调查局对江西宜春矿（即444矿）资源储量进行了重新调查。范围包括10条探井线和40个孔。通过复查，不仅取得了预期的效果，得到外商及外籍专家的好评，且对该矿区岩体的交代成矿作用也有了进一步认识。江西宜春钽铌矿床位于扬子地块和华南造山带结合部位的武功山隆起区，由一套上元古界浅变形岩系组成褶皱基底。矿区仅出露上震旦统老虎塘组，系一套以砂岩为主、砂泥质互层的变质岩，且受轻微变形；部分岩层受区域混合岩化的影响，具有长石化（或称混合岩化）现象。矿区构造主要由银子岭背斜及次级褶皱和北东、北西、北东东、北北东4组断裂组成。与钽铌矿有关的岩浆岩为燕山早期第二阶段第三期次的中酸性浅成花岗岩体（即雅山花岗岩株）；钽、铌、锂、铷、铯矿体主要赋存于顶部蚀变花岗岩中，构成了我国著名的超大型稀有金属矿床———宜春钽铌矿。2断裂带的划分及岩石特征的规律2.1钠长石化系岩宜春钽铌矿稀有金属矿床的母岩为粗粒黑云母花岗岩，而赋矿岩石为富含铌、钽、锂、铷、铯等稀有元素的钠长石化锂云母化花岗岩，该花岗岩是雅山花岗岩株东南缘顶部的交代体，垂向上具有明显的分带现象，自上而下可分为3个相带，见图1。2.1.1晚阶段矿物组成位居岩体最上部，产状平缓，似层状，厚数十厘米不等。由石英和钾长石伟晶状集合体和细粒填隙状集合体组成，晚阶段有细粒钠长石、少量锂云母和黄玉交代和充填，主要矿物为铌钽锰矿和含钽锡石。2.1.2钠长石化锂云岩亚带位于似伟晶带岩带的下部，是岩浆形成粗粒黑云母花岗岩之后进一步分异演化和自交代作用形成的分异交代体。按其交代强弱，可进一步分为强钠长石化锂云母化花岗岩亚带、中钠长石化锂云母化花岗岩亚带和弱钠长石化锂云母化花岗岩亚带。(1）强钠长石化锂云母化花岗岩是交代蚀变最强烈的一种岩石，也是富矿体的赋存部位。(2）中钠长石化锂云母化花岗岩颜色不如前者白，造岩矿物中的石英和钾长石含量明显增多，而钠长石和锂云母量则相对减少，其中铌钽矿物以铌钽锰矿和含钽锡石为主，细晶石很少，并出现钽铁金红石和少量绿柱石。(3）弱钠长石化锂云母化花岗岩组成矿物基本和中钠长石化锂云母化花岗岩相同，只是颜色更深，保留原岩的结构构造等特征更多，稀有金属矿化更弱，多为贫矿体的赋存部位(1)。2.1.3矿化与蚀变的关系位于矿体的深边部，为粗粒黑云母花岗岩，其顶部为中粒二云母花岗岩，含钽、铌、锂等稀有元素含量很高，为矿区稀有金属成矿的母岩，见表1。由上述可知，雅山花岗岩体明显可分的3个相带中，唯有钠长石化锂云母化花岗岩带富含铌、钽、锂、铷、铯等稀有元素矿物，说明矿化与蚀变密切相关；而蚀变愈强，稀有金属矿物愈多表明矿化与蚀变为正相关关系；母岩带比一般花岗岩更富含稀有元素，说明其为矿化提供了成矿物质来源；而似层状伟晶岩在顶层无疑对矿体形成提供了良好的相对封闭的环境。2.2钠长石化锂砂结晶方3个岩相带除伟晶岩这个特殊的相带外，岩石特征自下而上发生了一系列规律性的变化，见表2。由表2可知，雅山花岗岩体自下而上颜色变浅、造岩矿物减少、粒度变小，钠长石化锂云母化蚀变增强、蚀变矿物增多，且铌、钽、锂、铷、铯等稀有元素矿物增多，钽、铪渐增，说明自下而上为岩浆结晶分异演化和自交代作用方向。另外，岩石化学成分见表3，从表中可知TiO2和二价氧化物逐渐降低，而Al2O3、Na2O、F和H2O则逐渐增高，说明环境相对封闭，岩浆晚期汽液相对缺氧而富氟，且自交代作用随着汽液运移方向（自下而上）由弱变强，稀有元素矿物则由富铌变为富钽。3和碘岩石学特征矿区稀有金属矿物主要有铌钽、锂、锆铪和铍，其分别为铌钽锰矿、细晶石、含钽锡石、钽铁金红石、锂云母、富铪锆石、绿柱石等，其主要特征见表4。3.1矿石中矿类质同象主要产于蚀变花岗岩中的锂云母、黄玉、钠长石中以及上述矿物的粒间，有时也见于石英中。将3个单矿物分析资料投到相关分类图上，得到钽铁铌锰矿、钽铌锰矿和铌铁钽锰矿3个种属，说明矿石中的铌钽锰矿是铌锰矿—钽锰矿的类质同象系列；其中Nb2O5为28.70%～35.50%，Ta2O5为39.60%～47.83%，MnO2为13.62%～15.60%，FeO为2.63%～6.71%。3.2钠长石化岩体的石英裂隙单体分散产出，偶尔成群出现。主要产于强钠长石化锂云母化花岗岩的石英裂隙及钠长石集合体中，其单矿物中Nb2O57.4%、Ta2O580%。3.3岩带的产出分布较广，在似伟晶岩带和钠长石化锂云母化花岗岩带均有产出，主要赋存于锂云母、黄玉、钠长石中及其粒间。单矿物分析结果：SnO268.50%、Nb2O51.25%、Ta2O54.6%。3.4英、锂0多呈他形粒状产于中钠长石化锂云母化花岗岩的石英、锂云母中。单矿物分析结果：Nb2O58%、Ta2O511.7%、TiO266.77%、SiO213.5%、TFeO1.73%。3.5大叶片锂酵母属为主要造岩矿物之一，主要产于强(中)钠长石化锂云母化花岗岩中。据岩矿鉴定有两种类型：一为大叶片状，与钠长石共生；二为细鳞片状，属云英岩化阶段的主要矿物。据单矿物分析资料，大叶片锂云母含Li2O5.3%，Rb2O1.43%，Cs2O0.224%;细鳞片锂云母含Li2O3.96%，Rb2O1.24%，Cs2O0.24%。3.6钠长石化锂矿呈自形晶产于云英岩化叠加的钠长石化锂云母化花岗岩和云英岩中，中钠长石化锂云母化花岗岩中多见。其单矿物化学成分BeO9.01%，SiO257.60%，Al2O321.10%，CaO1.60%，MgO0.18%。3.7钠长石中钠长石的表征长轴与短轴比为3∶1～2∶1，与铌钽锰矿共生，主要产于锂云母、黄玉和钠长石中。上述稀有元素矿物的赋存状态表明其与钠长石化、锂云母化关系密切，与蚀变矿物相伴产出，且铌、钽、锂、铷、铯、铍、铪等稀有元素分别以铌钽锰矿系列、含钽锡石、细晶石、锂云母、绿柱石、富铪锆石等形式存在。4矿化关系成岩机理矿区花岗岩的蚀变类型有钠长石化、锂云母化、黄玉化、石英化、细鳞云母化、黝帘石化、绢云母化、绿泥石化、绿帘石化、菱铁矿化、白云石化、方解石化、高岭石化、萤石化和叶蜡石化等。其中与矿化关系密切的主要为钠长石化、云英岩化、绢云母化、绿泥石化和碳酸盐化。它们分别属于岩浆晚期和岩浆期后蚀变组合。4.1最终的自称重侵蚀4.1.1蚀变型蚀变类钠长石化是矿区花岗岩中分布最广、交代最强烈的一种蚀变类型。它往往伴随有锂云母化、黄玉化。与其共生的矿石矿物有锂云母、铌钽锰矿、细晶石、含钽锡石和富铪锆石。4.1.2钠长石化岩石学特征是继钠长石化之后发生的以石英和细鳞云母（包括黄玉）交代为主的蚀变类型，它往往局部交代钠长石化锂云母化花岗岩，交代强烈者变成云英岩。与云英岩化有关的矿物除钠长石化阶段有关的稀有金属矿物外，还见较多的绿柱石。说明区内铍矿化主要与云英岩化有关。4.2岩浆期后的中低温热液雕刻4.2.1丝绸云以形成较多绢云母、伴有少量石英或碳酸盐的一种蚀变。与绢云母化有成生联系的主要为黄铁矿、黄铜矿等金属硫化物。4.2.2稀有金属成矿的蚀变绿泥石化、碳酸盐化常常同时发生，以填隙式或交代某种矿物形式产于中钠长石化锂云母化花岗岩中，有时与黝帘石化、萤石化伴生。该组合蚀变与闪锌矿、方铅矿、黄铁矿等硫化物矿化有关。由上可知，矿区两大类型的蚀变中，与稀有金属成矿有关的主要为岩浆晚期的自交代类型，并主要表现为钠长石化、锂云母化；而岩浆期后中低温热液蚀变作用的叠加对稀有金属成矿无益。5盐矿岩体与稀有金属的关系综上所述，雅山花岗岩体是在一个相对封闭的物理化学系统中发生分异交代的。从岩体由粗粒黑云母花岗岩—弱钠长石化锂云母化花岗岩—中钠长石化锂云母化花岗岩—强钠长石化锂云母化花岗岩的变化特征可以看出，随着时间的演变和成岩温度、压力的降低，岩石的结构、化学成分、造岩矿物、云母类型、副矿物等有规律的变化，钽、铌、铷、铯、铪等成矿元素逐渐富集，说明它们是同一岩浆作用分异交代的产物。关于灵山岩体与稀有金属的成矿关系，文献认为，赋矿岩体内广泛发生钠长石化，矿床中出现较多的黄玉、萤石、锂云母等，可以推测矿区Ta、Nb、Li、Rb、Cs等成矿元素的迁移与Na+、F-、（OH）-的参与有关，呈Na+为外配位体，F-、（OH）-为内配位体，成矿金属元素为中心离子的络合物形式迁移，如Na2TaF7、Na2NbF7、Na2[Sn(OH)2F4]等。在运移过程中，由于温度、压力、pH、Eh等物理化学条件的变化和流体中的钠质交代早期造岩矿物，使流体中的钠质浓度降低，导致金属络合物不稳定，钽、铌络合物首先解体，其外配位体Na+摆脱络阴离子束缚进入流体，交代早期结晶的造岩矿物，发生钠长石化，Ta+、Nb+以铌钽锰矿、细晶石、含钽锡石等矿物形式在钠长石化锂云母化花岗岩或似伟晶岩中晶出。随着温度、压力的逐渐下降，物理化学环境进一步变化，其他金属络合物也相继解体，组成内配位体的F-、(OH)-等组分与钠长石化过程中交代出来的Ca++、K+、Fe++等结合形成黄玉、萤石、云母等矿物，从而解释了矿化与蚀变的对应关系，进而说明了江西宜春钽铌矿的矿床成因主要为岩浆晚期分异交代而成，并叠加岩浆期后中低温热液蚀变作用，为岩浆交代作用与热液作用复合成因类型，而稀有金属矿床的形成与岩浆晚期自交代作用关系最为密切。6钠长石化、锂直合成矿环境特征综合上述各方面资料，对雅山花岗岩体交代作用与稀有元素成矿的关系可得出以下结论：(1）雅山花岗岩体3个相带中，母岩带为稀有金属矿化提供了成矿物质来源；似伟晶岩带对矿体形成提供了良好的相对封闭的环境；钠长石化锂云母化花岗岩带为富矿带。(2）