内蒙古天河石矿床钠长石化-玄武岩型多金属矿床地质特征及成因

内蒙古天河石矿床钠长石化-玄武岩型多金属矿床地质特征及成因

以天河石为标志，发现了一套钠长石-河静气岩各种珍稀金属矿。除铌、钽外,锂、铷、锆、铪及稀土元素都可以综合利用。一、主矿岩脉的地质特征矿床位于一东西向不对称向斜的北冀,区内出露上侏罗统砂砾岩及燕山早期黑云母花岗岩。含矿岩脉基本受北东向构造所控制,沿上侏罗系地层的构造裂隙侵入,呈较规则的脉状产出,向南陡倾,倾角50—70°,深部及东部变缓。中部形态较稳定,两端收缩或分叉尖灭。主矿脉两侧尚有多条大致平行脉群(图1)。含矿岩脉属花岗岩类型,时代为燕山早期。近矿围岩主要为上侏罗系变质砂岩和变质角砾岩。二、含矿岩石的组成含矿岩脉中的岩石遭受不同程度的多次交代作用,表现为广泛的钠长石化和天河石化,并有云英岩化。其中钠长石化最为强烈,以致改变了原岩面貌。组成岩石主要有三类,分带性不明显。1.钠长石化-天河石化花岗岩,为主要的含矿岩石。主要由钠长石、天河石、石英、含锂铷黑云母及含锂铷白云母等组成。钠长石分为两期:第一期呈板状,晶体一般为0.15—0.30毫米×0.06—0.10毫米;第二期肉眼观察为白色糖粒状,镜下呈板条状,一般为0.06—0.15毫米×0.02—0.04毫米,新鲜,次生变化少,明显地交代了第一期钠长石、天河石及石英等造岩矿物。另外,细—中粒状天河石也交代了第一期钠长石和石英等。2.含天河石细粒钠长石,也为重要的含矿岩石。由于强烈的钠长石化,形成了这种钠长石占绝对数量的交代岩,钠长石呈细小的板条状。在上述两类岩石中,尚有较少的脉状钠长石-天河石伟晶岩,所含天河石呈巨晶状。也见有钠长石-天河石脉,脉宽几到十几厘米,所含天河石呈脉状。这两种天河石形态和产状虽有不同,但看来属于同一期产物。上述两类岩石中所含钠长石可分为三期,天河石可分为两期。第一期天河石呈细—中粒状,第二期天河石呈巨晶状、脉状,它们都有鲜绿色和浅绿色之分。镜下具纺锤状格子双晶,天河石主晶中的钠长石分解显微条纹嵌晶及交代显微条纹嵌晶较发育。交代显微条纹嵌晶为第三期钠长石。上述两类岩石均遭受程度不同的云英岩化,云英岩一般呈脉状产出。3.中粒花岗闪长岩,深部(329米以下)蚀变微弱的岩石为中粒花岗闪长岩,经钻探和系统研究,认为这是含矿岩石的原岩,它遭受交代作用变成上述两种岩石类型。而其Nb、Ta、Li及Rb等元素平均含量比一般花岗岩高得多(表2),是形成该矿床的物质基础。含矿岩石的化学成分见表1,它收集了国外类似岩石的化学成分资料。其显著特点是:富碱(Na>K)和Si,贫Ca和Mg。各蚀变岩石稀有元素含量变化见表2。三、含矿岩脉雕刻效果(一)钠长石成因探讨早期钠化阶段→晚期钠化阶段的演化过程中,先后形成了三期钠长石,其光学特征见表3。1.三期钠长石成分呈An10—An7—An1—2有规律地变化,反映了在钠交代作用演化过程中,岩浆末期残余的熔体—溶液及岩浆期后的钠质碱性溶液的成分变化趋势是越来越偏酸性。2.三期钠长石的有序度从小到大呈有规律变化。第一期为过渡钠长石,第二期及第三期为低钠长石。这种结构状态上的差异与其形成温度等因素有关。3.第三期钠长石虽产于不同期天河石中,但其成分、有序度和双晶类型都相同,说明它们可能是同一期产物。第二期钠长石的形成过程为含矿岩石中普遍的、强烈的钠长石化作用与铌、钽和其他稀有元素矿化关系最为密切。从表2可见,随钠长石化作用增强,铌、钽含量逐渐增高。据统计,56.21%钽-铌铁矿存在于这期钠长石之中,证明它们析出的时间相近。可以推测,深部中粒花岗闪长岩中所含大量铌、钽等稀有元素,在钠自交代作用进行过程中,其浓度相对增加,甚至析出独立的稀有元素矿物,形成具有工业意义的铌、钽矿床。(二)我国其他产地天河石的地球化学特征对两期天河石,通过光学及X射线粉晶衍射分析方法,进行了成分及结构状态的研究。在费氏台下用锥光法测量晶体碎屑2V,同时测定Ng∧丄(010)。根据公式ST=0.025(2V-44°)和△=0.0555×Ng∧丄(010)分别计算其ST和△0。在MICRO-META-2型衍射仪上进行X射线分析,据J.B.琼斯等(Jones,1969)用鉴定碱性长石成分图解求出天河石成分,又据T.A.索谢德科(Соседко,1974)2θCuKα鉴定碱性长石有序度图解粗略地测定天河石δp用公式计算天河石△p,再据I.L.赖特(Wright,1968)的用(060),()和()“三衍射”及其图解法求天河石结构状态。上述两种方法测量结果,分别列于表4,5。1.两期天河石5个样品(表5),用△2θ—KBrO3(101)鉴定几乎属纯Or(Or%94,包括RbAlSi3O8)。同一期天河石光学测定的有序度和三斜度与X射线测定的有序度和三斜度,其结果稍有差异,但总的趋势基本上一致。在第二期天河石中产状及颜色有差异的样品,其结构状态亦略有差异。用CuKα,2θ(060)和鉴定天河石结构状态均为最大微斜长石。2.,证明离熔出的两相,一相是纯Or(+Rb),另一相是纯Ab。费氏台下对两期天河石主晶中的钠长石分解显微条纹嵌晶进行测定,其组成为An0—2,有序度1.0—0.9,钠长石嵌晶与天河石主晶的有序度基本一致。钠长石化-天河石化花岗岩中两种颜色的天河石化学成分见表6,表中列出我国其他产地天河石的化学成分。本区天河石的晶体化学式(氧原子计算法)分别为:(1)鲜绿色天河石(K0.66Na0.28Rb0.04)0.98(Al0.98Si2.99O8.00);(2)浅绿色天河石(K0.64Na0.32Rb0.03Li0.01)1.00(Al0.94Si3.03O8.00)。明显地表现了铷与钾、钠的置换关系及碱金属的多样性。与国内外其他产地相比,其地质产状、物理化学性质皆有独特之处。两种颜色的天河石相比,铷含量较稳定,而锂变化较大。由表2可见,天河石化作用对于铷的富集起了主导作用。云英岩化作用对于锂的富集具有决定性意义,对于铌、钽的富集更有利。四、钠自交代作用1.鲜艳的天河石在野外容易识别,它不仅具有矿物学意义,更重要的它是铌、钽及其他稀有元素引人注目且可靠的找矿标志。本矿床的发现,首次肯定了内蒙燕山早期钠长石化-天河石化花岗岩的含矿性。几年来,相继发现此类花岗岩,都与铌、钽及其他稀有元素矿化密切相关。2.钠自交代作用引起的钠长石化是铌、钽及其他稀有金属矿化的重要标志。在整个成矿过程中,钠自交代作用对