栗木锡铌花岗岩型矿床地球化学分带模型及地球化学评价标志

栗木锡铌花岗岩型矿床地球化学分带模型及地球化学评价标志

李木-锡铝矿场包括三个大型矿床：老虎头、水溪寺、金竹源、牛岭岭和狮子岭。除了热液石英、长石石英、花岗伟景岩脉石英和准锡矿床外，还发现了具有工业价值的含锡、锆、锆花岗岩矿床。由于有色、稀土金属价格太低,开采成本较高,收不抵支,2002年关闭破产。为配合全国危机矿山接替资源勘查项目,在外围进行二轮找矿。本次从找矿地球化学角度,对栗木锡铌钽矿床的分带和地球化学特征进行了较系统的研究,建立了矿床地球化学异常分带模型,总结了地球化学找矿评价标志,这对该区外围及华南地区寻找类似矿床应有重要的作用。1岩石学和稀土元素地球化学特征矿区位于南岭东西纬向构造带中段,恭城复式向斜北部扬起端西侧。区内出露的地层:寒武系为一套浅海相复理石建造的浅变质砂岩、板岩;下泥盆统为一套碎屑岩建造,中、上泥盆统及下石炭统主要为碳酸盐岩建造。中泥盆统和下石炭统是钨锡矿化和含锡铌钽花岗岩的主要围岩。矿区内断裂发育,以东西向和南北向断裂组成了基本的构造格架(图1)。区内花岗岩均为含锡浅色花岗岩,岩体沿上述两组断裂交汇部位侵入,呈岩株状产出,地表仅出露1.5km2,大部分呈隐伏岩体,据钻孔揭露的面积约8km2。依据岩体切割,锆石铀—铅同位素法测定的年龄为196~164Ma(宜昌地质矿产研究所,1978年),属燕山早期同源同期不同阶段的复式岩体。该岩体可分三个幕:第一幕为细粒似斑状含锂白云母花岗岩;第二幕为中粗粒含锂白云母花岗岩,以钨矿化为主,伴有锡;第三幕为中细粒含锂云母钠长石花岗岩,呈岩钟状突起,以锡、铌、钽矿化为主,伴有钨。第三幕花岗岩具有高硅富碱的特点,w(SiO2)=74.9%,w(K2O+Na2O)=8.4%,分异指数DI=93.25,固结指数SI=3.29。岩体以高Sn、Nb、Ta、W、F,富Li、Rb、Ti、As、Ge为特征,w(Sn)=148×10-6、w(Nb)=71×10-6、w(Ta)=52×10-6、w(W)=8×10-6、w(F)=2600×10-6。稀土元素地球化学研究表明:岩体中REE浓度显著偏低,w(REE)平均值为17.5×10-6,相对富集重稀土,Eu强烈亏损(δEu值为0.11~0.17)的特点,显示成岩物质来源于陆壳,反映岩浆分异演化比较充分。区内矿产以钨锡铌钽为主,并可划分为钨锡石英脉型、钨锡长石石英脉型、锡铌钽花岗伟晶岩脉型、含锡铌钽花岗岩型和砂锡型5种矿床类型。2矿床地质特征本区各种矿化、矿脉、岩脉(细脉)与其它地区花岗岩型铌钽矿床分带相近,随着离岩体的远近呈垂直带状分布,这一特征在水溪庙矿床最为典型,自上而下分为5个带(图2)。(1)组成细脉带的地层位于地表附近的地层中,由脉幅0.1~1cm的萤石-云母单脉组成细脉带,细脉带向深部脉数减少,单脉厚度增大,偶见锂云母细脉、萤石-方解石细脉等,其间可有少量含钨锡长石、石英细脉,该带是寻找隐伏花岗岩型锡铌钽矿床的地表标志带。(2)英脉中矿石矿物位于含矿岩体上覆围岩中,由0.1~1m宽的长石石英脉组成,单脉向深部厚度增大,脉壁常见约1cm厚的铁锂云母边,脉中矿石矿物主要为锡石、黑钨矿其次,可少见白钨矿、黝锡矿等,该带是脉状锡钨矿床的赋存部位。(3)岩脉、岩枝带位于含矿岩体顶部外围构造裂隙中,其根部与岩体相连,上部为花岗伟晶岩脉、花岗岩枝带,下部为花岗岩体。花岗伟晶岩脉、花岗岩枝是铌钽(锡)工业矿体的赋存部位。(4)带锡尔钠长石花岗岩带i位于岩体顶突部位,为铌钽锡工业矿体的赋存部位,铌钽矿体与锡矿体紧密相连,呈渐变过渡关系。(5)钠长石花岗岩带锡铌钽钠长石花岗岩带(Ⅳ)以下锡铌钽含量明显降低,为非矿化花岗岩。该矿床分带及其成因与江西横峰松树岗钨锡铌钽多金属矿床相似。3岩心10对水溪庙1线、2线、5线、老虎头4线和金竹源6线5条剖面16个钻孔的岩心,按10~20m间距进行了拣块采样。用离子选择电极、光谱和化学定量分析法分别对F,Li、Be、Cu、Pb、Zn、Ag、Ge、W、Sn、Mo、As、Bi、Ti、Mn和K、Na、S、Nb、Ta进行了定量分析。3.1锡铌水体-带异常分布特征本区富含F、Li、Nb、Ta、W、Sn等元素的燕山早期第三幕花岗岩浆,在其晚期结晶分异交代—高温气液的演化过程中,Nb、Ta、Sn除在岩体顶部富集成矿外,还与其它活泼或挥发性元素在矿体前缘几百米范围内形成了宽阔的岩石地球化学异常,如水溪庙2号剖面(图3)。从图3中可看出:F、Li、Be、W、Sn、Mo、Nb、Ta、Cu、Bi、Ti等元素在锡铌钽矿体及其上方(Ⅳ-Ⅰ带)都有不同程度的异常反应。其中F、Li、Be、W、Sn、Cu从地表(Ⅰ带)到锡铌钽矿体(Ⅳ带)异常连续性好,Li、Be、Sn中、内带异常发育,F、Cu中、外带异常发育,且F、W、Sn、Cu从Ⅰ-Ⅳ带其异常规模和异常强度呈增大的趋势,而Be则相反;Nb、Ta、Mo、Bi异常主要集中在Ⅲ-Ⅳ带;Ti仅在Ⅲ带上有异常反应。总体看来,挥发性组分F运移距离最远,在Ⅰ-Ⅳ带都有异常分布,且从Ⅰ-Ⅳ带异常呈增高的趋势;活泼性元素Li、Be运移距离稍大,在离锡铌钽矿体200~300m的近地表(Ⅰ-Ⅱ带)异常更为清晰明显;W、Sn、Cu在Ⅱ-Ⅳ带异常比较集中;Mo、Bi、Ti仅在锡铌钽矿体前缘100~200m范围内(Ⅲ-Ⅳ带)有异常反应;锡铌钽矿体上多数元素都有强异常反应,只有Be异常微弱,Ti没有异常显示。从上到下大致具有F-Li、Be-Cu、W、Sn-Nb、Ta-Mo、Bi、Ti的异常分带特征。3.2-带和围岩岩石中主要矿物元素变化为了解各元素的垂向变化,对不同矿化带的矿石品位及围岩中的元素含量、比值进行了统计,结果见表1。(1)从Ⅰ-Ⅴ带,围岩岩石中Mo及F/Be依次升高,Be依次降低。(2)多数元素以锡铌钽矿床(Ⅳ带)为中心,向上(Ⅰ-Ⅲ带)、向下(Ⅴ带)各元素变化具有明显的规律,向上各元素的变化参数对于寻找隐伏含矿花岗岩体及花岗岩型锡铌钽矿床具有指示意义,向下各元素的变化参数对于评价矿体剥蚀深度具有重要意义。(3)从Ⅰ-Ⅲ带,矿石中Ta2O5、Nb2O5的品位和Ta2O5/Nb2O5逐渐增高,Sn/(Ta2O5/Nb2O5)逐渐降低;围岩岩石中Cu、Ti含量逐渐升高,Li/Sn、W/Sn、(Li+Be)/(W+Sn)逐渐降低。(4)从Ⅳ-Ⅴ带,矿石中Nb2O5、Ta2O5和Sn品位和围岩中Li、Be、W、Sn、Cu、Bi含量都迅速下降,只有F、F/Be、F/Sn、Li/Sn、W/Sn、(Li+Be)/(W+Sn)大幅升高。4利用地球化学理想分带模型根据矿床分带特征、地球化学异常特征、元素含量及比值的变化规律,综合归纳出了栗木钨锡铌钽矿床的地球化学理想分带模型,从上至下可分为5个带(图4)。4.1异常组合带相当于地表萤石—锂云母细脉带,离锡铌钽矿体250~300m,它既是锡铌钽矿体的远程异常带,又是其上部钨锡石英脉矿体的近程异常带。该带矿石中Nb2O5、Ta2O5、Sn品位低,Ta2O5<Nb2O5,Sn/(Ta2O5+Nb2O5)>100。围岩中异常组合主要有F、Li、Be、W、Sn、Cu、Ti,其中Li、Be多呈中内带,F、W、Sn多呈中外带,Cu、Ti多呈外带。异常中的比值F/Be特低<70,Li/Sn、(Li+Be)/(W+Sn)较高分别在5.5和4.5左右,无Mo、Bi异常。4.2sn、ta2o5及sn/ta2o5综合词语“n”相当于含钨锡长石石英脉带,离锡铌钽矿体150~250m,是钨锡石英脉矿体的赋存部位。该带矿石中以Sn品位最富,Nb2O5、Ta2O5品位较富,Ta2O5<Nb2O5,Sn/(Ta2O5+Nb2O5)较高(=77)。围岩中异常组合与Ⅰ带相同,只是各元素异常有所增强,异常中的比值F/Be较低在100附近、F/Sn、Li/Sn、(Li+Be)/(W+Sn)较高,分别在30、4.5和4左右。4.3异常组合ta2o5相当于花岗伟晶岩脉带,离锡铌钽矿体0~150m。该带矿石中Ta2O5品位最富,Ta2O5>Nb2O5,Sn/(Ta2O5+Nb2O5)较低(=5.2)。围岩中异常组合最齐全,Be、Li、Sn、Nb、Ta多呈中内带,F、W、Cu多呈中外带,Ti、Mo、Bi多呈外带。异常中的比值F/Be中等在200左右,F/Sn、Li/Sn、(Li+Be)/(W+Sn)较低,分别在25、3和3左右。4.4围岩元素异常该带矿石中Nb2O5品位最富,Ta2O5品位较富,Sn品位贫,Ta2O5<Nb2O5,Sn/Ta2O5+Nb2O5也较低(=5.2)。围岩中除Ti无异常反应外其余元素异常较强,其中F、W、Sn、Nb、Ta、Bi多呈中内带,Li、Be、Cu、Mo多呈中外带。异常中的比值除F/Be较高达1400左右外,F/Sn、Li/Sn、(Li+Be)/(W+Sn)都最低,分别只有16.1、2.5和2.1。4.5围岩元素异常相当于贫钠长石花岗岩带。该带矿石中Ta2O5、Nb2O5和Sn品位都很低,Ta2O5<Nb2O5,Sn/Ta2O5+Nb2O5<1。围岩中异常组合不齐全,各元素异常明显减弱,F、Li仅出现中外带,W、Sn、Nb、Ta、Cu、Mo、Bi仅出现外带,Be、Bi、Ti则无异常反应。异常中的比值F/Be、F/Sn、Li/Sn、W/Sn、(Li+Be)/(W+Sn)都特高,分别在2500、200、15、0.9和8.5左右。5评价化学勘探的标志根据栗木锡铌钽矿床分带、远近程元素异常组合、平均含量和比值的垂向变化规律,得出了如下找矿评价标志。5.1远程指示元素锡铌钽矿床的有效找矿指标主要有F、Li、Be、W、Sn、Nb、Ta、Cu、Mo、Bi、Ti,其中挥发性组份F和活泼性元素Li、Be是该矿床的远程指示元素;成矿元素W、Sn、Nb、Ta和伴生元素Cu、Mo、Bi主要指示矿体的赋存部位;Be、Ti仅在锡钽铌矿体及其前缘形成明显异常,矿体尾部没有异常反应,它们是矿尾的有效指示元素。5.2锡铌矿体pb(1)本区锡铌钽矿床与高硅富碱,且富集F、Li、W、Sn、Nb、Cu、Ag,REE浓度显著偏低,Eu强烈亏损的燕山早期花岗岩体关系密切,岩体前缘和局部隆起的岩枝、岩株是寻找该类矿床的有利部位。(2)当地表有萤石-锂云母细脉带,围岩中出现F、Li、Be、W、Sn、Cu异常,且F/Be>60、Li/Sn<5.5和(Li+Be)/(W+Sn)<4.5时,则指示在200-300m的深部有锡铌钽矿体存在。(3)当有长石石英脉或花岗伟晶岩脉,围岩中F、Li、Be、W、Sn、Nb、Ta、Cu、Mo、Bi异常组合齐全,强度较高,且F/Be>100、Li