江西宜昌鈮礦地質(zhì)特征及成因探討

江西宜昌鈮礦地質(zhì)特征及成因探討

1鈮礦床成礦作用1997年，由于開放需要，江西彩色礦利調(diào)查局對(duì)江西宜春礦（即444礦）資源儲(chǔ)量進(jìn)行了重新調(diào)查。范圍包括10條探井線和40個(gè)孔。通過復(fù)查，不僅取得了預(yù)期的效果，得到外商及外籍專家的好評(píng)，且對(duì)該礦區(qū)巖體的交代成礦作用也有了進(jìn)一步認(rèn)識(shí)。江西宜春鉭鈮礦床位于揚(yáng)子地塊和華南造山帶結(jié)合部位的武功山隆起區(qū)，由一套上元古界淺變形巖系組成褶皺基底。礦區(qū)僅出露上震旦統(tǒng)老虎塘組，系一套以砂巖為主、砂泥質(zhì)互層的變質(zhì)巖，且受輕微變形；部分巖層受區(qū)域混合巖化的影響，具有長石化（或稱混合巖化）現(xiàn)象。礦區(qū)構(gòu)造主要由銀子嶺背斜及次級(jí)褶皺和北東、北西、北東東、北北東4組斷裂組成。與鉭鈮礦有關(guān)的巖漿巖為燕山早期第二階段第三期次的中酸性淺成花崗巖體（即雅山花崗巖株）；鉭、鈮、鋰、銣、銫礦體主要賦存于頂部蝕變花崗巖中，構(gòu)成了我國著名的超大型稀有金屬礦床———宜春鉭鈮礦。2斷裂帶的劃分及巖石特征的規(guī)律2.1鈉長石化系巖宜春鉭鈮礦稀有金屬礦床的母巖為粗粒黑云母花崗巖，而賦礦巖石為富含鈮、鉭、鋰、銣、銫等稀有元素的鈉長石化鋰云母化花崗巖，該花崗巖是雅山花崗巖株東南緣頂部的交代體，垂向上具有明顯的分帶現(xiàn)象，自上而下可分為3個(gè)相帶，見圖1。2.1.1晚階段礦物組成位居巖體最上部，產(chǎn)狀平緩，似層狀，厚數(shù)十厘米不等。由石英和鉀長石偉晶狀集合體和細(xì)粒填隙狀集合體組成，晚階段有細(xì)粒鈉長石、少量鋰云母和黃玉交代和充填，主要礦物為鈮鉭錳礦和含鉭錫石。2.1.2鈉長石化鋰云巖亞帶位于似偉晶帶巖帶的下部，是巖漿形成粗粒黑云母花崗巖之后進(jìn)一步分異演化和自交代作用形成的分異交代體。按其交代強(qiáng)弱，可進(jìn)一步分為強(qiáng)鈉長石化鋰云母化花崗巖亞帶、中鈉長石化鋰云母化花崗巖亞帶和弱鈉長石化鋰云母化花崗巖亞帶。(1）強(qiáng)鈉長石化鋰云母化花崗巖是交代蝕變最強(qiáng)烈的一種巖石，也是富礦體的賦存部位。(2）中鈉長石化鋰云母化花崗巖顏色不如前者白，造巖礦物中的石英和鉀長石含量明顯增多，而鈉長石和鋰云母量則相對(duì)減少，其中鈮鉭礦物以鈮鉭錳礦和含鉭錫石為主，細(xì)晶石很少，并出現(xiàn)鉭鐵金紅石和少量綠柱石。(3）弱鈉長石化鋰云母化花崗巖組成礦物基本和中鈉長石化鋰云母化花崗巖相同，只是顏色更深，保留原巖的結(jié)構(gòu)構(gòu)造等特征更多，稀有金屬礦化更弱，多為貧礦體的賦存部位(1)。2.1.3礦化與蝕變的關(guān)系位于礦體的深邊部，為粗粒黑云母花崗巖，其頂部為中粒二云母花崗巖，含鉭、鈮、鋰等稀有元素含量很高，為礦區(qū)稀有金屬成礦的母巖，見表1。由上述可知，雅山花崗巖體明顯可分的3個(gè)相帶中，唯有鈉長石化鋰云母化花崗巖帶富含鈮、鉭、鋰、銣、銫等稀有元素礦物，說明礦化與蝕變密切相關(guān)；而蝕變愈強(qiáng)，稀有金屬礦物愈多表明礦化與蝕變?yōu)檎嚓P(guān)關(guān)系；母巖帶比一般花崗巖更富含稀有元素，說明其為礦化提供了成礦物質(zhì)來源；而似層狀偉晶巖在頂層無疑對(duì)礦體形成提供了良好的相對(duì)封閉的環(huán)境。2.2鈉長石化鋰砂結(jié)晶方3個(gè)巖相帶除偉晶巖這個(gè)特殊的相帶外，巖石特征自下而上發(fā)生了一系列規(guī)律性的變化，見表2。由表2可知，雅山花崗巖體自下而上顏色變淺、造巖礦物減少、粒度變小，鈉長石化鋰云母化蝕變?cè)鰪?qiáng)、蝕變礦物增多，且鈮、鉭、鋰、銣、銫等稀有元素礦物增多，鉭、鉿漸增，說明自下而上為巖漿結(jié)晶分異演化和自交代作用方向。另外，巖石化學(xué)成分見表3，從表中可知TiO2和二價(jià)氧化物逐漸降低，而Al2O3、Na2O、F和H2O則逐漸增高，說明環(huán)境相對(duì)封閉，巖漿晚期汽液相對(duì)缺氧而富氟，且自交代作用隨著汽液運(yùn)移方向（自下而上）由弱變強(qiáng)，稀有元素礦物則由富鈮變?yōu)楦汇g。3和碘巖石學(xué)特征礦區(qū)稀有金屬礦物主要有鈮鉭、鋰、鋯鉿和鈹，其分別為鈮鉭錳礦、細(xì)晶石、含鉭錫石、鉭鐵金紅石、鋰云母、富鉿鋯石、綠柱石等，其主要特征見表4。3.1礦石中礦類質(zhì)同象主要產(chǎn)于蝕變花崗巖中的鋰云母、黃玉、鈉長石中以及上述礦物的粒間，有時(shí)也見于石英中。將3個(gè)單礦物分析資料投到相關(guān)分類圖上，得到鉭鐵鈮錳礦、鉭鈮錳礦和鈮鐵鉭錳礦3個(gè)種屬，說明礦石中的鈮鉭錳礦是鈮錳礦—鉭錳礦的類質(zhì)同象系列；其中Nb2O5為28.70%～35.50%，Ta2O5為39.60%～47.83%，MnO2為13.62%～15.60%，F(xiàn)eO為2.63%～6.71%。3.2鈉長石化巖體的石英裂隙單體分散產(chǎn)出，偶爾成群出現(xiàn)。主要產(chǎn)于強(qiáng)鈉長石化鋰云母化花崗巖的石英裂隙及鈉長石集合體中，其單礦物中Nb2O57.4%、Ta2O580%。3.3巖帶的產(chǎn)出分布較廣，在似偉晶巖帶和鈉長石化鋰云母化花崗巖帶均有產(chǎn)出，主要賦存于鋰云母、黃玉、鈉長石中及其粒間。單礦物分析結(jié)果：SnO268.50%、Nb2O51.25%、Ta2O54.6%。3.4英、鋰0多呈他形粒狀產(chǎn)于中鈉長石化鋰云母化花崗巖的石英、鋰云母中。單礦物分析結(jié)果：Nb2O58%、Ta2O511.7%、TiO266.77%、SiO213.5%、TFeO1.73%。3.5大葉片鋰酵母屬為主要造巖礦物之一，主要產(chǎn)于強(qiáng)(中)鈉長石化鋰云母化花崗巖中。據(jù)巖礦鑒定有兩種類型：一為大葉片狀，與鈉長石共生；二為細(xì)鱗片狀，屬云英巖化階段的主要礦物。據(jù)單礦物分析資料，大葉片鋰云母含Li2O5.3%，Rb2O1.43%，Cs2O0.224%;細(xì)鱗片鋰云母含Li2O3.96%，Rb2O1.24%，Cs2O0.24%。3.6鈉長石化鋰礦呈自形晶產(chǎn)于云英巖化疊加的鈉長石化鋰云母化花崗巖和云英巖中，中鈉長石化鋰云母化花崗巖中多見。其單礦物化學(xué)成分BeO9.01%，SiO257.60%，Al2O321.10%，CaO1.60%，MgO0.18%。3.7鈉長石中鈉長石的表征長軸與短軸比為3∶1～2∶1，與鈮鉭錳礦共生，主要產(chǎn)于鋰云母、黃玉和鈉長石中。上述稀有元素礦物的賦存狀態(tài)表明其與鈉長石化、鋰云母化關(guān)系密切，與蝕變礦物相伴產(chǎn)出，且鈮、鉭、鋰、銣、銫、鈹、鉿等稀有元素分別以鈮鉭錳礦系列、含鉭錫石、細(xì)晶石、鋰云母、綠柱石、富鉿鋯石等形式存在。4礦化關(guān)系成巖機(jī)理礦區(qū)花崗巖的蝕變類型有鈉長石化、鋰云母化、黃玉化、石英化、細(xì)鱗云母化、黝簾石化、絹云母化、綠泥石化、綠簾石化、菱鐵礦化、白云石化、方解石化、高嶺石化、螢石化和葉蠟石化等。其中與礦化關(guān)系密切的主要為鈉長石化、云英巖化、絹云母化、綠泥石化和碳酸鹽化。它們分別屬于巖漿晚期和巖漿期后蝕變組合。4.1最終的自稱重侵蝕4.1.1蝕變型蝕變類鈉長石化是礦區(qū)花崗巖中分布最廣、交代最強(qiáng)烈的一種蝕變類型。它往往伴隨有鋰云母化、黃玉化。與其共生的礦石礦物有鋰云母、鈮鉭錳礦、細(xì)晶石、含鉭錫石和富鉿鋯石。4.1.2鈉長石化巖石學(xué)特征是繼鈉長石化之后發(fā)生的以石英和細(xì)鱗云母（包括黃玉）交代為主的蝕變類型，它往往局部交代鈉長石化鋰云母化花崗巖，交代強(qiáng)烈者變成云英巖。與云英巖化有關(guān)的礦物除鈉長石化階段有關(guān)的稀有金屬礦物外，還見較多的綠柱石。說明區(qū)內(nèi)鈹?shù)V化主要與云英巖化有關(guān)。4.2巖漿期后的中低溫?zé)嵋旱窨?.2.1絲綢云以形成較多絹云母、伴有少量石英或碳酸鹽的一種蝕變。與絹云母化有成生聯(lián)系的主要為黃鐵礦、黃銅礦等金屬硫化物。4.2.2稀有金屬成礦的蝕變綠泥石化、碳酸鹽化常常同時(shí)發(fā)生，以填隙式或交代某種礦物形式產(chǎn)于中鈉長石化鋰云母化花崗巖中，有時(shí)與黝簾石化、螢石化伴生。該組合蝕變與閃鋅礦、方鉛礦、黃鐵礦等硫化物礦化有關(guān)。由上可知，礦區(qū)兩大類型的蝕變中，與稀有金屬成礦有關(guān)的主要為巖漿晚期的自交代類型，并主要表現(xiàn)為鈉長石化、鋰云母化；而巖漿期后中低溫?zé)嵋何g變作用的疊加對(duì)稀有金屬成礦無益。5鹽礦巖體與稀有金屬的關(guān)系綜上所述，雅山花崗巖體是在一個(gè)相對(duì)封閉的物理化學(xué)系統(tǒng)中發(fā)生分異交代的。從巖體由粗粒黑云母花崗巖—弱鈉長石化鋰云母化花崗巖—中鈉長石化鋰云母化花崗巖—強(qiáng)鈉長石化鋰云母化花崗巖的變化特征可以看出，隨著時(shí)間的演變和成巖溫度、壓力的降低，巖石的結(jié)構(gòu)、化學(xué)成分、造巖礦物、云母類型、副礦物等有規(guī)律的變化，鉭、鈮、銣、銫、鉿等成礦元素逐漸富集，說明它們是同一巖漿作用分異交代的產(chǎn)物。關(guān)于靈山巖體與稀有金屬的成礦關(guān)系，文獻(xiàn)認(rèn)為，賦礦巖體內(nèi)廣泛發(fā)生鈉長石化，礦床中出現(xiàn)較多的黃玉、螢石、鋰云母等，可以推測(cè)礦區(qū)Ta、Nb、Li、Rb、Cs等成礦元素的遷移與Na+、F-、（OH）-的參與有關(guān)，呈Na+為外配位體，F(xiàn)-、（OH）-為內(nèi)配位體，成礦金屬元素為中心離子的絡(luò)合物形式遷移，如Na2TaF7、Na2NbF7、Na2[Sn(OH)2F4]等。在運(yùn)移過程中，由于溫度、壓力、pH、Eh等物理化學(xué)條件的變化和流體中的鈉質(zhì)交代早期造巖礦物，使流體中的鈉質(zhì)濃度降低，導(dǎo)致金屬絡(luò)合物不穩(wěn)定，鉭、鈮絡(luò)合物首先解體，其外配位體Na+擺脫絡(luò)陰離子束縛進(jìn)入流體，交代早期結(jié)晶的造巖礦物，發(fā)生鈉長石化，Ta+、Nb+以鈮鉭錳礦、細(xì)晶石、含鉭錫石等礦物形式在鈉長石化鋰云母化花崗巖或似偉晶巖中晶出。隨著溫度、壓力的逐漸下降，物理化學(xué)環(huán)境進(jìn)一步變化，其他金屬絡(luò)合物也相繼解體，組成內(nèi)配位體的F-、(OH)-等組分與鈉長石化過程中交代出來的Ca++、K+、Fe++等結(jié)合形成黃玉、螢石、云母等礦物，從而解釋了礦化與蝕變的對(duì)應(yīng)關(guān)系，進(jìn)而說明了江西宜春鉭鈮礦的礦床成因主要為巖漿晚期分異交代而成，并疊加巖漿期后中低溫?zé)嵋何g變作用，為巖漿交代作用與熱液作用復(fù)合成因類型，而稀有金屬礦床的形成與巖漿晚期自交代作用關(guān)系最為密切。6鈉長石化、鋰直合成礦環(huán)境特征綜合上述各方面資料，對(duì)雅山花崗巖體交代作用與稀有元素成礦的關(guān)系可得出以下結(jié)論：(1）雅山花崗巖體3個(gè)相帶中，母巖帶為稀有金屬礦化提供了成礦物質(zhì)來源；似偉晶巖帶對(duì)礦體形成提供了良好的相對(duì)封閉的環(huán)境；鈉長石化鋰云母化花崗巖帶為富礦帶。(2）