湖北省竹溪縣蔣家堰鈮鉭礦區地球化學異常特征

吳鳳賢, 李紅偉, 程 釗, 朱金柱, 胡家興

((湖北省地質局 第八地質大隊,湖北 襄陽 441002)

湖北省竹溪縣蔣家堰鈮鉭礦區地球化學異常特征

吳鳳賢, 李紅偉, 程 釗, 朱金柱, 胡家興

((湖北省地質局 第八地質大隊,湖北 襄陽 441002)

竹溪縣蔣家堰鈮鉭礦為巖漿巖型,鈮鉭礦體受構造蝕變帶控制。研究認為,礦床位于變輝綠巖體中,受構造蝕變帶控制,礦體具有似層狀、條帶狀特征;巖體含礦性及微量元素含量特征為鈮、輕稀土元素富集;總結該礦床巖石地球化學異常特征及地球化學找礦標志,為該區找礦提供參考。

鈮鉭礦;礦床地質特征;地球化學異常特征;地球化學找礦標志;竹溪縣

湖北兩竹地區加里東期板內拉張伸展裂陷構造巖漿作用形成堿性巖、碳酸鹽巖及大面積分布的堿性火山巖、偏堿性基性巖,是Nb、La、Ce、Au的高值高背景區。竹山廟埡式鈮稀土礦和本區竹溪蔣家堰鈮鉭礦的發現,證明了在兩竹地區尋找稀有稀土等“三稀”礦產具有廣闊的前景;充分利用地球化學異常找礦模式,結合區域成礦學等新理論和新方法,采用當代先進的分析技術,綜合利用主成礦元素及共伴生有益元素,開展全面性、綜合性的地質評價工作,不久的將來,極可能在“三稀”元素礦產資源的地質找礦與綜合利用上取得新突破。2011—2014年,蔣家堰鈮鉭礦區所在區域開展了1∶5萬馬鞍山幅區域地質礦產測量、水系沉積物化探測量,對區內地層、巖漿巖等進行了較為系統的調查研究,形成了較完整的區域地層及化探資料,并對區內鈮鉭礦和金礦進行了踏勘了解。2015年,湖北省國土資源廳地勘基金中心投入資金,對該礦區開展普查工作,大致查明了區內的地層、構造、巖漿巖、礦化蝕變等地質特征以及地表礦體的分布、規模、產狀、形態等特征。因此,及時研究礦床的地球化學特征,對進一步拓寬找礦思路,指導礦區和外圍的勘查實踐具有現實意義。

1 區域地質背景及礦區地質

1.1 區域成礦地質背景

竹溪蔣家堰礦區位于青峰—襄樊—廣濟斷裂北側,構造分區屬秦嶺—大別造山帶(Ⅰ級)秦嶺弧盆系(Ⅱ級)武當逆沖推覆帶(Ⅲ級)竹山陸緣裂谷構造區(Ⅳ),區內構造是以石泉—安康斷裂(F8)、紅椿壩—平利斷裂(F9)為界(見圖1),出露有中元古代武當巖群、南華系耀嶺河組及震旦系上統霍河組,寒武—奧陶系楊家堡組、莊子溝組、竹山組,志留系下統大貴坪組和中統梅子埡組、竹溪組;巖性為硅質巖、炭質板巖、薄層灰巖、絹云千枚巖等巖石組合。志留系大貴坪組還有粗面巖巖塊和細晶灰巖巖塊分布;區內總體構造線呈北西向展布,構造變形強烈,以伸展滑脫構造發育為特征,并造成巖塊堆垛、拼貼,形成混雜巖。區域上巖漿活動頻繁,侵入巖為形成于古生代的偏堿性的基性—超基性巖和堿性雜巖類;火山巖則主要為志留系基性—酸性熔巖及凝灰巖。偏堿性的變輝綠巖體內常分布有正長巖析離體,變輝綠巖體受后期構造改造影響,形成鈮鉭稀土及金礦化(見圖2-圖4)。

圖1 秦嶺—大別造山帶大地構造略圖(據張國偉,1995[1]修改)Fig.1 Tectonic sketch of Qinling-Dabie orogenic belt

1.2 礦區地質特征

1.2.1 礦區地質

礦區出露地層為志留系大貴坪組地層,巖性為硅質巖、炭質板巖、粗面巖巖塊等巖石組合,出露巖漿巖為輝綠巖,它是鈮鉭稀土礦的賦礦巖石;輝綠巖與圍巖接觸面為基本上平行于圍巖的板理,為整合侵入體或協調侵入體,圍巖與侵入巖接觸界面有明顯的界線,為截然接觸關系;輝綠巖體呈北西向展布,長約3 km,寬約500 m。受區域變質作用改造影響,巖性變質為陽起綠泥鈉長片巖,片理與區域構造線一致,見有粗面巖捕虜體分布。在變輝綠巖侵入體內部,發育有大量的正長巖脈,走向大致為北西向。它是早期侵入巖漿結晶殘液冷凝產物[2]。正長巖脈堅硬致密,具有塊狀構造、條帶狀構造;出露的最大規模長200 m,寬20～30 m。但是大部分分布面積小,呈瘤狀、透鏡狀,一般長10～30 m,寬3～10 m。正長巖受后期構造改造影響,略具片理化且見有黃鐵礦化、鉭礦化蝕變。

1.2.2 礦化帶特征

鈮鉭礦化帶分布于變輝綠巖體的下部,碳酸鹽化構造蝕變帶中帶,與輝綠巖體和圍巖的邊界線略具平行。底板為變輝綠巖或正長巖。地貌上常形成連續的陡坎,頂板直接裸露于地表或為陽起綠泥鈉長片巖。主礦化帶有3條,呈似層狀、條帶狀,出露寬3～20 m,長230～600 m,走向NNW-NW,傾向北東10°～65°,傾角30°～55°。目前已知的單工程品位:Ta2O5平均品位0.030 5%,(Nb+Ta)2O5品位0.085%,Nb2O5單樣最高品位0.15%,Ta2O5單樣最高品位0.10%。

礦石產出在方解石化正長巖、方解石化輝綠巖中,礦化輝綠巖與圍巖輝綠巖界線模糊,肉眼難以辨別,野外以滴酸是否起泡加以辨別;礦化正長巖面理密集發育,板理間隙充填有乳白色方解石細脈,風化后呈黃褐色、鐵褐色,當礦化帶中分布有方解石化正長巖時,則礦化厚度加大,僅為方解石化輝綠巖時厚度變小。由此可以看出,含礦帶賦存于變輝綠巖體中,成礦時間明顯晚于圍巖,呈似層狀、條帶狀產出,礦化巖石由兩種不同的巖石組成,面理發育,沿面理發育方解石化蝕變,構造控制作用極為顯著,礦床成因類型為構造蝕變巖型巖漿礦床。

2 地球化學異常特征

2.1 1∶20萬水系沉積物異常

依據湖北省礦產資源潛力評價完成的1∶20萬水系沉積物異常,區域上Au、La、Nb、V、Mo異常發育,其中La、Nb、Au異常與巖漿巖關系密切,V、Mo異常與黑色巖系關系密切。在全省1∶20萬水系沉積物異常圖中,Au發育有大大小小的異常15個,其中408號、417號異常內、中、外三帶發育;工作區位于417-2異常中帶,顯示本區有金礦存在的可能性;工作區La異常發育。異常整體呈北西—南東向分布,大致分兩支向南東向延伸,一支沿竹山斷裂分布,另一支沿堿性基性巖體分布。異常規模最大的為120號異常,異常面積1 726 km2,內、中、外三帶發育,La異常平均值69.38×10-6,極值189.8×10-6,濃集中心位于蔣家堰一帶。據湖北省礦產資源潛力評價及廟埡礦床資料,La異常與Nb、REE關系密切,是尋找Nb和REE礦產的指示元素之一,因此,工作區是Nb、REE富集的有利地區。

Nb異常區域上為一個整體大異常,規模大,異常面積約3 720 km2,極值點276×10-6,內、中、外三帶發育。異常整體呈北西—南東向展布,分南、北兩支,一支沿竹山斷裂分布,另一支沿蔣家堰一帶分布,與La異常的分布范圍基本吻合。

異常詳細特征見圖2。

2.2 1∶5萬水系沉積物異常

蔣家堰鈮鉭礦位于1∶5萬馬鞍山幅水系沉積物測量圈定的HS23徐家院綜合異常區范圍內。綜合異常由Au、Ag、Cu、Nb、Ce、Mn、U、V等10種元素組成。Au22、Ce8、Cu22異常重疊程度良好,均圍繞著輝綠巖巖體分布。異常面積大,元素含量高,梯度大。橫向發育欠佳,嚴格受地層、巖性控制。異常特征見表1和圖3。

2.3 1∶1萬原生暈地球化學異常

由于礦化體呈條帶狀、透鏡狀分布,出露狹窄,地貌上多形成陡坎,在異常分布圖上,礦化帶上的異常多為孤立的、狹長狀或長透鏡狀,以Au、Mn、Ce、Nb等為元素組合(見圖4),在礦化蝕變帶中異常強度最大,圍巖中的異常強度極弱,一般均在幾到幾十10-6,且元素組合簡單。

異常地段內,異常點較少,連續性較差。相鄰兩點含量差值大,均勻性差,梯度大,漸變性差;最高異常值金752×10-9,鈰985×10-6,鈮607×10-6,銅390×10-6,錳5 090×10-6;鈮、鈰異常清晰,強度大。形態上,在礦化帶附近,金單元素異常常位于礦體上盤或下盤,而鈮鈰鉭位于礦體內部,為礦致異常。

根據巖石地球化學測量樣品結果分析統計,輝綠巖體中Nb平均含量115×10-6,是Nb元素地殼豐度和基性巖中化學元素平均含量的6倍;Ce平均含量187×10-6,是Ce元素豐度和基性巖中化學元素平均含量的4.4和3.9倍;其它元素含量見表2。

表1 HS23異常區單元素異常參數表

從表2可以看出,Nb、Ce成礦元素原始含量高、差異大,即如果侵入體中出現這樣的原生異常,則這種侵入體往往與成礦有關。

Au元素平均含量0.002×10-6,僅是Au元素地殼豐度和基性巖中化學元素平均含量的0.5倍。但是Au單點孤立異常分布多,在0線剖面0-y14樣品Au元素數值高達752×10-9,Ce元素數值為501×10-6,(即圖中Au8異常內帶),表明在Ce元素富集的同時,金可能在本區富集成礦。這就說明,構造活動導致巖體局部物理化學條件改變,使Au元素析出,局部略有富集。反映了金是本區成礦主元素,又是伴生指示元素。

注:地殼元素豐度和基性巖元素含量數據參考文獻[3],樣品數493件。

3 地球化學找礦標志

1∶20萬和1∶5萬水系沉積物測量發現了區域上有鈮稀土類異常存在,為預測鈮稀土礦田和礦床提供了依據。對最有遠景的HS23徐家院異常區做了1∶1萬巖石地球化學測量,圈出原生異常,最后通過地質、化探相結合的方法確定了礦床、礦體和礦化的存在。因此,有必要總結經驗,判定巖石地球化學測量成礦指示元素,推廣應用于礦區外圍或新地區。

3.1 成礦指示元素的確定

1∶5萬馬鞍山幅水系沉積物測量對測區10種元素做了聚類分析(R型分析標準化—相關系數),按測區異常元素地球化學親和性組成Ag-Cu-Mo-U-V和Nb-Ce-Mn元素組合(見圖5)。

由譜系圖上可以看出,相關系數取0.4時,Au元素、Ce元素與其他元素互不共生,為獨立的一類,Ag、Cu、Hg、V、Mo、U具有共生組合的特點,另一組為Mn與Nb共生組合。

根據礦調填圖及異常檢查,Ag、Cu、Hg、V、Mo、U共生組合是本區炭質板巖、硅質巖特有的共生組合關系。

通過揀塊樣近似定量全分析(表3),在礦化帶中Nb、Au、Ce、Ta、Th的含量明顯增高,它們有同消長的關系,且密切共生。在表3中也表明金可能在本區富集成礦,同時有Ce元素富集。另外,在圖4中Mn 元素異常多分布在礦化帶中部或上部,可以間接指導礦化帶存在。這些元素異常能夠指示礦體的空間位置或指明找礦方向。

參考國內外已有的礦床實例,結合本區需要尋找的構造蝕變巖型鈮鉭基性巖漿礦床類型,確定本類礦床巖石地球化學測量直接指示元素為Nb、Ta、Ce、La,初步確定間接指示元素為Au、Th、Mn。供在以后的實踐中檢驗。

圖4 蔣家堰礦區地質草圖及原生暈異常分布圖Fig.4 Geological sketch map of Jiangjiayan and anomaly distribution map of primary halo

圖5 聚類分析譜系圖Fig.5 Hierarchical cluster graph

表3 剖面局部樣品元素含量表

Table 3 Content of local sample element of profile

送樣號Nb/10-6Ta/10-6Zr/10-6Hf/10-6Au/10-9Ag/10-6U/10-6Th/10-6La/10-6Ce/10-6MHS23?60?J11092．1445911．61．930．812．7414．448．4147HS23?24?J112．20．6494．55．9920．00．744．575．4413．433．3HS23?0?J126823．8125050．70．780．181．2816．0164306HS23?0?J220110．95199．116．370．250．7815．258．678．2HS23?0?J31803．634404．911131．4515．8556219316HS23?2?J190．31．1970528．936．40．414．75111121163HS23?12?J13918．9216406．641．390．184．7527．218．423．3HS23?32?J12811．8992435．23．853．1531．420911．938．6HS23?3?J279114．67854．830．890．2223317．361．879．8

注:限于篇幅,僅列出10種元素,其他元素值不再列出。

3.2 地球化學找礦標志

3.2.1 區域地球化學背景標志

區域地球化學背景值在鈮鉭礦化中舉足輕重,鈮鈰金的高值高背景區,是形成鈮鉭礦的重要條件。

3.2.2 異常特征標志

異常形態規則、范圍大;異常強度比較高、連續性好;異常濃度分帶明顯,異常范圍內異常點分布多。這一般是由工業礦體引起的異常。

3.2.3 異常組分標志

鈮鉭稀土礦化異常由Nb、Ce、La等多元素組合。礦化和伴生元素的濃集中心吻合程度高不高或組分分帶是否明顯,是判別礦異常與非礦異常的重要標志。

4 結論與建議

(1) 蔣家堰鈮鉭礦床主要成礦元素為Nb、Ta、Ce等稀有稀土元素,伴生元素為Au、Cu、Mn。鈮鉭稀土礦的形成均與該區變輝綠巖巖漿活動和后期構造蝕變活動有關。

(2) 礦床主要成礦元素及伴生元素在次生環境和原生環境中,均形成強度較高的異常。在水系沉積物—巖石兩種不同介質中,Nb、Ce、La、Mn、Cu等異常強度依次呈顯著增高趨勢。在不同的找礦階段,均可以通過研究這些元素的分布、富集規律,為找礦突破提供較為詳實、可靠的地球化學信息。

(3) 平面圖上,礦床Nb、Ta、Ce等稀有稀土元素礦化暈有與Au、Mn礦化暈疊加形成的“疊加暈”特征。

(4) 礦化體成條帶狀、似層狀,風化后地貌上多成陡坎,原生暈樣品不易采集,建議采集樣品時按200×20間距布置網度,這樣不易漏掉礦化線索。

[1] 張國偉,張宗清,董云鵬.秦嶺造山帶主要構造巖石地層單元的構造性質及其大地構造意義[J].巖石學報,1995,11(2):101-114.

[2] 桑隆康,馬昌前.巖石學 [M].北京:地質出版社,2012.

[3] 陶正章.地球化學找礦 [M].北京:地質出版社,1980.

(責任編輯：于繼紅)

Characteristics of Geochemical Anomalies of Niobium-tantalumMining Area in Jiangjiayan of Zhuxi County,Hubei Province

WU Fengxian, LI Hongwei, CHENG Zhao, ZHU Jinzhu, HU Jiaxing

(EighthGeologicalBrigadeofHubeiGeologicalBureau,Xiangyang,Hubei441002)

Niobium-tantalum ore in Jiangjiayan is magmatic rock type,niobium-tantalum ore bodies controlled by tectonic alteration belt. Research shows that the deposit is located in the change of diabase,controlled by tectonic alteration belt. Ore body has bedded,banded characteristics. The content characteristics of ore bearing and trace elements in rock mass are niobium and light rare earth elements.The paper summarizes geochemical anomalies of the deposit and geochemical prospecting criteria,provides the reference for the the prospecting area.

niobium-tantalum ore; geological features of ore deposit; characteristics of geochemical anomalies; geochemical prospecting criteria; Zhuxi county

2016-08-29;改回日期:2016-10-14

吳鳳賢(1972-),男,高級工程師,地質勘查專業,從事地質找礦工作。E-mail:476309281@qq.com

P618.79; P618.86

A

1671-1211(2016)06-0829-06

10.16536/j.cnki.issn.1671-1211.2016.06.006

數字出版網址:http://www.cnki.net/kcms/detail/42.1736.X.20161109.1112.004.html 數字出版日期:2016-11-09 11:12