湖南省茶陵縣金竹垅礦區(qū)鈮鉭礦地質(zhì)特征、礦床成因初探與找礦標志

王詩龍

（1.中南大學 地球科學與信息物理學院，湖南 長沙 410083；2.湖南省有色地質(zhì)勘查局二一四隊，湖南 株洲 412007）

1 區(qū)域地質(zhì)背景

金竹垅礦區(qū)位于東南地洼區(qū)、湘贛地洼系、衡山地穹之太和仙穹隆，屬南嶺成礦帶北東段。區(qū)域上地層出露較齊全，巖漿活動強烈，是鈮、鉭、鋯英石、獨居石等稀有金屬成礦的有利地段。

2 礦區(qū)地質(zhì)特征

2.1 地層

礦區(qū)地層簡單，僅有第四系沖積物和殘坡積砂土零星分布。

2.2 構(gòu)造

金竹垅區(qū)太和仙穹窿及坊樓北北東向構(gòu)造次一級構(gòu)造。區(qū)內(nèi)以斷裂為主，老山坳斷裂為本區(qū)最大的斷裂，走向北東或北東東，傾向南東，為多旋回活動斷層，控制著本區(qū)鄧阜仙復式巖體的產(chǎn)出。金竹壟斷層為礦區(qū)鈮鉭礦床導巖、控礦斷層，走向N50°～80°E，傾向南東，傾角30°～50°。地表被似偉晶巖充填，深部細粒白云母花崗巖充填，控制著本區(qū)細?；◢弾r的侵入，為老山坳斷層次一級構(gòu)造。

2.3 巖漿巖

金竹垅礦區(qū)內(nèi)以花崗巖為主，即是鄧阜仙復式花崗巖體的大部分。鄧阜仙復式花崗巖體主要活動分早、中、晚三期。

第一期為斑狀黑云母花崗巖（γ51），同位素年齡測定為183百萬年。可明顯看出被后期中細?；◢弾r穿插。成巖時代應(yīng)為印支期。

第二期為二云母花崗巖和少斑狀二云母花崗巖（γ52-1），同位素年齡測定為175～156 百萬年?？梢娗秩说接≈诖至；◢弾r中，又被細?；◢弾r所穿過。其侵入時代應(yīng)屬燕山早期。

第三期為細粒白云母花崗巖（γ52-2），同位素年齡測定為136百萬年。分布于下部，呈不規(guī)則小巖株和巖脈產(chǎn)出，與上述兩期花崗巖均有穿插，出露廣泛，屬于燕山晚期產(chǎn)物。

斑狀黑云母花崗巖（γ51）為準鋁質(zhì)鈣堿性花崗質(zhì)巖石，二云母花崗巖（γ52-1）與白云母花崗巖（γ52-2）是地殼中沉積巖部分重熔所形成。

不同期次的花崗巖微量元素含量見表1。

由表1 中數(shù)據(jù)可知，鄧阜仙二、三期侵入體中的鈮、鉭、鎢、錫、鉍、銅、鉛、鋅、銀等成礦元素含量均高于花崗巖背景值。

3 礦體地質(zhì)特征

鈮鉭礦賦存于細粒白云母花崗巖上部，含鋰白云母化強鈉化花崗巖帶、弱含鋰白云母強鈉化花崗巖帶。

鄧阜仙巖體細粒白云母花崗巖以巖漿晚期分異交代作用、鉀長石化、鈉長石化、含鋰白云母化為主，巖漿期后云英巖化僅發(fā)育在脈狀黑鎢礦脈旁側(cè)。鉀長石化在巖體中廣泛發(fā)育，深部較強，表現(xiàn)明顯，頂部由于鈉長石化強烈而減弱；鈉長石化廣泛而強烈的發(fā)育，自巖體下部往上，鈉長石化強度顯著增強；含鋰白云母化主要發(fā)育于巖體上部及頂部，空間上是疊加于鈉長石化花崗巖之上，時間上形成于鉀長石化、鈉長石化之后。

上述三種巖漿晚期分異交代作用，在時間上按其先后順序是：鉀長石化、鈉長石化、含鋰白云母化，空間上不同部位其發(fā)育強烈程度不一，而形成巖體在空間上的不同帶。根據(jù)交代強弱程度及前人資料，細粒白云母花崗巖巖體自地表向下，分為一個頂蓋和四個巖帶。

圖1 細粒白云母花崗巖巖體分帶剖面圖

頂蓋(Peg)：似偉晶巖及云英巖化帶；

Ⅰ帶：含鋰白云母化強鈉化花崗巖帶；

Ⅱ帶：弱含鋰白云母化強鈉化花崗巖帶；

Ⅲ帶：鈉化花崗巖帶；

Ⅳ帶：弱鈉化花崗巖帶。

頂蓋（Peg）與Ⅰ帶界線清楚，巖石結(jié)構(gòu)由粗粒突變?yōu)榧毩?。從Ⅰ帶至Ⅳ帶呈漸變關(guān)系，巖石結(jié)構(gòu)有細粒漸變?yōu)橹屑毩?。Ⅰ帶侵染狀的硫化物黃銅礦、黃鐵礦、毒砂、輝鉬礦較多。

表1 鄧阜仙各期花崗巖巖石微量元素含量表

鈮鉭礦體主要在細粒白云母花崗巖上部，賦存于Ⅰ～Ⅱ帶中。

礦區(qū)礦物簡單，按照礦物共生組合可分為四種類型：①富錳鉭鈮鐵礦、含鋰白云母強鈉化花崗巖；②富錳鉭鈮鐵礦、弱含鋰白云母化強鈉化花崗巖；③富錳鉭鈮鐵礦、鈉化花崗巖；④富錳鉭鈮鐵礦、弱鈉化花崗巖。

上述四種礦石類型完全與細粒白云母花崗巖各分異交帶Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ帶相同。各類礦石中有用礦物富錳鉭鈮鐵礦主要呈侵染狀分布于云母、石英、長石之間。富錳猛鉭鈮鐵礦等在各分異交代帶中含量有所差異，富錳鉭鈮鐵礦、鋯石、石榴子石在Ⅰ帶中含量較高，至深部Ⅲ帶逐漸降低，而鋯石則有明顯升高趨勢。

礦石主要有益組分為Ta2O5、Nb2O5，品位分別為Nb2O5：0.012%～0.087%，Ta2O50.014%～0.018%。伴生有益組分Li2O、Rb2O、HfO2。Ta2O5、Nb2O5鈮鐵礦—鉭鐵礦形式產(chǎn)出，次為極少量的細晶石。鈮鐵礦—鉭鐵礦存在鈮鐵礦、鉭鐵礦、鈮鉭鐵礦、鈮鉭錳礦等礦物中。

4 礦床成因探討

本區(qū)鈮鉭礦床，主要是巖漿晚期分異交代作用而形成的礦床。

由于巖漿結(jié)晶分異作用后，巖體中未冷凝的殘余熔體溶液，富含大量堿金屬和稀有金屬，并被原始巖漿熔體中的一系列揮發(fā)組分所飽和。而鈮鉭等稀有金屬則以可溶性氟的堿性絡(luò)合物形式存在于熔體溶液中。當這種殘余熔體溶液侵入到巖體上部，向上擴散運移過程中，在相對封閉環(huán)境下，本身產(chǎn)生分異作用及物理、化學條件變化，又與先期結(jié)晶的礦物發(fā)生交代反應(yīng)。這種交代反應(yīng)自下而上逐漸增強，性質(zhì)逐漸轉(zhuǎn)化，具有明顯的繼存和發(fā)展關(guān)系，由鉀長石化、鈉長石化、含鋰白云母化，形成一個完整的系列，在空間上形成一連串漸變的分異交代，并伴有著稀有元素不同程度的礦化現(xiàn)象。從巖漿結(jié)晶分異作用至巖漿晚期分異交代作用是巖漿演化過程中物質(zhì)成分的分異，和固相與液相之間的相互交代反應(yīng)的全過程，是有機地聯(lián)系在一起的，不可分割的整體。

5 找礦標志

根據(jù)成礦和控礦地質(zhì)條件及礦化與蝕變的關(guān)系，該區(qū)鈮鉭礦礦化富集具有如下找礦標志：

（1）復試巖體中尋找晚期階段的小巖體，在巖枝、巖瘤上部和舌狀突出部位更有利。

（2）巖體隆起部位的頂部發(fā)育有似偉晶巖“殼，其下部往往富集成礦。

（3）含礦巖體發(fā)育了鈉長石化、云英巖化、白云母化（含鋰），花崗巖上可見乳白色粒狀鈉長石。

（4）根據(jù)共生關(guān)系，在黑鎢礦脈下部發(fā)現(xiàn)細粒白云母花崗巖的隱伏巖體。