遼西馬家溝鈮鉭礦床地質特征及成因

劉立柱

（中國建筑材料工業地質勘查中心遼寧總隊，遼寧 沈陽 110004）

馬家溝鈮鉭礦于2019～2020年普查找礦工作中發現。礦床位于舊廟（斷凸）Fe-螢石Ⅴ級成礦遠景區（Ⅲ-57-①-1）內，屬花崗偉晶巖型鈮鉭礦床。該成果的取得是遼西地區稀有金屬找礦勘查工作的一大突破，進一步豐富了稀有金屬礦床成礦理論，對該區找礦勘查工作有重要的指導意義。

本文在詳細研究礦床地質特征的基礎上，總結了該礦床成因，確定了主要找礦標志，為進一步在區域內尋找鈮鉭等稀有金屬礦產指明了方向。

1 區域地質背景

礦區大地構造位置處于柴達木—華北板塊（Ⅲ）、華北陸塊（Ⅲ-5）、華北北緣隆起帶（Ⅲ-5-3）、建平隆起（Ⅲ-5-3-2）、舊廟凸起（Ⅲ-5-3-2-2）南部[1]。

1.1 區域地層

區域出露地層主要有新太古代莊頭營子片麻雜巖（Aγ3Zgnc）、中生界下白堊系義縣組（K1y）、九佛堂組（K1j），上白堊系孫家灣組（K2s）及第四系上更新統、全新統地層，以新太古代地層為主。

1.2 區域構造

區域構造主要為中元古代NE向褶皺，中生代—新生代NNE、NE、NEE、NW向斷裂。礦區附近規模較大斷裂有上邁來斷裂、莫牛海—櫻桃溝斷裂。

1.3 區域巖漿巖

2 礦區地質特征

2.1 地層

礦區出露地層較簡單，除了零星分布一些第四系松散沉積物外，全部為新太古代莊頭營子片麻雜巖。巖石類型為角閃斜長片麻巖、角閃片麻巖、黑云斜長片麻巖等。巖石片麻理發育，普遍受混合巖化作用，局部形成沿片麻理發育的長英質細脈體。巖石類型以角閃斜長片麻巖為主（圖1）。

2.2 構造

礦區未見明顯斷裂及褶皺構造，角閃斜長片麻巖呈單斜產出，產狀較陡。

2.3 巖漿巖

礦區內出露的巖漿巖主要為海西期中二疊世中細粒二長花崗巖（ηγP2）。規模較大者為3條二長花崗巖脈，形態為脈狀，巖脈出露長度不一，脈體走向為NEE、NE-NW，傾角較陡，局部近直立。其中ηγP2-1規模最大（見表1）。

表1 二長花崗巖脈特征一覽表

二長花崗巖脈產狀主要受構造裂隙控制，與圍巖片麻理產狀無關,分布于礦區南部和北部，巖石類型為中細粒二長花崗巖，新鮮面呈淺粉色—粉紅色，風化面呈黃褐色，中細粒花崗結構，塊狀構造[3]。

3 花崗偉晶巖脈特征

3.1 花崗偉晶巖脈的數量、形態、產狀、規模及分布規律

礦區內共發現9條花崗偉晶巖脈，其中地表出露6條，鉆孔控制3條。均產于角閃斜長片麻巖中。花崗偉晶巖脈延長 92～284m，延深 25～79m，厚度 0.89～4.4m。形態簡單，均為脈狀。產狀走向NEE、NW、NE，傾向NW、NE、SW，傾角35°～60°。偉晶巖脈產狀主要受構造裂隙控制，而與片麻理走向無關，與圍巖呈侵入接觸關系。9條偉晶巖脈中只有γρ2、γρ3偉晶巖脈分帶齊全完整明顯，其它脈體分帶不清且無規律（表2）。

表2 花崗偉晶巖脈特征一覽表

3.2 花崗偉晶巖脈礦物成分、化學成分

主要礦物成分為微斜條紋長石、斜長石、石英，其次是白云母，其它微量礦物有石榴子石、磷灰石等。

平均化學成分為SiO268.87%，Al2O316.37%，Fe2O31.67% ，TiO20.22% ，CaO1.92% ，MgO0.35% ，K2O3.12%，Na2O3.61%。

3.3 花崗偉晶巖脈內部結構特征

花崗偉晶巖脈多數為粒狀結構，少量具有文象結構、塊體結構。

磁通切換電動機的研究方法主要包括有限元法和等效磁路法等方法。下面主要通過對永磁型磁通切換電動機的的研究方法發展，來了解磁通切換電動機的分析方法。

根據花崗偉晶巖脈結晶分異程度，其結構劃分標準[3]如下：

（1）粒狀結構：

①細粒結構：＜2mm；

②中粒結構：2～5mm；

③粗粒結構：5～25mm。

（2）文象、似文象結構：

①微細文象結構：石英寬＜0.1mm；

②細(似)文象結構：石英寬0.1～1mm；

③中(似)文象結構：石英寬1～2mm；

④粗(似)文象結構：石英寬＞2mm。

（3）塊體結構：

①石英長石小塊體：2.5～5cm；

②石英長石塊體：5～30cm；

③石英長石巨塊體：＞30cm。

4 鈮鉭礦體地質特征

4.1 礦體特征

礦區內共圈出4 條鈮鉭礦體，分別賦存于γρ1、γρ2、γρ3、γρ6花崗偉晶巖脈中，礦體形態簡單，均呈脈狀，與其產狀一致。礦體長度為57～187m，礦體平均厚度為1.02～1.56m。Nb2O5平均品位為（223.10～357.40）×10-6；Ta2O5平均品位為（22.38～53.62）×10-6；Nb2O5+Ta2O5平均品位為（245.48～410.18）×10-6（表3）。礦體沿走向、傾向具有變薄、殲滅、分枝復合等現象。圖2為②號礦體第2勘探線剖面圖。

表3 礦體特征一覽表

4.2 礦石結構、構造

礦石巖性為花崗偉晶巖，淺粉紅色—肉紅色，礦石結構主要為中粗粒偉晶結構、小塊體結構、塊體結構，少量為似文象結構。構造為塊狀構造。

4.3 礦石物質成分

礦石中金屬礦物含量少，占礦物總量2%左右，主要為鈮鐵礦、磁鐵礦、針鐵礦、黃銅礦、閃鋅礦等。

鈮鐵礦屬斜方晶系，多為半自形晶，多呈板狀或短柱狀，少量呈不規則片狀，集合體呈塊狀。顏色呈褐黑至黑色，半金屬光澤。大小不均勻，多小于0.2mm×0.4mm。鈮鐵礦為主要礦石礦物，在礦石中分布不均。

脈石礦物占礦物總量98%左右，主要由斜長石、微斜條紋長石等長石類礦物和石英組成，兩者占90%以上；其次是白云母，一般占5%～10%；其它微量礦物有石榴子石、磷灰石、電氣石、鋯石等。

5 礦床成因及找礦標志

5.1 礦床成因

礦區內共圈出4條鈮鉭礦體，賦存于花崗偉晶巖脈中，圍巖為角閃斜長片麻巖。

偉晶巖脈產狀主要受構造裂隙控制，而與片麻理走向無關。與圍巖呈侵入接觸關系。

在海西期，在構造應力作用下，巖漿侵入到圍巖裂隙中，形成偉晶巖脈。偉晶巖的形成過程即為從巖漿到熱液的演化過程，在偉晶巖形成前期，以結晶分異作用為主，隨著溫度降低，偉晶巖中的石英、長石、云母以及稀有元素礦物鈮鐵礦等從熔漿中逐漸結晶出來，熔漿產生分異作用而使偉晶巖形成分帶構造[4]。偉晶巖中富含水等揮發組分，使其與鈮、鉭等稀有金屬元素組成各類絡合物，該類絡合物攜帶成礦元素遷移并逐漸富集于偉晶巖內，形成偉晶巖型稀有金屬礦床[5-6]。

綜上所述，該礦床成因類型屬花崗偉晶巖型鈮鉭礦床[7-8]。

5.2 找礦標志

該區鈮鉭礦體賦存于偉晶巖脈中，偉晶巖即為賦礦巖石。偉晶巖具有明顯的偉晶結構，塊狀構造。與圍巖接觸界線清晰，在野外肉眼容易辨別。此外，由于偉晶巖脈抗風化，在地貌上多為正地形。因此，花崗偉晶巖脈可作為直接找礦標志。

5.3 找礦方向

在遼西地區廣泛分布新太古代莊頭營子片麻雜巖地層，其中花崗偉晶巖脈發育，為在該區尋找該類型礦床，提供了良好地質條件，應為鈮鉭等稀有金屬礦產重點普查找礦遠景區。