內蒙古石灰窯鈮鉭礦床地質特征及控礦因素

段先哲，時　皓，李　南，孫　嘉，譚凱旋，謝焱石，馮志剛，胡　楊，王正慶

（1.南華大學核資源與工程學院，湖南衡陽421001；2.湖南省核燃料循環技術與裝備協同創新中心，湖南衡陽421001；3.內蒙古自治區礦產實驗研究所，內蒙古呼和浩特010031；4.南華大學國有資產管理處，湖南衡陽421001；5.中國地質科學院礦產資源研究所，北京100037）

內蒙古石灰窯鈮鉭礦床地質特征及控礦因素

段先哲*1，2，時皓3，李南4，孫嘉5，譚凱旋*1，2，謝焱石1，2，馮志剛1，2，胡楊1，2，王正慶1，2

（1.南華大學核資源與工程學院，湖南衡陽421001；
2.湖南省核燃料循環技術與裝備協同創新中心，湖南衡陽421001；
3.內蒙古自治區礦產實驗研究所，內蒙古呼和浩特010031；
4.南華大學國有資產管理處，湖南衡陽421001；5.中國地質科學院礦產資源研究所，北京100037）

鈮和鉭是非常重要的稀有金屬，不僅在軍事工業和科學技術領域，而且在民用領域有著廣泛的用途，在國民經濟建設中起著極為重要的作用。我國最近在內蒙古錫林浩特石灰窯地區發現了一大型鈮鉭稀有金屬礦床，該礦床的發現對我國稀有金屬資源勘查與開發具有重要的指導意義。詳細分析了該礦床地質特征和控礦因素，主要獲得如下認識：（1）礦床類型屬巖漿后期交代蝕變堿性花崗巖型稀有金屬礦床，礦體形態明顯受巖體控制；（2）礦床主要產于花崗巖體的隆起和淺部部位，主要受巖漿巖侵位、斷裂構造產狀特征和圍巖蝕變等因素控制。可為鈮鉭等稀有金屬礦在礦區外圍及深部找礦，以及在我國尋找同類型礦床提供地質依據。

花崗巖型鈮鉭礦床；交代蝕變；地質特征；控礦因素；石灰窯

鈮、鉭是非常重要的稀有金屬，不僅在軍事工業和科學技術領域，而且在民用領域有著廣泛的用途，在國民經濟建設中起著極為重要的作用［1-7］。內蒙錫林浩特石灰窯鈮鉭礦床是我國最近發現的一大型稀有金屬礦床［8］，該礦床的發現不僅能將推動該區的經濟發展，而且對我國稀有金屬資源勘查與開發具有重要的指導意義。

該礦床位于錫林浩特市東南約52km，行政區劃屬白音錫勒鎮管轄。礦床工業類型屬于與巖漿氣液（高溫）有關的花崗巖型礦床；成因類型屬巖漿期后交代蝕變類型稀有金屬礦床。礦區水文地質條件簡單，礦體埋藏淺，可以露采。本文主要論述花崗巖型鈮鉭礦床的地質特征及其控礦因素。

1　礦區地質特征

1.1地層

礦區第四系分布廣泛，僅見上二疊統林西組出露。該地層主要出露于種畜場石灰窯—敖包圖一帶，其它地段出露零星。巖性以暗黑色炭質板巖、淺灰色粉砂質夾泥灰巖、變質砂巖為主。石灰窯以北一帶出露的林西組地層，走向60°～85°，傾向南東，傾角56°～72°；局部地段受斷層、動力擠壓或巖體影響，產狀有些變化。

1.2構造

1.2.1褶皺

礦區褶皺構造屬背斜構造，其軸向北東60°～70°。核部為Ⅰ、Ⅳ、Ⅴ號巖體，局部可見林西組殘留板巖、蝕變英安巖頂蓋，產狀平緩。西北翼為林西組板巖及結晶灰巖，巖層傾向北西，傾角35°～76°；東南翼為林西組板巖、變質砂巖夾砂質灰巖透鏡體，傾向南東，傾角40°～73°。

1.2.2斷層

礦區經多次構造運動，斷裂發育，因受后期強烈的糜棱巖化作用，構造形跡改造，第四系覆蓋較廣，對斷層觀測研究困難較大。已發現斷層4處，編號為F1-F4，F1、F2、F4為正斷層，F3為平推斷層，斷層規模大小不一。正斷層一般規模較大，走向北東50°～60°，而平推斷層規模較小，走向北西320°。據1∶20萬區域地質調查資料，平推斷層晚于正斷層。

1.2.3斷裂

礦區位于種畜場—海流特山破碎帶中部，其呈北東40°～60°走向橫貫測區大部，呈不規則的帶狀延伸。

礦區由3條大致平行，地表出露長度0.5～9.7km，寬30～220m，走向NEE向擠壓破碎帶組成，破碎帶巖性為燕山期碎裂花崗巖、碎裂巖、花崗質糜棱巖及晚二疊世的千糜巖、綠簾石化灰巖。該破碎帶為燕山早期巖漿巖和巖漿期后的氣成熱液活動創造了良好的條件，使巖石遭受了多次交代作用，形成了鈉長石化、云英巖化及一系列偉晶巖、綠柱石石英脈等，并伴隨生成了有關的稀有金屬礦產、其他內生礦產及螢石礦等。

1.3巖漿巖

礦區巖漿活動頻繁，侵入巖比較發育，處于錫林浩特構造巖漿巖帶中段，巖漿巖體時代為二疊紀、侏羅紀。侏羅紀花崗巖巖體在礦區出露最廣泛，巖體受后期氣成熱液作用影響，部分地段具不同程度的鈉長石化和云英巖化，多為面型交代蝕變。通過1∶1萬地質草測圈定了具有一定規模的蝕變巖體8處，編號為Ⅰ-Ⅶ，各巖體普遍存在不同程度的蝕變現象，形成深度較淺，多為復式巖體，成巖時代為燕山早期。現將典型的Ⅴ號巖體地質特征分別概述如下：

該巖體出露長度730m，寬100～240m，面積約0.1km2，呈巖墻狀產出，走向北東55°，傾向南東，傾角34°～40°。

在巖體北側見有大量英安巖殘留頂蓋，局部地段被鈉長石化花崗巖巖枝穿插強烈，形成角礫狀英安巖（或稱捕虜體），顯然巖體與上二疊統林西組呈侵入接觸關系。

主要巖石為云英巖化花崗巖、云英巖化鈉長石化花崗巖、鈉長石化花崗巖及云英巖。

巖石礦物成分為鈉長石、微斜長石、石英、鐵鋰云母、白云母及少量條紋長石、黑云母、螢石、黃玉、黑鎢礦、錫石、鈮鉭鐵礦等。

巖石具葉片、鱗片變晶結構、蝕變交代結構、變余花崗結構、糖粒狀變晶結構，塊狀構造。

巖石副礦物特征為鋯石—獨居石型，常伴有少量錫石、黑鎢礦、輝鉍礦、電氣石、螢石、黃玉等。

該巖體蝕變較強烈，主要為云英巖化、鈉長石化，二者互相疊加，分帶不明顯。

1.4圍巖蝕變特征

區內巖漿活動頻繁，巖石均有不同程度的熱液蝕變作用，既發育面型的中心式蝕變，亦有線型的滲濾式蝕變。根據礦物蝕變組合及野外觀察，面型蝕變分為云英巖化、鈉長石化、天河石化、白云母化和黃玉化，線型蝕變有硅化、螢石化等。

1.4.1云英巖化

是礦區一種與礦化關系較為密切的熱液蝕變，表現為石英和白云母置換長石，與其共生的礦物尚有黃玉和螢石。

鈮鉭銣礦化與云英巖化關系密切，隨云英巖化的增強，鈮鉭銣礦化品位增高。

1.4.2鈉長石化

該蝕變是礦區分布最廣泛，且與成礦最密切的蝕變類型，屬于面型蝕變。熱液交代作用早期表現為微斜長石化和白云母化，微斜長石化主要表現在微斜長石置換斜長石，即沿著斜長石的雙晶結合面及解理裂隙進行交代。鈉長石化表現為鈉長石交代鉀長石、早期更長石及石英，與鈉長石共生的礦物有螢石，是稀有金屬最主要的富集帶。鈉長石含量不一，均高于30%，個別地段達45%～50%。巖石為灰白色、白色，具塊狀構造，中細粒結構，造巖礦物多為他形，具變余花崗結構，礦物粒度一般1～2mm，個別達5mm。這一帶鈉長石化強烈發育，鈉長石多呈半自形—他形板條狀、糖粒狀，個體長約0.1～1.6mm，無規律嵌入在鉀長石、石英體內或其它礦物之間或逐層擴散呈雪球狀。石英在該帶巖石中含量顯著增高，石英的再生長作用甚為發育，可明顯見到晚期鈉長石被石英包裹的現象。

該帶巖石主要由石英、微斜條紋長石、鈉長石及少量云母組成，其次有錫石、黑鎢礦、電氣石、螢石、鋯石、鈮鉭鐵組礦物、磁鐵礦、獨居石、磷釔礦等。

2　礦床地質特征

2.1礦床分布及礦體特征

石灰窯礦體位于礦區中南部。鈮鉭礦體賦存于燕山早期蝕變堿性花崗巖體內，多呈殼狀產于巖體頂部裂隙密集帶的鈉化花崗巖中，礦化主要受巖體的微細構造（原生節理、礦物顆粒間的空隙、解理、雙晶結合面）及后生構造裂隙所控制。

各種用途再生水利用的水質標準和技術要求是再生水利用的起點。在美國，此類標準以專門的再生水法規規定，或者由健康和環境法律規定。各種用途水質、處理工藝、管網建設等技術標準，以及對水處理、水分配、用水設備和環境、健康問題進行的監管程序，其規定都非常詳細。例如，對于管網系統中再生水和飲用水管網的交叉，美國的要求是在嚴格標記的前提下，每4年進行一次細致檢查，以確保再生水與飲用水不會混合。補給地下水的再生水項目，均要求通過監測井等方式防范污染地下水。衛生部門對污水利用的合法性，即水質標準、規程以及其他相關法律的適用進行監管。

工業礦體規模大小不一，鈮鉭礦體一般長度94.5～1140m，延深40～590m。各礦體展布方向嚴格受巖體控制，其產狀同蝕變巖體產狀基本相近，以巖體頂部含礦較富，走向北東向、近東西向，傾角較緩，傾角6°～40°。礦體呈似層狀或厚板狀產出，局部具分叉現象。

礦石品位均勻，鈮鉭礦石一般Ta2O5含量在0.012%～0.046%之間，（Ta，Nb）2O5含量在0.015%～0.093%之間。

在Ⅴ號巖體中，普遍含銣、鋰。其中Rb2O品位一般在0.10%～0.20%之間，最高品位達0.38%；鋰僅部分樣品含量達到伴生綜合回收工業指標要求，最高品位Li2O為0.73%。

2.2礦石礦物組成

礦石的礦物成分較復雜，鈮鉭礦物包括鈮錳礦、鈮鉭鐵礦、鈮鉭錳礦、錫錳鉭礦、細晶石，其它金屬氧化物有黑鎢礦、錫石、綠柱石，少量的獨居石、磷釔礦、鎢鉛礦、鈦鐵礦、褐鐵礦、赤鐵礦，金屬硫化物主要為黃鐵礦、磁黃鐵礦、黃銅礦、閃鋅礦，其它非金屬礦物包括鐵鋰云母、白云母、綠鱗云母、黑云母、微斜長石（天河石）等。

2.3礦石結構構造

礦石結構為變余花崗結構、交代殘余結構、鱗片變晶結構、糖粒狀變晶結構。

礦石構造以稀疏浸染狀、塊狀構造為主，次為條帶狀構造、團塊狀構造。

石灰窯鈮鉭礦區中Ⅴ-1礦體規模較大，其它工業礦體規模較小。Ⅴ-1號礦體產于Ⅴ號花崗巖體中，礦體產出在巖體隆起部位和淺部，明顯受巖體控制，礦體產狀基本同蝕變巖體產狀一致。Ⅴ-1號礦體礦石品位變化均勻，Ta2O5品位在0.0061%～0.046%之間，平均0.01476%，品位變化系數32.09%；（Ta，Nb）2O5品位在0.0129%～0.093%，平均0.02615%，品位變化系數33.13%；伴生Rb2O品位在0.055%～0.38%之間，平均0.1755%，品位變化系數25.21%。

Ⅴ-1礦體礦化富集在空間上的變化規律表現為，地表以巖體中南部鈉化、云英巖化較強烈，為鈮鉭富礦地段，礦化連續均勻，其巖體西部，隨著鈉化、云英巖化逐漸減弱，品位降低，巖體深部，隨著鈉化、云英巖化減弱，鈮鉭品位亦隨之降低，即成礦元素的含量與形成深度呈負相關，深部礦體出現分枝現象且局部可見夾石。

3　控礦因素

3.1構造控礦因素

礦區構造位置處于種畜場—海流特山破碎帶中部，是礦區直接的控巖、控礦構造，燕山早期蝕變花崗巖體的長軸展布方向同區域性地層褶皺和斷裂構造方向一致。同時蝕變巖體周圍的花崗巖、板巖普遍具碎裂結構，這不僅是氣成熱液的良好通道，也有利于交代作用，對成礦有利。

鈮鉭礦體多呈殼狀產于巖體頂部裂隙密集帶的鈉化、云英巖化花崗巖中，礦化主要受巖體的微細構造（原生節理、礦物顆粒間的空隙、解理、雙晶結合面）及后生構造裂隙所控制，這些微構造為礦體的直接儲礦構造。

3.2巖漿巖控礦因素

根據稀有金屬礦床的地質特征，稀有金屬元素主要富集在巖漿階段末期以至巖漿期后階段殘余巖漿熱液的揮發分中。花崗巖呈小巖株、巖墻侵入林西組地層中，易形成封閉或半封閉環境，致使巖漿長期處于融熔狀態和揮發分的集中，有利于交代蝕變作用和稀有金屬元素的富集。

3.3蝕變控礦因素

區內巖石蝕變種類較多，主要有硅化、鈉長石化、云英巖化、鉀長石化、天河石化、黃玉化、白云母化、螢石化、絹云母化、電氣石化等。其中，鈉長石化和云英巖化是巖體中主要的鈮鉭成礦階段的主要交代蝕變作用。

4　結論

內蒙古錫林浩特石灰窯鈮鉭礦床是我國最近發現的一大型稀有金屬礦床。通過詳細分析該礦床地質特征和控礦因素，可以獲得如下認識：（1）礦床類型屬巖漿后期交代蝕變堿性花崗巖型稀有金屬礦床，礦體形態明顯受巖體控制。（2）礦床主要產于花崗巖體的隆起和淺部部位，主要受巖漿巖侵位、斷裂構造產狀特征和圍巖蝕變等因素控制。

［1］徐新光，智洪若，付法凱，等.豫西某鋰鈮鉭礦床成礦地質特征及找礦標志［J］.西部探礦工程，2010（4）：156-158.

［2］王汾連，趙太平，陳偉.鈮鉭礦研究進展和攀西地區鈮鉭礦成因初探［J］.西部探礦工程，2012，24（2）：293-308.

［3］聶鳳軍，王豐翔，趙宇安，等.內蒙古趙井溝大型鈮鉭礦床地質特征及成因［J］.西部探礦工程，2013，25（4）：730-743.

［4］程征，伍喜慶，楊平偉.我國鈮鉭資源的特征及選礦技術［J］.金屬礦山，2013（7）：97-100.

［5］Dill，H.G.The“Chessboard”Classification Scheme of Mineral Deposits：Mineralogy and Geology from Aluminum to Zirconium［J］.Earth-Science Reviews，2010，100：1-420.

［6］王盤喜，包民偉.我國鉭鈮等稀有金屬礦概況及找礦啟示［J］.礦物學報，2015（6）：92-97.

［7］蔡肖，宋揚，王登紅，等.國外重要鈮鉭礦床分布規律及成礦地質特征［J］.礦物學報，2003（增刊）：193-194.

［8］孫艷，王瑞江，李建康，等.錫林浩特石灰窯銣多金屬礦床白云母40Ar-39Ar年代及找礦前景分析［J］.地質論評，2015，61 （2）：463-468.

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A

1004-5716（2016）02-0123-03

2015-09-30

2015-10-21

國家自然科學基金（41503016）；湖南省教育廳優秀青年項目（15B201）；國防基礎科研計劃項目（B3720110004）；南華大學博士科研啟動基金（2014XQD08）；內蒙古地質勘查專項資金；南華大學“蒸湘學者計劃”；中國博士后科學基金。

段先哲（1985-），男（漢族），湖南婁底人，講師，現從事地球化學和礦床等方面的研究工作。