尼日利亞喬斯賓蓋地區鈮鉭錫砂礦成礦地質特征及物質來源

鄧斌，雷德正，劉海風，曾亮

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尼日利亞喬斯賓蓋地區鈮鉭錫砂礦成礦地質特征及物質來源

鄧斌，雷德正，劉海風，曾亮

（河南省地質礦產勘查開發局第五地質勘查院，鄭州 450000）

尼日利亞著名的喬斯（JOS）高原為有多期花崗巖構成的孤丘或山丘群。前寒武紀和中生代構造活動時期，廣泛的巖漿侵入以及火山噴發、變質作用，在喬斯—包奇地區，形成了尼日利亞著名的鈮鉭、錫石多金屬成礦帶，該地區第四紀中廣泛分布有鈮、鉭、錫等次生砂礦床。筆者在尼日利亞包奇（BAUCHI）州賓蓋(PINGELL)鈮鐵砂礦勘查開發期間，通過對PINGELL鈮鉭錫砂礦調查，廣泛分布的花崗巖原巖含礦性的研究，對該地區成礦地質條件和成礦物質來源分析認為，花崗巖的風化后是該地區鈮鉭錫砂礦的主要原因，花崗巖中的鈮鉭和錫礦石是砂礦床的主要物質來源。

砂礦；成礦；成礦物質來源；喬斯賓蓋

Nb和Ta是重要的稀有金屬元素，其金屬具高熔點(Ta，2996℃；Nb，2 468℃)、高沸點(Ta，5 427℃；Nb，5 127℃)，耐腐蝕性、超導性、有單極導電性和在高溫下強度高等特性，是現代尖端電子、宇航、醫療、機械及原子能工業中不可缺少的原料。尤其是近20年來，科技和經濟的快速發展，致使鈮鉭需求量日增，價格持續上揚，成為一些國家的戰略儲備資源。

近年有關鈮鉭礦的研究取得了不少進展，包括礦床分布特征[1~4]，賦礦巖石的巖石學、地球化學特征[5]，成因[6]，及鈮鉭礦物的礦物學等[7]。研究鈮和鉭的來源及成礦機制，對該類礦床成因模型的建立和找礦具有重要意義。

圖1 區域地質簡圖

1 尼日利亞喬斯高原賓蓋地區成礦地質特征

1.1 區域地質特征

尼日利亞地處非洲大陸西南部，地勢北高南低，大地構造介于西非地臺與剛果地臺之間。喬斯高原位于尼日利亞中部，高原北部地區地處包奇（BAUCHI）州西部。喬斯高原為熔巖高原，高原北東部地區巖體主要以前寒武系粒狀及斑狀黑云母花崗巖及中生代侏羅系花崗巖、石英斑巖、正長和閃長巖為主。其中以前寒武系粗粒斑狀黑云母花崗巖分布最為廣泛。侏羅系粒狀黑云母花崗巖及零星出露的石英斑巖、正長和閃長巖體侵位切割前寒武系黑云母花崗巖基底。

區域出露地層主要為中生代侏羅系沉積變質巖、火山巖和火山碎屑巖，新生界第四系沖、沖洪、坡積、殘積成因的粘土、亞粘土和砂礫石層等，主要分布于河谷和山間盆地中。該地基巖多為花崗，松散層厚度較小，多小于20m。丘頂及山坡分布少量殘坡積物，厚度變化較大。

區域上斷裂構造發育，主要為北東、北西和近南北向三組。較大斷裂有北東向的Gumau—Worji斷裂，近東西向的Zuku—Takalafia斷裂，其延伸在50km以上，屬壓扭性走向斷裂。其余斷裂多延伸5～30km。Zuku—Dumbu較大區域內，環形構造發育，主要為中生代花崗巖體侵位切割前寒武紀基底形成（圖1）。

高原東部和北東部廣泛分布花崗片麻巖和混合片麻巖。中生代以來，伴隨喬斯高原的不斷隆升，區域熱動力變質作用不斷增強，前寒武紀古老黑云母花崗巖被不斷改造，原巖變質結晶分異，形成大范圍分布的花崗片麻巖；同時，隨著酸性巖漿活動，也出現強烈的混合巖化。區域性的變質和混合巖化作用與為該區鉛鋅、鐵礦、鈮鉭、錫石、石墨等多種礦產的形成創造了條件。

1.2 區域地貌特征及新構造運動

通過對高原北部地區地形特征的考查，砂礦區調查和資料收集研究，發現第四紀次生砂礦床的形成與新構造運動，該地區地形地貌關系密切。

1.2.1 區域地貌特征

該區地貌大體可分為兩類：第一類為山地，高程多在700～1 200m之間，屬于低山。山間分布有較為明顯的夷平面，地形較為平緩。第二類包括了風化地貌、重力地貌和流水地貌三個亞類。風化地貌以大面積基巖風化殼，成礦條件差。重力地貌為受斜坡重力作用和片流作用形成于山前坡積裙，有坡積型砂礦形成，以中小型礦床為主。流水地貌發育有河谷、階地，由于該區河流規模普遍較小，且多為季節性河流，以辮狀河居多。河流地貌中的河床、河漫灘分布有大量的沖積型砂礦床，其中不乏較多大型砂礦床。賓蓋鈮鐵砂礦即主要屬于河流地貌中的特大型沖積砂礦床。

1.2.2 新構造運動特征

喬斯（Jos）高原為前寒武紀和中生代構造活動時期隆升形成。白堊紀以來，高原周邊地殼拗陷，堆積深厚的海相、湖相和陸相沉積；第三紀時期，高原東部地殼持續拗陷，相應沉積了厚度較大的第三系砂巖、頁巖和泥巖。到第三紀末期，地殼趨于穩定。喬斯（Jos）高原自白堊紀以來不斷遭受風化剝蝕，中生代構造活動時期侵入的黑云母花崗巖體出露地表，持續剝蝕，分布范圍逐漸縮小。前寒武紀的古老結晶基底出露地表，分布范圍不斷增大。到第四紀時期，高原地表趨于平緩，沉積了厚度較為穩定的第四系松散堆積物，至全新世時期，地殼活動穩定，新構造運動主要為地表侵蝕和河流奪襲等，形成了現代河谷和各種形態地貌。

2 成礦物質來源分析

對于第四紀次生沉積礦產，探尋其成礦物質來源是研究其礦床成因的重要途徑。通過對高原北東部PINGELL地區鈮、鉭、錫砂礦區進行物質來源溯源分析，并對物源區進行資料收集和實地檢查，僅發現1處小規模的鈮、鉭、錫原生礦（化）體露頭，其余均主要為完整性較好的花崗巖體。分析認為其成礦物質來源主要為花崗巖，次要的為區內已有的原生礦（化）體。通過對主要花崗巖的含礦性及周邊原生礦（化）體的分布情況和類型進行分析，可以在一定程度上幫助發現區域鈮、鉭、錫石砂礦成礦物質的來源。

圖2 賓蓋地區物源分析圖

2.1 主要花崗巖原巖含礦性對砂礦的影響

對PINGELL地區的調查和典型樣品采集，發現礦區巖石主要以侏羅系斑狀和粒狀黑云母二長花崗巖兩期次巖體為主。其中斑狀花崗巖侵入時期晚于粒狀花崗巖，覆于粒狀花崗巖體之上，持續接受風化剝蝕。因此，在本次原巖含礦性分析時，主要針對斑狀和粒狀兩種類型的黑云母二長花崗巖。

為研究兩種巖石礦物組成化學成分，采集了有代表性的斑狀花崗巖和粒狀花崗巖的人工重砂和化學分析樣品，送實驗室鑒定分析。發現區內斑狀花崗巖普遍含有鈮鐵礦和錫石，而粒狀花崗巖含有錫石。解釋了區內包括第四紀次生砂礦在內的各種鈮（鉭）鐵礦和錫石礦的成礦物質來源。以賓蓋鈮鐵砂礦區為例（圖2），對上述兩類巖石的礦物組成和含礦性進行分析。

2.1.1 斑狀花崗巖

以灰白色為主，塊狀構造，似斑狀結構，礦物成分主要是鉀長石、斜長石、石英，其次含少部分黑云母和少量角閃石。副礦物有鋯石、磷灰石及金屬礦物。斜長石呈半自形-它形板狀，粒徑0.3～3.0 mm，聚片雙晶發育。鉀長石粒徑0.2～20 mm，較大者呈斑晶，自形程度較高，較小者自形較差，呈它形粒狀，可見少量與石英呈顯微文象交生結構。石英呈它形粒狀，粒徑0.2～2.2mm。黑云母呈鱗片狀，粒徑0.05×0.1～0.15×0.5 mm2，褐色。角閃石呈柱狀，粒徑0.1～0.3 mm，綠色。鋯石呈它形、半自形粒狀，粒徑0.02～0.1 mm，淡淡紫色。磷灰石呈它形粒狀，粒徑0.03～0.3 mm，無色。

經人工重砂鑒定，巖石中主要有用礦物為榍石、角閃石、磁鐵礦、鋯石、鈦鐵礦、鈮鐵礦、錫石及鐵屑。分析結果見表1。可見巖石中均檢出鈮鐵礦和錫石，但由于含量較低，均未定量。表明斑狀花崗巖體中富含鈮鐵和錫石兩種礦物。

表1 斑狀黑云母二長花崗巖人工重砂鑒定結果表（Z01）

2.1.2粒狀花崗巖

灰白色為主，塊狀構造，細中粒花崗結構，礦物成分主要是斜長石、鉀長石、石英，其次含少部分角閃石、黑云母。副礦物有榍石、鋯石、磷灰石及金屬礦物，榍石含量相對較多。斜長石呈半自形-它形板狀，粒徑0.3～3.4 mm，聚片雙晶發育。鉀長石呈它形粒狀，粒徑0.4～3.0 mm，可見邊緣與石英呈顯微文象交生結構。石英呈它形粒狀，粒徑0.4～2.2 mm。角閃石呈柱狀，黑云母呈鱗片狀。榍石呈自形-半自形粒狀，粒徑0.15～1.8 mm，淺褐色。鋯石呈它形粒狀，粒徑0.03～0.07 mm，淡紫色。磷灰石呈它形粒狀，粒徑0.04～0.25 mm，無色。

表2 粒狀花崗巖人工重砂鑒定結果表（Z02）

人工重砂鑒定，巖石中主要有用礦物為榍石、角閃石、磁鐵礦、鋯石、鈦鐵礦、褐鐵礦、黑云母、磷灰石和錫石（表2）。可見原巖中檢出錫石，但未檢出鈮（鉭）鐵礦，且由于含量較低，未對錫石定量。但表明粒狀花崗巖體中富含錫石。

2.1.3 原巖含礦性分析

通過對區內斑狀和粒狀兩大類花崗巖主要礦物組成分析，發現斑狀花崗巖體中含有鈮鐵礦和錫石，粒狀花崗巖體中含有錫石。

為進一步分析花崗巖中鈮鐵礦含量和分布情況。對在賓蓋礦區內88個有代表性的鉆孔底板花崗巖石樣品進行了基本化學分析，其中斑狀花崗巖74個，粒狀花崗巖14個。對樣品中鈮鉭氧化物含量進行定量測試，顯示74個斑狀花崗巖樣品鈮鐵礦含量較高，Nb2O5含量多在31.0～494ppm之間，最高為1 369ppm，最低為14.7ppm；Ta2O5含量多在2.13～49.2ppm之間，最高為97.6ppm，最低為0.77ppm。而14個粒狀花崗巖中鈮鐵礦含量則很低，均在50ppm之下。

通過對兩類花崗巖石的巖性、賦存狀態和分析測試發現，區內花崗巖含礦性較好。兩類花崗巖均含有錫石，而鈮鐵礦則主要賦存于斑狀花崗巖中。雖然目的礦物含量均較低，但區域一帶規模龐大的花崗巖體，經長期風化剝蝕和搬運富集，足以為大量鈮鐵和錫石砂礦床提供充足的物質來源。

2.2 原生礦（化）體對區內砂礦床形成的影響

通過對PINGEL地區鈮、鉭、錫砂礦區的資料分析和實地檢查，發現有1處規模較小的鈮、鉭、錫石原生礦（化）體露頭，其余主要為花崗巖體。1個鈮、鉭、錫原生礦（化）體露頭地區均為斷裂構造發育地區，原生礦（化）體主要分布在主斷裂帶兩側的次級小斷裂中。區域次級構造相對發育，推測有一定的原生礦化體存在，原生礦化體風化剝蝕對鈮、鉭、錫石砂礦的富集有重要的作用。

3 結論

通過分析認為，區域鈮鉭錫石砂礦床成礦物質來源于兩方面。

1）區域花崗巖體，斑狀花崗巖體中含有鈮鐵礦和錫石，粒狀花崗巖體中含有錫石，花崗巖體風化形成后形成大量的鈮鉭錫礦物，花崗巖體是形成鈮鉭錫砂礦床的主要物質來源。

2）區域上位于喬斯—包奇成礦帶上，次級構造相對發育，次級構造上的礦（化）體風化使礦鈮鉭錫砂礦的品位進一步提高。因此認為原生礦（化）體是形成鈮鉭錫砂礦床的重要物質來源。

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Ore Material Origin of Nb-Ta-Sn Placer in Pingell, Jos Plateau, Nigeria

DENG Bin LEI De-zheng LIU Hai-feng ZENG Liang

(No.5 Institute of Geological Survey, Henan Bureau of Geology and Mineral Resources, Zhengzhou 450000)

The famous Jos Plateau, Nigeria is composed of multi-phase granite intrusion. Precambrian and Mesozoic tectonism were responsible for widespread magmatic intrusion and volcanic activity as well as metamorphism from which the well-known Nb-Ta-Sn-polymetallic ore belt resulted in the Jos-Bauchi region. This paper deals with Sn-bearing property of the granite intrusion based on geological survey of the Pingell Nb-Ta-Sn placer which was derived from the granite intrusion.

Nb-Ta-Sn placer; granite; ore material source; Jos Pingell, Nigeria

P618.67、79、86

A

1006-0995（2017）02-0253-04

10.3969/j.issn.1006-0995.2017.02.018

2016-12-15

國土資源部2011年度國外礦產資源風險勘查專項項目，項目名稱《尼日利亞包奇（BAUCHI）州賓蓋（Pingell）鈮鐵砂礦詳查及外圍普查》，項目編號：（201120B01600101）

鄧斌（1983-），女，四川南充人，工程師，主要從事地質礦產勘查及開發相關工作