黑龍江省齊齊哈爾市碾子山地區稀有稀土礦礦體特征及成因探討

張儉峰，楊文鵬，李成祿，李新鵬，趙瑞君，徐東海，張立東

（黑龍江省地質調查研究總院，黑龍江 哈爾濱 150036）

碾子山鈮、鉭稀有稀土礦為堿性長石花崗巖礦體。國內外很多資料總結了與花崗巖有關的稀有、稀土元素成礦模式與成礦規律[1-3]。國內不少與大型稀有金屬礦床有關的花崗巖體多為一套巖體中有兩期以上分異巖體與成礦有關[4]。

1 區域地質特征

工作區所處大地構造位置為小興安嶺—松嫩地塊的龍江隆起帶，成礦帶為呼瑪—林西晚古生代—中生代金、銀、銅成礦帶；區內地層主要為古元古代、古生代變質巖及中生代的火山巖；侵入巖出露較大，主要為古元古代至早白堊世的中酸性侵入巖；構造較為復雜，主要為褶皺和線性構造，北東向斷裂構造為控礦構造，北西向構造局部為容礦構造。

2 礦區地質特征

礦區出露的地層主要為少量的哲斯組、老龍頭組；侵入巖主要為與成礦關系密切的早白堊世堿性花崗巖及正長花崗巖，和少量的早元古代片麻狀花崗巖及正長斑巖、花崗斑巖等脈巖；構造主要為橫跨普查區中部的北西向山坡屯-328高地斷裂、西北角北東向雅魯河斷裂帶及西南角北東向九里站-碾子山斷裂。

3 礦體特征

3.1 礦體特征

研究區目前共發現鈮鉭稀有金屬低品位礦體3條，鈮鉭稀有金屬礦化體11條為盲礦（化）體（圖1）。礦（化）體呈脈狀分布于早白堊世堿性花崗巖和早白堊世正長花崗巖中[5]，礦化體總體產狀與早白堊世細粒正長花崗巖大體一致。礦化體走向長約50m～55m，傾向長約40m～65m，見礦化厚度最大為0.8m～5.8m，傾向90°～95°，傾角12° ～41°，平均品位Nb2O5：0.0278%～0.0512%，Ta2O5：0.0045%～0.0068%。礦體處于礦化體內部，走向長約50m～60m，傾向長約54m～63m，見礦厚度最大為28m，最小為1.9m，傾向90°～95°，傾角15°～37°，平均品位Nb2O5：0.0429%～0.0537%，Ta2O5：0.0078%～0.0105%。

圖1 碾子山地區稀有稀土礦60勘探線地質剖面圖（據黑龍江省地質調查研究總院，2012）

圖2 早白堊世細粒正長花崗巖照片

圖3 早白堊世粗中粒堿性花崗巖照片

3.2 礦石特征

礦區含礦巖石主要為早白堊世正長花崗巖，其次為少量的早白堊世堿性花崗巖。

早白堊世細粒正長花崗巖：風化面呈黃褐、紅褐、灰褐色，新鮮面呈淺灰色、淺肉紅色，細粒花崗結構，顯微文象結構、交代結構，塊狀構造，局部晶洞構造。巖石由條紋長石（45%～50%）、更長石（20%～25%）、鈉長石（5%）、石英（30%～25%）、黑云母（15%）組成，鈉閃石及普通角閃石已經全部分解。副礦物有鋯石、獨居石、棕色針狀礦物等（圖2）。

早白堊世粗中粒堿性花崗巖：風化面呈黃褐、紅褐、灰褐色，新鮮面呈淺灰色、淺肉紅色，細粒花崗結構，顯微文象結構、交代結構，塊狀構造，局部晶洞構造。巖石由條紋長石（45%～50%）、更長石（20%～25%）、鈉長石（5%）、石英（30%～25%）、黑云母（15%）組成，鈉閃石及普通角閃石已經全部分解。副礦物有鋯石、獨居石、棕色針狀礦物等（圖3）。

3.3 元素賦存狀態

依據人工重砂和自然重砂分析，碾子山正長花崗巖和堿性花崗巖中Ta、Nb和稀土元素主要呈分散狀態存在，少見獨立礦物。Nb、Ce、Ta、Y都廣泛分散于各種造巖礦物之中。Nb、Ta主要在各種變生鋯石中富集，少量以類質同相形式存在于鈰族稀土礦物中。鈰族稀土礦物相對較多，有硅酸鹽、磷酸鹽、碳酸鹽及氟化物等[5]。

3.4 圍巖蝕變

礦區內的礦（化）體與圍巖之間沒有明顯界限，礦區蝕變主要為廣泛發育的鈉長石化、鈉閃石化、碳酸鹽化及局部的硅化、角巖化及螢石化等。

4 成因探討

4.1 成礦物質來源

①成礦物質條件：結合前人對類似礦床的成礦物質來源及碾子山工作區現有資料的總結，可以推測碾子山稀有稀土礦成礦物質來源于地殼本身或地幔的富含大量稀有稀土元素的堿性花崗巖漿，其經多階段分異演化作用和自交代作用，稀有金屬元素和揮發組分在晚階段的巖體聚集成礦。②控礦構造條件：從工作區高精度磁測ΔT推斷成果圖及測深剖面ρs等值線圖可以看出，F2斷裂為碾子山稀有稀土的控礦構造，是含礦流體運移的通道。花崗質巖體節理裂隙也有利于含礦熔體溶液的聚集和交代作用的進行，從而聚集成礦。

4.2 成礦作用

前人總結了很多稀有金屬元素的礦化富集及成礦規律[6，7]。王汾連[6]等人認為鈮鉭的富集主要是巖漿分異結晶作用使不相容的鉭和鈮及揮發分逐漸富集在殘余熔體中；當巖漿演化到晚期的熱液流體階段，造巖礦物已全部結晶，富含大量Nb、Ta、Na、F等元素的流體沿裂隙交代早期礦物，形成鈉長石化，導致流體成分改變，鈮鉭絡合物瓦解，鈮鉭礦物在鈉長石化中結晶沉淀；有些鈮和鉭在結晶分異過程中以類質同象形式少量進入到鈦鐵礦、云母等礦物中；鈉長石化蝕變作用也可能從造巖礦物中萃取鈮、鉭，促使這些元素發生再遷移和再分配。司幼東[7]認為，各種鈮、鉭的絡合物在礦化作用過程中最有利的條件，往往是當巖漿期后的各種交代作用進行時，所產生的物質組分在既成礦物與氣熱溶液之間帶出和帶入，從而引起鐵、錳、鈣、鋁等的析出，不僅對相應的各鈮、鉭絡合物的離解，起到應有的促進作用，而且對形成各鈮、鉭的獨立礦物也提供了物質成分。

上述觀點在碾子山鈮鉭稀有稀土礦礦化富集規律上同樣適用。包含結構證明，在巖漿冷卻結晶階段，稀有稀土金屬礦物已先晶出，故被造巖礦物包裹于其中形成包含狀。因此，可以認為成礦或早于巖漿結晶或與巖漿結晶同時進行。巖漿結晶晚期，富含大量的揮發性組分和礦質聚集在巖體頂部，隨著壓力的降低，發生自交代和成礦作用，此時是最主要的成礦階段。巖漿期后熱水溶液階段，主要表現在圍巖和巖體中的螢石化及鈉長石化等熱液蝕變[6]。綜上所述，碾子山稀有稀土礦成礦物質來源于地殼本身或地幔的富含大量稀有稀土元素的堿性花崗巖漿，其經多階段分異演化作用和自交代作用，不相容稀有金屬元素和揮發組分在最晚階段的巖體聚集并成礦。從巖漿結晶到晚期成巖階段，都伴隨著成礦作用。最重要的成礦階段是巖漿晚期自交代階段，成因類型為堿性長石花崗巖礦型。這與梅友松及、王中剛及彭祺瑞等人總結的稀有元素礦化規律是吻合的[8，9]。