冀東麻地堿長花崗巖稀有金屬成礦機制研究

苗群峰，齊云飛

（河北省地礦局第八地質大隊，河北 秦皇島 066001）

近年來，河北省地礦局十分重視對“三稀”礦產的找礦工作，花市銣等稀有金屬礦為河北省地礦局第八地質大隊近年來探獲的特大型銣等稀有金屬礦床[1]，初步估算Rb2O資源量為180萬噸，Rb2O平均品位0.18%，為一堿性長石花崗巖型礦床（鈉長石、鋰云母花崗巖型鉭、鈮、鋰、銣、銫礦床）。

1 巖體地質特征

麻地巖體形態近似瓢狀，長軸呈NW40°方向，出露面積5.35km2。圍巖巖性主要為角閃斜長片麻巖（圖1）。

麻地巖體為兩次侵入活動形成的復式巖體。早期侵入形成肉紅色堿長花崗巖（γ52a），主要分布于巖體四周及東南部；晚期侵入形成灰白色堿長花崗巖（γ52b），構成巖體主體，兩期巖體為涌動型侵入接觸關系。

2 礦床成因類型

研究工作成果表明，稀有金屬元素礦化受巖性控制，巖體即礦體。麻地巖體為殼源花崗巖漿高度分異演化的產物。造巖礦物鈉長石、天河石、（鋰）云母是本類礦床的直接標志，巖體頂部的含天河石堿長花崗巖是富礦發育部位。花市銣等稀有金屬礦的礦床類型為堿長花崗巖型。其特點為：

（1）巖體為至少兩次侵入活動形成的復式巖體，麻地巖體沿常州溝組和變質結晶基底間的不整合面侵位形成。

圖1 麻地巖體地質簡圖[1]

圖2 麻地稀有金屬礦化花崗巖成巖成礦模式示意圖

（2）巖體巖性特征在垂向上呈現規律性的變化，空間上由下往上，時間上由早到晚，巖性的特征變化是：巖石顏色由紅色→灰白色→白色；巖石結構由細粒等粒→細粒不等粒→細粒似斑；鈉長石含量逐漸增加，粒度逐漸減小，在白色含天河石堿長花崗巖中鈉長石呈極細粒團狀分布，微斜長石含量相應逐漸減少。云母種屬由鋰鐵云母→鐵鋰云母→鋰云母轉變。

（3）巖體上部含天河石堿長花崗巖和團塊狀、細脈狀偉晶巖內稀有金屬礦化相對富集。

3 成礦作用機制

巖漿活動是地球釋放物質與能量的一種重要途徑。由熱力學定律可知，巖漿體系釋放能量具有不可逆性，但透巖漿流體可以“戲劇性”地加快或減慢這一過程，并產出副產品—礦產。流體的成礦作用發生在地殼淺部，一是因為流體的相分離發生在地殼淺部，二則地殼淺部的溫壓條件與源區反差明顯從而利于成礦金屬的卸載。

由于地殼淺部構造裂隙發育和流體的高度活動性，內生金屬成礦作用必然依賴于巖漿。巖漿體可以作為含礦流體的通道和保護者。麻地巖體內鈉長石的含量越高，稀有金屬元素含量就越高，這些稀有金屬元素均屬于巖漿系統內的微量元素，若僅靠巖漿自身的分配將導致全巖體均勻化分布，而不可能在巖體頂部富集。也就是說，如果只是巖漿運載微量元素成礦，則由于礦物重力不同而重者下，輕者上，但在麻地巖體中，反而是在巖體頂部鈮鉭鐵礦、細晶石、鋯石等密度大的重礦物更為富集，這顯然是透巖漿流體所為。

稀有金屬的離子半徑不是特別大（Rb+、Cs+）就是特別小（Li+），這就決定了稀有金屬元素很難固定在其他礦物晶格中類質同象取代，尤其是富鈉、鉀體系中，很容易被Na+、K+從晶格中擠出，從而顯示高度活性狀態。只有當遷移到Na+、K+濃度大大降低時，才開始顯示地球化學性質，體現在巖漿作用的終端，就是花崗質巖漿柱的最高位置，也即在花崗巖體的頂蓋相富集[2]。

基于透巖漿流體成礦理論[3-9]、前人對花崗巖型稀有金屬礦床成礦模式的探討[10,11]以及筆者的研究成果，將麻地稀有金屬花崗巖的成巖成礦作用過程概括如下（圖2）。

圖3 麻地稀有金屬礦化花崗巖侵位示意圖

（1）在深部地幔熱流影響下，下地殼物質（變質雜砂巖類）熔融形成原始花崗巖巖漿庫，并伴隨馬蘭峪復式背斜隆升，原始巖漿沿地殼薄弱帶上侵。

（2）富鈉富揮發分的流體不斷注入巖漿柱，通過巖漿從深部到淺部萃取了沿途的稀有金屬元素向上遷移，花崗質巖漿在地層不整合界面形成板狀復式小巖體，含礦流體大部分被常州溝組石英砂巖阻擋，從而在小巖體內聚集，并在巖體凸起穹隆處富集礦化。

（3）稀有金屬元素首先在肉紅色堿長花崗巖中得到富集，形成鋰鐵白云母，含鈮鉭金紅石等礦物。在相對封閉條件下，隨流體不斷注入，熔體～流體相互作用進一步增強，隨著Na+、K+不斷地消耗，熔體體系減弱，流體體系增強，稀有金屬元素在晚期的灰白色堿長花崗巖中進一步富集礦化，形成了富銣的鋰云母、天河石、鈮鉭錳礦等礦物。

4 礦床模式探討

麻地巖體稀有金屬成巖成礦作用是熔體～流體相互作用導致巖漿發生高度分異演化的過程。巖體上侵就位于上覆常州溝組和變質結晶基底間的不整合界面，在接觸帶由于溫度、壓力驟降，導致巖漿的快速冷卻、結晶以及部分含礦流體的散失，在巖體邊緣形成細粒結構冷凝邊。另一方面，上覆常州溝組為一套灰白色石英巖狀砂巖，可形成良好的阻隔層，防止含礦流體的大量散失，這些因素共同導致了銣等稀有金屬礦化主要發生在巖體內部。銣等稀有金屬元素成礦是多種有利因素耦合的結果，“小巖漿體（富稀堿富揮發分）～變質結晶基底（提供通道）～上覆常州溝組沉積蓋層（阻隔層）”三元結構，為成礦關鍵因素（圖3）。