云南金平縣太陽寨鈮礦床地質特征及成因分析

張春曉

(云南省地質調查院，云南 昆明 650216)

云南金平縣太陽寨鈮礦區位于揚子-華南陸塊與西藏-三江造山系結合部位，礦區夾持于紅河斷裂與哀牢山斷裂之間之哀牢山深變質帶南段。由于經歷了多期構造變形和變質作用疊加，區內構造發育，巖漿活動強烈。

區域剩余重力異常和磁測異常均與區域地質構造呈北西—南東向展布，重力異常表現為蓬春嶺-牛塘寨重力高帶南側的金平十里村重力低與牛塘寨重力高間梯度帶上[2]。

圖1 礦區地質簡圖

地球化學異常分布密集，沿斷裂構造帶呈北西向線型展布，元素組合十分復雜，有不同時期、不同成因的組合異常相互重疊，以哀牢山斷裂為界可劃分為東西兩個亞區，該區屬于東亞區Sn、W、La、Y、Au、Nb等地球化學亞區，哀牢山深變質帶南段稀土、稀有元素形成強異常(圖1)。

1 礦區地質

1.1 礦區地層

礦區出露地層主要為古元古界層狀無序的哀牢山巖群，該巖群總體上為黑云母斜長片麻巖、斜長片麻巖、石英黑云母片麻巖、混合斜長片麻巖、角閃巖及混合巖等。按巖性組合特征可劃分為小羊街巖組、阿龍巖組、清水河巖組(圖1)，各單元特征如下：

(1)哀牢山群小羊街巖組(Pt1x)：主要分布于礦區南部-馬鞍底一帶，由二云片巖、二云斜長變粒巖組合而成。

(2)哀牢山群阿龍巖組(Pt1a)：以灰綠、灰、褐灰色(含石榴)黑云斜長(二長)片麻巖、黑云斜長(二長)變粒巖為主，次為角閃二長(斜長)片麻巖、角閃斜長(二長)變粒巖、斜長角閃巖、硅線云母片巖、硅線黑云石英片巖和大理巖等。

(3)哀牢山群清水河巖組(Pt1q)：淺灰、灰色黑云斜長(二長)片麻巖、花崗片麻巖、黑云花崗質片麻巖、黑云鉀長片麻巖、角閃鉀長片麻巖、黑云二長片麻巖、二云片巖、黑云斜長變粒巖，夾少量細粒黑云二長巖、含綠簾石英變粒巖。

1.2 礦區構造

區內斷裂構造較發育，夾持于紅河深大斷裂與哀牢山斷裂之間，總體呈北西—南東向展布，斷裂主要為橋頭街斷裂(F1)，是區內良好的控礦構造和儲礦空間。位于蓬春嶺復式背斜的南東端的北東翼，背斜核部由阿龍組地層及花崗片麻巖組成，南西翼由于受花崗巖侵吞而殘缺不全，巖層傾向南西，傾角15°～60°；北東翼地層為阿龍巖組，傾向北東，傾角45°～80°。

1.3 巖漿巖

礦區內巖漿活動強烈，由于受區域大構造的影響和控制，巖漿巖的展布方向與區域構造方向基本一致。主要巖性為淺灰、灰白色片麻狀二長花崗巖。巖石的礦物成分為鉀長石(25%～35%)、斜長石(15%～25%)、石英(20%～35%)、角閃石(3%～5%)及黑云母(少)、金屬礦物(少)、榍石(少)、鋯石(少)。巖石具細粒花崗變晶結構，塊狀構造。受區域變質作用影響，部分長石具壓扁拉長的變形特征，角閃石、黑云母等暗色礦物具定向，顯片麻狀構造。

1.4 變質作用

礦區出露的地層主要為古元古界哀牢山群，該地層巖石的變質及蝕變作用表現得相當復雜。一是經過多次地殼的升降運動，二是哀牢山群夾持于紅河及哀牢山兩活動斷裂間，三是巖漿巖的大量侵入。變質作用表現為區域變質、動力變質、巖漿熱源同化變質等[3]。

2 礦床地質特征

2.1 礦體特征

鈮礦體呈面狀分布于片麻狀二長花崗巖巖體上，主要由淺表殘坡積物含礦層和下部的片麻狀二長花崗巖風化殼含礦層兩部分構成(圖2)。其中，片麻狀二長花崗巖風化殼是構成礦床的主體，由強風化片麻狀二長花崗巖和半風化片麻狀二長花崗巖組成風化殼，而上覆于風化殼上的殘坡積物含礦層所占比例相對較小。

根據控制礦體的探礦工程及樣品化學分析成果圈出的KT1、KT2、KT3礦體呈不規則面型分布，規模達到大型，礦石品位總體偏低，但品位變化幅度不大。總面積約8km2。以工業礦石為主，局部有低品位礦石分布。礦體厚14.32m～74.08m，平均厚34.08m；單工程礦體Nb2O5平均品位0.014ω%～0.37ω%，礦床平均品位0.019ω%。

礦體上部含礦層巖性主要由粘土，強風化片麻狀二長花崗巖碎塊、碎粒，及少量石英脈、偉晶巖脈碎塊及磁鐵礦碎粒等組成。礦體厚度0～18.85m，以工業礦為主，Nb2O5平均品位0.023ω%～0.025ω%。局部有低品位礦分布，低品位礦礦石量134.38萬噸，鈮氧化物量192噸，Nb2O5平均品位0.014ω%；

礦體下部含礦層巖性由全風化～半風化灰黃、灰白色片麻狀二長花崗巖構成，即風化殼。鉆孔揭露厚度7.73m～69.76m，以工業礦為主，Nb2O5平均品位0.021ω%～0.025ω%；

礦體底板為較新鮮堅硬的淺灰-灰白色片麻狀二長花崗巖，單樣Nb2O5品位0.007ω%～0.052ω%，與半風化殼礦體中的礦石品位相近，未能達到原生工業礦體工業指標要求。

圖2 礦體含礦巖性圖

全風化片麻狀二長花崗巖風化以化學作用為主，部分保持原巖結構，疏松易碎，上部鈮礦品位最富，下部次之(圖2)。半風化殼以機械風化為主伴有化學作用，部分保持原巖結構，較疏松，鈮礦品位與全風化片麻狀二長花崗巖下部相近。

淺表巖體在風化作用下，形成了一定厚度的風化殼。地形平緩低凹處，殘坡積物堆積厚度大、巖體風化深度也相對較深，礦體厚度較大；而地勢較高處殘坡積物堆積厚度較薄、巖體風化深度也相對較淺，礦體厚度較薄。即礦體的厚度受控于地形地貌及巖體的風化深度。

2.2 礦石物質組成

礦體上、下部位的礦石物質組成存在一定差異：上部的殘坡積型礦石的物質組成以粘土為主，次為片麻狀二長花崗巖碎塊、碎粒，少量石英脈、偉晶巖脈碎塊及磁鐵礦顆粒等；下部的片麻狀二長花崗巖風化殼型礦石的物質組成主要為石英、鉀長石、斜長石(多已高嶺土化)、角閃石、黑云母，少量磁鐵礦、褐鐵礦(黃鐵礦氧化)等。

根據野外觀察及試驗分析鑒定等成果，礦石礦物主要有：磁鐵礦、鈦鐵礦、銳鈦礦、褐(赤)鐵礦、褐釔鈮礦、磷釔礦、黃鐵礦、金紅石、燒綠石、獨居石、鋯石、鈮錳鈦鐵礦、鈮鐵礦。脈石礦物有：石英、鉀長石、斜長石、角閃石、黑云母、絹云母，少量綠泥石。

另外礦石中REO含0.040ω%～0.130ω%，REO平均0.080ω%。通過稀土元素小型浸出試驗樣的結果，稀土浸出率僅為0.00～8.35%，表明稀土元素在礦石中主要以礦物形式賦存。礦石中稀土元素主要以獨居石、磷釔礦及燒綠石等礦物賦存。

2.3 礦床成因及類型

風化殼型鈮(鉭)多金屬礦的成礦物質主要來源于片麻狀二長花崗巖體，其中的含鈮礦物主要以褐釔鈮礦、鈮錳鈦鐵礦、鈮鐵礦、燒綠石、獨居石、金紅石等礦物形式存在于片麻狀二長花崗巖及貫穿其中的偉晶巖脈中。

侵入于元古界哀牢山群地層中的片麻狀二長花崗巖體屬勐坪花崗巖體，其侵入時代在元古代之后、上三疊統之前，片麻理多數與哀牢山變質巖的片理和片麻理一致，說明本期巖石與其圍巖受到了同一期的區域變質[4]。在變質過程中礦物具重結晶，部分被壓扁拉長，角閃石及少量黑云母等暗色礦物具不連續定向排列。礦物成份經過區域變質的改造，含鈮礦物一定程度進行了富集。

含鈮片麻狀二長花崗巖體經過長期風化后，一是使含礦巖體變松散，易于選礦分離，降低采選成本，成為可利用礦石。二是使含礦體破碎，一些造巖礦物風化流失，鈮鉭礦物相對富集，無經濟價值的含礦巖體變成可采礦體。

綜上所述，太陽寨鈮多金屬礦床成因類型屬花崗巖漿結晶分異、區域變質改造—表生作用次生富集的風化殼型礦床。

3 結論

(1)太陽寨鈮礦床分布于片麻狀二長花崗巖巖體上，主要由淺表殘坡積物含礦巖層和下部的片麻狀二長花崗巖風化殼含礦巖層兩部分構成。礦體呈不規則面型分布，規模達到大型，礦石品位總體偏低，但品位變化幅度不大，全風化層礦石品位高。礦體厚14.32m～74.08m，平均厚34.08m；礦床Nb2O5平均品位0.019ω%。

(2)經過長期風化作用，含褐釔鈮礦、鈮錳鈦鐵礦、鈮鐵礦、燒綠石、獨居石、金紅石等賦鈮礦物的片麻狀二長花崗巖及貫穿其中的偉晶巖脈體變得疏松破碎、輕質造巖礦物流失等形成風化殼，鈮鉭礦物相對富集，含鈮巖體變成鈮礦體。

(3)礦床成因類型屬含鈮花崗巖經區域變質改造—表生風化作用次生富集的風化殼型鈮礦床。