遼東地區賽馬礦床中首次發現獨立鈮鉭礦物

李金軒，伍 月，鞠 楠，劉 欣，施 璐

1.中國地質調查局 牡丹江自然資源綜合調查中心，黑龍江 牡丹江 157000；

2.中國地質調查局 沈陽地質調查中心，遼寧 沈陽 110034

近年來，遼東地區陸續發現了多個稀有稀土礦床，其中遼寧寬甸賽馬鈮鉭礦床是發現最早、品位最高、規模最大的堿性巖型礦床［1-5］，查明其鈮鉭元素豐度、賦存方式、富集規律對指導遼東及全國其他地區堿性巖型礦床的勘查具有重要意義.

1 含鈮礦物的首次發現

賽馬礦床位于華北克拉通東北部，太子河渾江古拗陷南側，營口寬甸古隆起北側，屬賽馬堿性雜巖區.該雜巖區呈東西向展布，面積約200 km2，區域上主要出露古元古界蓋縣組、大石橋組，新元古界細河群，古生界寒武系、奧陶系，中生界侏羅系等地層［6-10］.

賽馬巖體巖性組成復雜，第一期為霞石正長巖，第二期為異霞正長巖，造巖礦物包括鉀長石、霞石、黑云母、霓石等，鋯石、鉀鋯石、層硅鈰鈦礦和異性石為特征副礦物（圖1）.

圖1 賦鈮礦物背散射圖像Fig.1 Backscattered images of niobium-bearing minerals

賽馬鈮鉭礦床的成礦巖體為霓霞正長巖，圍巖為粗中粒黑云霞石正長巖.前人對成礦巖體的礦物學、巖石地球化學、成巖成礦年代學、礦床地質特征等進行了大量研究，多數學者認為該礦床僅存在層硅鈰鈦礦等傳統稀土礦物［11-15］，是否存在獨立的鈮鉭礦物一直存在爭議.中國地質調查局“東北地區關鍵金屬調查研究”團隊于2021年8月通過掃描電鏡和電子探針首次鑒定出賦鈮的獨立礦物，包括鈰鈮鈣鈦礦、鈣鈮礦及鈮鈦鈾礦，這些礦物主要賦存在霓霞正長巖中，極少量鈣鈮礦樣品出現在黑云霞石正長巖中（圖1、2）.獨立賦鈮礦物的首次鏡下識別，突破了前人對賽馬礦床無法形成獨立鈮鉭礦物的傳統認識.

圖2 賦鈮礦物能譜定性分析譜圖Fig.2 Qualitative analysis spectrum of niobium minerals

2 地球化學特征

賽馬鈮鉭礦床成礦巖體和圍巖都屬于過鋁質堿性巖系列.成礦巖體的稀土元素總量是是圍巖的5倍左右，個別元素可達到10倍，按照稀土元素含量的差異可將成礦巖體與圍巖區分.輕重稀土元素分餾作用明顯，沒有明顯的Sr和Eu異常.所有樣品均呈現輕稀土元素富集、重稀土元素虧損的右傾斜“V”字型圖譜，暗示其具有殼幔深部熱液流體參與結晶的特征.

3 Sr-Nd-Pd同位素特征

從Sr-Nd-Pd同位素分析結果可以看出賽馬成礦巖體與圍巖特征一致，根據ISr值（0.70712～0.70832）和負的εNd（t）值（-12.84～-11.86），雙階段模式年齡tDM2為1967～2047 Ma，推斷礦床物質來源與富集地幔有關，同時有部分地殼物質混入.

4 構造環境與成礦機制

賽馬鈮鉭礦床形成于后碰撞時期的大陸板塊擴張或裂谷環境，為造山期后構造崩塌環境下被動就位.成礦機制是富集地幔低程度部分熔融所形成的巖漿，在水和揮發份作用下強烈分異結晶，成礦元素遷移到與巖漿共存的氣液流體中，形成的含礦流體在巖漿晚期交代堿性巖體而形成礦床.整個過程中有大量水和揮發份參加，促使鈮鉭元素在堿性巖漿結晶分異作用和成礦流體交代作用過程中都獲得高程度的富集.

遼東地區整體處于遼東裂谷構造帶內，印支末期，陸內造山結束后，地殼轉入構造松馳拉張階段.此時，地殼再次減薄，地幔巖漿上涌被動就位，形成以賽馬堿性巖體為代表的遼東地區大規模堿性雜巖.賽馬礦床中獨立鈮鉭礦物的發現，探明了鈮鉭礦物的賦存狀態，為堿性巖體的成礦理論研究提供了科學依據.以此重要發現為依托，“東北地區關鍵金屬調查研究”團隊成功申報多個省部級、國家級科研項目，為后期鈮鉭元素富集成礦機制的研究打下了良好基礎.