內蒙古武川縣趙井溝超大型鈮鉭礦地質特征及成礦模式

梁華　陳文恒

［關鍵詞］武川縣；趙井溝鈮鉭礦；地質特征；成礦模式

1. 區域地質背景

趙井溝鈮鉭礦位于華北地臺北緣西段Au-Fe-Nb-REE-Cu-Pb-Zn-Ag-Ni-Pt-W-石墨-白云母成礦帶。區內主要發育地層為前寒武系和石炭系；巖漿活動主要集中在古元古代、二疊紀和侏羅紀；構造作用強烈，韌性剪切帶、脆性斷裂發育，對本區熱液成因礦床的形成具有重要的影響。

2. 礦區地質特征

礦區出露地層為中元古界渣爾泰群千枚巖、變質砂巖、礫巖及石炭系中統栓馬樁組的黑灰色片理化輕變質礫巖、雜色輕變質長石砂巖（圖1）。礦區南分布的巖漿巖主要為侏羅紀侵入的肉紅色細粒鉀長花崗巖。區內斷裂構造發育，主要有較早期的北西向斷裂和較晚的近北東向斷裂兩組。

礦區發育多期次巖漿侵入活動，主要有中元古代閃長巖、二疊紀中-粗粒花崗巖和侏羅紀鉀長花崗巖。其中侏羅紀鉀長花崗巖分布面積最大。

礦區1∶1萬化探掃面工作在該區圈出AP6綜合異常。面積約3.6 km?，呈橢圓形展布，以W、Pb、Ta、Sn、Bi、Ag、Cu、Sb、Mo、Zn為主，伴生有Au、Hg、Nb、As。

AP6為一個多元素異常、高-中-低溫元素多組分共生的異常區，主要元素異常強度都較高，相關元素套合度好、成因上相關、空間上共存。異常區地層較為單一，巖漿活動不明顯，無明顯構造運動所致異常，推測為礦致異常。

Nb、Ta組合，吻合較好，Ta的異常規模稍大，異常強度四級，襯度高達5，具有極強的分異性，在有利的地質環境下，易富集成礦。Nb異常強度三級，規模較小，可作為Ta的指示元素。

3. 礦床地質特征

趙井溝鈮鉭多金屬礦賦礦巖體，巖體總長約450m，出露寬20～44m。整體上呈北東向侵入地層構造裂隙中，巖體傾角約50°～70°，上部較陡，深部較緩，形狀為比較規則的脈狀體，中部較穩定，呈帶狀，兩端收縮呈扇羽形。

巖體巖性為含天河石化細晶質鈉長巖、細晶質鈉長巖、鈉長細晶巖及云英巖，局部有細脈狀天河石化鈉長偉晶巖，貫穿于其他巖體中。圈定的鈮鉭礦體長約425m，比較穩定地段的礦層真厚約18.46～40.46m。巖體中局部夾有圍巖捕虜體。在巖體兩側存在較多的大致平行主巖體的細脈巖（圖2），巖性多為細晶質鈉長巖、鈉長細晶巖及細晶巖。脈巖巖性與礦化情況根據蝕變程度的不同也互有差異。

區內所見的礦化有關巖體，均存在不同程度的蝕變，蝕變作用主要表現為鈉長石化、天河石化及云英巖化，其中以鈉長石化作用最為強烈。根據礦物組分及不同的蝕變類型，將組成含礦巖體的巖石分為四類，含天河石細晶質鈉長巖、鈉長石化花崗巖、云英巖、去鈣長石化花崗閃長巖，各類型礦化巖脈的巖石均屬于過渡漸變，無明顯的分帶現象。

該區含礦巖石主要為天河石化細晶鈉長巖、細晶鈉長巖，其次為鈉長石化花崗巖、鈉長細晶巖及天河石化鈉長偉晶巖，在近礦圍巖、脈巖以及深部的花崗巖中，也存在不同程度的礦化現象，通過物質成分研究發現礦物數十種，其中分布最普遍的是鈉長石及石英，次為稀有元素礦物。含鈮、鉭的主要礦物為鉭-鈮鐵礦，次為鉭錫石、細晶石，含稀有和稀有元素礦物主要為天河石、含鋰銣白云母、次為含鋰銣黑云母、鋰云母、獨居石及鋯石。含稀土元素礦物有：氟鈰鑭礦、氟碳鈣二鈰礦、硅鈦鈰礦及螢石。

礦體中主要含鋰、銣、銫、鈮、鉭等稀有元素。其中鈮、鉭賦存于巖體中，銣主要見于天河石中，鋰主要見于云母中。其規律較明顯，如天河石與銣的關系：天河石有兩種，綠色較深者含銣較高，Rb₂O達0.48％，淺色者較低，Rb₂O約0.35％。礦物共生組合有鈮鉭鐵礦、鉭鈮鐵礦、含鉭錫石、易解石等礦物，在巖石中呈單礦物存在，鈮鉭礦物大者達0.75×0.0160mm²，晶形完好，多為矛頭狀、板狀、聚光狀、柱狀等，板狀鈮鉭礦物不透明，具弱多色性。

該礦體蝕變與鈉長石化有密切關系，蝕變較單一。

鉭、鈮及其他稀有元素的成礦與巖脈的各種蝕變作用關系是非常密切的，本礦區的成因類型應屬于天河石鈉長石化花崗巖型礦床，鈮、鉭及其他稀有金屬成礦，與原巖中的化學成分密切相關。與一般花崗巖相比，其巖石具有富含硅、鉀、鈉而貧鈦、鐵、鈣等特征。因此，在一定條件下，是有利于鉭、鈮等稀有元素礦化，并形成有工業意義的礦體。因此可以得出結論：它是本區鈮、鉭多金屬礦化的可靠標志，對區域上尋找相類似的礦床有著普遍的指導意義。事實上，礦區的許多礦化巖脈，鈮、鉭的富集程度，無不受鈉長石化程度約束，該礦地表的天河石化是強烈而普遍的，天河石的出現，不僅有礦物學上的意義，而且也是鈮、鉭及其他稀有元素礦床直接的找礦標志，此外，礦區的礦化脈群，絕大部分受北東向構造裂隙的控制，從某種意義上看，礦化脈體的形成，與區域性巖漿活動及構造運動的方向是密切相關的。

4. 成礦規律

（1）礦化富集規律

鉭鈮多金屬元素的成礦與巖體鈉長石化、天河石化蝕變關系密切。不同的蝕變類型，對礦化富集，起著重要的影響。現將各種蝕變對各種礦化富集的規律分述如下：

鈉長石化：該蝕變在礦化巖體中比較普遍，并且是多期的，這種作用使原巖的物質成分發生了改變，原來巖石中Nb、Ta、Rb等稀有元素，在鈉元素交代過程中逐漸富集；因此，這種蝕變作用與成礦元素富集，在空間和時間上，都有著密切的共生關系，是成礦的決定性因素。

天河石化：從地球化學的角度分析，Rb與K具有非常密切的關系，在內生條件下，K可以被Rb的類質同象所置換，使Rb析出富集，因此，天河石化對于Rb元素富集，起了決定性的作用。

（2）找礦標志

侏羅紀細粒花崗巖接觸帶是找礦的有利地段。

斷裂構造交匯部位及次一級裂隙構造為儲礦有利地段。

化探Nb—Ta異常是找礦靶區。

鈉長石化是鈮、鉭及其他稀有金屬礦化的可靠標志。

天河石化是鈮、鉭及其他稀有元素礦床直接的找礦標志。

（3）找礦預測

趙井溝鈮鉭多金屬礦賦存于鈉長石化堿長花崗巖中，礦區出露地層主要為石炭系拴馬樁組變質含礫砂巖，在地層下部侵入有石英閃長巖和花崗巖，該花崗巖與虎頭山侏羅紀細粒花崗巖巖性相同，因此認為是同一期巖漿巖，甚至是虎頭山巖體的延伸部分，石炭系拴馬樁組變質含礫砂巖中的構造裂隙十分發育，以韌性剪切帶為主，為巖體的侵入提供了理想的通道和空間。侏羅紀酸性侵入巖在侵入過程中經過分異演化，在淺成環境中形成了鈉長石、天河石較集中的蝕變花崗巖，最終使鉭鈮及其它稀有元素富集成礦。