庙垭铌钽稀土矿田成矿形式分析.docx
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1、庙垭铌钽稀土矿田成矿形式分析摘要:本文在阐述庙垭矿田区域地质背景和成矿特征的基础上,分析了碱性杂岩成因和源区、动力学背景、铌-钽-稀土成矿规律,建立了庙垭矿田铌-钽-稀土成矿形式。以为庙垭矿田铌、钽、稀土成矿是受区域地质背景控制的特定时空域内的客观产物。较高结晶分异程度的碱性岩石是成矿的物质基础,花园-槐花园断裂及次级断裂提供了深部幔源岩浆及岩浆期后热液上升通道,并控制了岩体空间展布。杂岩体的成岩经过即为Nb、REE元素富集成矿经过,矿物的分离结晶是REE富集成矿的主要机制。而Nb-Ta富集成矿主要与后期的岩浆热液活动,即富F、CO2、H2O等含矿流体的储藏和运移有关。伴随着碱性岩浆的上侵喷发
2、沉积,受后期构造-热液交代改造,在矿田内不同的岩相构成不同的矿种组合,也构成不同的矿床成因类型。关键词:结晶分异;岩浆热液活动;成矿经过;成矿形式;庙垭矿田随着近两年来在庙垭铌稀土矿床周缘相继发现有多处粗面质火山岩型铌钽矿床点,本文新提出了庙垭铌钽稀土矿田概念。为了指导该区域成矿规律研究和找矿预测工作,本文根据庙垭矿田区域地质背景和成矿特征,结合碱性杂岩成因、动力学背景、成矿元素成矿规律综合分析,对庙垭铌-钽-稀土矿田成矿形式进行了讨论。1.矿田地质大概情况庙垭铌钽稀土矿田位于湖北省竹山县境内,大地构造位置属于东秦岭武当山隆起的西南缘,石泉-安康-竹山断裂带北侧竹山碱性岩带中1图1。矿田主要出
3、露新元古代武当岩群至志留纪中-浅变质地层。局限分布的基底由新元古代武当岩群构成,变质程度为低绿片岩相一绿帘角闪岩相,大面积分布的盖层从南华系到志留系连续沉积,为一套浅变质岩系。矿田内岩浆活动频繁,侵入岩有构成于新元古代的基性岩类、早古生代碳酸岩-碱性杂岩体;火山岩则主要为新元古代基性-酸性熔岩、凝灰岩以及早古生代粗面质火山杂岩。矿田内广泛分布有早古生代碱性杂岩包括正长岩类、碳酸岩类、粗面质火山杂岩,反映区域上该时期发育有强烈的碱性岩浆活动2。矿田内发育近东西-北西西向、北东向断层及顺层滑脱断层。顺层滑脱断层分布于不同地层单元界面及地层单元内部能干性差异较大的岩层接触部位,具有韧性、韧-脆性剪切
4、带特征,是矿田内早期构造变形形迹。近东西-北西西向断层构成于加里东阶段,控制了区内岩体及含矿地质体的展布。而矿田构造格局构成于印支期陆-陆碰撞造山期,发育一系列由北东向南西的叠瓦状逆冲推覆构造,经历了印支期前陆构造变形阶段和燕山期陆内变形阶段两次强烈构造变形叠加。2.矿田铌-钽-稀土成矿特征矿田内已发现矿床2个,矿点2个,分别为庙垭铌稀土矿床、土地岭铌钽矿床,文家湾铌钽矿点、贺家山铌钽矿点。2.1铌钽稀土矿化空间分布矿田内铌钽稀土矿床的成矿主要受构造和岩浆岩条件控制,花园-槐花园断裂控制了碱性杂岩空间展布,所出露的碱性岩体就是铌-钽-稀土矿化体2。矿田中部庙垭铌、稀土矿体赋存于碳酸岩-碱性杂岩
5、体中,西部和东部铌、钽矿体赋存于粗面质火山杂岩中。庙垭铌稀土矿床含矿杂岩体呈一近东西走向,向北倾斜,向北凸出的似纺锤形岩株,长2950m,宽580-820m,侵入于南华系耀岭河组与下志留统梅子垭组接触带上,其平面形态呈一长条形透镜体,与区域构造线方向基本一致3图3。该杂岩体以正长岩类为主,占岩体出露面积的90%,碳酸岩呈小岩枝、岩瘤、岩脉依附正长岩分布,占杂岩体的7.5%,另有2.5%为围岩残留体4。杂岩体中,碳酸岩与正长岩密切伴生,可看到碳酸岩交代正长岩的现象,碳酸岩中正长岩的残留体亦特别常见。而正长岩几乎都由钾长石或钠长石构成,没有暗色矿物,表明岩浆结晶分异作用完全,正长质岩浆已经发展到残
6、余岩浆的晚期阶段。而碳酸岩构成略晚于正长岩,其应与正长质岩浆有着密切关系4。含矿杂岩体沿构造脆弱带侵入,同时与围岩发生机械混染作用,构成正长岩质的混染岩。岩体侵入后又广泛遭受岩浆期后气液交代作用,再加上岩体本身的结晶分异作用,构成杂岩体特有的相带。整个杂岩体由南向北,可分为三个相带图3:南部中心相带,呈一向南凸出的透镜体,与围岩产状一致,东西两端出露宽仅40-50m,中部变宽达400-500m。基本都由正长岩组成,后遭岩浆期后热液交代作用影响,构成各种不同规模的黑云母碳酸岩、方解石碳酸岩,南与大断裂相接,界限清楚,北与过渡相相连,呈过渡关系而界限不清,矿区主要的铌矿体分布其中。过渡相,分布于边
7、缘相与内部相带之间,呈一出露宽度200-300m左右的带状。此带主要由混染正长岩、钠质正长岩组成,同样遭受岩浆期后交代作用影响,在中部及西部分布有含碳方解石碳酸岩及方解石碳酸岩的透镜体,此带北测为边缘相带,两者呈过渡关系界限不清。矿区的主要铌矿体、稀土矿体分布其中。边缘相带,分布于杂岩体北部边缘,被围岩分割成多个透镜体,主要由正长斑岩、混染正长斑岩组成。规模较大的主要铌-稀土矿体全部分布于其中。总体上,岩相具单向发育与不对称性特征,且各相带之间无明确界限,呈过渡关系4。庙垭碳酸岩-碱性杂岩体就是一个宏大的矿化体,矿化普遍而不均,矿化富集与一定的岩相带、蚀变带有关。矿体为似层状、透镜状,也屡见呈
8、不规则状,膨缩、分支复杂、尖灭再现等现象4。矿体产状与围岩基本一致,约2060,矿体规模大小悬殊,小者厚仅数米,长数十米,大者厚数十米至一二百米,长千米以上。铌-稀土矿多数中小型,大型者全是铌矿体。在庙垭铌稀土矿床周缘分布的土地岭、文家湾等处铌钽矿化体受北西西向构造控制明显,呈近东西-北西西向展布,似层状、脉状、透镜状产出,局部矿体两端尖灭处见断层破碎带。矿化体产状依围岩而变化,倾向北北东或南南西,不同矿化体走向上较为稳定,但倾角变化较大,有的缓倾,有的近于直立。含矿地质体主要为粗面质火山杂岩,可大致分为两个火山岩相,即超浅成-溢流相、喷发-沉积相5。矿化体顶底板主要岩性为含碳粉砂质绢云板岩、
9、炭硅质板岩、含铁质粘土质微晶灰岩等。超浅成-溢流相含矿地质体粗面岩、粗面质凝灰熔岩受区内北西西向断层控制明显,与顶底板呈构造侵入接触关系,喷发-沉积相含矿地质体粗面质晶屑凝灰岩、含晶屑凝灰质绢云千枚岩与围岩产状一致,与顶底板呈渐变整合接触关系5。2.2含矿岩性庙垭铌稀土矿床含矿岩性主要为碳酸岩-碱性杂岩体,含矿岩石可分为正长岩、碳酸岩两大类,其中正长岩类主要有粗粒正长岩、混染正长岩、正长斑岩、钠质正长岩,碳酸岩类包括黑云母碳酸岩、方解石碳酸岩、细粒含炭方解石碳酸岩和铁白云石碳酸岩4。在矿化与岩相带的分布关系上,三个岩相带中均有矿化。正长斑岩、含碳方解石碳酸岩其铌、稀土矿化发育,常构成铌-稀土矿
10、体;正长岩、混染正长岩以铌矿化为主,并有一定量的稀土矿化;黑云母碳酸岩、方解石碳酸岩多构成规模大档次富的铌矿体;铁白云石碳酸岩是高档次的稀土矿石,但因个体甚小,构不成独立的工业矿体4。土地岭铌钽矿床等含矿岩石主要为粗面质火山杂岩,根据岩石构造、构造及矿物成分等特点可分为粗面岩、粗面质凝灰熔岩、粗面质晶屑岩屑凝灰岩、含钾长晶屑凝灰质绢云千枚岩等。所有含矿岩石一般无稀土矿化,铌、钽富集与否与含矿岩石类型无明显相关性,但不同矿体同一类型含矿岩石铌、钽等矿化富集程度不一致,仅铌到达工业档次的较多,少数富含钽,根据样品化学分析结果,钽矿石中钽与铌含量往往呈正相关关系5。2.3矿石类型矿田内岩体即是即是矿
11、化体,岩体岩石类型即是矿石自然类型。庙垭铌稀土矿床以铌、稀土元素富集情况不同,分为铌-稀土复合矿石和单一铌矿石、单一稀土矿石三种工业类型。而土地岭、文家湾铌钽矿床按铌、钽元素富集情况可分为铌矿石、铌钽矿石两类。庙垭铌稀土矿床含铌矿物以铌铁矿、铌金红石、贝塔石、烧绿石、铌钙矿、铌易解石、锰钽铁矿、铌钽铁矿、黑稀金矿灯为主,主要的稀土矿物包括独居石、氟碳铈矿、氟碳钙铈矿、褐帘石、磷灰石、羟氟碳铈矿和钇榍石等。值得注意的是,碳酸岩中铌铁矿分为两种,一种与磷灰石伴生,另一种则分散在碳酸岩中;碳酸岩和正长岩中独居石颗粒细小但是普遍存在,碳酸岩中除部分独居石常与磷灰石伴生外,还有部分直接被包裹在磷灰石中;
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