段先哲，時(shí)　皓，李　南，孫　嘉，譚凱旋，謝焱石，馮志剛，胡　楊，王正慶

（1.南華大學(xué)核資源與工程學(xué)院，湖南衡陽421001；2.湖南省核燃料循環(huán)技術(shù)與裝備協(xié)同創(chuàng)新中心，湖南衡陽421001；3.內(nèi)蒙古自治區(qū)礦產(chǎn)實(shí)驗(yàn)研究所，內(nèi)蒙古呼和浩特010031；4.南華大學(xué)國有資產(chǎn)管理處，湖南衡陽421001；5.中國地質(zhì)科學(xué)院礦產(chǎn)資源研究所，北京100037）

內(nèi)蒙古石灰窯鈮鉭礦床地質(zhì)特征及控礦因素

段先哲*1，2，時(shí)皓3，李南4，孫嘉5，譚凱旋*1，2，謝焱石1，2，馮志剛1，2，胡楊1，2，王正慶1，2

（1.南華大學(xué)核資源與工程學(xué)院，湖南衡陽421001；
2.湖南省核燃料循環(huán)技術(shù)與裝備協(xié)同創(chuàng)新中心，湖南衡陽421001；
3.內(nèi)蒙古自治區(qū)礦產(chǎn)實(shí)驗(yàn)研究所，內(nèi)蒙古呼和浩特010031；
4.南華大學(xué)國有資產(chǎn)管理處，湖南衡陽421001；5.中國地質(zhì)科學(xué)院礦產(chǎn)資源研究所，北京100037）

鈮和鉭是非常重要的稀有金屬，不僅在軍事工業(yè)和科學(xué)技術(shù)領(lǐng)域，而且在民用領(lǐng)域有著廣泛的用途，在國民經(jīng)濟(jì)建設(shè)中起著極為重要的作用。我國最近在內(nèi)蒙古錫林浩特石灰窯地區(qū)發(fā)現(xiàn)了一大型鈮鉭稀有金屬礦床，該礦床的發(fā)現(xiàn)對我國稀有金屬資源勘查與開發(fā)具有重要的指導(dǎo)意義。詳細(xì)分析了該礦床地質(zhì)特征和控礦因素，主要獲得如下認(rèn)識：（1）礦床類型屬巖漿后期交代蝕變堿性花崗巖型稀有金屬礦床，礦體形態(tài)明顯受巖體控制；（2）礦床主要產(chǎn)于花崗巖體的隆起和淺部部位，主要受巖漿巖侵位、斷裂構(gòu)造產(chǎn)狀特征和圍巖蝕變等因素控制?？蔀殁夈g等稀有金屬礦在礦區(qū)外圍及深部找礦，以及在我國尋找同類型礦床提供地質(zhì)依據(jù)。

花崗巖型鈮鉭礦床；交代蝕變；地質(zhì)特征；控礦因素；石灰窯

鈮、鉭是非常重要的稀有金屬，不僅在軍事工業(yè)和科學(xué)技術(shù)領(lǐng)域，而且在民用領(lǐng)域有著廣泛的用途，在國民經(jīng)濟(jì)建設(shè)中起著極為重要的作用［1-7］。內(nèi)蒙錫林浩特石灰窯鈮鉭礦床是我國最近發(fā)現(xiàn)的一大型稀有金屬礦床［8］，該礦床的發(fā)現(xiàn)不僅能將推動(dòng)該區(qū)的經(jīng)濟(jì)發(fā)展，而且對我國稀有金屬資源勘查與開發(fā)具有重要的指導(dǎo)意義。

該礦床位于錫林浩特市東南約52km，行政區(qū)劃屬白音錫勒鎮(zhèn)管轄。礦床工業(yè)類型屬于與巖漿氣液（高溫）有關(guān)的花崗巖型礦床；成因類型屬巖漿期后交代蝕變類型稀有金屬礦床。礦區(qū)水文地質(zhì)條件簡單，礦體埋藏淺，可以露采。本文主要論述花崗巖型鈮鉭礦床的地質(zhì)特征及其控礦因素。

1　礦區(qū)地質(zhì)特征

1.1地層

礦區(qū)第四系分布廣泛，僅見上二疊統(tǒng)林西組出露。該地層主要出露于種畜場石灰窯—敖包圖一帶，其它地段出露零星。巖性以暗黑色炭質(zhì)板巖、淺灰色粉砂質(zhì)夾泥灰?guī)r、變質(zhì)砂巖為主。石灰窯以北一帶出露的林西組地層，走向60°～85°，傾向南東，傾角56°～72°；局部地段受斷層、動(dòng)力擠壓或巖體影響，產(chǎn)狀有些變化。

1.2構(gòu)造

1.2.1褶皺

礦區(qū)褶皺構(gòu)造屬背斜構(gòu)造，其軸向北東60°～70°。核部為Ⅰ、Ⅳ、Ⅴ號巖體，局部可見林西組殘留板巖、蝕變英安巖頂蓋，產(chǎn)狀平緩。西北翼為林西組板巖及結(jié)晶灰?guī)r，巖層傾向北西，傾角35°～76°；東南翼為林西組板巖、變質(zhì)砂巖夾砂質(zhì)灰?guī)r透鏡體，傾向南東，傾角40°～73°。

1.2.2斷層

礦區(qū)經(jīng)多次構(gòu)造運(yùn)動(dòng)，斷裂發(fā)育，因受后期強(qiáng)烈的糜棱巖化作用，構(gòu)造形跡改造，第四系覆蓋較廣，對斷層觀測研究困難較大。已發(fā)現(xiàn)斷層4處，編號為F1-F4，F(xiàn)1、F2、F4為正斷層，F(xiàn)3為平推斷層，斷層規(guī)模大小不一。正斷層一般規(guī)模較大，走向北東50°～60°，而平推斷層規(guī)模較小，走向北西320°。據(jù)1∶20萬區(qū)域地質(zhì)調(diào)查資料，平推斷層晚于正斷層。

1.2.3斷裂

礦區(qū)位于種畜場—海流特山破碎帶中部，其呈北東40°～60°走向橫貫測區(qū)大部，呈不規(guī)則的帶狀延伸。

礦區(qū)由3條大致平行，地表出露長度0.5～9.7km，寬30～220m，走向NEE向擠壓破碎帶組成，破碎帶巖性為燕山期碎裂花崗巖、碎裂巖、花崗質(zhì)糜棱巖及晚二疊世的千糜巖、綠簾石化灰?guī)r。該破碎帶為燕山早期巖漿巖和巖漿期后的氣成熱液活動(dòng)創(chuàng)造了良好的條件，使巖石遭受了多次交代作用，形成了鈉長石化、云英巖化及一系列偉晶巖、綠柱石石英脈等，并伴隨生成了有關(guān)的稀有金屬礦產(chǎn)、其他內(nèi)生礦產(chǎn)及螢石礦等。

1.3巖漿巖

礦區(qū)巖漿活動(dòng)頻繁，侵入巖比較發(fā)育，處于錫林浩特構(gòu)造巖漿巖帶中段，巖漿巖體時(shí)代為二疊紀(jì)、侏羅紀(jì)。侏羅紀(jì)花崗巖巖體在礦區(qū)出露最廣泛，巖體受后期氣成熱液作用影響，部分地段具不同程度的鈉長石化和云英巖化，多為面型交代蝕變。通過1∶1萬地質(zhì)草測圈定了具有一定規(guī)模的蝕變巖體8處，編號為Ⅰ-Ⅶ，各巖體普遍存在不同程度的蝕變現(xiàn)象，形成深度較淺，多為復(fù)式巖體，成巖時(shí)代為燕山早期?，F(xiàn)將典型的Ⅴ號巖體地質(zhì)特征分別概述如下：

該巖體出露長度730m，寬100～240m，面積約0.1km2，呈巖墻狀產(chǎn)出，走向北東55°，傾向南東，傾角34°～40°。

在巖體北側(cè)見有大量英安巖殘留頂蓋，局部地段被鈉長石化花崗巖巖枝穿插強(qiáng)烈，形成角礫狀英安巖（或稱捕虜體），顯然巖體與上二疊統(tǒng)林西組呈侵入接觸關(guān)系。

主要巖石為云英巖化花崗巖、云英巖化鈉長石化花崗巖、鈉長石化花崗巖及云英巖。

巖石礦物成分為鈉長石、微斜長石、石英、鐵鋰云母、白云母及少量條紋長石、黑云母、螢石、黃玉、黑鎢礦、錫石、鈮鉭鐵礦等。

巖石具葉片、鱗片變晶結(jié)構(gòu)、蝕變交代結(jié)構(gòu)、變余花崗結(jié)構(gòu)、糖粒狀變晶結(jié)構(gòu)，塊狀構(gòu)造。

巖石副礦物特征為鋯石—獨(dú)居石型，常伴有少量錫石、黑鎢礦、輝鉍礦、電氣石、螢石、黃玉等。

該巖體蝕變較強(qiáng)烈，主要為云英巖化、鈉長石化，二者互相疊加，分帶不明顯。

1.4圍巖蝕變特征

區(qū)內(nèi)巖漿活動(dòng)頻繁，巖石均有不同程度的熱液蝕變作用，既發(fā)育面型的中心式蝕變，亦有線型的滲濾式蝕變。根據(jù)礦物蝕變組合及野外觀察，面型蝕變分為云英巖化、鈉長石化、天河石化、白云母化和黃玉化，線型蝕變有硅化、螢石化等。

1.4.1云英巖化

是礦區(qū)一種與礦化關(guān)系較為密切的熱液蝕變，表現(xiàn)為石英和白云母置換長石，與其共生的礦物尚有黃玉和螢石。

鈮鉭銣礦化與云英巖化關(guān)系密切，隨云英巖化的增強(qiáng)，鈮鉭銣礦化品位增高。

1.4.2鈉長石化

該蝕變是礦區(qū)分布最廣泛，且與成礦最密切的蝕變類型，屬于面型蝕變。熱液交代作用早期表現(xiàn)為微斜長石化和白云母化，微斜長石化主要表現(xiàn)在微斜長石置換斜長石，即沿著斜長石的雙晶結(jié)合面及解理裂隙進(jìn)行交代。鈉長石化表現(xiàn)為鈉長石交代鉀長石、早期更長石及石英，與鈉長石共生的礦物有螢石，是稀有金屬最主要的富集帶。鈉長石含量不一，均高于30%，個(gè)別地段達(dá)45%～50%。巖石為灰白色、白色，具塊狀構(gòu)造，中細(xì)粒結(jié)構(gòu)，造巖礦物多為他形，具變余花崗結(jié)構(gòu)，礦物粒度一般1～2mm，個(gè)別達(dá)5mm。這一帶鈉長石化強(qiáng)烈發(fā)育，鈉長石多呈半自形—他形板條狀、糖粒狀，個(gè)體長約0.1～1.6mm，無規(guī)律嵌入在鉀長石、石英體內(nèi)或其它礦物之間或逐層擴(kuò)散呈雪球狀。石英在該帶巖石中含量顯著增高，石英的再生長作用甚為發(fā)育，可明顯見到晚期鈉長石被石英包裹的現(xiàn)象。

該帶巖石主要由石英、微斜條紋長石、鈉長石及少量云母組成，其次有錫石、黑鎢礦、電氣石、螢石、鋯石、鈮鉭鐵組礦物、磁鐵礦、獨(dú)居石、磷釔礦等。

2　礦床地質(zhì)特征

2.1礦床分布及礦體特征

石灰窯礦體位于礦區(qū)中南部。鈮鉭礦體賦存于燕山早期蝕變堿性花崗巖體內(nèi)，多呈殼狀產(chǎn)于巖體頂部裂隙密集帶的鈉化花崗巖中，礦化主要受巖體的微細(xì)構(gòu)造（原生節(jié)理、礦物顆粒間的空隙、解理、雙晶結(jié)合面）及后生構(gòu)造裂隙所控制。

各種用途再生水利用的水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)和技術(shù)要求是再生水利用的起點(diǎn)。在美國，此類標(biāo)準(zhǔn)以專門的再生水法規(guī)規(guī)定，或者由健康和環(huán)境法律規(guī)定。各種用途水質(zhì)、處理工藝、管網(wǎng)建設(shè)等技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，以及對水處理、水分配、用水設(shè)備和環(huán)境、健康問題進(jìn)行的監(jiān)管程序，其規(guī)定都非常詳細(xì)。例如，對于管網(wǎng)系統(tǒng)中再生水和飲用水管網(wǎng)的交叉，美國的要求是在嚴(yán)格標(biāo)記的前提下，每4年進(jìn)行一次細(xì)致檢查，以確保再生水與飲用水不會混合。補(bǔ)給地下水的再生水項(xiàng)目，均要求通過監(jiān)測井等方式防范污染地下水。衛(wèi)生部門對污水利用的合法性，即水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)、規(guī)程以及其他相關(guān)法律的適用進(jìn)行監(jiān)管。

工業(yè)礦體規(guī)模大小不一，鈮鉭礦體一般長度94.5～1140m，延深40～590m。各礦體展布方向嚴(yán)格受巖體控制，其產(chǎn)狀同蝕變巖體產(chǎn)狀基本相近，以巖體頂部含礦較富，走向北東向、近東西向，傾角較緩，傾角6°～40°。礦體呈似層狀或厚板狀產(chǎn)出，局部具分叉現(xiàn)象。

礦石品位均勻，鈮鉭礦石一般Ta2O5含量在0.012%～0.046%之間，（Ta，Nb）2O5含量在0.015%～0.093%之間。

在Ⅴ號巖體中，普遍含銣、鋰。其中Rb2O品位一般在0.10%～0.20%之間，最高品位達(dá)0.38%；鋰僅部分樣品含量達(dá)到伴生綜合回收工業(yè)指標(biāo)要求，最高品位Li2O為0.73%。

2.2礦石礦物組成

礦石的礦物成分較復(fù)雜，鈮鉭礦物包括鈮錳礦、鈮鉭鐵礦、鈮鉭錳礦、錫錳鉭礦、細(xì)晶石，其它金屬氧化物有黑鎢礦、錫石、綠柱石，少量的獨(dú)居石、磷釔礦、鎢鉛礦、鈦鐵礦、褐鐵礦、赤鐵礦，金屬硫化物主要為黃鐵礦、磁黃鐵礦、黃銅礦、閃鋅礦，其它非金屬礦物包括鐵鋰云母、白云母、綠鱗云母、黑云母、微斜長石（天河石）等。

2.3礦石結(jié)構(gòu)構(gòu)造

礦石結(jié)構(gòu)為變余花崗結(jié)構(gòu)、交代殘余結(jié)構(gòu)、鱗片變晶結(jié)構(gòu)、糖粒狀變晶結(jié)構(gòu)。

礦石構(gòu)造以稀疏浸染狀、塊狀構(gòu)造為主，次為條帶狀構(gòu)造、團(tuán)塊狀構(gòu)造。

石灰窯鈮鉭礦區(qū)中Ⅴ-1礦體規(guī)模較大，其它工業(yè)礦體規(guī)模較小。Ⅴ-1號礦體產(chǎn)于Ⅴ號花崗巖體中，礦體產(chǎn)出在巖體隆起部位和淺部，明顯受巖體控制，礦體產(chǎn)狀基本同蝕變巖體產(chǎn)狀一致。Ⅴ-1號礦體礦石品位變化均勻，Ta2O5品位在0.0061%～0.046%之間，平均0.01476%，品位變化系數(shù)32.09%；（Ta，Nb）2O5品位在0.0129%～0.093%，平均0.02615%，品位變化系數(shù)33.13%；伴生Rb2O品位在0.055%～0.38%之間，平均0.1755%，品位變化系數(shù)25.21%。

Ⅴ-1礦體礦化富集在空間上的變化規(guī)律表現(xiàn)為，地表以巖體中南部鈉化、云英巖化較強(qiáng)烈，為鈮鉭富礦地段，礦化連續(xù)均勻，其巖體西部，隨著鈉化、云英巖化逐漸減弱，品位降低，巖體深部，隨著鈉化、云英巖化減弱，鈮鉭品位亦隨之降低，即成礦元素的含量與形成深度呈負(fù)相關(guān)，深部礦體出現(xiàn)分枝現(xiàn)象且局部可見夾石。

3　控礦因素

3.1構(gòu)造控礦因素

礦區(qū)構(gòu)造位置處于種畜場—海流特山破碎帶中部，是礦區(qū)直接的控巖、控礦構(gòu)造，燕山早期蝕變花崗巖體的長軸展布方向同區(qū)域性地層褶皺和斷裂構(gòu)造方向一致。同時(shí)蝕變巖體周圍的花崗巖、板巖普遍具碎裂結(jié)構(gòu)，這不僅是氣成熱液的良好通道，也有利于交代作用，對成礦有利。

鈮鉭礦體多呈殼狀產(chǎn)于巖體頂部裂隙密集帶的鈉化、云英巖化花崗巖中，礦化主要受巖體的微細(xì)構(gòu)造（原生節(jié)理、礦物顆粒間的空隙、解理、雙晶結(jié)合面）及后生構(gòu)造裂隙所控制，這些微構(gòu)造為礦體的直接儲礦構(gòu)造。

3.2巖漿巖控礦因素

根據(jù)稀有金屬礦床的地質(zhì)特征，稀有金屬元素主要富集在巖漿階段末期以至巖漿期后階段殘余巖漿熱液的揮發(fā)分中?；◢弾r呈小巖株、巖墻侵入林西組地層中，易形成封閉或半封閉環(huán)境，致使巖漿長期處于融熔狀態(tài)和揮發(fā)分的集中，有利于交代蝕變作用和稀有金屬元素的富集。

3.3蝕變控礦因素

區(qū)內(nèi)巖石蝕變種類較多，主要有硅化、鈉長石化、云英巖化、鉀長石化、天河石化、黃玉化、白云母化、螢石化、絹云母化、電氣石化等。其中，鈉長石化和云英巖化是巖體中主要的鈮鉭成礦階段的主要交代蝕變作用。

4　結(jié)論

內(nèi)蒙古錫林浩特石灰窯鈮鉭礦床是我國最近發(fā)現(xiàn)的一大型稀有金屬礦床。通過詳細(xì)分析該礦床地質(zhì)特征和控礦因素，可以獲得如下認(rèn)識：（1）礦床類型屬巖漿后期交代蝕變堿性花崗巖型稀有金屬礦床，礦體形態(tài)明顯受巖體控制。（2）礦床主要產(chǎn)于花崗巖體的隆起和淺部部位，主要受巖漿巖侵位、斷裂構(gòu)造產(chǎn)狀特征和圍巖蝕變等因素控制。

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A

1004-5716（2016）02-0123-03

2015-09-30

2015-10-21

國家自然科學(xué)基金（41503016）；湖南省教育廳優(yōu)秀青年項(xiàng)目（15B201）；國防基礎(chǔ)科研計(jì)劃項(xiàng)目（B3720110004）；南華大學(xué)博士科研啟動(dòng)基金（2014XQD08）；內(nèi)蒙古地質(zhì)勘查專項(xiàng)資金；南華大學(xué)“蒸湘學(xué)者計(jì)劃”；中國博士后科學(xué)基金。

段先哲（1985-），男（漢族），湖南婁底人，講師，現(xiàn)從事地球化學(xué)和礦床等方面的研究工作。