張儉峰，楊文鵬，李成祿，李新鵬，趙瑞君，徐東海，張立東

（黑龍江省地質(zhì)調(diào)查研究總院，黑龍江 哈爾濱 150036）

碾子山鈮、鉭稀有稀土礦為堿性長石花崗巖礦體。國內(nèi)外很多資料總結(jié)了與花崗巖有關(guān)的稀有、稀土元素成礦模式與成礦規(guī)律[1-3]。國內(nèi)不少與大型稀有金屬礦床有關(guān)的花崗巖體多為一套巖體中有兩期以上分異巖體與成礦有關(guān)[4]。

1 區(qū)域地質(zhì)特征

工作區(qū)所處大地構(gòu)造位置為小興安嶺—松嫩地塊的龍江隆起帶，成礦帶為呼瑪—林西晚古生代—中生代金、銀、銅成礦帶；區(qū)內(nèi)地層主要為古元古代、古生代變質(zhì)巖及中生代的火山巖；侵入巖出露較大，主要為古元古代至早白堊世的中酸性侵入巖；構(gòu)造較為復(fù)雜，主要為褶皺和線性構(gòu)造，北東向斷裂構(gòu)造為控礦構(gòu)造，北西向構(gòu)造局部為容礦構(gòu)造。

2 礦區(qū)地質(zhì)特征

礦區(qū)出露的地層主要為少量的哲斯組、老龍頭組；侵入巖主要為與成礦關(guān)系密切的早白堊世堿性花崗巖及正長花崗巖，和少量的早元古代片麻狀花崗巖及正長斑巖、花崗斑巖等脈巖；構(gòu)造主要為橫跨普查區(qū)中部的北西向山坡屯-328高地?cái)嗔?、西北角北東向雅魯河斷裂帶及西南角北東向九里站-碾子山斷裂。

3 礦體特征

3.1 礦體特征

研究區(qū)目前共發(fā)現(xiàn)鈮鉭稀有金屬低品位礦體3條，鈮鉭稀有金屬礦化體11條為盲礦（化）體（圖1）。礦（化）體呈脈狀分布于早白堊世堿性花崗巖和早白堊世正長花崗巖中[5]，礦化體總體產(chǎn)狀與早白堊世細(xì)粒正長花崗巖大體一致。礦化體走向長約50m～55m，傾向長約40m～65m，見礦化厚度最大為0.8m～5.8m，傾向90°～95°，傾角12° ～41°，平均品位Nb2O5：0.0278%～0.0512%，Ta2O5：0.0045%～0.0068%。礦體處于礦化體內(nèi)部，走向長約50m～60m，傾向長約54m～63m，見礦厚度最大為28m，最小為1.9m，傾向90°～95°，傾角15°～37°，平均品位Nb2O5：0.0429%～0.0537%，Ta2O5：0.0078%～0.0105%。

圖1 碾子山地區(qū)稀有稀土礦60勘探線地質(zhì)剖面圖（據(jù)黑龍江省地質(zhì)調(diào)查研究總院，2012）

圖2 早白堊世細(xì)粒正長花崗巖照片

圖3 早白堊世粗中粒堿性花崗巖照片

3.2 礦石特征

礦區(qū)含礦巖石主要為早白堊世正長花崗巖，其次為少量的早白堊世堿性花崗巖。

早白堊世細(xì)粒正長花崗巖：風(fēng)化面呈黃褐、紅褐、灰褐色，新鮮面呈淺灰色、淺肉紅色，細(xì)?；◢徑Y(jié)構(gòu)，顯微文象結(jié)構(gòu)、交代結(jié)構(gòu)，塊狀構(gòu)造，局部晶洞構(gòu)造。巖石由條紋長石（45%～50%）、更長石（20%～25%）、鈉長石（5%）、石英（30%～25%）、黑云母（15%）組成，鈉閃石及普通角閃石已經(jīng)全部分解。副礦物有鋯石、獨(dú)居石、棕色針狀礦物等（圖2）。

早白堊世粗中粒堿性花崗巖：風(fēng)化面呈黃褐、紅褐、灰褐色，新鮮面呈淺灰色、淺肉紅色，細(xì)?；◢徑Y(jié)構(gòu)，顯微文象結(jié)構(gòu)、交代結(jié)構(gòu)，塊狀構(gòu)造，局部晶洞構(gòu)造。巖石由條紋長石（45%～50%）、更長石（20%～25%）、鈉長石（5%）、石英（30%～25%）、黑云母（15%）組成，鈉閃石及普通角閃石已經(jīng)全部分解。副礦物有鋯石、獨(dú)居石、棕色針狀礦物等（圖3）。

3.3 元素賦存狀態(tài)

依據(jù)人工重砂和自然重砂分析，碾子山正長花崗巖和堿性花崗巖中Ta、Nb和稀土元素主要呈分散狀態(tài)存在，少見獨(dú)立礦物。Nb、Ce、Ta、Y都廣泛分散于各種造巖礦物之中。Nb、Ta主要在各種變生鋯石中富集，少量以類質(zhì)同相形式存在于鈰族稀土礦物中。鈰族稀土礦物相對(duì)較多，有硅酸鹽、磷酸鹽、碳酸鹽及氟化物等[5]。

3.4 圍巖蝕變

礦區(qū)內(nèi)的礦（化）體與圍巖之間沒有明顯界限，礦區(qū)蝕變主要為廣泛發(fā)育的鈉長石化、鈉閃石化、碳酸鹽化及局部的硅化、角巖化及螢石化等。

4 成因探討

4.1 成礦物質(zhì)來源

①成礦物質(zhì)條件：結(jié)合前人對(duì)類似礦床的成礦物質(zhì)來源及碾子山工作區(qū)現(xiàn)有資料的總結(jié)，可以推測(cè)碾子山稀有稀土礦成礦物質(zhì)來源于地殼本身或地幔的富含大量稀有稀土元素的堿性花崗巖漿，其經(jīng)多階段分異演化作用和自交代作用，稀有金屬元素和揮發(fā)組分在晚階段的巖體聚集成礦。②控礦構(gòu)造條件：從工作區(qū)高精度磁測(cè)ΔT推斷成果圖及測(cè)深剖面ρs等值線圖可以看出，F(xiàn)2斷裂為碾子山稀有稀土的控礦構(gòu)造，是含礦流體運(yùn)移的通道。花崗質(zhì)巖體節(jié)理裂隙也有利于含礦熔體溶液的聚集和交代作用的進(jìn)行，從而聚集成礦。

4.2 成礦作用

前人總結(jié)了很多稀有金屬元素的礦化富集及成礦規(guī)律[6，7]。王汾連[6]等人認(rèn)為鈮鉭的富集主要是巖漿分異結(jié)晶作用使不相容的鉭和鈮及揮發(fā)分逐漸富集在殘余熔體中；當(dāng)巖漿演化到晚期的熱液流體階段，造巖礦物已全部結(jié)晶，富含大量Nb、Ta、Na、F等元素的流體沿裂隙交代早期礦物，形成鈉長石化，導(dǎo)致流體成分改變，鈮鉭絡(luò)合物瓦解，鈮鉭礦物在鈉長石化中結(jié)晶沉淀；有些鈮和鉭在結(jié)晶分異過程中以類質(zhì)同象形式少量進(jìn)入到鈦鐵礦、云母等礦物中；鈉長石化蝕變作用也可能從造巖礦物中萃取鈮、鉭，促使這些元素發(fā)生再遷移和再分配。司幼東[7]認(rèn)為，各種鈮、鉭的絡(luò)合物在礦化作用過程中最有利的條件，往往是當(dāng)巖漿期后的各種交代作用進(jìn)行時(shí)，所產(chǎn)生的物質(zhì)組分在既成礦物與氣熱溶液之間帶出和帶入，從而引起鐵、錳、鈣、鋁等的析出，不僅對(duì)相應(yīng)的各鈮、鉭絡(luò)合物的離解，起到應(yīng)有的促進(jìn)作用，而且對(duì)形成各鈮、鉭的獨(dú)立礦物也提供了物質(zhì)成分。

上述觀點(diǎn)在碾子山鈮鉭稀有稀土礦礦化富集規(guī)律上同樣適用。包含結(jié)構(gòu)證明，在巖漿冷卻結(jié)晶階段，稀有稀土金屬礦物已先晶出，故被造巖礦物包裹于其中形成包含狀。因此，可以認(rèn)為成礦或早于巖漿結(jié)晶或與巖漿結(jié)晶同時(shí)進(jìn)行。巖漿結(jié)晶晚期，富含大量的揮發(fā)性組分和礦質(zhì)聚集在巖體頂部，隨著壓力的降低，發(fā)生自交代和成礦作用，此時(shí)是最主要的成礦階段。巖漿期后熱水溶液階段，主要表現(xiàn)在圍巖和巖體中的螢石化及鈉長石化等熱液蝕變[6]。綜上所述，碾子山稀有稀土礦成礦物質(zhì)來源于地殼本身或地幔的富含大量稀有稀土元素的堿性花崗巖漿，其經(jīng)多階段分異演化作用和自交代作用，不相容稀有金屬元素和揮發(fā)組分在最晚階段的巖體聚集并成礦。從巖漿結(jié)晶到晚期成巖階段，都伴隨著成礦作用。最重要的成礦階段是巖漿晚期自交代階段，成因類型為堿性長石花崗巖礦型。這與梅友松及、王中剛及彭祺瑞等人總結(jié)的稀有元素礦化規(guī)律是吻合的[8，9]。