龔傳偉, 張 勃, 王博杰, 李智斌, 趙丙剛

(河北省地礦局第八地質(zhì)大隊(duì)，河北 秦皇島 066000)

世界上的鈮鉭礦床主要分布在加拿大、澳大利亞、巴西、剛果及尼日利亞等地。全世界已探明的鈮儲(chǔ)量約1 150萬噸，巴西的鈮儲(chǔ)量占世界鈮儲(chǔ)量的91.1%。我國鈮鉭礦主要分布于江西、福建、內(nèi)蒙古、新疆、廣東、湖南等省區(qū)，儲(chǔ)量常集中于少數(shù)幾種礦床類型或幾個(gè)礦床內(nèi)[1]。礦床類型主要為：堿性巖-碳酸巖型、花崗巖及堿性花崗巖型、花崗偉晶巖型及砂礦床。花崗巖型礦床在我國較為發(fā)育，礦產(chǎn)地較多，礦床規(guī)模一般以中型為主，品位一般較低(0.01%～0.02%)，工業(yè)礦物為鈮鉭鐵礦，是我國目前鈮精礦的主要來源之一[2]。堿性花崗巖型礦床一般規(guī)模較大，而且品位較高，如內(nèi)蒙古巴爾哲礦，但礦石成分復(fù)雜回收率低，目前尚未開發(fā)利用。漢兒莊堿長花崗巖位于馬蘭峪復(fù)背斜中段，是河北省內(nèi)，稀有金屬成礦潛力較好的巖體，具有較好的找礦潛力。

1 地質(zhì)背景

漢兒莊巖體位于馬蘭峪復(fù)背斜中段，變質(zhì)巖系以遷西群地層為主，南北兩側(cè)大面積出露的中上元古界沉積蓋層以長城系為主，出露地層有常州溝組、串嶺溝組、團(tuán)山子組及大洪峪組等。各組地層總體走向近東西向，呈角度不整合覆蓋于變質(zhì)基底之上。區(qū)域上斷裂構(gòu)造發(fā)育，以東西向和北東向兩組較為發(fā)育。斷裂規(guī)模一般幾公里到十幾公里，多為逆斷層。其中密云—喜峰口大斷裂在礦區(qū)北側(cè)通過，由西到東經(jīng)過喜峰口橫貫全區(qū)。該斷裂形成于中元古代之前，具有長期活動(dòng)性，早期屬壓性斷裂，中生代發(fā)生大規(guī)模右行走滑。為寬城凹褶束與遵化穹褶束的分界線，控制著本區(qū)的構(gòu)造格局[3]。該斷裂活動(dòng)與馬蘭峪復(fù)背斜隆起關(guān)系比較密切，一定程度上影響并控制了本區(qū)巖漿活動(dòng)及內(nèi)生金屬礦床的形成。馬蘭峪復(fù)背斜中，巖漿活動(dòng)強(qiáng)烈，以燕山期為主，沿背斜核部分布有大量花崗巖侵入體，這些侵入體自西向東大體呈等間距、串珠狀分布，構(gòu)成規(guī)模宏大的冀東侵入巖帶。巖體為多期侵入形成，規(guī)模差別較大。礦區(qū)附近規(guī)模較大的巖體主要有高家店巖體、青山口巖體、賈家山巖體等。漢兒莊巖體也是其中之一，但規(guī)模比其他巖體要小得多(圖1)。

圖1 冀東馬蘭峪復(fù)背斜一帶地質(zhì)簡圖(據(jù)李海龍等，2008修改)

2 礦區(qū)地質(zhì)

2.1 礦區(qū)地層

礦區(qū)出露地層較為簡單，主要為太古界遷西群馬蘭峪組和第四系沖洪積、殘坡積物。馬蘭峪組巖性主要為黑云角閃斜長片麻巖、角閃斜長片麻巖。地層總體走向北東，傾向北西，傾角50°～85°。

2.2 礦區(qū)構(gòu)造

礦區(qū)構(gòu)造主要是受區(qū)域構(gòu)造及巖漿活動(dòng)共同作用，礦區(qū)范圍內(nèi)地層產(chǎn)狀較亂，尤其是巖體附近，傾向北西、北東均有發(fā)育，傾角30°～75°。構(gòu)造主要以斷裂構(gòu)造為主，礦區(qū)內(nèi)除了有F1、F2等2條斷層外，小的破碎現(xiàn)象普遍，偶見有小褶曲發(fā)育，巖體內(nèi)局部節(jié)理較發(fā)育，以北東向?yàn)橹鳌鄬拥姆植?、產(chǎn)狀、性質(zhì)分述如下：

F1斷層：分布在礦區(qū)西南部，漢兒莊村北750 m左右，走向350°，為一平移斷層，將花崗巖向南發(fā)生錯(cuò)動(dòng)，斷距約10～20 m。斷層附近巖石較破碎，巖石具高嶺土化。

F2斷層：分布在礦區(qū)中部，尖山峪村東北200 m左右，走向5°傾向東，傾角70°左右，斷層性質(zhì)不明。

2.3 礦區(qū)巖漿巖

漢兒莊巖體：結(jié)合地質(zhì)、物探方法推測，漢兒莊巖體呈“上窄下寬，北陡南緩”的梨形分布。巖體侵入到太古代片麻巖中。呈不連續(xù)帶狀分布，總體走向北東55°，寬75～430 m，斷續(xù)出露長5 km，出露總面積0.81 km2。巖性分為：灰白色堿長花崗巖(0.52 km2)、肉紅色堿長花崗巖(0.29 km2)，圍巖接觸帶部位偶見團(tuán)塊狀、細(xì)脈狀偉晶巖，銣、鈮鉭礦化主要集中于灰白色堿長花崗巖中。

灰白色堿長花崗巖：地表由三部分組成，分別分布在礦區(qū)中西部和東部，合計(jì)出露面積0.52 km2。巖石呈灰白、淺粉白、粉白色，中細(xì)粒他形-半自形粒狀結(jié)構(gòu)，塊狀構(gòu)造。主要礦物成分為：鈉長石(20%～30%)、堿性長石(20%～30%)、石英(35%～40%)和少量黑云母、白云母、鋰云母、角閃石等。鈉長石多呈半自形-他形板狀，發(fā)育聚片雙晶，粒徑一般在0.1～0.3 mm之間；堿性長石多呈他形板狀，可見發(fā)育條紋結(jié)構(gòu)，粒徑一般在0.50～1.5 mm之間；石英可分為顆粒較大和顆粒較細(xì)兩類，粒徑一般在0.1～2.75 mm之間顆粒較大的石英呈半自形粒狀，內(nèi)部還包含有細(xì)小的長石等，形成包含結(jié)構(gòu)，顆粒較小的石英呈不規(guī)則狀充填在斜長石顆粒之間。鋰云母含量<0.5%，不規(guī)則狀，粒徑約為0.2 mm。黑云母含量<3%，褐色-淺黃色多色性，不規(guī)則片狀，部分顆粒轉(zhuǎn)化為白云母、綠泥石等，并伴有鐵質(zhì)的析出，粒徑為0.1～0.4 mm之間。白云母含量<2%，無色，具有一組極完全解理，呈細(xì)小片狀，顆粒內(nèi)部含鐵質(zhì)，粒度在0.05 mm左右[4]。

肉紅色堿長花崗巖：由兩部分組成，分別分布在礦區(qū)中東部和東部，合計(jì)出露面積0.29 km2。巖石呈肉紅色，中細(xì)粒他形粒狀結(jié)構(gòu)，塊狀構(gòu)造。主要礦物成分為堿性長石(40%～50%左右)、石英(20%～30%)、鈉長石(10%～20%)，以及少量黑云母。其中堿性長石多呈他形板狀，可見發(fā)育條紋結(jié)構(gòu)，粒徑一般在1.0～2.2 mm之間；石英，無色，表明干凈，無解理，可分為顆粒較大和顆粒較細(xì)兩類。其中，顆粒較大的呈半自形粒狀，內(nèi)部還包含有細(xì)小的長石等形成包含結(jié)構(gòu)，顆粒較小的石英呈不規(guī)則狀充填在斜長石顆粒之間，粒徑多在0.1～0.75 mm之間。鈉長石多呈半自形-他形板狀，發(fā)育聚片雙晶，大部分顆粒發(fā)生絹云母化，內(nèi)部包含鱗片狀絹云母和細(xì)小白云母，粒徑多在0.3～0.7 mm之間。黑云母，褐色-淺黃色多色性，片狀，部分顆粒轉(zhuǎn)化為白云母并伴有鐵質(zhì)的析出，粒徑為0.1～0.25 mm之間。

3 礦體地質(zhì)

3.1 礦體特征

漢兒莊灰白色堿長花崗巖的全巖鈮鉭銣礦化較強(qiáng)，礦化體總體呈帶狀分布，呈北東向展布，傾向南東，礦體形態(tài)嚴(yán)格受巖體形態(tài)控制，礦體品位較均勻，連續(xù)穩(wěn)定，形態(tài)簡單。共圈定2條礦化體。

M1礦化體：位于漢兒莊村西北至尖山峪一帶，地表呈啞鈴狀，兩側(cè)寬，中間窄，出露寬25～330 m，長2 700 m，出露標(biāo)高150～320 m。Nb2O5平均品位0.034%，Ta2O5平均品位0.002%，Rb2O平均品位0.074%。由W2300(1)線、W1700(2)線、W1300(3)線、W900(4)線、W500(5)線、0000(6)線控制，勘探線間距400～600 m。礦體總體走向北東55°，巖體總體呈外傾狀，礦體北側(cè)傾角相對較陡，一般60°～90°；南側(cè)傾角相對較緩，一般40°～80°。

M2礦化體：位于尖山峪村東一帶，地表出露呈紡錘狀，寬146 m，長約530 m，，出露標(biāo)高250～425 m，Nb2O5平均品位0.042%，Ta2O5平均品位0.003%，Rb2O平均品位0.069%由E1700線、E1900(8)線、E2100線控制，勘探線間距200 m，礦體總體走向北東65°，巖體總體呈外傾狀，邊界產(chǎn)狀較陡70°～90°左右，巖體邊界覆蓋及風(fēng)化較嚴(yán)重。

3.2 礦石特征

本礦床礦石礦物成分簡單，礦石礦物可分為兩類：鈮鉭礦物、載銣礦物，及其他稀有稀土金屬礦物。副礦物有石榴子石、鈮鉭鐵礦、鐵錳礦、黃鐵礦、獨(dú)居石、磁鐵礦、赤褐鐵礦等。鈮鉭礦物有：鈮鉭鐵礦、細(xì)晶石、褐釔鈮礦，主要產(chǎn)于各礦物顆粒之間，本區(qū)礦石中的鈮鉭礦物主要以鈮鉭鐵礦為主，細(xì)晶石、褐釔鈮礦含量較少。

3.3 礦石結(jié)構(gòu)、構(gòu)造

礦石結(jié)構(gòu)主要為花崗結(jié)構(gòu)和似斑狀結(jié)構(gòu)，構(gòu)造主要為塊狀構(gòu)造。

(1)花崗結(jié)構(gòu)：即半自形粒狀結(jié)構(gòu)，斜長石較自形，堿性長石次之，為半自形-他形，而石英呈他形充填于長石粒間。根據(jù)礦物的粒度大小又分為等?；◢徑Y(jié)構(gòu)和不等粒花崗結(jié)構(gòu)。巖石中見斜長石自形程度相對較高，鉀長石次之，石英呈他形，構(gòu)成花崗結(jié)構(gòu)。長石和石英粒度多在0.5～3 mm間，為中細(xì)粒；部分巖石中礦物粒度相對差別不大，構(gòu)成等?；◢徑Y(jié)構(gòu)，部分巖石中礦物粒度差別較大，構(gòu)成不等粒花崗結(jié)構(gòu)。

(2)似斑狀結(jié)構(gòu)：巖石中的礦物顆粒大小截然不同，明顯分為兩群，大者稱斑晶，小者稱基質(zhì)，若基質(zhì)礦物為顯晶質(zhì)，稱似斑狀結(jié)構(gòu)。巖石中見少量長石和石英，粒度相對大，為約4～5 mm斑晶，其余長英質(zhì)礦物粒度相對較小，約為0.5～3 mm基質(zhì)，整體構(gòu)成似斑狀結(jié)構(gòu)。

4 礦床成因及找礦標(biāo)志

4.1 礦床成因

本區(qū)稀有金屬礦化主要分布在漢兒莊鄉(xiāng)漢兒莊村西—尖山峪村東一帶的灰白色堿長花崗巖體內(nèi)，嚴(yán)格受巖體控制。為起源較深的花崗巖漿經(jīng)過較充分的分異演化晚階段的產(chǎn)物，巖漿成分向著富鈉富稀堿元素富揮發(fā)分的方向有規(guī)律地分異演化,導(dǎo)致Rb、Nb、Ta、Li等稀有元素富集和礦化。據(jù)此認(rèn)為，漢兒莊鈮鉭銣礦床類型應(yīng)為堿性長石花崗巖型。

根據(jù)本次地質(zhì)、物化探工作成果，結(jié)合同類型稀有金屬礦床特性，推測礦床具體形成過程如下：

由于區(qū)域斷裂構(gòu)造的作用，燕山期冀東地區(qū)巖漿活動(dòng)劇烈，在馬蘭峪復(fù)背斜核部形成大量花崗巖侵入體，漢兒莊巖體就是其中之一。巖漿在侵位過程中還不斷演化，首先結(jié)晶分異出石英、鉀長石、斜長石和云母等造巖礦物，鎳、鈷、釩等一些相容元素以類質(zhì)同象形式進(jìn)入到這些結(jié)晶礦物的晶格中。由于巖漿分異結(jié)晶作用使不相容的鈮、鉭、銣等及揮發(fā)分逐漸富集在殘余熔體中，形成以Na+為外配位體，F(xiàn)-、(OH)-為內(nèi)配位體，鈮、鉭、銣等為中心離子的絡(luò)合物，并隨巖漿的侵位向上運(yùn)移。當(dāng)巖漿演化到晚期時(shí)，由于溫度、壓力、pH、Eh等物理化學(xué)條件的變化，熔體中的鈉質(zhì)交代早期造巖礦物發(fā)生鈉長石化，使熔體中的鈉質(zhì)濃度降低，導(dǎo)致金屬絡(luò)合物不穩(wěn)定，鈮、鉭絡(luò)合物首先解體，以鈮鉭鐵礦、細(xì)晶石等含鈮鉭礦物形式在鈉長石化處結(jié)晶沉淀。有些鈮鉭礦物在結(jié)晶分異過程中會(huì)以類質(zhì)同象形式進(jìn)入到云母等礦物中。與此同時(shí)，殘余熔體中K的濃度不斷增加，由于銣的各種地球化學(xué)參數(shù)與K很相似，隨著含鉀礦物的結(jié)晶，銣同時(shí)被這些礦物所吸附沉淀下來。

4.2 找礦標(biāo)志

本區(qū)鈮鉭、銣礦床為內(nèi)生堿性花崗巖型礦床，礦體主要產(chǎn)于漢兒莊灰白色堿長花崗巖巖體內(nèi)，其規(guī)模產(chǎn)狀嚴(yán)格受該巖體的巖性、規(guī)模、形態(tài)以及分異、演化程度控制。其找礦標(biāo)志有：

(1)燕山期花崗巖的存在為本區(qū)直接找礦標(biāo)志。由于花崗巖的抗風(fēng)化能力強(qiáng)于片麻巖，故花崗巖多以山脊、山包的地貌形式出露于地表。因此，本區(qū)稀有金屬礦體多沿山脊、山包分布。

(2)灰白色堿長花崗巖與肉紅色堿長花崗巖礦物特征差異較大。其中最直觀的區(qū)別就是顏色變淺，多呈灰白色、淺粉白色、粉白色；主要造巖礦物晶體粒度相對較細(xì)，多呈中細(xì)粒他形粒狀結(jié)構(gòu)；礦物組分堿性長石含量相對較少，而斜長石、石英含量相對多一些。

(3)灰白色堿長花崗巖與圍巖接觸帶附近常常發(fā)育有寬數(shù)米長十幾米到幾十米不等的由粗大的長石、石英組成的不連續(xù)的似偉晶巖帶或見有大量乳白色石英脈，同時(shí)伴有鉀化等蝕變現(xiàn)象。

(4)地球化學(xué)異常明顯。區(qū)內(nèi)鋰、鎢、鉬、釔等稀有、稀土元素異常明顯，且規(guī)模大，強(qiáng)度高，是較好的找礦線索和標(biāo)志。

(5)地球物理放射性異常明顯。通過對本次工作取得的地面伽馬能譜測量成果與地質(zhì)成果進(jìn)行綜合研究發(fā)現(xiàn)，本區(qū)鈾、釷異常主要集中在礦化地段，呈現(xiàn)鈾、釷含量同高的現(xiàn)象，且釷異?？缍嚷詫捰阝櫘惓？缍?。而人工重砂及化學(xué)分析成果顯示，區(qū)內(nèi)灰白色堿長花崗巖中含有豐富的鈾、釷等具放射性礦物，所以以鈾、釷值為研究對象，便可以圈出鈮鉭、銣礦化地段。

5 結(jié)論

我國鈮鉭礦主要分布于江西、福建、內(nèi)蒙古、新疆、廣東、湖南等省區(qū)，儲(chǔ)量常集中于少數(shù)幾種礦床類型或幾個(gè)礦床內(nèi)。礦床類型主要為：堿性巖-碳酸巖型、花崗巖及堿性花崗巖型、花崗偉晶巖型及砂礦床。漢兒莊灰白色堿長花崗巖，是河北省較少見的堿長花崗巖型稀有金屬巖體，全巖鈮鉭銣礦化較強(qiáng)，具有較大的找礦潛力，估算潛在資源量鈮鉭約10萬余噸，找礦前景巨大。