2.可可托海矿床概述

新疆可可托海花岗伟晶岩矿床简介
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新疆可可托海花岗伟晶岩矿床
1.成矿地质背景
1.1 大地构造位置
可可托海稀有金属矿区位于新疆阿尔泰地区，是世界著名的稀有金属产地。

矿区在大地构造位置上处于西伯利亚板块的阿尔泰陆缘活动带，离哈萨德斯坦板块和西伯利亚板块的缝合线不远（图1-1）。

可可托海稀有金属矿区产于阿尔泰山加单东一海西期造山带中，分布在青河—哈龙岩浆岩带。

该带西从哈龙经可可托海至青河一带, 东西长320 km, 南北宽30~ 40 km, 该带产有许多稀有金属花岗伟晶岩脉。

可可托海岗伟晶岩矿床处于片麻状黑云母花岗岩体顶板凹陷斜长角闪岩残山内, 面积12 km2 , 有花岗伟晶岩脉25 条, 花岗伟晶岩脉产于斜长角闪岩体之中, 已发现矿物76 种( 包括变种) 。

图1- 1阿尔泰地区板块构造和区域地质图（据卢焕章等，1996）
1.前寒武基底；
2.前寒武构造单元；
3.早古生代构造单元；
4.早古生代构造单元；
5.晚古生代构造单元
6.加里东期侵入体；
7.海西期侵入体；
8.镁铁质及超镁铁质侵入体；
9.俯冲带；10.断层；11.俯冲杂岩体。

Ⅰ-西伯利亚板块；Ⅱ-哈萨克斯坦板块
1.2 区域地质构造、岩浆岩
根据卢焕章等人的研究,可将包括阿尔泰在内的新疆北部由南向北即从洋壳到陆壳依次划分为五个地质构造单元,即:Ⅰ前寒武纪基底,Ⅱ前寒武构造单元,Ⅲ早古生代构造单元, Ⅳ中古生代构造单元,Ⅴ晚古生代构造单元。

阿尔泰地区的岩浆岩分布广泛，以海西期侵入岩为主，并有少量印支—燕山期侵入岩。

海西早期，在阿尔泰一带，辉绿岩和辉长辉绿岩呈岩脉、岩墙和岩株侵入在中—下泥盆统之中；在卡拉先格尔断裂两侧，以辉长岩为主的基性杂岩体呈岩株、岩脉侵位于泥盆统中。

海西中期，辉长闪长岩分布在铁列克—冲乎尔—阿尔泰一线以南，呈岩株侵入在中—下泥盆统中；花岗闪长岩体分布在阿尔泰北部地区，呈岩株侵位于下泥盆统中，另外，该时期的花岗岩岩基和岩株是本区分布最广的侵入岩系，侵入在中—上志留统、下泥盆统和中泥盆统火山—沉积岩系之中。

海西晚期，黑云母花岗岩和辉长花岗岩呈岩株或者岩基侵入在下、中泥盆统和早期的花岗岩体之中，广泛发育着花岗伟晶岩，并伴有稀有金属锂、铍、铌、和钽等矿化。

印支—燕山期侵入岩在阿尔泰地区零星分布。

2.矿床地质特征
2.1矿区地质
2.1.1 地层
区内地层出露有古生界、中生界和新生界。

古生界分布广泛,主要地层为中、下奥陶统和中、上志留统的混合岩、片麻岩、片岩及少量砂岩、灰岩。

震旦系至石炭系为海相沉积,二叠纪开始陆相沉积,中、新生界为陆相沉积,分布范围小。

2.1.2 构造
矿床范围内的构造主要表现为断裂及裂隙构造。

断裂、裂隙构造活动可分成矿前、成矿期和成矿期后3 种。

a.成矿前构造走向大致为310°～340°,向南西倾斜,最发育的缓倾裂隙与大致同一走向范围内次发育的陡倾斜裂隙都是成矿前的构造裂隙,即容矿构造裂隙。

由于缓陡两组裂隙相交,联合控矿与容矿,才使矿脉呈缓倾的阶梯状产出。

b.成矿期构造最常见的是早期结晶出的矿物或矿带被相对晚期的矿物或矿带所切穿。

在伟晶岩演化过程中,由于伟晶岩内部压力平衡而引发的脉动式构造活动,几乎在所有伟晶岩脉内部都可随处见到。

如晚期烟灰色石英经常胶结和切穿早期结晶的微斜长石、锂辉石、钠长石、绿柱石等。

c.成矿期后的构造,主要有节理和断裂构造两种类型。

节理裂隙分布有走向310～330°,倾向北东,倾角75°;走向55°,倾向南东,倾角60°,这两种裂隙既切穿围岩,也切穿伟晶岩脉。

断裂构造主要表现为断层,走向为南北向或北西向的断层为正断层,断层的东盘或2北东盘为上盘,断层的西盘或南西盘为下盘;走向东西的平移断层,其北盘相对东移,南盘相对西移。

2.1.3 岩浆岩
矿区出露有32 个大小不等的超基性岩体,沿可可托海- 青河复背斜呈北西向展布。

岩性包括辉石岩、辉长岩、辉长苏长岩、角闪辉长岩及其变质而成的斜长角闪岩等。

具有中细粒结构,块状构造。

层理不发育,保温性能好,含铁量高和普遍遭受绿泥石化、电气石化等蚀变作用,最有利于稀有金属成矿作用。

矿区出露的酸性岩有花岗岩及其脉岩类。

花岗岩类有黑云母花岗岩、二云母花岗岩、白云母碱长花岗岩。

脉岩有细晶岩、伟晶岩和石英脉。

其中黑云母花岗岩分布面积最大,分布在矿床四周,并与矿床外围花岗岩基连为一体。

岩脉以花岗伟晶岩脉分布最广,规模最大。

其中伟晶岩脉有25 条,包括勘探发现的盲脉14 条。

多数伟晶岩脉产于角闪岩及斜长角闪岩中,少数产于结晶片岩和花岗岩中,伟晶脉的形态与规模除个别的如3 号矿脉大而复杂外,其它多数为脉状及板状体。

脉内分带性良好,交代作用强烈,富含稀有金属矿物,主要有绿柱石、锂辉石、铌钽铁矿类矿物及铯榴石等。

2.2 矿体特征
区内岩浆岩以海西早—中期花岗岩分布最广泛，海西早期中基性岩体多呈脉体、岩株状产于断裂带附近。

矿区范围内仅见呈岩脉产出的石英钠长斑岩、石英斑岩类超浅成小型侵入体。

矿体多呈层状、似层状和透镜体产出(图2-1)，其产状与地层基本一致，矿体长数十米至数百米，宽1~25m不等，一般延深在200m左右，深部有富而厚的育矿体出现。

按矿石矿物组合，可以将矿石分为方铅矿一闪锌矿一磁铁矿型、方铅矿一闪锌矿一黄铁矿型、方铅矿一闪锌矿一磁黄铁矿型、方铅矿一闪锌矿一黄铁矿型和黄铁矿型5种矿石类型。

图2-1可可托海铅—锌矿床7线剖面示意图
1一流纹岩;2一流纹质角砾岩。

3-流纹质角砾凝灰岩;4一酸性层凝灰岩;5-变质粉砂岩;
6一结晶灰岩; 7一不纯灰岩;8—矿化灰岩;9一矿体
根据不同的矿物组合及结构构造可将三号脉分出十个带(图2-2)。

这些带也就是矿化带。

从图表中可知，在十个带中，从第I带到第VI带，占脉体总体积94%的是Be、Nb、Ta和Li
矿体。

而Rb、Cs矿化主要在第Ⅶ带到第X带，但总储量不大。

2-2 可可托海三号花岗伟晶岩矿脉地质图
1.文象、变文象带
2.糖晶状钠长石带
3.块状微斜长石带
4.白云母石英带
5.叶钠长石-锂辉石带
6.石英-锂辉石带；
7.白云母-钠长石带
8.钠长石-锂云母带
9.石英铯榴石带 10.核部块体石英长石带 11.蚀变辉长石 12.花岗岩脉 13.辉长岩
①文象—变文象伟晶岩带：变化范围1—10m，占整个脉体的17.69%。

主要分布在3号脉的下盘，尤其在北部地区更发育。

石英与微斜长石交生在一起，形成文象结构。

向脉体内部石英颗粒增大，形状从细长变为粒状，并逐步过渡为准文象伟晶岩。

钠长石、石英或白云母交代文象或准文象伟晶岩，形成变文象结构；钠长石交代一部分微斜长石成条纹长石。

该带稀有金属矿产主要是铍，其矿石矿物是半自形—自形绿柱石（Be3Al2[Si6O18]）。

②糖晶状钠长石带：变化范围1—10m，占整个脉体的15.14%。

主要由细粒钠长石及少量石英、白云母、石榴子石、绿柱石、磷灰石组成。

为主要的铍矿带。

铍主要富集在糖粒状
钠长石集合体中，尤其在白云母（1—2%）-石英（<1%）-钠长石（85—92%）组合里更富集，可形成矿巢（往往磷灰石含量亦高）。

③块状微斜长石带：变化范围1—35m，占整个脉体的17.94%。

主要由微斜长石构成，含石英5—20%。

二者构成粗粒（准）文象结构（发育在下部）。

本带含有少量绿柱石，锂辉石、钽锰矿、锆英石等稀有元素矿物，一般不具工业意义。

④白云母-石英带：宽4—13m，占整个脉体的20%。

主要由白云母、石英和少量钾长石、钠长石组成；副矿物有电气石、磷灰石、石榴石。

铍、铌、钽矿化与白云母-石英集合体关系密切。

⑤叶钠长石-锂辉石带：变化范围3—30m，占整个脉体的14.77%。

叶钠长石（叶长石）是呈叶片状产出的钠长石。

本带主要由叶钠长石、锂辉石、石英、白云母组成。

主要开采Li、Nb、Ta矿产。

矿石矿物为锂辉石、铌钽锰矿及富碱绿柱石。

⑥石英-锂辉石带：宽3—15m，占整个脉体的8.74%。

矿物组成与叶钠长石-锂辉石带相似，只是叶钠长石含量降低，石英含量增加（含量40—60%）。

⑦白云母-薄片状钠长石带：宽3—7m，占整个脉体的3.27%。

主要由薄片状钠长石和鳞片状白云母组成，有少量微斜长石和石英。

该带富含Rb（主要分散在白云母内）、Cs（铯榴石、白云母、绿柱石）、Ta（钽锰矿、富钽铀细晶石）和Hf。

⑧钠长石-锂云母带：宽3—7m，占整个脉体的0.08%。

主要由钠长石和锂云母组成，还有少量石英、微斜长石及锂辉石。

主要矿产是Rb、Cs、Nb、Ta。

⑨核部块状微斜长石及石英带：宽5—40m，占整个脉体的0.51%。

主要由微斜长石和石英组成。

位于脉体核部，矿物成分简单。

Rb、Cs具工业意义。

石英纯度达99.9%。

2.3 矿石特征
2.3.1 矿石组成
可可托海矿床矿石矿物组成成分较为简单，主要为黄铁矿、磁黄铁矿、方铅矿和闪锌矿。

脉石矿物则主要为石英、微斜长石、斜长石、白云母、锂云母、锂辉石、透辉石、黑云母、角闪石、绿帘石等。

本次观察的标本主要有：
1.块状微斜长石带：白色，主要为微斜长石（含量大于90%）和少量的石英。

微斜长石为白色，自形好，粒度为2mm左右，硬度大于5.5，玻璃光泽。

自形晶结构，块状构造。

2.白云母-石英带：可见白云母呈脉状分布在石英之中，白云母粒度较大，占40%。

石英呈它形，较破碎，占60%。

3.叶钠长石—锂辉石带：浅红色带青色，主要矿物为钠长石、叶钠长石、锂辉石和石英、白云母。

叶钠长石为白色，半自形，玻璃光泽。

锂辉石呈浅红色，锂辉石主要侵染于叶钠长石与钠长石的接触带。

伟晶结构，块状带状构造。

4.白云母—薄片钠长石带：白色带浅红色，主要成分为白云母、薄片状钠长石、石英和微斜长石，含少量的锂辉石。

白云母为片状，解理发育明显，透明。

钠长石为白色，薄片状，玻璃光泽。

自形结构，块状构造。

5.核部块状石英：白色，石英为他形，含量大于99.9%，油脂光泽，粗粒结构，块状构造。

2.3.2 矿石结构、构造
伟晶岩脉中由于温度较高，结晶时间较长，并且封闭性较好，因此3号伟晶岩脉中矿石结构多为伟晶结构、粗粒结构，如块状微斜长石和石英等，另外还有细粒结构，以及晚期的交代残余结构。

构造多为块状构造。

2.4 围岩
矿床主要产生在强烈摺皱带和花岗岩侵人体发育的地区。

因此伟晶岩矿床的围岩经常是区域变质的岩石，围岩的物理性质对伟晶岩的发育程度、性质和封闭条件的好坏具有一定影响，而这些条件又直接关系到伟晶岩的形态、规模和结晶作用的完善程度。

围岩的化学成分对变质成因的伟品岩的影响比岩浆作用成因的伟晶岩要大得多。

2.5 成矿期和成矿阶段
伟晶岩中造岩矿物的全部演化过程,实质上是表现在碱金属元素的相互转换, 由此可将3号脉伟晶作用过程分出6个地球化学阶段
①K(Na)阶段
首先晶出文象、变文象结构伟晶岩,其次是小块体伟晶岩、块体微斜长石带,如第I,Ⅱ结构带,矿化比较弱。

②Na(K)阶段
随着大量含K矿物的晶出,Na的浓度增高,引起Na取代K的作用,发生在K阶段之后,或伴随K阶段进行,故在块体微斜长石(第Ⅲ带)的外部边缘,即第Ⅱ带。

本阶段富产Be矿物,其次是Nb一Ta矿物。

K阶段之后,由于水解作用,微斜长石被白云母一石英所交代。

Na(K)阶段中由于Na交代K,K被带出,而在钠长石外围形成白云母一钠长石一石英交代的集合体。

③Na一Li阶段
当伟晶岩熔体原始成分中Li的含量很高时才发生。

在K(Na),Na(K）阶段之后,首先是大量锉辉石结晶,紧随着是叶钠长石沿着锉辉石晶体面上结晶,最后石英晶出,形成了叶钠长石一铿辉石带(Ⅴ带)和石英一锉辉石带(Ⅵ带)。

④晚期Na(K)阶段
主要表现为大量的钠长石晶出。

在钠长石晶出晚期,有相当数量的白云母充填于钠长石板条状晶体间隙间结晶。

当白云母特别富集时形成为白云母集合体。

矿物富含Ta,Hf以妮担铁矿、细晶石、富铅错石等矿化为特征,如姐带白云母一薄片状钠长石。

⑤晚期Li一Cs阶段
是伟晶岩晚期阶段。

Li在溶液中再一次富集。

当熔体中含Cs较高时,Cs也随之富集。

开始仍有一定数量的钠长石晶出,随后是大量锉云母的晶出,有的几乎全是锉云母集合体,常伴随有玫瑰色、绿色及多色电气石晶出。

最后形成大量艳榴石, 常常构成锉云母一艳榴石和石英一艳榴石矿物“共生一结构体”,主要是Li,Cs矿物(锉云母、锉电气石、艳榴石)富集,其次是Nb一Ta矿物,如第Ix带边部及硒带。

⑥Si阶段
是伟晶岩作用的最后阶段,残余的510于脉体中心部位结晶成块体状石英核。

有时有富含Rb,Cs的晚期微斜长石晶出,如第Ⅸ带。

有时有晶形完好的石英产于块体石英空洞之中。

3. 矿床成因简析
3.1 成矿条件
可可托海3号伟晶岩脉是在990℃-300℃和3.5×105-1.0×105Pa的条件下形成的。

伟晶岩脉的来源是下部的花岗岩体在内部高温高压下结晶分异，岩浆结晶晚期残余的富硅质和稀有金属的岩浆熔体因还有较高的挥发分而具有较高压力，在内应力作用下沿着岩体上部的断裂构造上侵，这是成矿的通道。

由于温度和压力高，上侵过程中不与围岩发生交代作用，直至残余熔体上侵到节理发育处，这是成矿的空间，由于空间急促扩充，残余熔体压力相对减少，开始在这些地段结晶分异，并在晚期发生复杂的交代作用，形成目前的伟晶岩脉群。

3号伟晶岩脉是岩脉群中最大分带最明显的一个。

因此成矿的介质是残余熔体中分离出来的热液，而成矿的能源则是残余熔体和热液自身携带的高能热量。

3.2 成因简析
3号伟晶岩脉9个带是顺序结晶形成，从边部的文象、变文象伟晶岩（Ⅰ带）开始，是熔体相结晶为主导，形成文象变文象伟晶岩。

其中已有一些流体分离出来并形成糖晶状钠长石和白云母-石英矿巢。

之后向内熔体大量结晶形成块状微斜长石带（Ⅲ带），并在此过程中，流体
相也大量分离出来，形成流体相结晶的糖晶状钠长石带（Ⅱ带），Ⅲ带之后，流体相结晶形成白云母-石英带（Ⅳ带）。

这些阶段属于K-Na阶段，主要形成长石类矿物。

从叶钠长石-锂辉石带（Ⅴ带）开始，由于温度和压力进一步降低，熔体相结晶作用减弱，热液从熔体中大量分离，热液相作用加大，结晶出粗大颗粒的锂辉石晶体。

并且由于脉体内应力失衡，早期脉体破裂，熔体部分充填于其中，与围岩发生交代作用，形成矿化带。

从外向内依次分为叶钠石-锂辉石带（Ⅴ带）、石英-锂辉石带（Ⅵ带）、白云母-薄片状钠长带（Ⅶ带），这些阶段主要是Na-Si-Li 阶段矿化。

到了薄片状钠长石-锂云母带（Ⅷ带）熔体已经结晶殆尽，温度和压力进一步降低，形成Li-Cs阶段矿化，稀有金属矿化明显。

最后阶段熔体作用完全结束，残余下来的热液由于已经发生了前期的一些矿化，热液成分较简单，压力和温度进一步降低，最终在脉体核部形成成分简单的块状石英和微斜长石核带（Ⅸ带）。

这阶段属于晚期的Si-K阶段。

参考文献
翟裕生，姚书振，蔡克勤. 2011. 矿床学（第三版）. 北京：地质出版社。