江西宜春钽铌矿矿床地质特征及成因探讨

江西宜春钽铌矿矿床地质特征及成因探讨

张龙马

摘要：宜春钽铌矿在区域上地处武功山隆起区北东段，区内断裂构造发育，多期多次叠加活动，为燕山期中小型侵入体的灌入创造有利的成矿空间条件，花岗质岩浆源的分异演化从早到晚、从下而上朝富钠、富含挥发组分、富Ta、Nb等稀有元素及降温的方向逐渐演化，分异演化到晚期挥发组分和稀有元素达到最大限度的富集，为钽铌成矿提供有利的物质条件和物理化学条件，在晚期构造(主要是NE向断裂)活动下，挥发组分和稀有元素到达岩体顶部加上顶板是封闭条件良好的老虎塘组板岩，这就十分有利于Ta、Nb等稀有元素的富集，从而形成钽铌矿床。通过对宜春钽铌矿的成矿地质条件及矿床地质特征的论述分析，笔者认为其矿床成因类型为岩浆晚期分异交代矿床，且宜春钽铌矿的形成与地质构造和岩浆活动均有密切关系。

关键词：矿床地质特征；成因；钽铌矿；宜春

1 前言

江西宜春钽铌矿地处宜春市袁州区新坊镇境内，大地构造位于萍—广（钦—杭大断裂）深大断裂的南侧，武功山隆起区北东段，是一个含钽、铌、锂、铍、铷、铯多种稀有金属矿床，也是我国重要的稀有稀土元素矿产资源基地。矿体产于雅山花岗岩株的东缘顶部，钽、铌呈细粒浸染状嵌布于强、中钠长石化锂云母花岗岩带中及富锰铌钽铁矿、细晶石、含钽锡石等工业矿物内。关于宜春铌钽矿的富集机制,一些专家学者认为是由富F-Na和稀有金属(铌、钽等)的花岗质熔体经结晶分异作用形成或岩浆期后气化热液所致,亦或是通过花岗岩化及碱质交代作用将变质岩就地改造而成等。笔者在参加宜春钽铌矿工人村区段补充勘查工作中实地考察研究的基础上，对该矿床的地质特征及其成因有了一定的了解和认识。

2 矿床地质特征

宜春钽铌矿矿床处于华南加里东褶皱系桂湘赣褶皱带北缘的武功山隆起区，武功山复背斜的北东端东南翼，并有北东向断裂通过矿区且较发育（图2-1）。

矿区内岩浆活动频繁，侵入期次甚多。断裂构造复杂，多期多次活动，为各期岩浆侵入创造有利的空间条件，对于花岗岩型稀有金属矿床以及高温热液脉钨矿的形成极为有利。与成矿有关的岩体为燕山早期第二阶段第三次侵入形成的雅山花岗岩复式岩体（据K-Ar法测定，年龄值为157-131Ma）。岩体分相明显，按矿物粒度和云母种类，自上而下可分为：细粒白云母花岗岩（MΥ）、中粒二云母花岗岩（MB Υ）、粗粒黑云母花岗岩（BΥ）等3个岩相带。其中细粒白云母花岗岩中钠长石化锂云母化岩相带与钽铌稀有金属矿化关系密切。中粒二云母花岗岩不发育，粗粒黑云母花岗岩未经蚀变，为正常岩石。含矿岩体普遍具不同程度的钠长石化、锂（白）云母化、黄玉化等蚀变。据江西地科所资料，该岩体SiO273.24-77.94%，K2O+Na2O8.66-8.69%，Na2O/ K2O 1.21-2.45，显示出超酸性富碱高钠特点。

矿区花岗岩有明显的分异交代作用，钠长石化、锂云母化强烈而普遍，局部具黄玉化、云英岩化、白云母化等。钽铌矿主要赋存在强、中钠长石化锂云母化细粒白云母花岗岩相中。矿床具有明显的垂直分带现象。

图2-1 宜春铌钽矿地质略图

1.富钽矿体；

2.贫钽矿体；

3.二级贫钽矿体；

4.中钠化花岗岩；

5.弱钠化花岗岩；

6.中粒二云母花岗岩；

7.中粗-粗粒黑云母花岗岩；8.钠长石化花岗岩脉及编号；9.花岗斑岩脉及编号；10.似伟晶岩；11.细粒白云母花岗岩;

12-基性岩；13.震旦系浅变质岩;14.强钠化花岗岩界线;15.中钠化花岗岩界线;16.弱钠化花岗岩界线;

17.逆断层;18.性质不明断层;19.石英脉；20.背斜轴

2.1 矿体特征

矿体产于雅山花岗岩株的东南缘顶部，细粒白云母花岗岩中的强、中钠长石化锂云母化花岗岩和部分弱钠长石化花岗岩即为矿体，矿体边界与下盘岩石呈过渡关系，无明显界线。从整体看，本区是一个三面裸露于地表的大矿体，顶部尚残留有似伟晶岩和变质岩，说明剥蚀深度不大，矿体保存较完整。矿体严格沿岩体内接触带分布，矿化面积2.80Km2。矿床以北东向张性断裂FⅢ为界划分出四一四区段和工人村两个区段，四一四区段为主矿体，矿体规模大及矿化深度、强度大，是矿床开发的主体；工人村区段矿体规模小，矿化相对较弱。

四一四区段主矿体走向北东，延长约1700m。南、北、西三面裸露于地表，东面倾伏于变质岩之下，东西平均宽644m，地表出露面积0.65 Km3。矿体厚度（亦即矿体的垂直深）与地形剥蚀程度有密切关系，

中部地形高，剥蚀浅，厚度大，最大可达196m，两端地形低，矿体厚度相应变小以至尖灭，平均厚度为

60m。形态简单，呈似层状产出。总的走向北东40°～45°，倾向南东，倾角10°～28°，平均18°。主矿体分布标高+625～+951m，埋深0～339m。

工人村区段包括三个矿体V1、V2和V3。其中V1为主要矿体，裸露于地表及浅部，形态简单，呈似层状产出,总体走向北东30°至35°，长300 m～480m，倾向南东，倾角10°～15°，平均12°，东西平均宽280m，地表出露面积约0.12 Km2。矿体明显受硅化破碎带FⅢ、FⅣ控制，其中FⅣ将V1矿体分为北西和南东两矿块，两者均在FⅣ附近尖灭，FⅢ则控制V1南东侧边界，即FⅢ上盘为V1矿体，下盘为非矿体，西部矿体由于有民采，矿体厚度相应变小以至尖灭。矿体厚度较小，最厚仅32m，最薄1.55 m，平均11.62 m，厚度变化系数为71%，变化较稳定，且变化趋势不明显，呈跳跃式变化。

V2矿体位于V1下方，与V1间距10 m～40 m，分布标高663 m～740 m，矿体分为北西和南东两部分，北西部分近似正方形，宽约140 m，矿体大致倾向北东，倾角16°；南东部分近似梯形，北东向顶底边长分别为230 m和110 m，南东向高150 m，面积约27500m2，倾向北北西，倾角平均约10°，矿体厚2 m～20 m。

V3矿体分布在最下方，为最下层隐伏矿体，分布标高645 m～705 m，平面上形态呈不规则状，面积约38400m2。矿体倾向北西，倾角5°～10°。矿体厚度最薄，2 m～10 m。

工人村区段矿化较四一四区段差，以中钠长石化锂云母化、弱钠长石化锂云母化花岗岩为主，无强钠长石化、锂云母化带，因而品位与主矿体比较相对较低。

2.2 矿床垂直分带特征

随着花岗岩蚀变强度的变化，矿床的物质成分、矿石结构构造、稀有元素含量等，均产生明显的分带现象，自上而下大致可以划分出六个带，依次为伟晶岩带（Ⅰ），强钠长石化锂云母化花岗岩带（Ⅱ），中钠长石化锂云母化花岗岩带（Ⅲ），弱钠长石化花岗岩带（Ⅳ），中粒二云母花岗岩带（Ⅴ），中粗粒—粗粒黑云母花岗岩带（Ⅵ）（如图2-2）。各带呈渐变关系，似层状产出，产状平缓，沿变质岩接触带沿伸。各带稀有元素含量有显著差别。

图2-2 414矿区0线剖面图（据四一四勘探总结报告改编）

1.似伟晶岩脉；

2.强钠长石化锂云母化花岗岩；

3.中钠长石化锂云母化花岗岩；

4.弱钠长石化锂云母化花岗岩；

5.中粒

二云母花岗岩；6.中粗粒黑云母花岗岩；7.震旦系变质砂岩；8.矿床垂直分带编号

各带地质特征如表2-1所示。

表2-1 矿床各带主要特征表

蚀变带名称

（包括岩相带）

颜色主要造岩矿物及其含量% 结构构造钽铌矿物含量（克/吨）

伟晶岩带（Ⅰ）灰色微斜长石：40-50

石英： 30-40

白云母： 5-8

伟晶状结构

富锰铌钽铁矿，局部含量可达

20-400细晶石微-40 含钽锡

石：30-79

强钠长石化锂云母花岗岩带（Ⅱ）白色、局

部有玫瑰

色或紫色

钠长石：40-60 黄玉：1

锂云母：20 钾长石：0.5-0.9

石英：18-20

细粒结构，交

代似环带构造

细晶石：50-100

富锰铌钽铁矿：110-120

含钽锡石：25-45

中钠长石化锂云母花岗岩带（Ⅲ）灰白色

钠长石：20-40

钾长石：25

石英： 30

锂云母、锂白云母：8

细粒结构，局

部有交代似环

带构造

富锰铌钽铁矿：90-110

细晶石：（少量）

含钽锡石：微量-10

弱钠长石化花岗岩带（Ⅳ）红灰色

钾长石：28 钠长石：＜20

石英： 34 锂白云母：5

斜长石：20

变余花岗结

构，交代似环

带构造消失

富锰铌钽铁矿：50-120

细晶石：微

含钽锡石：微-5

中粒二云母花岗岩带（Ⅴ）浅灰色

钾长石：25 石英：30

钠长石：28 锂白云母：5

斜长石：3 黑鳞云母：4

中粒花岗结构铌钽铁矿：10-20

中粗一粗粒黑云母花岗岩带（Ⅵ）灰色

钾长石：25锂白云母：2

斜长石：28黑鳞云母： 8

石英：30

中粗一粗粒似

斑状结构

铌钽铁矿：微量-15

随着交代强度的变化，各种矿物含量及物理化学性质亦有明显的变化，归纳如下：

（1）随着钠长石化、锂云母化的减弱，由上向下，主要工业矿物细晶石、富锰铌钽铁矿、锂云母、含钽锡石等由多变少，表现出钠长石、锂云母、黄玉、变种锆石等特征矿物与细晶石、富锰铌钽铁矿、含钽锡石等矿物，具有同步消长关系；由上至下，含锡钛钽铌矿等含钛矿物由极少到有；锡石颜色由黑变浅；锆石由变种锆石到普通锆石，硫化物由少变多，钽铌比值由大变小，而富锰铌钽铁矿中的钽铌比值则向下增加，主要是上部出现大量的细晶石所致。

（2）云母类矿物成份从上到下的变化规律是：由锂云母至锂白云母至黑鳞云母。

（3）岩石的颜色从上到下由白、灰白到灰色，钠长石由多变少，钾长石、石英则由少变多。

（4）钽、锂、铷、铯、铍等元素的品位随着钠长石化、锂云母化的强度下降而降低，成正相关，而铌变化不大，向下略有增加，成负相关，稀土、锆、铪、铀、钍等元素各带含量都很低，但总的趋势向下略增高，与蚀变关系不明显。

（5）矿体与蚀变带的关系：形态基本一致，但是不完全吻合，一般强钠长石化、锂云母化带上部为工业矿体；而中钠长石化及少部分弱钠长石化为低品位矿。

2.3 围岩蚀变

本区含矿花岗岩蚀变作用的显著特点是：钠长石化、锂云母化强烈而普遍，由上向下逐渐减弱，按各种蚀变作用强度和空间分布特点，以及与稀有元素的矿化关系，本区含矿的蚀变岩石划分为强钠长石化锂云母化花岗岩（图2-3），中钠长石化锂云母化花岗岩；局部弱钠长石化锂云母化花岗岩。蚀变作用可分为两期；第一期钠长石化、锂云母化；第二期钠长石化、锂云母化。钽铌等稀有元素主要在第一期交代作用中沉淀析出，而第一期的蚀变作用主要发育在中钠长石化、锂云母化花岗岩中。因此，钽、铌、锂、铷、铯等稀有元素元素品位也相对较高。

图2-3 强钠长石化锂云母化花岗岩

此外，在各蚀变带中的局部地段有云英岩化，在粗粒黑云母花岗岩中有绿帘石化、白云母化，岩石中偶见铀矿化，局部见结晶呈黄绿色、翠绿色片状的铜铀云母（图2-4）沿裂隙产出，局部地段见星点状黄铁矿、黄铜矿化，在粗粒黑云母花岗岩中见少量浸染状黑钨矿化，在岩体顶部的变质岩中有硅化，

绿泥石化等蚀变现象，导致岩石致密坚硬。这些矿化蚀变均与稀有元素矿化无关。

图2-4 铜铀云母

3 矿床成因探讨

根据矿区雅山花岗岩不同岩石化学分析结果表（表3-1）分析对比，可见矿区岩石化学成分具有如

下特点：

（1）全区为铝过饱和岩石：Al2O3（15.2%）>K2O（3.7%）+Na2O（4.59%）+CaO（0.31%），Al2O3随着交代作用的增强而增强。

（2）K2O和Na2O呈反消长关系，Na2O与钠长石化强度呈正比，自上而下K2O递增，Na2O递减。

（3）Ti、Fe、Mg、Ca含量较低，并与钠长石化强度呈反比，Mn、F含量较高。

（4）正常花岗岩中的钠质系数（Na+K/Al）为0.78，强钠长石化锂云母花岗岩为0.65。

（5）TR2O3、Th、U含量很低。

上述特点对于钽铌富集极为有利的因素。

此外，从上表中可以看出：自下而上TiO2和二价氧化物含量总体是逐渐降低的，而Al2O3、Na2O、F 和H2O则逐渐增高，说明环境相对封闭，岩体顶板变质岩起到了很好的屏蔽作用，岩浆晚期汽液相对缺氧而富氟，在这特定的还原环境下发生交代作用并且随着汽液运移及降温方向由弱变强，稀有元素矿物（钽铌等）则由少及多逐渐富集成矿，从而形成414矿上富下贫的特点。

矿区在区域上地处武功山隆起区北东段，区内断裂构造发育，多期多次叠加活动，为燕山期中小型侵入体的灌入创造有利的成矿空间条件，因此矿床的生成与岩浆岩的性质和岩浆作用的演化发展以及断裂构造有密切联系。

首先，本矿床的形成与岩浆中稀有元素含量有密切关系，根据四一四地质勘探总结报告，形成本矿床的雅山花岗岩体中的正常花岗岩稀有元素含量较高，见表3-2。

表3-2 正常花岗岩中稀有元素含量与花岗岩平均值对比表（引自414地质勘探总结报告）岩石名称Nb Ta Li Rb Cs Be

中粗粒黑云母花岗岩 6.8×10-3 3.1×10-386.1×10-396×10-310.8×10-3 4.5×10-3

花岗岩平均稀有元素含量

2×10-30.35×10-37×10-320×10-30.5×10-30.55×10-3上表说明：正常花岗岩中钽的含量为一般花岗岩中平均值的8.8倍，铌为3.4倍，锂为11.5倍，铯为21倍，铷为4.5倍，这是形成矿床的物质基础；根据本区花岗岩含钽品位的变化特点，一般高于平均花岗岩20倍时，出现较多的钽铌独立矿物，高于30倍时，出现大量的细晶石、富钽铌铁矿，因而构成工业矿体。可见矿体的形成与稀有元素的富集有密切关系。

其次，本矿床位于雅山花岗岩株顶部，并有变质岩覆盖，封闭条件好，是挥发组分易于集中地段，有利于交代作用的进行。岩体顶部的产状形态，控制着矿体的形态、产状，顶部的最高部位，矿化富集，

矿体厚度大，品位富，蚀变强；而周边则蚀变减弱，矿体变小尖灭。因此花岗岩顶部覆盖层的封闭作用，是矿化富集的主要条件。

第三,根据414地质勘探总结报告中对“钽、铌、氟络合物在汽热溶液中地球化学特征的试验研究”表明，氟、钠、锂的含量与矿化有密切关系。本区钽、铌的含量与氟、钠、锂等挥发组分和碱性金属组分的含量成正比关系，这种关系反映了挥发组分和碱金属组分，随着岩浆分异作用的进行而逐渐向岩体顶部富集，形成富含挥发组分和碱金属组分的晚期岩浆。

第四，岩石中钛的含量与矿化的关系：

矿区钽铌矿化强度与与二氧化钛含量呈反比关系，如图3-1，下部正常花岗岩中钽钛比值为0.025，出现较多榍石、钛铁矿，而钽铌独立矿物较少，中部钽钛比值为0.57，虽可形成钽铌独立矿物，但伴随有含钛矿物出现，矿物中含钽品位不高，上部钽钛比值为2.75，出现大量的钽铌独立矿物，形成富矿体，同时极少有含钛矿物出现。一般在花岗岩中含钛高时，经常出现榍石、钛铁矿和高钛黑云母，同时由于钛与钽铌之间置换能力很大，钛高时对钽铌起分散作用。本矿区含钛低是形成高钽矿床的有利因素。

另外，矿区矿石中矿物的生成期划分有岩浆期、岩浆晚期及岩浆期后等三期五阶段，其中岩浆期黑磷云母白云母化阶段主要生成的矿物有中性长石、微斜长石、黑云母、更长石、黑鳞云母、白云母、钾长石、独居石、磷钇矿、普通锆石等；岩浆晚期（分第一、第二期钠长石化锂云母化阶段）主要生成的矿物有鳞片状锂云母、条柱状钠长石、细粒鳞片状锂云母、细晶石、富锰铌钽矿、黄玉、变种锆石、含钽锡石、含锡钛钽铌矿及黑钨矿等；岩浆期后（分云英岩化和伊利石阶段）则主要生成硫化物、碳酸盐及伊利石等。由上反映出钽铌矿物和锂云母等矿物的生成主要是在岩浆晚期的钠长石化、锂云母化阶段。

图3-1 各岩相带中某些组分与钽铌比值关系图

1.强钠长石化锂云母化花岗岩；

2.中钠长石化锂云母化花岗岩；

3.弱钠长石化锂云母化花岗岩；

4.中粒二云母花岗岩；

5.中粗粒黑云母花岗岩

根据上述成矿地质条件的分析，本区花岗岩岩浆中含有较高的钽、铌、锂、铷、铯等稀有元素，是形成矿床的物质基础，花岗岩中广泛发育的钠长石化、锂云母化交代蚀变作用是引起稀有元素矿化的重要因素。此外在岩浆演化发展过程中，长石、石英等造岩矿物最先从岩浆熔体中结晶固化，而挥发组分和碱金属组分逐渐相对富集，钽、铌等形成氟钠锂络合物沿着已固化或半固化的矿物粒间间隙上升，至岩体顶部产生强烈的交代作用，形成钠长石化、锂云母化、黄玉化等矿化蚀变，伴随着交代作用的进行，钽、铌、锂、铷、铯等稀有元素也相继沉淀析出，形成矿床。在早期岩浆中铌的浓度大于钽的浓度，很少分解形成独立矿物，主要分散在长石、石英、云母等造岩矿物中。通过岩浆晚期分异交代作用，挥发组分和碱度增加，钽、铌的浓度增加，形成独立矿物，所以形成上富下贫的矿床。

4 结论

综上所述，宜春钽铌矿矿床的形成与岩浆的性质和岩浆作用的演化发展关系密切，花岗质岩浆源的分异演化从早到晚、从下而上朝富钠、富含挥发组分、富Ta、Nb等稀有元素及降温的方向逐渐演化，到晚期挥发组分和稀有元素达到最大限度的富集，为钽铌成矿提供有利的物质条件和物理化学条件；在晚期构造(主要是NE向断裂)活动下，挥发组分和稀有元素到达岩体顶部，而顶板封闭良好的老虎塘组变质岩则为Ta、Nb等稀有元素的富集起到了"保护伞"的作用，从而形成钽铌矿床。另外，钽铌矿化富集与钠长石化、锂云母化关系密切——蚀变增强,含钽品位则富,蚀变减弱,含钽品位降低。矿床具有明显的钠长石化、锂云母化等蚀变现象，是找矿的直接标志，且强钠长石化、锂云母化是富矿体的主要标志。因此，可以认为宜春钽铌矿的矿床类型为钠长石化、锂云母化花岗岩型矿床；成因类型应属岩浆晚期分异交代矿床。

参考文献

【1】中国科学院贵阳地球化学研究所 1979 华南花岗岩类的地球化学 P96-101、267-278、357-373 科学出版社【2】莫柱荪；叶伯丹等1980 南岭花岗岩地质学地质出版社

【3】袁见齐等；1979年；矿床学； 45-54页

【4】徐克勤1980年中国东南部花岗岩类的时空分布、岩石演化、成因类型和成矿关系的研究南京大学学报

【5】王成发江西有色地质勘探公司地质研究室 1986 对414矿床成因的讨论第5卷第2期

【6】白鸽；袁忠信；丁孝石；我国富铌钽花岗岩特征及其成因探讨[A] 中国地质科学院矿床地质研究所文集（21）[C] 1988年

【7】章锦统 1982 关于华南稀有元素矿化花岗岩成因的几个问题地球科学第1期

【8】孙世华 1980 白云母和黑云母花岗岩的成因联系岩石学研究

【9】王荣启 1979 中国某地燕山期含妮祖花岗岩的主要特征及其找矿意义国际交流地质学术论文集

【10】刘俨然等 1985 康滇地轴花岗岩类及其与成矿的关系成都地质矿产研究所所刊第6号

【11】黄小娥徐志华 2005年江西雅山花岗岩体交代作用及其与稀有金属的成矿关系《江西有色金属》第4期