廣西栗木鎢錫多金屬礦區(qū)銣礦床地質(zhì)特征及其資源評估

廣西栗木鎢錫多金屬礦區(qū)銣礦床地質(zhì)特征及其資源評估章濤;繆秉魁;姚明;王嬋;高楊;楊文【摘要】栗木礦區(qū)是華南重要的鎢錫稀有金屬礦床之一，通過對栗木銣礦床地質(zhì)特征的研究發(fā)現(xiàn)，該礦床具有明顯的時空分布規(guī)律:主要富集在燕山早期的3個階段，并具有隨巖體演化程度增高而進一步富集的趨勢;同一階段同一巖體的水平剖面上,Rb2O含量具有巖體邊部高、中心低的特點;垂直剖面上,Rb2O含量總體變化不大，巖體頂部相對富集.同樣，在花崗巖中云母和鉀長石中的Rb也有一定的規(guī)律:在不同階段或者不同巖體中,云母的Rb2O含量都比鉀長石中的高;無論鉀長石還是云母中Rb2O的含量，在燕山早期的第三階段都比第二階段更高，可見銣礦化隨著巖漿分異而逐漸增強.栗木礦區(qū)銣金屬主要產(chǎn)于花崗巖中，根據(jù)已知的礦石量可預估伴生銣礦床已達中型，整個栗木礦區(qū)則具有大型伴生銣礦床的潛力;據(jù)前人資料估算,尾礦中的銣金屬儲量可達大型伴生銣礦床.今后可進一步對原生銣礦床和尾礦中的銣資源進行研究評價，從而提高礦區(qū)資源綜合利用率.【期刊名稱】《桂林理工大學學報》【年(卷)，期】2016(036)001【總頁數(shù)】7頁(P137-143)【關(guān)鍵詞】銣礦;礦床地質(zhì)特征;分布規(guī)律;栗木;廣西【作者】章濤;繆秉魁;姚明;王嬋;高楊;楊文【作者單位】桂林理工大學廣西隱伏金屬礦產(chǎn)勘查重點實驗室，廣西桂林541004;桂林理工大學地球科學學院廣西桂林541004;桂林理工大學廣西隱伏金屬礦產(chǎn)勘查重點實驗室廣西桂林541004;桂林理工大學地球科學學院廣西桂林541004;桂林理工大學廣西隱伏金屬礦產(chǎn)勘查重點實驗室，廣西桂林541004；桂林理工大學地球科學學院廣西桂林541004;成都理工大學地球科學學院，成都610059;桂林理工大學廣西隱伏金屬礦產(chǎn)勘查重點實驗室，廣西桂林541004;桂林理工大學地球科學學院，廣西桂林541004;桂林理工大學廣西隱伏金屬礦產(chǎn)勘查重點實驗室，廣西桂林541004;桂林理工大學地球科學學院，廣西桂林541004【正文語種】中文【中圖分類】P611目前我國正處于三稀金屬資源的戰(zhàn)略性勘查階段，〃三稀金屬資源戰(zhàn)略調(diào)查”項目的設(shè)立為我國三稀資源的調(diào)查、研究以及利用拉開了序幕［1］。華南地區(qū)是三稀金屬資源重要的礦產(chǎn)區(qū)，成礦時代以燕山期為主［2-4］。栗木礦田是華南重要的鎢錫稀有金屬礦田之一，包括老虎頭、水溪廟、金竹源3個大中型礦床以及牛欄嶺、獅子嶺和三個黃牛等小型礦床［5］。礦田內(nèi)銣礦床的主要類型為堿性長石花崗巖型，成礦過程與堿性巖脈侵入和斷裂活動有密切關(guān)系［6］,與我國華南地區(qū)大部分硬巖型銣礦類似［7］。本文分析了栗木礦區(qū)在燕山早期不同階段花崗巖的巖石學特征以及Rb在不同侵位階段花崗巖主要組成礦物中的含量變化情況，同時結(jié)合前人研究成果，探討了銣礦床的成礦地質(zhì)條件，并對銣資源進行了綜合評價，旨在為栗木礦區(qū)稀有金屬的進一步找礦工作提供依據(jù)。栗木礦田位于桂東北坳陷帶的北東段，處于灌陽-富川褶斷帶中部，恭城復式向斜的北部揚起端西側(cè)。區(qū)內(nèi)斷裂較為發(fā)育，主要由東西向、南北向、北北東向、北東向和北西向、東西向和南北向斷裂組成礦區(qū)的基本構(gòu)造框架，為礦區(qū)的成巖成礦提供有利的構(gòu)造環(huán)境（圖1）。礦田內(nèi)出露地層主要為寒武系、泥盆系和下石炭統(tǒng)，其中寒武系為一套淺海相復理石建造的淺變質(zhì)細碎屑巖；泥盆系層序完整，從下到上巖性依次為礫巖、砂巖、頁巖和灰?guī)r；下石炭統(tǒng)為灰?guī)r、白云質(zhì)灰?guī)r和硅質(zhì)灰?guī)r。栗木花崗巖體為燕山早期同源、同期、不同階段侵入的巖株狀復式巖體，沿南北向斷裂產(chǎn)出，其同位素地質(zhì)年齡為160~196Ma［9］。巖體地表出露面積約1.5km2。據(jù)鉆探等工程數(shù)據(jù)，已控制巖體的面積約為17km2，大部分呈隱伏狀態(tài)，深部可能是一個巖基［10-11］。根據(jù)巖體的空間分布特征、巖石學和礦物學以及同位素地質(zhì)年齡資料，前人將本區(qū)的花崗巖劃分為185~196Ma、174~185Ma和160~174Ma3個侵入階段，各階段侵入體特征及礦化情況見表1。按照前人對栗木礦體成巖階段劃分，本次工作將銣礦的成礦階段也相應分為3個階段。在詳細的野外地質(zhì)調(diào)查和室內(nèi)巖相學研究基礎(chǔ)上，按照成礦階段共選擇19件典型樣品用于Rb2O含量分析，樣品采集位置分別見圖2和圖3。第一成礦階段的1件樣品采集自泡水嶺巖體，巖體發(fā)生強烈的高嶺土化；第二成礦階段礦體以牛欄嶺、魚菜和三個黃牛巖體為代表，巖石為細-中粒斑狀鋰白云母花崗巖，本次工作在牛欄嶺巖體右側(cè)采集了4件樣品；第三階段礦體主要以隱伏的金竹源和水溪廟巖體為代表，巖石為細-中粒含鋰云母鈉長石花崗巖。水溪廟巖體隱伏于當?shù)厍治g基準面以下370.80~856.24m［12］，本次工作在鉆孔ZK701的376m和411m深度處分別采集1件樣品，巖性均為細中粒鈉長石化花崗巖；在ZK1703深度為553~627m處采集3件樣品（LM16、LM17、LM18），巖性均為中粗?；◢弾r；此外，在出露的老虎頭巖體中，從巖體邊界到中心也依次采集了4件樣品，用于研究Rb2O含量在巖體中橫向的分布特征。一燕山早期第三階段花崗巖；一燕山早期第二階段花崗巖所采集的樣品Rb2O含量分析測試在中國有色桂林礦產(chǎn)地質(zhì)研究院測試中心采用ICAP6300電感耦合等離子體光譜儀完成，運用GB/T17415—2010等檢驗方法進行測試，分析結(jié)果見表2。單礦物化學成分的定量分析在桂林理工大學廣西隱伏金屬礦產(chǎn)勘查重點實驗室利用JEOLJXA-8230型電子探針完成。電子探針測試條件：加速電壓為15kV，加速電流20nA，電子束斑直徑5pm,分析標樣為硅酸鹽礦物和氧化物，所有分析結(jié)果都運用了ZAF方法校正，分析結(jié)果見表3。3.1礦石特征栗木銣礦床為堿性長石花崗巖型，目前在礦區(qū)內(nèi)已圈定7個礦體，其中有3個為隱伏礦體。銣礦礦石一般呈灰白色，以細和細-中?；◢徑Y(jié)構(gòu)為主（圖4）,局部見自形-半自形條狀結(jié)構(gòu)和條紋結(jié)構(gòu)、交代及交代殘余結(jié)構(gòu)和裂隙填充結(jié)構(gòu)、不均勻粒狀結(jié)構(gòu)和鱗片狀結(jié)構(gòu)等。礦石構(gòu)造以致密塊狀、浸染狀構(gòu)造為主，局部見斑雜狀構(gòu)造、細脈狀構(gòu)造。礦石主要礦物組成為石英（30%~35%）、鉀長石（15%-25%）、斜長石（30%~35%）和云母（2%~5%），副礦物為螢石、黃鐵礦、錫石等稀有金屬礦物，其中，石英為無色透明，呈他形粒狀結(jié)構(gòu)，粒度一般為1~3mm;斜長石多為鈉長石，呈自形-半自形板條狀晶體穿插于更鈉長石和鉀長石中，這種現(xiàn)象在礦石中普遍存在；鉀長石呈半自形-自形狀，可見明顯的條紋結(jié)構(gòu)，常被鈉長石交代，在鈉長石化巖石中鉀長石含量較少；云母呈鱗片狀，具有較弱的多色性，少量包裹有放射暈。礦石的蝕變類型主要有鈉長石化、絹云母化、白云母化和石英巖化。鈉長石化表現(xiàn)為細、微細粒小板條自形、半自形鈉長石穿插交代中、細粒鈉長石、鉀長石、云母（圖4）,鈉長石化在礦區(qū)第三侵位階段花崗巖中普遍發(fā)育。絹云母化表現(xiàn)為鱗片狀絹云母集合體成團狀、脈狀交代長石（圖4a），當?shù)V石發(fā)生絹云母化時呈淺灰綠色。云英巖化表現(xiàn)為細、微細粒狀石英、云母沿長石邊緣和裂隙呈不規(guī)則脈狀交代穿插。3.2礦體礦化特征銣在地殼中的含量為0.028%，在花崗巖型稀有金屬礦床伴生銣含量高于其克拉克值4倍以上即可達到其工業(yè)指標的要求［6］。單志強［15］通過對金竹源、魚菜、三個黃牛以及水溪廟等礦床取樣分析，礦區(qū)銣主要分布在巖漿分異的花崗巖、偉晶巖、細晶巖以及長石石英脈型巖石中，Rb含量基本都在0.1%以上，達到了花崗巖類礦床伴生銣綜合利用工業(yè)指標（DZ/T0203—2002）的要求。由表2看出，栗木礦田不同侵位階段的花崗巖中Rb2O含量總體比較穩(wěn)定，一般為（1000-2000）x10-6。其中，第一階段成礦巖體中Rb2O含量為1055x10-6，雖然巖體高嶺土化會丟失部分Rb2O，但殘留的Rb2O含量依然達到最低工業(yè)品位［6］。前人測得泡水嶺巖體中Rb2O含量為1250x10-6［13］,與本次工作基本一致（表2）。第二成礦階段牛欄嶺巖體的4件樣品Rb2O含量分別為2083x10-6、1212x10-6.1546x10-6.1673x10-6，平均含量為1629x10-6；魚菜和三個黃牛兩個隱伏巖體中Rb2O平均含量分別為1574x10-6和1732x10-6，也達到了最低工業(yè)品位［6］。第三成礦階段的不同樣品中，2件細-中粒鈉長石化花崗巖（ZK701）的Rb2O含量分別為1584x10-6和1494x10-6;3件中粗?；◢弾r（ZK1703）樣品的Rb2O平均含量為1266x10-6；金竹源巖體Rb2O含量為1746x10-6;老虎頭巖體自邊部至中心所采集4個樣品的Rb2。含量分別為1930x10-6.1626x10-6.1568x10-6、1628x10-6，總體上具有邊部相對富集而中心相對貧化的特征。3.3銣的賦存狀態(tài)銣的地球化學性質(zhì)決定其在自然界中沒有獨立的銣礦物產(chǎn)出，而是以類質(zhì)同象的形式賦存于含鉀礦物中［16］。栗木花崗巖主要由石英、鉀長石、鈉長石和云母組成，其中云母主要以白云母、絹云母為主，含少量鐵鋰云母、黑云母，而含鉀礦物主要為鉀長石和云母。能譜分析表明，Rb元素主要賦存在花崗巖的云母和鉀長石中［15,17］。本次工作通過對栗木花崗巖的云母和鉀長石中的銣含量進行了電子探針分析，分析結(jié)果見表3。第二階段成礦牛欄嶺巖體中云母和鉀長石的Rb2O平均含量（wB）分別為0.55%和0.31%。第三階段成礦老虎頭巖體中云母和鉀長石的Rb2O平均含量分別為0.88%和0.72%；而水溪廟巖體中云母和鉀長石的Rb2O平均含量分別為1.40%和0.45%。經(jīng)過研究分析，無論不同成礦階段還是不同巖體中，云母的Rb2O含量都比鉀長石中的高；無論鉀長石還是云母中Rb2O的含量，燕山早期的第三階段都比第二階段更高，可見銣礦化隨著巖漿分異而逐漸增強。3.4礦床分布規(guī)律通過野外地質(zhì)調(diào)查和典型成礦巖體含礦性評價可以看出，栗木礦區(qū)內(nèi)銣礦具有明顯的時空分布規(guī)律。首先，從不同侵位階段花崗巖的含礦性分析來看，不同成巖階段的花崗巖的Rb2O含量具有隨巖漿演化程度增高而逐漸富集的趨勢。其次，通過對老虎頭和牛欄嶺巖體水平剖面樣品銣含量對比分析發(fā)現(xiàn)，在同一階段同一巖體內(nèi)的水平剖面上，Rb2O含量在巖體邊部相對較高，而往巖體中心逐漸降低（圖5a）。最后，水溪廟ZK701和ZK1703垂直剖面中Rb2O含量分析表明，無論在工業(yè)鎢錫礦石、低品位鎢錫礦石，還是夾石中，Rb2O含量總體變化不大，均達到花崗巖型礦床伴生銣綜合利用工業(yè)指標的要求，但總體來看，在同一巖體的頂部銣相對富集（圖5b）。3.5資源評估根據(jù)資料統(tǒng)計，在水溪廟、金竹源、魚菜和三個黃牛巖體中，含銣的礦石量共約4489萬t（截至2008年末資料統(tǒng)計）［15］，預估銣金屬儲量（331）為1267t,銣資源儲量已達到中型伴生銣礦床的規(guī)模。此外，栗木有色金屬公司在1996年籌建500t的選礦廠，到2013年，尾礦壩已堆積近650萬t的尾礦［15］。云母和鉀、鈉長石中的銣在重選尾礦的含量分別為148和780g/t［17］，據(jù)此可估算尾礦中銣金屬量約為6032t。根據(jù)以上分析可以看出，栗木礦田銣資源儲量豐富，可供綜合開發(fā)和利用。原生銣礦床以及因歷年來開采所廢棄的大量含Rb2O礦石和尾礦中的銣資源值得引起重視，同時對提高礦石資源綜合利用率也具有重要的意義。栗木礦區(qū)銣以類質(zhì)同象賦存于花崗巖中的云母和鉀長石，在巖漿演化的不同階段或不同巖體中，云母的Rb2O含量都比鉀長石中的高；同時無論鉀長石還是云母中Rb2O的含量，巖漿晚期都比早期更富集，可見銣礦化隨著巖漿分異而逐漸增強。栗木礦區(qū)內(nèi)銣礦具有明顯的時空分布規(guī)律：主要富集在燕山早期的3個階段，并具有隨巖體演化程度增高而逐漸富集的趨勢；在同一階段同一巖體的水平剖面上，Rb2O含量具有巖體邊部高、中心低的特點；在同一階段同一巖體的垂直剖面上，Rb2O含量總體變化不大，巖體頂部相對富集。栗木礦區(qū)銣金屬主要產(chǎn)于花崗巖中，在已知巖體的礦石量預估銣儲量已達中型伴生銣礦床，整個栗木礦區(qū)則具有大型伴生銣礦床的潛力；同時，尾礦中的銣金屬儲量可達大型伴生銣礦床。今后可進一步對原生銣礦床以及開采所廢棄Rb2O礦石和尾礦中的銣資源進行研究評價，對提高礦區(qū)資源綜合利用率具有重要的意義。中國科學院地質(zhì)與地球物理所賀懷宇研究員對本次研究提供指導和幫助，本文實驗得到萬宏宇和胡軼同學的幫助，評審專家給予了寶貴的建議，謹此一并表示感謝。【相關(guān)文獻】[1]王登紅，王瑞江，李建康，等.中國三稀礦產(chǎn)資源戰(zhàn)略調(diào)查研究進展綜述[J].中國地質(zhì)，2013,40(2):361-370.[2]陳毓川，裴榮富，張宏良.南嶺地區(qū)與中生代花崗巖類有關(guān)的有色及稀有金屬礦床地質(zhì)[J].中國地質(zhì)科學院院報，1990(1):79-85.華仁民，陳培榮，張文蘭，等.南嶺與中生代花崗巖類有關(guān)的成礦作用及其大地構(gòu)造背景[J].高校地質(zhì)學報，2005,11(3):291-304.陳駿，陸建軍，陳衛(wèi)峰，等.南嶺地區(qū)鎢錫鈮鉭花崗巖及其成礦作用[J].高校地質(zhì)學報，2008,14(4):459-473.姚錦其，李惠?廣西栗木錫鈮鉭礦床地球化學分帶模型與找礦評價標志[J].礦物學報，2008,28(2):221-226.[6]DZ/T0203—2002，稀有金屬礦產(chǎn)地質(zhì)勘查規(guī)范[S].[7]孫艷，王瑞江，亓鋒，等.世界釧資源現(xiàn)狀及我國釧開發(fā)利用建議[J].中國礦業(yè)，2013,22: