海南儋州銫銣稀有金屬礦床地質特征

海南儋州銫銣稀有金屬礦床地質特征仝長亮【摘要】DanzhouCs-Rbdepositisanewly-discoveredlarge-scaledepositofraremetalsinHainanProvince.Basedontheknowledgeofregionalgeologyandgeologicalstructureoftheminingarea,thispaperelaboratesontheorequality,chemicalcompositionandorebodycharacteristicsofbothSkarn-typeCs-Rbdepositsandgreisen-typeRbdeposits.Theauthoranalyzesthemetallogenicmechanismofthedepositsandprovidesnewdirectionfortheprospectingworksinthisarea.%海南儋州銫銣礦床為近期新發(fā)現(xiàn)的規(guī)模較大的稀有金屬礦床。本文結合區(qū)域地質和礦區(qū)地質構造，闡述了矽卡巖型銫銣礦床和云英巖型銣礦床的礦石質量、化學成分和礦體特征，簡單分析了礦床的成礦機制，為該區(qū)域的地質找礦提供了新的方向?！酒诳Q】《礦產(chǎn)與地質》【年(卷)，期】2014(000)006【總頁數(shù)】7頁(P713-719)【關鍵詞】銫銣;稀有金屬;礦床地質特征;海南儋州I【作者】仝長亮【作者單位】海南省海洋地質調(diào)查研究院，海南?？?70206【正文語種】中文【中圖分類】P618.7海南儋州銫銣多金屬礦床位于儋州市豐收礦區(qū)，在那大鎮(zhèn)與和慶鎮(zhèn)一帶，為平緩丘陵地形。礦床總體上平行展布于儋縣巖體與上古生界地層的接觸帶附近，由一些列礦脈組成。通過勘查，發(fā)現(xiàn)了矽卡巖型銫銣多金屬礦床和云英巖型銣多金屬礦床兩個類型，參照稀有金屬勘查規(guī)范［1］查明銫氧化物(Cs2O)資源儲量(332+333)達7169.28t,資源潛力巨大，屬海南省首次發(fā)現(xiàn)的礦種(表1)。研究區(qū)大地構造處于王五-文教EW向深大斷裂的西段南側，儋縣巖體隆起區(qū)的北東部，受NE向褶皺與斷裂構造制約。區(qū)域內(nèi)地層出露廣泛,主要為第四紀、白堊紀、志留紀及奧陶紀地層。巖性有砂礫巖、長英巖、粉砂巖、千枚巖、片巖、石英巖等。區(qū)內(nèi)主要經(jīng)歷了加里東運動、海西-印支運動、燕山運動和喜山運動，構造形跡穿插交錯，斷裂構造最為發(fā)育，次為褶皺構造。EW向、NNE向、NE向、NEE向、NNW向及近SN向等斷裂構造形跡均發(fā)育(圖1)。區(qū)域內(nèi)巖漿巖活動頻繁，分布面積廣泛,并呈現(xiàn)多期次的特點，主要為海西-印支期花崗巖，海西晚期二長花崗巖，印支期二長花崗巖，燕山期花崗巖等。區(qū)域礦產(chǎn)主要有鎢錫礦、鈮鉭礦、金礦、鎢礦、鐵錳礦、銅礦等［2］。2003年葛小月對海南儋縣巖體研究發(fā)現(xiàn)，儋縣花崗巖主要為具定向構造的斑狀黑云母二長花崗巖，屬于準鋁質I型花崗巖［3］。通過U-Pb方法定年顯示儋縣巖基形成于燕山早期(186±3Ma),修正了前人將海南島具有定向構造的變形花崗巖等同于海西-印支期花崗巖的認識。礦區(qū)處于海南島華南褶皺系五指山褶皺帶北緣,儋縣隆起北部?？傮w上是一個由古生代奧陶紀-志留紀地層組成的西分坡復式向斜構造，其東南邊、西北邊和礦區(qū)深部被中生代印支期-燕山晚期的多期次侵入巖穿插包圍,NE-NEE走向的向斜、背斜構造和層間與切層壓扭性小斷裂構造發(fā)育，常見中基性巖脈及石英脈填充［4］。區(qū)內(nèi)出露的地層主要有志留系下統(tǒng)的陀烈組(S1t)和奧陶系的南碧溝組(On)。志留系陀烈組地層為一套淺中變質粉砂細沙巖，呈NEE走向,整合與南碧溝組之上，東側被海西-印支期花崗巖侵入［4］。巖性為黑云母石英片巖、電氣石石英片巖、石英絹云母千枚巖、石英巖、大理巖等。在與中酸性花崗巖的外接觸帶云母含量增多，可達10%-20%,多表現(xiàn)為定向構造（如條帶狀、定向雜斑狀、交代狀）,與地層產(chǎn)狀同向，并可見綠泥石化、大理巖化、黃鐵礦化、電氣石化、黑云母化等氣成熱液蝕變現(xiàn)象,表明經(jīng)歷了接觸變質和熱液變質作用。該套地層為銫銣多金屬礦床的主要含礦層。奧陶系南碧溝組為一套淺變質碎屑巖夾變質基性火山熔巖和基性火山碎屑巖的巖石組合（綠片巖相）［4］。巖性以變質石英砂巖、石英巖、絹云母千枚巖、絹云板巖為主，夾變質粉砂巖、細砂巖、碳質板巖，東南側被燕山早期花崗巖（儋縣巖體）侵入局部具有熱液變質現(xiàn)象。侵入巖發(fā)育有海西-印支期和燕山期,呈巖基、巖墻和巖株產(chǎn)狀，與志留系和奧陶系不整合接觸,接觸帶附近見富含鐵、鎂的中基性巖脈（偶見超基性巖脈），沿裂隙穿插，如閃長玢巖、輝綠（玢）巖、煌斑巖、橄欖輝石巖等。本區(qū)稀有金屬礦床主要有兩種類型，一類是含銫銣并伴生有鎢、鋰的矽卡巖型銫銣（鎢鋰）礦床,另一類是含銣并伴生銫、鈮、鉭、錫、鈹?shù)脑朴r型銣（銫鈮鉭錫鈹）礦床。2.1矽卡巖型銫銣礦2.1.1礦體特征矽卡巖型銫銣（鎢鋰）礦已查明礦體33條（表2）,除在中部有473m2的出露點，其他均為隱伏礦體，礦體大致呈脈狀,平行帶狀分布，長約1700m,走向NEE,傾向340。~360°,傾角40。~60。,西高東低，分多層向深部延伸，延深一般在300~700m,寬度約500m。礦體產(chǎn)于石英二長閃長巖巖株與志留系含鈣質千枚巖、片巖、變質砂巖的接觸帶,呈似層狀沿層間裂隙帶分布，縱橫向變化較大。根據(jù)其產(chǎn)狀、規(guī)模、分布特征及深部延伸情況，可細分為I號礦脈帶和H號礦脈帶（圖2）。I號礦脈帶主要包括V101~V122（包括V129~V131）等25條礦脈,產(chǎn)于志留系陀烈組地層與石英二長閃長巖的外接觸帶，距離接觸帶較近，部分礦體延伸到巖體中。走向NEE,傾向NNW,傾角25。~60。,礦脈帶長約1.5km,寬300~500m,礦體的形態(tài)為帶狀、層狀、似層狀、透鏡狀，規(guī)模較大，連續(xù)性較好，平均厚度可達幾米至十幾米布局變化較大,平均品位多在0.05%~0.07%之間，達到最低工業(yè)品位。H號礦脈帶包括V123~V133（不包括V129~V131）等8條礦脈，產(chǎn)于志留系陀烈組地層與石英二長閃長巖的夕卜接觸帶，距離接觸帶較遠，走向SEE,傾向NNE,傾角20。~50?！愕V體規(guī)模較小，長約50~250m,平均厚度在1~2m之間，變化不大,平均品位在0.03%左右。2.1.2礦石特征矽卡巖型銫銣（鎢鋰）礦石產(chǎn)于石英二長閃長巖與志留系地層的夕卜接觸帶啟然類型比較多樣，都具矽卡巖化，按成礦巖石的成分可分為黑云母閃長巖、黑云母輝石閃長巖、黑（金）云母透閃石巖、黑云母陽起石巖、黑云母石英閃長巖、黑云母片巖、黑云母石英片巖、黑云母斜長變粒巖，還有少量蝕變輝長巖、輝石巖和橄欖石巖等。礦石結構復雜，有交代（殘余）結構、（纖維）柱狀變晶結構、（鱗）片狀變晶結構、粒狀變晶結構、篩狀變晶結構、碎裂結構、鱗片狀花崗變晶結構、變余輝長結構等，礦物一般呈半自形或他形,礦石結構往往為以上2~3種結構的組合。其中，交代（殘余）結構為礦石主要特征結構。礦石構造主要分為兩大類，一類為塊狀、斑狀、雜斑狀、微片狀構造，主要見于I號礦脈帶;另一類為片狀、條帶狀構造，多見于H號礦脈帶;兩類構造的礦石在物理性能與化學成分上有一定差異。此外，礦石還有浸染狀、斑點狀、定向排列、裂隙填充等構造形態(tài)。2.1.3化學成分礦石富含鐵、鎂、鈣而低硅，同時含有較高的鈦、鉻、硫，含少量鎢，主要成礦元素為銫、銣而且銫大于銣，其成礦作用同中酸性的巖漿巖有比較密切的成因聯(lián)系。全礦區(qū)33個礦體,Cs2O品位在0.0227%~0.0870%之間，礦區(qū)平均品位為0.0534%。單工程品位在0.0230%~0.1501%之間（單樣最高品位為0.2590%）。一般情況,1號礦脈帶的斑狀、雜斑狀礦石,Cs2O品位較高（可達最低工業(yè)品位的2~3倍），而且Cs2O>Rb2O;H號礦脈帶的片狀、條帶狀礦石,Cs2O品位較低，以邊界品位礦石為主，多為Rb2O>Cs2O。礦石除主要元素Cs和Rb之外，伴生組分主要有W、Li。在27個組合樣品中，有8個樣品WO3含量達礦化級（0.01%~0.064%）,有2個樣品WO3含量達邊界品位（0.064%~0.12%）,有2個樣品WO3含量可達最低工業(yè)品位（大于0.12%）,最高達0.0165%,地表探槽局部含W更高;Li2O含量個別接近伴生綜合回收工業(yè)指標（0.2%）。2.1.4交代蝕變特征礦石多具有交代現(xiàn)象，由原巖為含鈣質、碳質的砂頁巖經(jīng)區(qū)域變質后，再經(jīng)中酸性巖漿侵入（黑云母石英閃長巖等）接觸變質和含銫、銣等多種金屬成分的巖漿氣液填充二次交代作用，形成矽卡巖型銫銣礦石。礦石主要由黑（金）云母、斜長石、石英、輝石、透輝石、角閃石、透閃石、陽起石等礦物組成，還常見有絹云母、綠泥石、黃鐵礦、電氣石等氣成熱液蝕變礦物。其中黑（金）云母為礦石的特征礦物，呈褐色鱗片狀或者片狀集合體,定向排列或雜亂分布，片徑0.1~0.5mm,大者可達2mm,晶內(nèi)常有鐵質析出，多與石英、斜長石、電氣石、透閃石、輝石、白云母等礦物相伴產(chǎn)出。黑云母大多呈交代產(chǎn)出,根據(jù)不同巖性，其交代原巖礦物有角閃石、斜長石、輝石等,同時部分黑云母也發(fā)生蝕變，被絹云母、白云母、電氣石、綠泥石等礦物取代。礦石中黑云母含量為10%-40%,甚至更多,部分黑云母片徑較大，分布微定向局部較富集，往往形成〃花斑”狀構造,Cs2O含量隨著黑云母含量的增加而增加，多數(shù)可以達到最低工業(yè)品位或者最低工業(yè)品位的2~3倍而Rb2O的含量基本可以達到邊界品位。—般來說,靠近侵入體,交代蝕變作用較強,形成的礦石類型包括黑云母斜長變粒巖、黑云母閃長巖、黑云母輝石閃長巖、黑（金）云母透閃石巖、黑云母陽起石巖、黑云母片巖等。礦石中黑云母的含量一般為10%~50%,呈鱗片狀或片狀集合體，分布不均勻，極端情況含量可達90%以上，形成交代殘余結構、變余結構、纖維狀結構、變晶結構，片狀、斑狀和雜斑狀構造，含礦氣液沉淀或交代形成的黑云母等礦物含量較多，礦物晶粒較粗大，以致其礦石品級多為“工業(yè)級礦石”。通過單礦物分析（表3）,可以看出90%以上的銫銣元素都賦存于黑云母或金云母礦物中。遠離侵入體，礦石由原巖為石英質或長英質粉砂巖經(jīng)歷區(qū)域變質后，再經(jīng)巖漿侵入接觸變質和含Cs、Rb等多種成分的巖漿氣液交代作用形成。形成的礦石類型多為黑云母石英片巖、黑云母斜長變粒巖等。礦石呈灰色、深灰色;片狀、粒狀變晶結構，定向片狀、條帶狀，定向斑點狀構造;主要礦物為石英、黑云母、斜長石及電氣石等,副礦物有綠泥石、黃鐵礦、絹云母、白云母、鉀長石、磷灰石、白鈦石、榍石、炭質等。黑云母一般含量10%~30%,呈細微片狀作定向排列，分布比較均勻,常見絹云母化和綠泥石化。該礦石具有區(qū)域變質和氣液蝕變的特征，距離成礦母巖（石英二長閃長巖）相對較遠，接觸交代成礦作用表現(xiàn)較弱,與銫銣礦相關的黑云母含量較少，礦物晶粒較小，分布相對均勻，礦石品級大多屬于貧礦（品位為0.03%左右）。2.2云英巖型銣礦2.2.1礦體特征云英巖型銣（銫鈮鉭錫鈹）礦發(fā)現(xiàn)的礦（化）脈體共65條廣泛分布于以西分坡為中心的狹長地帶（圖3）,礦脈帶呈NEE走向,多數(shù)向S傾傾角60。~80。之間,礦脈帶長度超過5500m,寬度300-1100m。圍巖多為志留系陀烈組地層，巖性為黑云母石英片巖、千枚巖及變質砂巖等。礦體多被20~50m間隔的探槽控制,少數(shù)開展了鉆探驗證臉證深度100m以淺。據(jù)探槽控制的該類型主要脈體統(tǒng)計,礦體控制長度在50~350m之間，達150m以上的有13條占39%,總體傾向170。~180。,傾角61。~88。;脈幅普遍較薄，多數(shù)介于0.3~0.8m之間,平均厚度小于可采厚度0.5m者約占一半。2.2.2礦石特征云英巖型銣(銫鈮鉭錫鈹)礦主要產(chǎn)于志留系陀烈組和奧陶系南碧溝組地層，為巖脈型礦床。原生礦石為云英巖礦石、白云母斜長花崗巖礦石或白云母長石石英巖礦石，風化礦石有云英巖礦石、含白云母石英巖礦石、石英云英巖礦石、白云母巖礦石等,均以富含白云母和石英、長石為特征。云英巖見于風化礦石和原生礦石。呈白色、灰白色;鱗片狀、粒狀變晶結構,部分碎裂結構、糜棱結構，塊狀構造，部分定向構造、流動構造明顯;礦石主要成分為石英、白(絹)云母，占99%以上，部分含鐵質。白云母為片狀、鱗片狀，含量10%-45%,晶體具變形和解理發(fā)生彎曲現(xiàn)象，常有定向分布，片徑變化較大,可分為中細晶(0.5~2mm)、粗晶(2~5mm)和巨晶(5-20mm),且片徑的大小與礦石中銣含量具有較好的正相關關系。白云(斜長)花崗巖礦石,半自形—他形變晶結構局部呈碎裂結構;由斜長石、石英、白(絹)云母及鉀長石等礦物組成，副礦物有電氣石、褐鐵礦、黃鐵礦、白鈦石、高嶺石、透閃石、磷灰石等。白云母及絹云母呈片狀、鱗片狀一顯微鱗片狀,含量5%-15%,片徑0.01-2.7mm。礦石中各種礦物定向分布比較明顯，且具有碎裂結構，受構造裂隙影響。2.2.3化學成分云英巖型銣銫礦石富含硅而低鐵、鎂、鈣，氟和鈮的含量相對較高，含少量錫，主要成礦元素為銣、銫,而且銣大于銫。礦石主要成礦組分為銣、銫。全礦區(qū)65個礦體的Rb2O品位在0.0743%-0.1464%,其中V2、V6、V15號3個已稀疏鉆探控制的礦體，單工程工業(yè)礦平均綜合品位0.1262%-0.2843%,邊界礦平均綜合品位0.0623%-0.1142%,均為Rb2O>Cs2O。礦石除主要元素為Rb之外淌常有Cs、Nb、Ta、Sn、Be達到或者接近共伴生綜合回收工業(yè)指標，例如22個地表具有代表性的揀塊礦石樣品平均含Cs2O0.0277%、含(Nb+Ta)2O50.0209%,V2和V6號礦體共4個鉆孔的切割礦石樣品含Cs2O0.0187%-0.0362%,含(Nb+Ta)2O50.0111%-0.0304%,均可達到邊界品位乃至工業(yè)品位的要求,地表礦體露頭還常見含Sn0.05%~0.6%,組合分析結果表明BeO的含量亦較高。這些有用組分尤其是Nb、Ta的含量同Rb含量呈比較好的正相關性。矽卡巖型礦石產(chǎn)于中酸性石英閃長巖與志留系地層的內(nèi)外接觸帶，具有透輝石、輝石、黑（金）云母、陽起石、透閃石等礦物有時含有少量的硅灰石、尖晶石、綠簾石,但并未含有石榴石，具矽卡巖的特征;礦石中還具