遼寧東部地區(qū)偉晶巖墻型鐵礦床地質(zhì)特征及成因分析

遼寧東部地區(qū)偉晶巖墻型鐵礦床地質(zhì)特征及成因分析

黃巖耀巖鋯礦是湖南省最具勘探前景的金屬礦。20世紀(jì)60年代，湖北省地質(zhì)秘書處711隊對該礦區(qū)進行了詳細的調(diào)查，總結(jié)了該礦區(qū)的地質(zhì)特征，并估算了礦區(qū)的長期儲量。由于當(dāng)時條件有限,前人對該礦區(qū)地質(zhì)特征、成礦規(guī)律及礦床成因并未作深入研究。我們通過進一步工作,主要進行了大量巖石化學(xué)成分分析、同位素年齡測定及礦區(qū)地質(zhì)特征的總結(jié),基本確定了礦區(qū)偉晶巖脈的特征及其成礦富集規(guī)律,同時對礦床成因進行了初步探討。1斷裂形跡及巖性礦區(qū)位于湘東北幕阜山-銅盆寺隆起的北部,幕阜山花崗巖體之南西緣,屬花崗巖與板溪群片巖內(nèi)外接觸帶之偉晶巖密集區(qū)(圖1)。區(qū)內(nèi)以NNE向斷裂構(gòu)造形跡為主。礦區(qū)北部以幕阜山燕山晚期花崗巖為主,其巖性主要為細粒二云母花崗巖,次為中細粒黑云母花崗巖、片麻斑狀中細粒黑云母花崗巖2。南部以板溪群片巖及混合巖為主,二者接觸帶呈EW向曲折延伸,接觸面傾向南,傾角25°～35°,接觸面與流面產(chǎn)狀大致平行,呈波浪式起伏,在向南部凸起部位為礦化好、規(guī)模大的偉晶巖脈密集地段。1.1交代作用分析礦區(qū)偉晶巖脈異常發(fā)育,為區(qū)域上秦家坊-大橋灣偉晶巖脈密集帶,主要呈NNE、NE及EW向走向,受區(qū)域構(gòu)造的低序次構(gòu)造裂隙及巖體原生X節(jié)理控制,原生節(jié)理均充填有大小不一的偉晶巖脈,控制了偉晶巖脈的產(chǎn)狀、規(guī)模及形態(tài)。特別是邊緣相中NEE向的縱節(jié)理,控制了多數(shù)礦化偉晶巖,故其形態(tài)是多種多樣的,如巖株狀、各種脈狀以及似層狀等。巖脈規(guī)模一般不大,多具分枝交叉、復(fù)合現(xiàn)象,但數(shù)量極大,礦區(qū)內(nèi)已發(fā)現(xiàn)偉晶巖脈500余條,其類型可劃分為文象-準(zhǔn)文象偉晶巖、中粗粒偉晶巖及塊體偉晶巖三類。一般規(guī)模大者具良好的帶狀構(gòu)造,由偉晶巖脈邊緣至中心依次為文象(準(zhǔn)文象)帶—中粗粒帶—塊體帶—石英核心帶,各帶礦物顆粒表現(xiàn)為由細到粗的特點。該區(qū)偉晶巖脈最重要的特征是具有復(fù)雜的交代作用。按交代作用進行的強度可分為強交代、中交代和弱交代,交代殘余愈少,長石牌號愈低則交代作用愈強。按交代集合體的特征可分為四個交代階段,它們依次為白云母化階段、鈉長石化階段、云英巖化階段和鋰云母化階段1。白云母化階段:脈體中常見羽毛狀白云母-石英交代體呈團塊狀或不規(guī)則狀沿分異較好的塊體帶與中粗粒帶之間發(fā)育。鈉長石化階段:脈體中較普遍見到各種呈團塊狀或細脈狀、帶狀的石英-鈉長石集合體。鈉交代作用從早到晚逐漸增強,鈉長石粒度從粗到細。云英巖化階段:形成各種白云母-石英細粒集合體,常疊加在鈉長石交代集合體上。鋰云母化階段:只有在少數(shù)規(guī)模較大和交代作用強烈的脈體中間部位才可見到。其中以鈉長石化作用為主,其交代集合體面積最大者可占脈體面積的15%,鈉長石乃是該作用的主要產(chǎn)物。綜合分析各世代不同鈉長石交代集合體的化學(xué)組分(表1),可得出如下規(guī)律:鈉長石化作用由第一世代至第三世代,反映出交代強度由弱至強;化學(xué)組分SiO2,Al2O3,Na2O,Nb2O5+Ta2O5和BeO,除鋰云母化階段SiO2,BeO有所減少外,其余均愈晚含量愈趨增加,而TiO2,Fe3++Fe2+,CaO,K2O,CaO/Na2O,K2O/Na2O則隨著交代作用的進展,趨于減少。根據(jù)鉆孔巖心分析資料,沿水平方向交代作用的變化規(guī)律為:脈體由中心向兩側(cè)鈉長石化由強至弱,交代面積由少至多。沿垂直方向以脈的膨脹部位為中心,向地表交代作用逐漸減弱,向深部則急劇減弱。偉晶巖脈主要造巖礦物有斜長石、石英、鈉長石、白云母,其次為綠柱石、鋰云母、磷灰石、鋰輝石、電氣石、鉭鐵礦、鈮鐵礦、硅鈹石、磷鋁石等,成分十分復(fù)雜。1.2礦物學(xué)特征該礦區(qū)已發(fā)現(xiàn)7個偉晶巖型鈮鉭礦體,其產(chǎn)狀、形態(tài)主要受斷裂構(gòu)造控制。一般在花崗巖體內(nèi)或邊緣相受EW向張裂隙控制的偉晶巖脈中,鈮鉭礦化較好,上述7個鈮鉭礦體均屬此類型,而在遠離巖體的片巖區(qū)內(nèi)的偉晶巖脈中尚未發(fā)現(xiàn)鈮鉭礦化。礦體大多呈脈狀,在裂隙相交或轉(zhuǎn)折處,呈透鏡狀的膨脹,而向深部呈楔形,以至于尖滅,礦帶一般延深100m左右。其中最有前景的Ⅰ號礦體厚1.90m左右,長約150m,東西走向,傾向南,傾角65°左右;礦石品位Ta2O5平均為0.051%(最高0.104%),Nb2O5平均為0.036%(最高0.08%)。礦體剖面特征見圖2。另外6條脈體規(guī)模大小不一,平均品位Ta2O50.01%～0.044%,Nb2O50.01%～0.04%,礦體厚1～2m,長數(shù)十至百余米。偉晶巖脈中鈮、鉭的賦存狀態(tài)主要呈粗晶綠柱石、鈮鉭鐵礦集中于分異晚期的塊體帶中,其次呈細晶綠柱石及鈮鉭鐵礦富集于鈉長石化中粗粒帶中,而文象-準(zhǔn)文象帶中綠柱石、鈮鉭鐵礦極少。礦石以花崗偉晶結(jié)構(gòu)、條帶狀構(gòu)造為主,主要礦物成分為鈮鉭鐵礦、綠柱石,其次為鉭鐵礦等。礦石化學(xué)成分,原生鈮鉭鐵礦為:Nb2O543%,Ta2O527%,TiO22.22%。交代的細粒鈮鉭鐵礦為:Nb2O538.73%,Ta2O538.36%,TiO23.62%。粗粒塊狀綠柱石BeO含量平均為12.9%。由于該區(qū)偉晶巖脈多達500余條,故預(yù)測其鈮鉭稀有金屬資源量將較為可觀。且礦區(qū)產(chǎn)有多種稀有元素礦物,除鈮、鉭鐵礦之外,還有鈹?shù)V、鋰輝石、鋰云母、綠柱石等。2偉晶巖漿的結(jié)晶作用及交代作用該區(qū)鈮鉭礦床的類型為偉晶巖型稀有金屬礦床,礦床為巖漿—交代作用形成。前人對偉晶巖脈作過許多礦物學(xué)、巖石學(xué)方面的研究工作。含稀有金屬礦床的偉晶巖一般都與花崗巖在空間上有聯(lián)系。本鈮鉭礦床位于幕阜山巖體邊緣,在成因和空間上都與幕阜山花崗巖體有關(guān),表現(xiàn)在含鈮鉭礦的偉晶巖脈與幕阜山巖體產(chǎn)出的時空關(guān)系和化學(xué)成分的相似性上(表2),說明偉晶巖的物質(zhì)組分來自附近的花崗巖。偉晶巖的形成過程就是一個從巖漿到熱液的演化過程,在偉晶巖形成的前期,結(jié)晶(分異)作用是主要的,由于溫度的降低,使組成偉晶巖的主要礦物,如長石、石英和云母以及一些稀有元素礦物,如綠柱石、鈮、鉭鐵礦等,從偉晶巖熔漿中逐漸結(jié)晶出來,在比較穩(wěn)定的封閉環(huán)境中,由于揮發(fā)組分的參加(云母片巖類的存在,說明區(qū)內(nèi)巖石相當(dāng)富含揮發(fā)份,因為云母中需要揮發(fā)份OH-,F-參與組成分子),可使熔漿的結(jié)晶溫度降低,粒度變小,有利分異作用的進行,隨著結(jié)晶作用的進行,可產(chǎn)生分異現(xiàn)象,形成完好的帶狀構(gòu)造。同時,由于揮發(fā)組分的存在,將增加偉晶巖漿的內(nèi)應(yīng)力,在構(gòu)造應(yīng)力的作用下,可侵入到母巖的外殼或節(jié)理裂隙中及圍巖構(gòu)造裂隙中形成偉晶巖脈。從偉晶巖脈圍巖及脈體的化學(xué)分析資料可知,圍巖性質(zhì)對脈體分異作用影響很大(表3)。產(chǎn)于片巖中的偉晶巖脈地段偉晶巖漿有明顯的Al,K,Na元素的帶出和圍巖Ti,Fe,Mg元素的帶入,具體表現(xiàn)在這種偉晶巖缺乏鈉長石化,而富含黑云母和鈦鐵礦。而產(chǎn)于花崗巖中的偉晶巖表現(xiàn)了偉晶巖漿繼承了花崗巖漿的物質(zhì)成分,未見明顯的混雜現(xiàn)象,使偉晶巖漿能在穩(wěn)定的結(jié)晶條件下形成分異較好的偉晶巖。由于Nb,Ta等稀有元素均屬大半徑的高電荷陽離子,它們與揮發(fā)份都主要富集于花崗質(zhì)殘余巖漿即偉晶巖漿中。而在偉晶巖演化的后期階段,交代作用非常發(fā)育。引起交代作用的溶液,主要來自偉晶巖本身,表現(xiàn)為早期晶出的礦物為后期礦物所交代溶蝕。實際上在偉晶巖漿演化的各個階段都有程度不等的Nb,Ta獨立礦物的析出。該區(qū)偉晶巖脈主要交代作用為鈉長石化作用,次為白云母化、鋰云母化。鈉長石化與鈹、鈮和部分鉭的成礦關(guān)系密切,這主要是由于在溶液中,稀有金屬元素常與K,Na等物質(zhì)組成易溶的絡(luò)合物,當(dāng)在交代強烈及成礦有利的條件下,絡(luò)合物被破壞,產(chǎn)生鹼質(zhì)交代作用。Be,Nb,Ta便富集成浸染狀、單向緊集狀、鏈狀綠柱石鈮鉭鐵礦,即形成偉晶巖型稀有金屬礦床。礦物周圍殘留著由于鈉長石化交代作用的微斜長石交代殘余體,證明是鈉交代鉀過程形成的。而鈹?shù)牡V化主要與強鈉長石化有關(guān),鈮鉭鐵礦礦化則與白云母化、鋰云母化、云英巖化有關(guān)。3礦物資源和稀有元素礦平江縣瑚鈮鉭稀有金屬礦床屬偉晶巖型,礦床為巖漿交代作用形成,礦體在成因與空間上均與幕阜山花崗巖體有關(guān)。礦體一般位于幕阜山花崗巖體內(nèi)或邊緣相受EW向張裂隙控制的偉晶巖脈中。礦體向深部呈楔形,一般延伸100m