莫桑比克穆塔拉地区铌钽矿地质特征及找矿方向的探讨

王西荣, 李绍侠, 王 哲, 余建军, 秦月琴, 吴海东

(1.东华理工大学 地球科学学院,江西 南昌 330013; 2.安徽省地质实验研究所,安徽 合肥 230001;3.安徽理工大学,安徽 淮南 232000;4.安徽力合工程学校,安徽 合肥 230000; 5.安徽省工业经济职业技术学院,安徽 合肥 230001)

莫桑比克穆塔拉地区铌钽矿地质特征及找矿方向的探讨

王西荣1,2, 李绍侠3, 王 哲1, 余建军4, 秦月琴5, 吴海东5

(1.东华理工大学 地球科学学院,江西 南昌 330013; 2.安徽省地质实验研究所,安徽 合肥 230001;3.安徽理工大学,安徽 淮南 232000;4.安徽力合工程学校,安徽 合肥 230000; 5.安徽省工业经济职业技术学院,安徽 合肥 230001)

在莫桑比克赞比西亚省穆塔拉市地区,已发现铌钽矿体2条,矿石品位最高可达0.079%,最低0.031%,平均0.044%,具有一定的价值。矿床属伟晶岩型,伟晶岩分带性较好。伟晶岩脉是含矿的碱性正长质—二长质花岗岩浆逐步演化的产物;该地区的铌钽矿床中,铌钽矿体几乎都产于钠长石化发育的地段,后期的热液碱质交代对铌钽的富集起到了一定作用;北东向钠化破碎蚀变带是寻找本类矿床的首选方向。

铌钽矿体;赋存状态;伟晶岩

1 区域地质概况

赞比西亚省区域地层由两部分组成:①前寒武纪地层,可细分为两个带,即Irumide带和莫桑比克带。中元古代的Irumide带位于莫桑比克的西北部,新元古代早期的莫桑比克带广泛分布在全国各地。②新元古代晚期的卡丹(Katanguian)地层呈零星分布区内[1-2]。

区域上有北北东—北东向和北西向两组断裂。

岩浆岩以中酸性侵入岩、基性小岩体为主,呈岩床、岩株、岩脉或岩墙产出,侵位于前寒武系区域片麻岩和变质沉积岩内。中酸性侵入岩是“泛非构造运动”的产物[3],岩体均受泛非造山运动影响,表现为多期多阶段岩浆岩—构造—变形,形成条纹状、条带状片麻岩质花岗岩、正长岩、石英正长岩等1Rare metal and Rare Earth deposits in Mozambique,莫桑比克共和国矿产资源部国立地质研究所,1985。。

2 矿区地质概况

2.1 地层

矿区地层主要由中元古代中—深变质程度的楠普拉系(sistema defingoe)地层和古生代卡罗(Karro)群地层、侏罗纪、白垩纪、第三纪和第四纪沉积岩组成。

中元古界楠普拉系岩群系一套滨—浅海相的沉积碎屑岩和火山岩,岩石普遍受区域变质作用影响,变质程度较深,为角闪岩—麻粒岩相,岩石多为片麻岩类。岩性主要为阳起石片岩、角闪岩、角闪片麻岩。零星分布有浅褐黄色中粗粒石榴子石斜长片麻岩、石榴石黑云母角闪石石英—长英质条带片麻岩、灰白色中粗粒石榴子石黑云角闪斜长片麻岩、黑云母角闪石石英—长英质条带状片麻岩。

古生代地层主要为卡罗群,总体上该地层分布在北部和西部,卡罗岩群是一套以陆相砂砾岩、页岩和煤系为主,最大沉积厚度达3 000 m,以发育含煤沉积为代表。盖层为侏罗纪、白垩纪、第三纪和第四纪沉积岩和相关火成岩。侏罗纪和更新世岩层分布在赞比西亚省(Zambezi)峡谷以南和东北部。

在海岸盆地中发育有中生代陆相沉积。少量第三纪和第四纪分布于区内地势低洼地带,为残坡积物和冲积物。

2.2 构造

受泛非造山旋回影响,卡罗期以及期后裂谷作用仍然活跃,发生多期、多阶段的岩浆岩—构造—变形作用,受东西挤压作用影响,断裂构造主要表现为北西向断裂和北北东—北东向断裂发育(Namama构造带)。

Namama构造带为区内北北东—北东发育的主要构造带,该构造带由一组平行排列的线性断裂组成,控制区内伟晶岩脉产出状态。

2.3 岩浆岩

区内岩浆活动比较强烈,赞比西亚省整个北部和中部都有花岗岩出露。主要为新元古代乌龙盖期岩浆岩,早期为基性侵入岩,呈岩株产出,经区域变质作用形成角闪岩、石英岩;晚期为酸碱性侵入岩,岩性为正长岩、碱性花岗岩(Pt3Ulsy),呈岩床状,经区域变质作用形成二长片麻岩,正长片麻岩。次为加里东期和中生代侏罗纪中酸性侵入岩,主要岩性为石英花岗斑岩、石英闪长斑岩、花岗闪长斑岩等[4]。 此外,在变质岩地层中,新元古代正长岩、碱性花岗岩及侏罗系花岗岩及其外围零星出露有脉岩,岩性主要有辉长石、斜长岩、苏长岩、辉绿岩、花岗闪长岩、闪长岩、正长岩、花岗闪长斑岩、石英斑岩、伟晶岩脉、细晶岩脉、石英脉等。岩脉对围岩没有特定的选择性。

3 含矿岩体(伟晶岩脉)特征

3.1 伟晶岩脉数量、分布、形态、规模及产状

上莫洛奎穆塔拉地区共发现22条伟晶岩脉(图1),位于莫桑比克褶皱带的中偏南部,区内的伟晶岩脉均侵入于中元古界楠普拉系变质沉积岩—石英长石片麻岩内,伟晶岩脉及其矿床的分布受北北东—北东向和北西向断裂控制。

上莫洛奎穆塔拉地区共发育有22条伟晶岩脉,岩体呈脉状、透镜状、穹窿状等,走向以北北东—北东为主,其次北西向,倾角30°～89°不等。岩体长135～681 m,厚度一般几米—十几米(0.91～18.38 m),延深数十米—数百米,在透镜状膨胀部位的厚度达13.38 m,矿体特征见表1。

图1 莫桑比克共和国赞比西亚省上莫洛奎地区穆塔拉铌钽矿2595L地形地质图Fig.1 No 2595L map of topography and geology about Motala niobium and tantalum ore on Moluokui area in Zambezia province of Mozambique Republic1.中元古代楠普拉系莫洛奎组石英长石片麻岩;2.伟晶岩脉带及编号;3.伟晶岩采坑;4.河谷沙金采坑;5.片麻理产状;6.古探槽及编号;7.2012年度施工探槽及编号;8.古浅井及编号。

3.2 伟晶岩岩相学特征

伟晶岩呈脉状成群产出,具有粗粒或巨粒结构,粒径通常超过50 mm,晶体最大可以达到数米甚至十米以上,带状构造。主要由长石、石英和云母组成,常见的矿物组合有微斜长石+钠长石+石英+白云母+其它,微斜长石35%～40%,钠长石30%～35%,石英15%～20%,云母10%。岩石中微斜长石含量高于或略高于钠长石,为正长—二长质伟晶岩。在Marropino矿区,钻探已揭露到深部的正长—二长花岗岩,证明伟晶岩脉与花岗岩体有密切的成因联系[2]。

表1 上莫洛奎穆塔拉地区图幅内伟晶岩脉分布数量统计表

受岩浆演化结晶先后顺序的不同,流体自交代作用的发生,成岩期及期后构造作用的叠加、改造以及后期热液活动的影响,使不同阶段的伟晶岩中造岩矿物显示出不同的构造特征[5-7]。

岩浆结晶阶段:微斜长石呈现他形粒状,大小1.5～3 mm,较粗大;石英呈现不规则填隙粒状;斜长石他形—半自形柱粒状,2～5 mm。

自交代阶段:本阶段主要造岩矿物粒径大小和分布不均匀,电气石更多地出现在钠长石伟晶岩中。可见钠长石交代微斜长石,形成港湾结构、溶蚀结构、交代残余结构,另见粒状钠长石呈棋盘格状分布;钠长石化明显;石英呈现他形粒状,分布于裂隙及粒间,硅化作用显著。白云母呈片状、鳞片状。结晶矿物颗粒边部及裂隙中出现白云母化,少量云英岩化。 电气石呈现淡墨绿色、黄色,针柱状,集合体呈扇状。

伟晶岩中均出现矿物脆—韧性变形特征,表现为长石斑晶多破碎,产生裂隙。钠长石双晶弯曲、扭折、错断,可见变形带。微斜长石错断,残斑状赋存。石英碎粒化,局部重结晶。白云母扭折、错断,部分鳞片状白云母糜棱岩化显著。在岩石裂隙内或长石、石英矿物粒间充填有不规则细脉状的长英质脉,说明伟晶岩脉受到后期热液活动的影响。

3.3 伟晶岩脉结构构造

伟晶岩脉具文象结构、交代残余结构、伟晶或巨晶结构,一般均具有较为明显的分带构造。目前可分成外侧带、中间带及内核带。剖面上,外侧带位于中间带两侧,为长石石英构成的文象结构或粗粒结构带,含少量黑云母;中间带位于外侧带与内核带之间,在脉的中部,宽约1 m,巨粗粒或伟晶结构,主要由石英、长石构成,含少量电气石,矿物颗粒1～10 cm不等;内核带主要由石英巨晶块体出露,不少晶体达2 m。见图2-图4。

图2 TC5伟晶岩分带性Fig.2 Pegmatite zone in TC5

图3 TC5伟晶岩外侧带——石英、长石及黑云母Fig.3 Pegmatite lateral zone-coarse quartz,feldspar and biotite(black)in TC5

图4 内核带石英Fig.4 Pegmatitic core zone-quartz

3.4 矿化特征及分带性

伟晶岩脉在不同方位矿化不同,一般北东向—北北东向则以稀有金属或稀有分散元素为主[8],北西向则以稀土元素矿化为主,即由LiBeNaTa—TREE方向变化。在同一方位上,矿化不仅在结构与构造上具分带性(即由外侧带—中间带—内核带),金属元素也具一定的分带性,即金属元素矿化表现由边部到内核部依次为LiNaTa—LiBeNaTa—BeWZrBiNaTa逐渐升高的趋势。

为研究矿化的分带性,在TC5探槽中采用刻槽方法,以横切矿体所在的中心部位,自矿体边部向矿体中心连续进行取样,直至控制住矿体为止,采集试样为新鲜未风化的岩石,样品重量不得少于5 kg,样品送广东有色金属研究院分析测试中心采用电感耦合等离子质谱仪(ICP-MS)测定元素的含量,结果见表2。

从表2可知,矿体边部以锂铌钽矿化为主,接近矿体则以锂铍铌钽矿化为主,锂矿化渐趋弱,在矿体中心部位则出现以铍钨锆铌钽等矿化为主,显示出矿化特征从稀有金属锂铍铌钽向稀有难熔分散元素演化趋势[9-10]。

表2 样品分析测试结果表

注:以上测试数据由广东有色金属研究院分析测试中心测定(2012-11-12)。

3.5 伟晶岩蚀变特征

区内伟晶岩蚀变主要有钾长石化、钠长石化、云母化、云英岩化等。矿床产于钠长石化的构造破碎带中,铌钽的富集与破碎带内的钠长石化之间存在较为密切的关系。

4 矿体特征

4.1 形态、规模及产状

矿区发现两条铌钽矿体,编号为Ⅰ、Ⅱ号,均产于伟晶岩脉中,矿体的形态完全受控于伟晶岩脉的形状,随其变化而变化。矿体的分布形态见图5。

在Ⅰ号伟晶岩脉中矿体呈脉状产出,由TC5、TC6、QK1控制,控矿长100 m,厚度1.0～9.2 m,最厚达9.2 m,一般在3.2 m左右。矿体走向总体呈北东向,产状150°∠30°在QK1处,矿体发生膨大,且走向转为北西向;Ⅱ号伟晶岩矿体呈脉状产出,控矿长120 m,厚度1.6～8 m,矿体形态分支复合明显;矿体在TC10处,产生分支成两脉,矿体产状变化较大,产状135°～190°∠60°～89°;在TC9处,产状发生变化,走向北北东向至北西向,然后又转成北东向。

4.2 矿体的物质组成

4.2.1 矿物组成

Ⅰ号矿体 矿石矿物有铌铁矿、铌钽铁矿、锡钇铌矿、钛铁金红石、黑钨矿、辉铋矿、硅铍钇矿、含锂云母、锆石等;脉石矿物有石英、长石、黑云母、电气石、独居石等;主要金属矿物有铌铁矿、铌钽铁矿、黑钨矿、辉铋矿等。

Ⅱ号矿体 矿石矿物有铌铁矿、钽铁矿、铌钽铁矿、锡钇铌矿,含稀土元素矿物、少量的黑钨矿、辉铋矿、细晶石等;脉石矿物有石英、长石、白云母等,主要金属矿物有铌铁矿、钽铁矿、铌钽铁矿[11-12]。

矿石矿物主要为铌钽铁矿,其分子式为(Fe,Mn)(Nb,Ta)2O6,斜方晶系。晶粒呈粒状、块状、放射状、晶簇状,表面光滑,铁黑色—褐黑色。性脆,有弱磁性,产于花岗伟晶岩脉中,与石英、长石、白云母、锂云母、电气石、锆石等共生[13]。

4.2.2 矿石的化学成分

Ⅰ号矿体 主要金属矿物以铌钽铁矿为主。(Ta,Nb)2O5平均品位0.030%,单工程中(Ta,Nb)2O5平均品位TC5 0.042%,TC6 0.031%,QK1 0.079%。

Ⅱ号矿体 (Ta,Nb)2O5平均品位0.032%,单工程中(Ta,Nb)2O5平均品位分别是TC7 0.075%,TC8 0.012%,TC9 0.027%,TC10 0.049%。

矿石品位最高可达0.079%,最低0.031%,平均0.044%,铌钽矿体的围岩及夹石主要为不具工业价值的伟晶岩脉或片麻岩。

5 结论与找矿方向

(1) 碱性伟晶岩脉是碱性正长质—二长质花岗岩浆逐步演化的产物。含矿的碱性花岗伟晶岩是花岗质岩浆分异演化的结果,此外,在该地区的铌钽矿床中,铌钽矿物几乎都富集在钠长石化发育的地段,后期的热液碱质交代对铌钽的富集起到了一定作用。

图5 穆塔拉地区伟晶岩型铌钽矿地形地质图Fig.5 The map of terrain and geology that is niobium and tantalum ore of pegmatite type on Motala area1.铌钽矿体及编号;2.中元古界普拉系莫洛奎组石英长石片麻岩;3.伟晶岩矿体及编号;4.推测地质界线;5.产状;6.古探槽及编号;7.2012年度施工探槽及编号;8.浅坑及编号;9.采样位置及编号。

(2) 金属元素矿化表现由边部到内核部依次为LiNaTa—LiBeNaTa—BeWZrBiNaTa逐渐升高的趋势[14]。

(3) 矿床明显受北东向构造控制,矿体产于钠化蚀变岩破碎带中,北东向构造蚀变带是寻找该类型矿床主要找矿方向。

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(责任编辑：陈姣霞)

Discussion about Geological Characteristics and Prospect of Finding Mineral ofNiobium and Tantalum Ore in Motala Area of Mozambique

WANG Xirong1,2, LI Shaoxia3, WANG Zhe1, YU Jianjun4, QIN Yueqin5, WU Haidong5

(1.EastChinaInstituteofTechnology,Nanchang,Jiangxi330013; 2.GeologicalExperimentInstituteofAnhuiProvince,Hefei,Anhui230001;3.AnhuiUniversityofScienceandTechnology,Huainan,Anhui232000; 4.AnhuiLiheEngineeringSchool,Hefei,Anhui230001;5.TheCareerTechnicalCollegeofIndustrialEconomicsofAnhuiProvince,Hefei,Anhui230001)

The two niobium and tantalum ore-body have been discoveryed through doing a amount of geological working in Motala area of Zambezia province of Mozambique Republic,the ore grade is up to 0.079%,the lowest one is 0.031%,an average of one is 0.044%,and it have a better value. They are all the pegmatite type. The pegmatite has a better belt. The vein of pegmatite is the product that the alkaline syenite and two dioritic granitic magma gradually evolve.Niobium and tantalum ore deposits are almost located in the belt of albitization in this region. Later alteration of hydrothermal alkali plays a important role in the enrichment of niobium and tantalum;it point out a priority direction that in the NE fractured zone with Na alteration will find this kind of ore deposits.

niobium and tantalum ore body; occurrence; pegmatite

2015-04-01;改回日期:2015-05-19

王西荣(1970-),男,高级工程师,硕士,地质学专业,从事区域地质及矿产地质勘查工作。E-mail:214502468@qq.com

P618.79; P618.86

A

1671-1211(2016)01-0055-05

10.16536/j.cnki.issn.1671-1211.201601009

数字出版网址:http://www.cnki.net/kcms/detail/42.1736.X.20151217.0912.004.html 数字出版日期:2015-12-17 09:12