河南省方城北碱性岩铌钽矿化及赋存状态

雷大景，向媚

（河南省地质矿产勘查开发局第三地质矿产调查院，河南 信阳 464000）

河南省方城北碱性岩铌钽矿化及赋存状态

雷大景，向媚

（河南省地质矿产勘查开发局第三地质矿产调查院，河南 信阳 464000）

河南省方城北碱性岩从北西-南东主要由宋坟碱性岩体、双山碱性岩体、塔山碱性岩体组成。本次对该碱性岩采用化学分析、人工重砂、电子探针等方法进行了研究，结果表明宋坟和双山碱性岩体内部相霞石正长岩、塔山北霓石正长细晶岩铌含量较高，且从北西-南东向铌含量增高趋势明显；宋坟霞石正长岩含铌矿物为烧绿石，常被磁铁矿包裹；双山霞石正长岩含铌矿物为烧绿石，主要与磁铁矿呈连体分布；塔山北霓石正长细晶岩含铌单矿物主要为铌铁矿，多呈单体解离分布。根据含矿岩体规模大小、铌钽含量高低及含铌矿物分离解体难易程度，建议下步对双山霞石正长岩、塔山北霓石正长细晶岩开展工作，该处有望成为中型铌钽矿产地。

方城北碱性岩；霞石正长岩；霓石正长岩；霓石正长细晶岩；含铌矿物

方城北碱性岩铌钽矿化发现于上世纪六十年代［1］，基本查清了含铌钽岩石类型及分布，但局限于当时实验手段，对铌的工业矿物及其赋存状态未作进一步研究。目前对方城北碱性岩的研究主要集中于岩石地球化学特征及构造意义［2-4］、成矿作用［5］、稀有金属及稀土金属矿化方面［6］。本文对方城北碱性岩不同岩石类型进行了化学分析，并对铌钽含量较高的霞石正长岩及霓石正长细晶岩通过人工重砂、电子探针分析，研究了铌钽赋存状态。研究成果可对该区今后进一步开展地质工作提供借鉴。

1 地质概况及岩相学特征

方城北碱性岩产于秦岭造山带东段，栾川-明港（区内称丹霞寺-维摩寺断裂）深大断裂北侧（图1a）。地理上位于方城北宋坟-双山-塔山一带（从西到东）。栾川-明港深大断裂是华北地台和北秦岭褶皱带的分界线，呈北西向从工作区南部穿过。断裂带北侧属华北地层区，出露地层主要为中元古界熊耳群、上元古界栾川群以及下古生界陶湾群；断裂带南侧属北秦岭地层区，断续出露中元古界宽坪岩群。

宋坟-双山-塔山碱性岩带呈NW-SE向展布（图1b），长近20 km，宽约0.5～4 km，侵入于上元古界栾川群中，后被燕山期斜长花岗岩侵入。该碱性岩带由数个小岩株构成，平面上呈不规则椭圆状、弧状，主要岩性为绢云母化正长岩、片麻状黑云母正长（斑）岩、霞石正长岩。

宋坟岩体出露面积约8 km2，呈不规则带状NWSE向展布，主要岩石类型为片麻状黑云母正长（斑）岩。岩体发育三相：内部相为霞石正长岩，呈椭圆状、弧状分布；中间相为片麻状黑云母正长（斑）岩；边缘相为绢云母化正长岩，分布于岩体南东侧。

双山岩体出露面积约2 km2，呈多边形不规则小岩株，主要岩石类型为片麻状黑云母正长（斑）岩。该岩体也发育三相：内部相为霞石正长岩，主体呈椭圆状分布，次呈条带状分布；中间相为片麻状黑云母正长（斑）岩；边缘相为绢云母化正长岩，分布于岩体北部与围岩接触附近。该岩体内部后期发育伟晶岩脉-霓石正长岩。

塔山岩体出露面积约2 km2，呈不规则多边形小岩株，岩性为绢云母化正长岩，在塔山北坡有霓石正长细晶岩侵入，呈条带状、港湾状分布。

2 碱性岩的铌钽含量及矿化特征

为了解本区各类碱性岩的铌钽矿化情况，分别垂直三个碱性岩体的长轴方向布置剖面，剖面穿越岩体的边缘相、中间相、过渡相，以连续刻槽法为主，辅以拣（打）块采样，共采集183件样品，送至中国地质科学院郑州矿产综合利用研究所、河南省岩石矿物测试中心，进行化学分析，分析项目为Nb2O5、Ta2O5，测试方法为微波消解、ICP测定。对化学分析结果进行了统计，见表1。

宋坟碱性岩由边缘相至内部相铌钽含量逐渐趋高，内部相霞石正长岩Nb2O5平均含量0.030 4%，Ta2O5平均含量0.002 61%，（Ta，Nb）2O5含量0.033%，高于碱性长石花岗岩型铌矿床最低工业品位（（Ta，Nb）2O5≥0.024%～0.028%）［8］，低于原生铌矿床边界品位（（Ta，Nb）2O5≥0.05%～0.06%）。

双山碱性岩体内部相霞石正长岩，经剖面连续刻槽取113件化学样，Nb2O5平均含量0.044 5%，Ta2O5平均含量0.003 4%，（Ta，Nb）2O5平均含量0.048 0%，其中28件化学样达原生铌矿床边界品位，4件达最低工业品位，地表圈定5个低品位原生铌矿体，1个工业品位原生铌矿体；另稀土总量TRE2O3含量0.13%，主要为轻稀土，达到离子吸附型轻稀土矿床的最低工业品位。双山碱性岩体内的伟晶岩脉-霓石正长岩呈条带状分布，长10～50 m，宽1～2 m，经取样分析，（Ta，Nb）2O5含量0.086 7%，达到原生铌矿床最低工业品位要求。

塔山碱性岩体中的霓石正长细晶岩经地表取样分析，共42件化学样，其中6件达原生铌矿床边界品位，36件达工业品位，Nb2O5平均含量0.0905%，Ta2O5平均含量0.00413%，（Ta，Nb）2O5平均含量0.0946%，超过原生铌矿床最低工业品位。

综合上述，方城北碱性正长岩铌钽矿化空间分布上具有以下特征：

（1）从边缘相（绢云母化正长岩）—中间相（片麻状黑云母正长（斑）岩）—内部相（霞石正长岩），铌钽含量有逐渐增高趋势。

（2）将方城北碱性岩不同地段同种岩性铌钽含量作比较，可以看出铌钽含量分布从NW（宋坟）—SE（塔山北）有明显增高趋势。

3 碱性岩中铌的赋存状态

3.1 人工重砂分析

为了查明铌元素赋存状态，分别对宋坟及双山霞石正长岩、塔山北霓石正长细晶岩进行系统人工重砂样采集，送中国地质科学院郑州矿产综合利用研究所分析。人工重砂分析（表2）显示在宋坟及双山霞石正长岩中发现烧绿石、铌铁矿，并见稀土矿物独居石、氟碳铈矿；塔山北霓石正长细晶岩中发现铌铁矿，确定了三处碱性岩有进一步开展地质工作的价值。上述矿石矿物特征简述如下：

铌铁矿：铁黑色，呈板状、短柱状，强金属光泽，晶体以细粒为主，粒径0.01～0.30 mm。

烧绿石：肉粉色，他形粒状、棱角块状，透明—半透明，油脂光泽，粒经0.03～0.30 mm。

独居石：黄绿色，粒状，玻璃光泽，粒径0.01～0.05 mm。

氟碳铈矿：黄色，棱角块状，透明—半透明，油脂光泽，中高硬度，粒径0.03～0.60 mm。

3.2 电子探针分析

为准确了解铌钽单矿物的赋存状态、颗粒大小及Nb2O5、Ta2O5的含量等，对宋坟霞石正长岩、双山霞石正长岩、塔山北霓石正长细晶岩进行电子探针分析。

3.2.1 宋坟霞石正长岩电子探针分析

宋坟霞石正长岩电子探针分析结果见表3、图2。表3中6个点经分析均为烧绿石 ，Nb2O5含量43.583%～53.943%。

以氧原子数目为基础计算烧绿石的分子式［9-10］，根据电子探针的分析数据的平均值为依据，计算其平均化学成分的分子式为：Al0.01Si0.01Na0.60Ca1.10Fe0.02Ti0.43Ta0.07Nb1.40O6(F，OH)（表4）。

3.2.2 双山霞石正长岩电子探针分析

对双山霞石正长岩电子探针分析结果见表5、图3。表5中16个点经分析均为烧绿石，Nb2O5含量55.883%～60.624%。同理计算其平均化学成分的分子式为 Al0.01Si0.01K0.01Na0.62Ca1.10Mn0.01Fe0.02Ti0.27Ta0.04Nb1.56O6(F，OH)。

3.2.3 塔山北霓石正长细晶岩电子探针分析

塔山北霓石正长细晶岩电子探针分析结果见图4、表6。从表6分析，点2、11、12、14、15、16、17为含钽铌赤铁矿，点22为含铌钛铁矿，其余均为铌铁矿，Nb2O5含量54.546%～81.787%，平均71.089%。

同理以氧原子数目为基础计算铌铁矿的分子式［9］，根据电子探针的分析数据的平均值为依据，计算其平均化学成分的分子式（表7）。从表7可以得出塔山北霓石正长细晶岩中的铌铁矿的平均化学分子式为：Si0.01Ca0.02Mg0.01Y0.02Ti0.21Fe0.31Mn0.63Ta0.02Nb4.77O6。

综合人工重砂及电子探针分析结果，将方城碱性岩铌钽赋存状态归纳如下：

（1）宋坟霞石正长岩含铌单矿物为烧绿石，呈细粒浸染状分布，粒度多在0.002～0.03 mm之间，主要被磁铁矿包裹。

（2）双山霞石正长岩含铌单矿物为烧绿石，呈细粒浸染状分布，粒度多在0.002～0.03 mm之间，主要与磁铁矿呈连体分布，次被石英包裹。

（3）塔山北霓石正长细晶岩含铌单矿物主要为铌铁矿，呈单体解离分布，少量与赤铁矿及石英连生，粒径在0.02～0.06之间，钛铁矿、赤铁矿的粒度较粗是钽、铌的主要分散矿物。

4 结论

（1）方城北碱性岩主要由三部分组成，从西到东分别为宋坟碱性岩体、双山碱性岩体、塔山碱性岩体。

（2）铌、钽矿化主要赋存于上述三个碱性岩体内部相霞石正长岩及霓石正长岩脉、霓石正长细晶岩中。

（3）宋坟及双山霞石正长岩含铌单矿物为烧绿石，粒度多在0.002～0.03 mm之间，分别被磁铁矿包裹或与磁铁矿呈连体分布、次被石英包裹；塔山北霓石正长细晶岩含铌单矿物主要为铌铁矿，粒径在0.02～0.06 mm之间，主要呈单体解离分布。

（4）根据化学样分析、人工重砂及电子探针分析结果，认为双山霞石正长岩和塔山北霓石正长细晶岩具有很好的找矿前景，经进一步工作有望成为中型铌钽矿产地。

致谢：本文在成文过程中得到了中国地质调查局天津地质调查中心曾威工程师、中国地质科学院郑州矿产研究所马驰高级工程师的悉心指导，在此表示衷心感谢！

参考文献：

[1]河南省地质局豫13队.方城碱性岩及毛集-尖山含铌铁矿花岗岩一九六一年地质普查总结报告[R]，河南信阳:河南省地质矿产勘查开发局第三地质矿产调查院，1962.

[2]张正伟，朱炳泉，常向阳.东秦岭北部富碱侵入岩带岩石地球化学特征及构造意义[J]，地学前缘（中国地质大学，北京），2003，10（4）：507-519.

[3]张正伟，周玲棣，朱炳泉，等.东秦岭北部富碱侵入岩的主要矿物组成[J]，矿物学报，2002，22（1）：67-74.

[4]张正伟、潘振祥、戴耕.华北陆块南缘富碱侵入岩岩石组合及时空分布[J]，河南地质，1996，14（4）：263-271.

[5]梁涛，卢仁，卢欣祥，等.河南省霞石正长岩地质特征及其成矿作用[J]，地质与勘探，2012，48（2）：288-296.

[6]梁涛，白凤军，卢欣祥，等.河南省方城北部正长岩岩体稀有金属、稀土元素的矿化[J]，资源导刊地球科技版，2014（1）：9-12.

[7]曾宪友，孙国锋，晃红丽.东秦岭铜山-天目山铝质A型花岗岩特征用构造意义[J]，地质调查与研究，2010，33（4）291-298.

[8]邵阙年，陶维屏矿产资源工业要求手册[M].北京：地质出版社，2012年修订本.

[9]孙延锦.铌铁矿-钽铁矿组矿物鉴定方法[J]，地质与勘探，1964（3）：28-31.

[10]丁孝石，陈德潜，高记生，等.铌钽矿物鉴定手册[M]，北京：中国工业出版社，1964，33-36.

Mineralization and occurrence of niobium and tantalum of the alkaline in northern Fangcheng county，Henan province

LEI Da-jing,XIANG Mei

(NO.3 Institute Geological&Resources Survey of Henan Geolgical Bureau,Xinyang Henan 464000,China)

Alkaline rock in the northern Fangcheng county is mainly composed of three alkaline rock bodies in Songfen,Shuangshan and Tashan from north west-south east.Through chemical,artificial heavy concentrate and EPMA analysis,we found that niobium content is high in the nepheline syenite of Songfen alkaline rock body and Shuangshan alkaline rock body and in the aegirine aplitic syenite of Tashan alkaline rock body,and from the north west-south east niobium content increased obviously.Niobium-bearing monomineral in the nepheline syenite of Songfen is pyrochlore,mainly with magnetite package;niobium-bearing monomineral in the nepheline syenite of Shuangshan is pyrochlore,conjoined distributed mainly with magnetite;niobium-bearing monomineral in the aegirine aplitic syenite of Tashan is columbite,apearing main monomer solution distribution.According above,it is suggested that the next exploration is nepheline syenite of Shuangshan,and aegirine aplitic syenite of Tashan northern for medium niobium tantalum deposit.

alkaline rock in northern Fangcheng county；nepheline syenite；aegirine syenite；aegirine aplitic syenite；niobium-bearing monomineral

P588.15

A

1672－4135（2017）01－0055-08

2017-01-12

河南省国土资源厅地质勘查基金项目“河南省碱性长石花岗岩矿带‘三稀’矿产调查”

雷大景（1969-），男，河南省桐柏人，工程师，从事地质调查及评价工作，Email：ldj816@163.com。