尼日利亚乔斯宾盖地区铌钽锡砂矿成矿地质特征及物质来源

邓斌，雷德正，刘海风，曾亮



尼日利亚乔斯宾盖地区铌钽锡砂矿成矿地质特征及物质来源

邓斌，雷德正，刘海风，曾亮

（河南省地质矿产勘查开发局第五地质勘查院，郑州 450000）

尼日利亚著名的乔斯（JOS）高原为有多期花岗岩构成的孤丘或山丘群。前寒武纪和中生代构造活动时期，广泛的岩浆侵入以及火山喷发、变质作用，在乔斯—包奇地区，形成了尼日利亚著名的铌钽、锡石多金属成矿带，该地区第四纪中广泛分布有铌、钽、锡等次生砂矿床。笔者在尼日利亚包奇（BAUCHI）州宾盖(PINGELL)铌铁砂矿勘查开发期间，通过对PINGELL铌钽锡砂矿调查，广泛分布的花岗岩原岩含矿性的研究，对该地区成矿地质条件和成矿物质来源分析认为，花岗岩的风化后是该地区铌钽锡砂矿的主要原因，花岗岩中的铌钽和锡矿石是砂矿床的主要物质来源。

砂矿；成矿；成矿物质来源；乔斯宾盖

Nb和Ta是重要的稀有金属元素，其金属具高熔点(Ta，2996℃；Nb，2 468℃)、高沸点(Ta，5 427℃；Nb，5 127℃)，耐腐蚀性、超导性、有单极导电性和在高温下强度高等特性，是现代尖端电子、宇航、医疗、机械及原子能工业中不可缺少的原料。尤其是近20年来，科技和经济的快速发展，致使铌钽需求量日增，价格持续上扬，成为一些国家的战略储备资源。

近年有关铌钽矿的研究取得了不少进展，包括矿床分布特征[1~4]，赋矿岩石的岩石学、地球化学特征[5]，成因[6]，及铌钽矿物的矿物学等[7]。研究铌和钽的来源及成矿机制，对该类矿床成因模型的建立和找矿具有重要意义。

图1 区域地质简图

1 尼日利亚乔斯高原宾盖地区成矿地质特征

1.1 区域地质特征

尼日利亚地处非洲大陆西南部，地势北高南低，大地构造介于西非地台与刚果地台之间。乔斯高原位于尼日利亚中部，高原北部地区地处包奇（BAUCHI）州西部。乔斯高原为熔岩高原，高原北东部地区岩体主要以前寒武系粒状及斑状黑云母花岗岩及中生代侏罗系花岗岩、石英斑岩、正长和闪长岩为主。其中以前寒武系粗粒斑状黑云母花岗岩分布最为广泛。侏罗系粒状黑云母花岗岩及零星出露的石英斑岩、正长和闪长岩体侵位切割前寒武系黑云母花岗岩基底。

区域出露地层主要为中生代侏罗系沉积变质岩、火山岩和火山碎屑岩，新生界第四系冲、冲洪、坡积、残积成因的粘土、亚粘土和砂砾石层等，主要分布于河谷和山间盆地中。该地基岩多为花岗，松散层厚度较小，多小于20m。丘顶及山坡分布少量残坡积物，厚度变化较大。

区域上断裂构造发育，主要为北东、北西和近南北向三组。较大断裂有北东向的Gumau—Worji断裂，近东西向的Zuku—Takalafia断裂，其延伸在50km以上，属压扭性走向断裂。其余断裂多延伸5～30km。Zuku—Dumbu较大区域内，环形构造发育，主要为中生代花岗岩体侵位切割前寒武纪基底形成（图1）。

高原东部和北东部广泛分布花岗片麻岩和混合片麻岩。中生代以来，伴随乔斯高原的不断隆升，区域热动力变质作用不断增强，前寒武纪古老黑云母花岗岩被不断改造，原岩变质结晶分异，形成大范围分布的花岗片麻岩；同时，随着酸性岩浆活动，也出现强烈的混合岩化。区域性的变质和混合岩化作用与为该区铅锌、铁矿、铌钽、锡石、石墨等多种矿产的形成创造了条件。

1.2 区域地貌特征及新构造运动

通过对高原北部地区地形特征的考查，砂矿区调查和资料收集研究，发现第四纪次生砂矿床的形成与新构造运动，该地区地形地貌关系密切。

1.2.1 区域地貌特征

该区地貌大体可分为两类：第一类为山地，高程多在700～1 200m之间，属于低山。山间分布有较为明显的夷平面，地形较为平缓。第二类包括了风化地貌、重力地貌和流水地貌三个亚类。风化地貌以大面积基岩风化壳，成矿条件差。重力地貌为受斜坡重力作用和片流作用形成于山前坡积裙，有坡积型砂矿形成，以中小型矿床为主。流水地貌发育有河谷、阶地，由于该区河流规模普遍较小，且多为季节性河流，以辫状河居多。河流地貌中的河床、河漫滩分布有大量的冲积型砂矿床，其中不乏较多大型砂矿床。宾盖铌铁砂矿即主要属于河流地貌中的特大型冲积砂矿床。

1.2.2 新构造运动特征

乔斯（Jos）高原为前寒武纪和中生代构造活动时期隆升形成。白垩纪以来，高原周边地壳拗陷，堆积深厚的海相、湖相和陆相沉积；第三纪时期，高原东部地壳持续拗陷，相应沉积了厚度较大的第三系砂岩、页岩和泥岩。到第三纪末期，地壳趋于稳定。乔斯（Jos）高原自白垩纪以来不断遭受风化剥蚀，中生代构造活动时期侵入的黑云母花岗岩体出露地表，持续剥蚀，分布范围逐渐缩小。前寒武纪的古老结晶基底出露地表，分布范围不断增大。到第四纪时期，高原地表趋于平缓，沉积了厚度较为稳定的第四系松散堆积物，至全新世时期，地壳活动稳定，新构造运动主要为地表侵蚀和河流夺袭等，形成了现代河谷和各种形态地貌。

2 成矿物质来源分析

对于第四纪次生沉积矿产，探寻其成矿物质来源是研究其矿床成因的重要途径。通过对高原北东部PINGELL地区铌、钽、锡砂矿区进行物质来源溯源分析，并对物源区进行资料收集和实地检查，仅发现1处小规模的铌、钽、锡原生矿（化）体露头，其余均主要为完整性较好的花岗岩体。分析认为其成矿物质来源主要为花岗岩，次要的为区内已有的原生矿（化）体。通过对主要花岗岩的含矿性及周边原生矿（化）体的分布情况和类型进行分析，可以在一定程度上帮助发现区域铌、钽、锡石砂矿成矿物质的来源。

图2 宾盖地区物源分析图

2.1 主要花岗岩原岩含矿性对砂矿的影响

对PINGELL地区的调查和典型样品采集，发现矿区岩石主要以侏罗系斑状和粒状黑云母二长花岗岩两期次岩体为主。其中斑状花岗岩侵入时期晚于粒状花岗岩，覆于粒状花岗岩体之上，持续接受风化剥蚀。因此，在本次原岩含矿性分析时，主要针对斑状和粒状两种类型的黑云母二长花岗岩。

为研究两种岩石矿物组成化学成分，采集了有代表性的斑状花岗岩和粒状花岗岩的人工重砂和化学分析样品，送实验室鉴定分析。发现区内斑状花岗岩普遍含有铌铁矿和锡石，而粒状花岗岩含有锡石。解释了区内包括第四纪次生砂矿在内的各种铌（钽）铁矿和锡石矿的成矿物质来源。以宾盖铌铁砂矿区为例（图2），对上述两类岩石的矿物组成和含矿性进行分析。

2.1.1 斑状花岗岩

以灰白色为主，块状构造，似斑状结构，矿物成分主要是钾长石、斜长石、石英，其次含少部分黑云母和少量角闪石。副矿物有锆石、磷灰石及金属矿物。斜长石呈半自形-它形板状，粒径0.3～3.0 mm，聚片双晶发育。钾长石粒径0.2～20 mm，较大者呈斑晶，自形程度较高，较小者自形较差，呈它形粒状，可见少量与石英呈显微文象交生结构。石英呈它形粒状，粒径0.2～2.2mm。黑云母呈鳞片状，粒径0.05×0.1～0.15×0.5 mm2，褐色。角闪石呈柱状，粒径0.1～0.3 mm，绿色。锆石呈它形、半自形粒状，粒径0.02～0.1 mm，淡淡紫色。磷灰石呈它形粒状，粒径0.03～0.3 mm，无色。

经人工重砂鉴定，岩石中主要有用矿物为榍石、角闪石、磁铁矿、锆石、钛铁矿、铌铁矿、锡石及铁屑。分析结果见表1。可见岩石中均检出铌铁矿和锡石，但由于含量较低，均未定量。表明斑状花岗岩体中富含铌铁和锡石两种矿物。

表1 斑状黑云母二长花岗岩人工重砂鉴定结果表（Z01）

2.1.2粒状花岗岩

灰白色为主，块状构造，细中粒花岗结构，矿物成分主要是斜长石、钾长石、石英，其次含少部分角闪石、黑云母。副矿物有榍石、锆石、磷灰石及金属矿物，榍石含量相对较多。斜长石呈半自形-它形板状，粒径0.3～3.4 mm，聚片双晶发育。钾长石呈它形粒状，粒径0.4～3.0 mm，可见边缘与石英呈显微文象交生结构。石英呈它形粒状，粒径0.4～2.2 mm。角闪石呈柱状，黑云母呈鳞片状。榍石呈自形-半自形粒状，粒径0.15～1.8 mm，浅褐色。锆石呈它形粒状，粒径0.03～0.07 mm，淡紫色。磷灰石呈它形粒状，粒径0.04～0.25 mm，无色。

表2 粒状花岗岩人工重砂鉴定结果表（Z02）

人工重砂鉴定，岩石中主要有用矿物为榍石、角闪石、磁铁矿、锆石、钛铁矿、褐铁矿、黑云母、磷灰石和锡石（表2）。可见原岩中检出锡石，但未检出铌（钽）铁矿，且由于含量较低，未对锡石定量。但表明粒状花岗岩体中富含锡石。

2.1.3 原岩含矿性分析

通过对区内斑状和粒状两大类花岗岩主要矿物组成分析，发现斑状花岗岩体中含有铌铁矿和锡石，粒状花岗岩体中含有锡石。

为进一步分析花岗岩中铌铁矿含量和分布情况。对在宾盖矿区内88个有代表性的钻孔底板花岗岩石样品进行了基本化学分析，其中斑状花岗岩74个，粒状花岗岩14个。对样品中铌钽氧化物含量进行定量测试，显示74个斑状花岗岩样品铌铁矿含量较高，Nb2O5含量多在31.0～494ppm之间，最高为1 369ppm，最低为14.7ppm；Ta2O5含量多在2.13～49.2ppm之间，最高为97.6ppm，最低为0.77ppm。而14个粒状花岗岩中铌铁矿含量则很低，均在50ppm之下。

通过对两类花岗岩石的岩性、赋存状态和分析测试发现，区内花岗岩含矿性较好。两类花岗岩均含有锡石，而铌铁矿则主要赋存于斑状花岗岩中。虽然目的矿物含量均较低，但区域一带规模庞大的花岗岩体，经长期风化剥蚀和搬运富集，足以为大量铌铁和锡石砂矿床提供充足的物质来源。

2.2 原生矿（化）体对区内砂矿床形成的影响

通过对PINGEL地区铌、钽、锡砂矿区的资料分析和实地检查，发现有1处规模较小的铌、钽、锡石原生矿（化）体露头，其余主要为花岗岩体。1个铌、钽、锡原生矿（化）体露头地区均为断裂构造发育地区，原生矿（化）体主要分布在主断裂带两侧的次级小断裂中。区域次级构造相对发育，推测有一定的原生矿化体存在，原生矿化体风化剥蚀对铌、钽、锡石砂矿的富集有重要的作用。

3 结论

通过分析认为，区域铌钽锡石砂矿床成矿物质来源于两方面。

1）区域花岗岩体，斑状花岗岩体中含有铌铁矿和锡石，粒状花岗岩体中含有锡石，花岗岩体风化形成后形成大量的铌钽锡矿物，花岗岩体是形成铌钽锡砂矿床的主要物质来源。

2）区域上位于乔斯—包奇成矿带上，次级构造相对发育，次级构造上的矿（化）体风化使矿铌钽锡砂矿的品位进一步提高。因此认为原生矿（化）体是形成铌钽锡砂矿床的重要物质来源。

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Ore Material Origin of Nb-Ta-Sn Placer in Pingell, Jos Plateau, Nigeria

DENG Bin LEI De-zheng LIU Hai-feng ZENG Liang

(No.5 Institute of Geological Survey, Henan Bureau of Geology and Mineral Resources, Zhengzhou 450000)

The famous Jos Plateau, Nigeria is composed of multi-phase granite intrusion. Precambrian and Mesozoic tectonism were responsible for widespread magmatic intrusion and volcanic activity as well as metamorphism from which the well-known Nb-Ta-Sn-polymetallic ore belt resulted in the Jos-Bauchi region. This paper deals with Sn-bearing property of the granite intrusion based on geological survey of the Pingell Nb-Ta-Sn placer which was derived from the granite intrusion.

Nb-Ta-Sn placer; granite; ore material source; Jos Pingell, Nigeria

P618.67、79、86

A

1006-0995（2017）02-0253-04

10.3969/j.issn.1006-0995.2017.02.018

2016-12-15

国土资源部2011年度国外矿产资源风险勘查专项项目，项目名称《尼日利亚包奇（BAUCHI）州宾盖（Pingell）铌铁砂矿详查及外围普查》，项目编号：（201120B01600101）

邓斌（1983-），女，四川南充人，工程师，主要从事地质矿产勘查及开发相关工作