广东省广宁县某铌钽矿矿石中铌钽矿物嵌布特征及赋存状态

冯进喜

(广东省地质局第五地质大队)

广东省广宁县某铌钽矿位于粤西隆起北东缘，河台金矿田北缘，是产于海西—印支期广宁岩体外围断裂中的中型花岗伟晶岩型铌钽矿床，是继20世纪80年代发现河台大型金矿床之后在广宁—罗定成矿带中的又一重大找矿突破[1-2]。1969年广东省地质局对该区域开展了1∶20万区域地质调查工作；1976—1980年广东省地质局719地质大队对该矿床进行了概略研究和地质工作验证；1982—1987年肇庆地区冶金局对该矿床部分区域进行了普查，并编写了普查报告；2014—2018年，广东省地质局第五地质大队对该矿床进行了详查，历时近5 a，基本完成了矿区详查工作。总体上，该铌钽矿规模已达到中型，矿床工业类型属花岗岩伟晶岩型铌钽矿。钽、铌属国家贵重稀有金属，由于其特殊的物理化学特性，被广泛应用于电子、精密陶瓷和精密玻璃工业、电声光器件、硬质合金、航空航天及原子能工业、生物医学工程、超导工业和新能源等领域，已成为与人类生活密切相关的重要元素，对推动科技发展具有重要价值[3]。为进一步指导该矿勘探开发工作，本研究结合矿石取样分析结果，对矿石中铌钽矿物的嵌布特征及赋存状态进行研究。

1 区域成矿地质背景

广宁县某铌钽矿区域大地构造位置位于粤西隆起北东缘、吴川—四会断裂带北西侧、广宁—罗定断裂变质带北段、河台金矿田北缘部位，属构造活动剧烈地段[1-2]。区域出露的地层以元古界及下古生界为主，为一套浅海相的类复理石碎屑岩建造，是稀有、稀土、锡、金、银等元素的地球化学高背景区，为成矿提供了丰富的物质来源。区域铌钽矿床(点)主要分布于震旦系变质岩中[1-2]。区内广泛出露以加里东期、海西—印支期花岗岩为主的岩浆岩，燕山期花岗岩偶见，此外还见有大量混合岩，主要分布于石涧—五和一带，以混合花岗岩类和条痕条带状混合岩为主，时代属海西—印支期[1-2]。区域总体构造线呈NE向展布，广宁—罗定断裂带为区域的基本构造格架。该断裂带分布于怀集、广宁、封开、郁南、德庆、罗定一带的早古生代区域变质岩系和加里东期混合岩中，宽约50 km，长约200 km，由一系列NE走向的褶皱、断裂组成[2]。

区域矿产丰富，主要分布有黄金、铌钽、锡、稀土等矿产，目前沿NE向广宁—罗定断裂带两侧已发现了多个金矿床(点)及铌钽矿床，其中以大型高要河台韧性剪切带蚀变岩型金矿床、伟晶岩型铌钽矿床及广宁五和稀土矿(磷钇矿、独居石)为代表[1-2]。

2 矿区地质特征

矿区位于花岗闪长岩体西侧的震旦系沉积变质岩区内，矿床中心距岩体侵入接触界线大于500 m，其中，矿区北东以及南东角均有岩体侵入(图1)。由南至北纵贯全区的F1断裂带由矿床西侧通过，含铌钽伟晶岩脉成组成带密集产出于断裂带东侧，除少数伟晶岩脉外，绝大多数伟晶岩脉走向NNE，平行排裂，以较平缓或中等倾角向西倾斜。

矿区主要出露的地层为一套震旦系C组中、下部的沉积变质岩，原岩为一套由浅海相泥质岩和杂砂岩组成的类复理石碎岩建造，由于花岗岩侵入，使得岩石普遍受接触变质而发生角岩化。

矿区位于广宁复背斜毕陇复式褶皱中段，大致以F1SN向断裂带为界，位于断裂带西侧(上盘)的次级褶皱轴面倾向SE，位于断裂带东侧(下盘)的次级褶皱轴面倾向NW，枢纽走向10°～30°。矿区断裂发育，主要可以分为近SN向、EW向、NE向以及NW向4组断层(图1)。矿区近SN向硅化破碎带发育，沿破碎带有大量伟晶岩充填，后期NNE、NW向断裂多将伟晶岩脉错断。

矿区北东、南东均有岩体侵入，侵入岩有伟晶岩、黑云母二长花岗岩、灰绿玢岩、黑云花岗闪长岩和蚀变闪辉正煌岩(图1)。矿区伟晶岩脉即为主要赋矿脉体，岩性为白云母石英钠长石伟晶岩，脉体分布十分密集，主要集中于矿区中部一带，从圈定的伟晶岩脉来看，除8#脉体受向斜控制外，其余总体倾向NW，倾角一般较缓或中等，局部受褶皱影响，倾向NE(图1)。

3 矿体地质特征

矿区伟晶岩脉矿(化)体共有3组：①近SN向矿体，总体倾向NW，分布全区，主要有110#、0#、2#、4#、6#、8#、10#、15#、401#、402#、403#、405#、215#、216#等含铌钽矿的伟晶岩脉，其中规模较大的铌钽矿体有110#、4#、8#含铌钽矿伟晶岩脉；②近EW向矿体，主要有16#、17#、18#、19#矿脉，均分布于矿区西南一带，该组伟晶岩脉铌钽品位低，主要为非金属长石矿，其中17#矿脉规模较大；③矿区存在1组NE向小脉体，分布于全区，总体倾向NE，规模一般较小，目前未发现成规模的矿体。

110#含铌钽矿伟晶岩脉主要分布于矿区中部，地表岀露长度大于2 km，在矿区段长为800 m，总体形态受次级背斜控制，走向为近SN向，脉体总体倾向 285°～315°，倾角 21°～55°。该岩脉地表出露宽度1.00～6.70 m，深部延伸250～500 m，沿倾向局部呈波状展布，局部较厚大，呈囊状。脉体厚度一般为0.90～9.80 m，平均厚度3.89 m，厚度变化系数为57%，平均品位Ta2O50.010 2%，Nb2O50.010 8%，w(Ta)/w(Nb)=0.94，品位变化系数为46%。矿体总体上南部钽相对富集，北部铌相对较富集，中部铌钽品位普遍偏低。

图1 广宁县某铌钽矿矿区地质特征

4 矿石特征

本研究矿石样品主要采自110#、8#、4#、402#、403#、405#等矿体，共采集了317件样品，并将所采样品送至广东省资源综合利用研究所分别进行了化学多成分分析、样品组分分析、矿物扫描电镜分析以及岩石矿物显微镜鉴定分析。

4.1 矿石结构、构造及蚀变

矿石呈白色—灰白色，结构主要为细粒伟晶结构和中粗粒伟晶结构，局部具有花岗变晶结构、残余花岗结构、碎裂结构，块状构造(图2)。矿石属强钠长石化和云英岩化花岗岩型钽铌铷铍矿石，岩石具有较强蚀变，此外还发生了钾长石化和高岭土化[4]。

4.2 矿石物质组成

矿石中的钽铌矿物主要为铌钽铁矿-钽铌铁矿，铍矿物主要为绿柱石，少量硅铍石；硫化物较少，包括闪锌矿、辉铜矿、磁黄铁矿、黄铜矿等和微量螺状硫银矿；脉石矿物主要由石英、长石和白云母组成，其次为高岭土和三水铝石，少量绿泥石和黑云母[4]。

图2 矿区铌钽矿脉矿石样品

钾长石呈自形晶—半自形晶板状结构，多见高岭石化以及云雾状包含物，且被钠长石交代，呈残余结构，局部可见钾长石化新生的钾长石；石英多呈他形晶结构充填于长石空隙中，可见残余花岗结构(图3)，此外，明显可见云英岩化的微细他形晶石英和重结晶的自形晶石英；次生的钠长石呈自形晶板柱状结构或半自形晶粒状结构，密集分布；白云母为云英岩化的产物，呈叠片状自形晶结构或叶片状，常与石英共生(图2、图3)；部分长石蚀变为高岭土和三水铝石，呈微细粒土状集合体充填于矿物颗粒间隙[4]。铌钽铁矿-钽铌铁矿呈黑色、黑褐色，以自形晶结构为主，少数呈半自形晶结构，晶形多呈薄板状—薄片状，长短径比较大，呈微细粒包裹于脉石矿物内部或嵌布于颗粒间隙内(图4)[4]。该类矿石中钽铌铁矿和铌钽铁矿多呈板状、薄板状、薄片状，有时可见环带结构，钽铌铁矿晶粒表面为富钽外环，铌钽铁矿-钽铌铁矿主要呈微细粒状嵌布于云母中，其次嵌布于云母、长石、石榴子石和石英等脉石矿物之间，少量钽铌铁矿-铌钽铁矿包含于石英、长石等矿物颗粒内部。此外，在一些碎裂状或高岭土化岩石中可见铌钽铁矿-钽铌铁矿嵌布。

图3 矿石显微镜下矿物组成及结构特征

矿石中的钽铌矿物属于富铁系列的铌钽铁矿-钽铌铁矿，多数为富铌贫钽的钽铌铁矿，少数为富钽贫铌的铌钽铁矿。分析表1可知：钽铌铁矿中，w(Nb2O5) 为40.44%%～64.55%，w(Ta2O5)为14.17%～41.54%；铌钽铁矿中，w(Ta2O5)为46.13%～78.21%，w(Nb2O5)为5.00%～34.01%；Fe与Mn含量也有一定的变化，一般来说，铌Nb含量高的矿石中，Fe含量高、Mn含量低[4]。矿石中以铌钽铁矿-钽铌铁矿形式存在的Ta、Nb分别占矿石矿物总量的68.51%、62.72%；以微细钽铌矿物包裹体分散于云母、长石、黏土矿物(包括高岭土和三水铝石)、石英中的Ta、Nb分别占矿物总量的19.66%、4.65%、3.01%、4.17%和30.75%、1.58%、4.10%、0.85%，若从原矿中分离钽铌矿物，Ta、Nb的理论回收率最高分别为68.51%、62.72%[4]。

5 成矿机制

表1 钽铌铁矿-铌钽铁矿化学成分能谱分析结果 %

该矿铌钽矿脉主要为云母石英钠长石伟晶岩脉，伟晶岩为其赋矿岩石，故属于伟晶岩型铌钽矿。从空间位置上，矿脉呈近似平行的脉状围绕着矿体东部的广宁岩体呈环形分布，而矿脉的具体空间位置又受广宁复背斜毕陇复式褶皱及其中的断裂控制，具有典型伟晶岩型矿床的分布特征。矿体空间位置受岩体及其围岩中构造共同控制[5-9]。

矿石中Nb、Ta主要以独立矿物形式存在，类质同象不明显，其中独立的铌钽矿物以铌钽铁矿和钽铌铁矿为主，此外还有少量微细粒铌钽矿物包裹于云母、石英、长石以及黏土矿物中。矿石主要呈中细粒及中粗粒伟晶结构，但在伟晶岩脉中间带多见有花岗变晶结构、残余花岗结构，发生强钠长石化和云英岩化，说明该矿床的伟晶岩矿脉受后期热液流体交代蚀变[6-7,10-11]。在扫描电镜中观察到，板状钽铌铁矿表面具有富钽环带，被铌钽铁矿包裹，说明矿石中铌钽的沉淀富集成矿发生了结晶分异，结晶温度较高的钽铌铁矿优先结晶，随着温度降低，钽的溶解度下降，也开始在钽铌铁矿外围逐渐结晶形成铌钽铁矿，出现明显的结晶分异现象。同时，大量自形的铌钽矿物嵌布于脉石矿物颗粒间，少量包裹于脉石矿物中，说明铌钽矿物结晶时间应早于或与脉石矿物结晶时间相同，在一定程度上说明大量铌钽矿物由结晶分异形成[7-9]。本研究在钠长石化较强的位置所采样品的Nb、Ta含量整体较高，说明后期的热液交代蚀变对成矿具有进一步的富集作用。综上分析，本研究认为该矿床是由伟晶岩结晶分异和后期热液交代蚀变共同作用形成[5-9]。

图4 矿石中铌钽铁矿-钽铌铁矿嵌布特征

6 结 论

(1)某铌钽矿床矿体受岩体及围岩中褶皱及断裂构造共同控制，矿体具有明显的伟晶岩型铌钽矿特征。

(2)矿石中的铌钽矿物主要为铌钽铁矿-钽铌铁矿，少量铌钽矿物以微细粒状包裹于脉石矿物中，类质同象不明显。