冀东麻地稀有金属碱长花岗岩厘定及意义

苗群峰，谢 吾，齐云飞，刘剑波

(河北省地矿局第八地质大队，河北 秦皇岛 066001)

2012年以来随着中国地质调查局《我国三稀资源战略调查研究》项目的实施，河北省也逐渐加强了对“三稀”矿产的找矿工作，花市铷等稀有金属矿为河北省地矿局第八地质大队近年来探获的特大型铷等稀有金属矿床[1-2]，初步估算Rb2O资源量为180万吨，Rb2O平均品位0.18%，为一碱性长石花岗岩型矿床(钠长石、锂云母花岗岩型钽、铌、锂、铷、铯矿床)。填补了河北省无大型“三稀”矿床的空白。在对麻地花岗岩长石类矿物进行鉴定时，依据显微镜下所观察到的光性特征，斜长石类矿物均定名为中性斜长石。进一步从矿物学角度，通过系统的岩矿鉴定配合电子探针分析，发现麻地花岗岩中的斜长石类矿物几乎全部为钠长石，所测样品Ab组分高达96%左右，麻地岩体属碱长花岗岩。

1 岩体的地质特征

通过地质勘查和调研收集资料[1，3-4]，查明麻地岩体形态近似葫芦状，长轴呈NW40(°)方向，出露面积5.35 km2。岩体和围岩呈倾斜的侵入接触，四周接触面多倾向围岩，西北部接触面较陡，倾角62(°)～80(°)，南和东南部接触面平缓，倾角25(°)～70(°)，岩体西部局部内倾，倾角28(°)～65(°)。围岩岩性主要为角闪斜长片麻岩，岩体东北部和中部，部分被第四系崩积物覆盖(见图1)。

1 第四系冲洪积物； 2 第四系崩积物； 3 肉红色碱长花岗岩； 4 灰白色碱长花岗岩； 5 铁锰质物质富集范围； 6 含天河石碱长花岗岩； 7 常州沟组一段石英砂岩； 8 小关庄片麻岩； 9 秋花峪片麻岩

图1麻地岩体地质

麻地岩体为两次侵入活动形成的复式岩体。早期侵入形成肉红色碱长花岗岩(γ52a)，主要分布于岩体四周及东南部，出露面积0.98 km2；晚期侵入形成灰白色碱长花岗岩(γ52b)，构成岩体主体，出露面积4.37 km2，二者的接触关系有两种：1)涌动型侵入接触：γ52a和γ52b接触关系较模糊，在二者之间有0.5～1 m的混合带，为区内主要接触关系；2)脉动型侵入接触：在岩体西北部γ52b中可见γ52a捕掳体，但γ52b未见明显的冷凝边；局部可见γ52b岩枝穿插于γ52a之中，仅分布于岩体东南部，发现二者界线截然，这些特征表明两次侵入活动的时间间隔可能较短。

岩体和围岩的接触带蚀变作用很弱，仅在西部见有长约50 m，宽2～8 m的交代侵入接触带。岩体边部有片麻岩捕掳体，特别是岩体东南部捕掳体较为常见，大小从十几厘米至几十厘米不等。在岩体北部、西部外接触带有花岗岩细脉插入片麻岩中；岩体内接触带可见1～2 mm厚的细粒结构的冷凝边。岩体靠近围岩接触带部位普遍含有细脉状、团块状伟晶岩，大小从几厘米至几十厘米不等，主要由钾长石、石英和白云母组成，其中白云母多呈鳞片状集合体分布，大小从几毫米至几厘米不等，偶见黄铁矿集合体。从岩体边缘由外向内，伟晶岩团块发育程度逐渐降低，直至尖灭于裂隙中。

2 岩相学特征

岩石呈肉红色至浅灰白色，块状构造，细粒等粒、不等粒和似斑状结构。显微镜下见主要造岩矿物为钠长石、石英、钾长石、白云母，副矿物有石榴子石、铌钽铁矿、铁锰矿、黄铁矿、独居石、磁铁矿、赤褐铁矿、锆石、磷灰石、萤石、黑稀复稀金、次生铀矿等。主要矿物及部分副矿物特征如下。

1)钠长石

含量约30%～40%，聚片双晶发育，少量轻微粘土化呈浅玫瑰色，按颗粒与形态可分为3类：自形柱状(板条状)、板状，粒径多在1.0～1.5 mm；自形小板条状，部分包裹在其它矿物内部，粒径多在0.2～0.5 mm；半自形—它形糖粒状，粒径<0.2 mm，充填在矿物颗粒间、包裹在钾长石中或与细小石英成群分布。前两类含量约占岩石总量10%～15%，第3类含量约占20%～25%。

2)钾长石

按颗粒与形态可分为两类：半自形—它形板状、柱状，轻微粘土化，裂隙发育，颗粒内部还包含小板条状钠长石、石英形成包含结构，粒径0.5～2.5 mm，个别颗粒可达3～5 mm，含量约占岩石总量10%；它形粒状，显微晶质，主要粒径<0.2 mm，含量约10%～15%。

3)石英

按颗粒与形态可分为3类：半自形不规则状，粒径多为2～3.5 mm，个别可达4 mm，颗粒边缘溶蚀明显，界限凹凸不平，内部包含细小钠长石，整体排列显示出环形轮廓，形成半雪球结构，或石英核部包含1～3颗板条状、发育聚片双晶的钠长石，形成包含结构；它形粒状，粒径多为1～2 mm，个别内部包含板条状、发育聚片双晶的钠长石形成包含结构；基质，含量约20%～25%，显微晶质，微粒结构，主要粒径<0.2 mm。前两类含量约占岩石总量10%，第3类含量约占10%～15%。

4)白云母

无色略带浅玫瑰色或浅绿色，弱多色性，按颗粒与形态可分为两类：半自形—它形片状、不规则状，部分析出铁锰质氧化物，局部可见黑云母残留，粒径0.2～1.5 mm，含量约占岩石总量2%～3%；无色，糖粒状，粒径<0.2 mm，呈浸染状或星点状分布于细小的长英质矿物中，含量约1%～2%。

5)铌钽铁矿

黑色，棱角次棱角块状、半自形次浑圆柱状，不透明，金属光泽，中高硬度，粒径0.02～0.50 mm，有蚀变。据人工重砂鉴定，含量在16.00～39.68 g/t。

6)独居石

黄绿色，次棱角块状、半自形扁粒状、次浑圆粒状，半透明，玻璃光泽，中硬度，粒径0.01～0.15 mm。

7)黑稀复稀金

褐色，棱角块状，半透明，油脂光泽，中硬度，粒径0.01～0.05 mm。

8)石榴子石

橙黄色，自形半自形次浑圆粒状、次棱角棱角块状，透明，玻璃光泽，高硬度，粒径0.03～0.50 mm。据人工重砂鉴定，含量在5.85～361.04 g/t。

9)锆石

仅见一种，黄粉色—粉色，半自形次浑圆柱状、柱粒状，透明—半透明，弱金刚—油脂光泽，高硬度，伸长系数以1.2～2.3为主、2.3～3.3次之，粒径以0.01～0.12 mm为主、0.12～0.25 mm次之，部分已水化。

值得注意的是，光学显微镜下通过旋转台测定斜长石消光角以及光性(正或负)来确定斜长石牌号。但这种方法在测定牌号较低的富钠长石时可能存在较大误差。因此前人在对麻地花岗岩长石类矿物进行种属的区分鉴别时，若仅凭镜下鉴定，即将这种消光角偏大的长石颗粒定为中性斜长石，进而将麻地岩体命名为二长花岗岩[5]。

3 长石的成分研究

为了精确获得长石的化学成分，从所采集的岩矿鉴定样品中磨制探针片，针对主要矿物长石、云母等矿物在探针片上进行电子探针原位微区测试，电子探针成分测试分析单位为中国地质科学院，采用JXA-8800R电子探针分析仪，测试条件为加速电压15 kV或20 kV，激发电流20 nN，电子束直径为5 μm，并利用氧原子计算法求得晶体化学式和端元组分。如表1所示，镜下光性特征(如双晶类型及消光角等)各异的斜长石晶体(图2)，主要氧化物的含量都比较稳定。所测斜长石牌号An为0.34～5.12，Ab为93.91～98.78，电子探针分析数据显示麻地岩体中的斜长石类矿物全部为钠长石。

表1 麻地稀有金属花岗岩斜长石电子探针分析结果 %

注：测试分析单位为中国地质科学院。

图2 麻地花岗岩斜长石镜下特征

4 讨 论

针对麻地岩体采集了6件岩石全分析样品[6]，样品的化验由华北有色地质勘查局燕郊中心实验室，采用X荧光光谱仪测定。两次侵入岩体的岩石化学特征见表2。

表2 麻地岩体岩石化学特征 %

说明：CIPW标准矿物由KurtHollocher设计的Excel表格计算；用LeMaitreRW方法按侵入岩调整氧化铁；氧化物在去H2O等以后重换算为100%；标准矿物为重量百分含量。

根据CIPW标准矿物计算结果，在深成岩QAP图解[7]中，样品投影点均落在碱长花岗岩区域内(图3)。

图3 深成岩QAP图解分类和命名

从主要成分上分析，岩石总体特征为：高硅(SiO2质量分数为73.98%～80.30%，平均为76.46%，比我国花岗岩平均含量71.63%[8]高出2.79%～3.48%)、富碱(Na2O+K2O质量分数为7.18%～9.46%，平均为8.65%)和过铝质为特征，且相对富钠(K2O/Na2O<1，平均为0.84)；贫钙(CaO质量分数为0.16%～0.28%，平均为0.21%)、贫镁(MgO质量分数为0.01%～0.03%，平均为0.02%)。低P(≤0.01%)和Ti(平均约0.03%)。

基于前人对花岗岩型稀有金属矿床成矿模式的探讨[9]，结合麻地稀有金属碱长花岗岩的岩石化学及矿物特征，总结矿化碱长花岗岩的主要特点有：发育富挥发份矿物，如萤石、黄玉、含锂云母等矿物；高硅，SiO2含量一般在73%以上；高碱，K2O+Na2O含量在8%左右或以上，并且Na2O含量高于K2O。上述特点可以作为碱长花岗岩中的稀有金属元素找矿参考判别标志。

5 结 论

综合分析认为，由于钠质及挥发份的大量加入，在岩浆向地壳浅部侵入、分异演化过程中，Rb、Cs、Li、Nb、Ta等稀有金属元素在挥发份的“挟持”之下，在晚期形成的灰白色碱长花岗岩中得到强烈富集，从而产生了具有巨大经济价值的矿化岩体，说明碱长花岗岩原始岩浆的高度分异对稀有金属元素的富集起到了决定性作用，这也是产生大型花岗岩型稀有金属矿床的先决条件。