创业屯地区伟晶岩型稀有金属矿的地质特征及成矿规律

韩 龙， 赵 强， 那庆男， 陈 磊， 杨 洋

(黑龙江省有色金属地质勘查七○六队， 黑龙江 齐齐哈尔 161006)

2011年，中国地质科学院矿产资源研究所组织实施“我国三稀金属资源战略调查”项目以来，相继在云南、江西、新疆、甘肃、青海等地发现了一系列的稀有、稀土等矿床、矿点以及远景区[1-2]。近年来，黑龙江省内也相继发现了782高地碱长花岗岩型铌稀有多金属[3]、碾子山(碱性花岗岩型)等稀有金属矿床，但尚无伟晶岩型稀有金属矿床的报道。2015-2017年，黑龙江有色金属地质勘查七〇六队在桦南县创业屯一带开展区域地质矿产调查工作过程中,对区内含稀有多金属伟晶岩进行研究，分析其地质特征、成矿规律及找矿前景，为该区域上开展下一步勘查找矿工作提供参考。

1 地质特征

1.1 区域地质

创业屯隶属黑龙江省桦南县，大地构造位置处于佳木斯地块太平沟-穆棱裂谷带依兰裂谷与兴东古陆块兴东陆源增生带接触部位，其北西侧为依舒断裂，南东侧为敦密断裂，西侧为牡丹江结合带，东侧为完达山结合带[4](图1a)。该区地层较为多样化，包括前寒武的变质结晶基底(大盘道组)、古生界区域变质岩(马家街群)、俯冲增生杂岩(黑龙江杂岩)以及中生代的沉积岩(猴石沟组)，区域构造活动频繁，岩浆侵入期次较多。

地层从老到新依次为中上元古界大盘道组(Pt2-3d)，岩性主要为变粒岩、片岩，局部夹大理岩；古生界奥陶系中统马家街群(O2m)，岩性主要为碳质千枚岩、二云母片岩，局部夹大理岩；古生界二叠系黑龙江杂岩(P1-3H)，岩性主要为钠长片岩类；中生界白垩系下统猴石沟组(K1h)，主要岩性为砂岩、砂砾岩等。

侵入岩见晚寒武世似斑状花岗闪长岩(γδ∈3)，中-晚二叠世二长花岗岩(ηγP2-3)、花岗闪长岩(γδP2-3)，晚三叠世花岗闪长岩(γδT3)，早白垩世花岗闪长岩(γδK1)；脉岩见花岗闪长斑岩(γδπ)、花岗斑岩(γπ)以及伟晶岩脉(ρ)。

主要构造以研究区中部NNE向的韧性剪切带为主(图1b)，其剪切作用主要影响晚寒武世似斑状花岗闪长岩以及奥陶系中统马家街群，中-晚二叠世侵入岩不受该剪切作用影响，初步确定该组韧性剪切带形成于奥陶世之后二叠世之前。另外，在区内见多组NW、NE、SN向断裂。

图1 创业屯大地构造位置及区域地质Fig. 1 Geotectonic position and regional geological maps for Chuangyetun

1.2 区域伟晶岩空间展布、蚀变分带特征

根据野外观察、镜下鉴定矿物组合，区内伟晶岩脉分为5个蚀变分带，如图2所示。主要蚀变分带镜下特征如图3所示。

图2 伟晶岩蚀变分带特征Fig. 2 Alteration zonation characteristics of pegmatites

图3 伟晶岩镜下特征Fig. 3 Microscopic alteration zonation characteristics of pegmatites

其中,蚀变分带A为含锡石的锂云母-钠长石-石英带,蚀变分带B为含锡石、电气石的石英-白云母带，蚀变分带C为石榴石-电气石-石英-片状钠长石-白云母带(细晶岩带)，蚀变分带D为片状钠长石-石英-白云母带，其余蚀变分带为石英(核部)带。每条伟晶岩脉包括上述一个或两个蚀变分带，其中与稀有多金属矿化关系密切的为锂云母、白云母-钠长石-石英带。

由图2、3可知，区内伟晶岩主要发育在NNE向韧性剪切带中，受剪切带控制，多呈平行雁列式展布，走向与剪切带走向夹角约10°，北侧呈近SN向，南侧呈NNE向，倾向NEE，倾角60°～80°。通过地质调查，目前共发现伟晶岩脉10余条，长度在50～500 m之间，地表宽度2～30 m，另见多处伟晶岩转石以及风化破碎残留的大片状云母以及石英颗粒。

1.3 矿体地质

伟晶岩型稀有稀土矿床在时间和空间上均与伟晶岩密切共生[5]，众多研究成果显示，成矿物质和成矿流体主要由伟晶岩提供，同时，伟晶岩也是成矿作用的主要热动力源[6]。创业屯伟晶岩型稀有金属矿体呈透镜状分布在NNE向韧性剪切带中，其围岩主要为奥陶系中统马家街群碳质千枚岩、白云母(石英)片岩夹大理岩以及晚寒武世(糜棱岩化)似斑状花岗闪长岩，矿体与围岩界线清晰。本次仅对其中3条开展了地表工程揭露及分析测试工作，该3条均为稀有多金属(Li、Rb、Nb、Ta等)矿体，矿体宽2.00～12.80 m，长100～200 m，倾向270°～290°，倾角60°～80°；主要元素(或氧化物)质量分数分别为w(LiO2) 0.10%～0.76%(达工业品位)、w(BeO) 0.03%～0.05%(达边界品位)、w(Rb2O) 0.12%～0.22%(达边界品位)、w(Nb2O5) 0.01%～0.03%(达工业品位)、w(Ta2O5) 0.01%～0.02%(达工业品位)、w(Sn) 0.12%～1.45%(达工业品位)；矿物组合为锂云母、锡石、石英、钠长石、白云母、电气石、石榴子石等。

1.4 岩石地球化学特征

对取自2条含稀有金属矿的伟晶岩脉样品的地球化学特征进行分析，结果见表1～3。图4为含稀有金属伟晶岩球粒陨石标准化稀土元素模式与原始地幔标准化微量元素蛛网。

表1 含稀有金属伟晶岩硅酸盐分析结果Table 1 Silicate elements compositions of pegmatites containing rare metals

表2 含稀有金属伟晶岩稀土元素分析结果Table 2 REEs compositions of pegmatites containing rare metals

表3 含稀有金属伟晶岩微量元素分析结果Table 3 Trace elements compositions of pegmatites containing rare metals

图4 含稀有金属伟晶岩球粒陨石标准化稀土元素模式与原始地幔标准化微量元素蛛网Fig. 4 Chondrite normalized REE pattern and primitive mantle normalized trace element spider diagrams for pegmatites containing rare metals

通过分析计算，该伟晶岩结晶分异指数非常高，分别为91.75%(CY01)、96.29%(CY02)，稀土元素质量分数较低，分别为12.67×10-6、5.91×10-6，轻重稀土质量分数比值分别为2.55、3.68，轻稀土元素质量分数大于重稀土元素质量分数，富含轻稀土，结合稀土元素球粒陨石标准化模式图，其表现为相对平缓的右倾型曲线(图4a)；镧钇质量分数标准化比值分别为3.84、7.88；Eu元素相对其他稀土元素的分离程度δEu分别为0.09、0.49，为负Eu异常，稀土元素球粒陨石标准化模式图表现为“M”型，具“四分组效应”，也说明该矿化伟晶岩结晶分异充分，是其区别于其他花岗岩类岩石的主要特征之一。由图3可知，微量元素Rb、Nb、Ta、Li、F较为富集，由图4b可知，微量元素Rb、U、Nb、P、Hf相对富集，而Ba、Ce、Sr、Yb、Lu相对亏损。

2 成矿规律及前景分析

2.1 成矿年代

由于本区工作程度较低，没有针对伟晶岩进行年代学测试分析，研究区内岩浆活动受区域构造活动的影响分为三期：加里东期(晚寒武世侵入岩)、华力西-印支期(二叠世-晚三叠世)、燕山期(早白垩世)。加里东晚期，研究区进入古亚洲洋造山带的形成演化阶段，佳木斯地块主要受区域构造影响，其主要表现为在晚寒武世似斑状花岗闪长岩与马家街群接触部位形成NNE向的韧性剪切带；至燕山期，受亚洲大陆东缘碰撞造山作用的影响，在区域上形成一系列的褶皱和断裂变形[6]，区内含矿岩浆热液沿构造薄弱的剪切带上侵，形成多条含稀有金属矿的伟晶岩脉。据资料，我国伟晶岩型稀有稀土矿床成矿时代从太古宙到燕山期，经济意义大的矿床主要形成在华力西期、印支期、燕山期[6]，如新疆阿尔泰地区的成矿时代集中在150～250 Ma、川西地区的成矿时代集中在150～200 Ma[6]。研究区伟晶岩脉与早白垩世侵入岩有类似的岩石化学特征，综合区域及研究区地质特征，初步推测区内含稀有金属伟晶岩形成时代为燕山期。

2.2 成矿规律及找矿标志

2.2.1 成矿规律

(1)矿体位于佳木斯-兴凯Au金属-石墨成矿带上，稀有金属矿为该区域上新的发现。稀有金属矿体受NNE向的韧性剪切带控制。

(2)区内伟晶岩呈透镜状分布，蚀变分带明显，见锂云母-钠长石-石英带、石英-白云母带、石榴石-电气石-石英-片状钠长石-白云母带(细晶岩带)、片状钠长石-石英-白云母带、石英(核部)带。

(3)矿体产于伟晶岩中且与蚀变关系密切，主要矿物为锂云母、锡石、钠长石、白云母等，主要稀有金属元素为锂、铍、铷、铌钽。

(4)根据区域岩浆侵入特征初步推测其成矿时代为燕山期。

综上所述，创业屯稀有金属矿属于燕山期形成的伟晶岩型稀有金属矿。

2.2.2 找矿标志

(1)伟晶岩中的稀有金属矿化是直接找矿标志，如：锂云母矿化，个别伟晶岩中含有锡石(灰褐色、黑褐色，含铌钽)。

(2)伟晶岩蚀变见白云母化、云英岩化、、电气石化、钠长石化等，是较直接的标志。

(3)高温指示元素(W、Sn等)的异常部位以及一些亲石元素(B、F、Li等)的富集部位可能伴随着稀有金属元素的富集，另外，岩石地球化学稀土配分曲线的“四分组效应”对寻找伟晶岩型稀有金属矿有一定指示作用。

(4)物探高精度磁法条带状异常指示了构造剪切带的范围，对寻找含矿伟晶岩起到间接指导作用。

(5)区域板块碰撞造山带以及大型的剪切带提供了导矿、容矿空间，是含矿伟晶岩产出的有利部位。

2.3 找矿前景

(1)伟晶岩型稀有稀土矿床主要分布在较稳定的地块或克拉通边缘的造山带内，造山带内的复背斜及更次一级背斜的轴部及倾没端也常是矿化伟晶岩的赋存场所[6]；工作区地处佳木斯地块，处于亚洲大陆东缘的碰撞造山带上，多期次的岩浆活动有利于成矿元素富集。

(2)研究区内韧性剪切带宽度约4 km，长度大于10 km，在该剪切带上已发现10余条伟晶岩，其蚀变分带特征较为相似，仅对其中的3条伟晶岩开展了矿产检查工作，外围仍有多条尚未开展系统地质工作。研究区内还发现多处伟晶岩转石及其蚀变矿物残留，因此，在该韧性剪切带内具有发现更多伟晶岩型稀有金属矿化体的潜力。

3 结 论

(1)创业屯伟晶岩型稀有金属矿床呈凸镜状分布在NNE向韧性剪切带中。对其中3条伟晶岩开展矿产检查工作，测试结果表明，Li、Rb、Nb、Ta、Sn均达到工业品位，Be达到边界品位，另有多条尚未开展矿产检查工作，初步预测研究区内稀有金属矿资源储量为大型规模。矿物组合为锂云母、锡石、石英、钠长石、白云母、电气石、石榴子石等。围岩蚀变有白云母化、云英岩化、锂云母化、钠长石化等。

(2)伟晶岩中晶体较大的锡石(灰褐色、黑褐色，含铌钽)、锂云母以及含铷的钠长石(或白云母)是直接找矿标志。

(3)创业屯地区地处亚洲大陆东缘的碰撞造山带上，区内韧性剪切带为稀有金属伟晶岩提供了良好的成矿条件，外围发现大量伟晶岩转石及蚀变矿物，在该区域上寻找伟晶岩型稀有金属矿有较大潜力。