湖南省茶陵县金竹垅矿区铌钽矿地质特征、矿床成因初探与找矿标志

王诗龙

（1.中南大学 地球科学与信息物理学院，湖南 长沙 410083；2.湖南省有色地质勘查局二一四队，湖南 株洲 412007）

1 区域地质背景

金竹垅矿区位于东南地洼区、湘赣地洼系、衡山地穹之太和仙穹隆，属南岭成矿带北东段。区域上地层出露较齐全，岩浆活动强烈，是铌、钽、锆英石、独居石等稀有金属成矿的有利地段。

2 矿区地质特征

2.1 地层

矿区地层简单，仅有第四系冲积物和残坡积砂土零星分布。

2.2 构造

金竹垅区太和仙穹窿及坊楼北北东向构造次一级构造。区内以断裂为主，老山坳断裂为本区最大的断裂，走向北东或北东东，倾向南东，为多旋回活动断层，控制着本区邓阜仙复式岩体的产出。金竹垄断层为矿区铌钽矿床导岩、控矿断层，走向N50°～80°E，倾向南东，倾角30°～50°。地表被似伟晶岩充填，深部细粒白云母花岗岩充填，控制着本区细粒花岗岩的侵入，为老山坳断层次一级构造。

2.3 岩浆岩

金竹垅矿区内以花岗岩为主，即是邓阜仙复式花岗岩体的大部分。邓阜仙复式花岗岩体主要活动分早、中、晚三期。

第一期为斑状黑云母花岗岩（γ51），同位素年龄测定为183百万年。可明显看出被后期中细粒花岗岩穿插。成岩时代应为印支期。

第二期为二云母花岗岩和少斑状二云母花岗岩（γ52-1），同位素年龄测定为175～156 百万年。可见侵人到印支期粗粒花岗岩中，又被细粒花岗岩所穿过。其侵入时代应属燕山早期。

第三期为细粒白云母花岗岩（γ52-2），同位素年龄测定为136百万年。分布于下部，呈不规则小岩株和岩脉产出，与上述两期花岗岩均有穿插，出露广泛，属于燕山晚期产物。

斑状黑云母花岗岩（γ51）为准铝质钙碱性花岗质岩石，二云母花岗岩（γ52-1）与白云母花岗岩（γ52-2）是地壳中沉积岩部分重熔所形成。

不同期次的花岗岩微量元素含量见表1。

由表1 中数据可知，邓阜仙二、三期侵入体中的铌、钽、钨、锡、铋、铜、铅、锌、银等成矿元素含量均高于花岗岩背景值。

3 矿体地质特征

铌钽矿赋存于细粒白云母花岗岩上部，含锂白云母化强钠化花岗岩带、弱含锂白云母强钠化花岗岩带。

邓阜仙岩体细粒白云母花岗岩以岩浆晚期分异交代作用、钾长石化、钠长石化、含锂白云母化为主，岩浆期后云英岩化仅发育在脉状黑钨矿脉旁侧。钾长石化在岩体中广泛发育，深部较强，表现明显，顶部由于钠长石化强烈而减弱；钠长石化广泛而强烈的发育，自岩体下部往上，钠长石化强度显著增强；含锂白云母化主要发育于岩体上部及顶部，空间上是叠加于钠长石化花岗岩之上，时间上形成于钾长石化、钠长石化之后。

上述三种岩浆晚期分异交代作用，在时间上按其先后顺序是：钾长石化、钠长石化、含锂白云母化，空间上不同部位其发育强烈程度不一，而形成岩体在空间上的不同带。根据交代强弱程度及前人资料，细粒白云母花岗岩岩体自地表向下，分为一个顶盖和四个岩带。

图1 细粒白云母花岗岩岩体分带剖面图

顶盖(Peg)：似伟晶岩及云英岩化带；

Ⅰ带：含锂白云母化强钠化花岗岩带；

Ⅱ带：弱含锂白云母化强钠化花岗岩带；

Ⅲ带：钠化花岗岩带；

Ⅳ带：弱钠化花岗岩带。

顶盖（Peg）与Ⅰ带界线清楚，岩石结构由粗粒突变为细粒。从Ⅰ带至Ⅳ带呈渐变关系，岩石结构有细粒渐变为中细粒。Ⅰ带侵染状的硫化物黄铜矿、黄铁矿、毒砂、辉钼矿较多。

表1 邓阜仙各期花岗岩岩石微量元素含量表

铌钽矿体主要在细粒白云母花岗岩上部，赋存于Ⅰ～Ⅱ带中。

矿区矿物简单，按照矿物共生组合可分为四种类型：①富锰钽铌铁矿、含锂白云母强钠化花岗岩；②富锰钽铌铁矿、弱含锂白云母化强钠化花岗岩；③富锰钽铌铁矿、钠化花岗岩；④富锰钽铌铁矿、弱钠化花岗岩。

上述四种矿石类型完全与细粒白云母花岗岩各分异交带Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ带相同。各类矿石中有用矿物富锰钽铌铁矿主要呈侵染状分布于云母、石英、长石之间。富锰猛钽铌铁矿等在各分异交代带中含量有所差异，富锰钽铌铁矿、锆石、石榴子石在Ⅰ带中含量较高，至深部Ⅲ带逐渐降低，而锆石则有明显升高趋势。

矿石主要有益组分为Ta2O5、Nb2O5，品位分别为Nb2O5：0.012%～0.087%，Ta2O50.014%～0.018%。伴生有益组分Li2O、Rb2O、HfO2。Ta2O5、Nb2O5铌铁矿—钽铁矿形式产出，次为极少量的细晶石。铌铁矿—钽铁矿存在铌铁矿、钽铁矿、铌钽铁矿、铌钽锰矿等矿物中。

4 矿床成因探讨

本区铌钽矿床，主要是岩浆晚期分异交代作用而形成的矿床。

由于岩浆结晶分异作用后，岩体中未冷凝的残余熔体溶液，富含大量碱金属和稀有金属，并被原始岩浆熔体中的一系列挥发组分所饱和。而铌钽等稀有金属则以可溶性氟的碱性络合物形式存在于熔体溶液中。当这种残余熔体溶液侵入到岩体上部，向上扩散运移过程中，在相对封闭环境下，本身产生分异作用及物理、化学条件变化，又与先期结晶的矿物发生交代反应。这种交代反应自下而上逐渐增强，性质逐渐转化，具有明显的继存和发展关系，由钾长石化、钠长石化、含锂白云母化，形成一个完整的系列，在空间上形成一连串渐变的分异交代，并伴有着稀有元素不同程度的矿化现象。从岩浆结晶分异作用至岩浆晚期分异交代作用是岩浆演化过程中物质成分的分异，和固相与液相之间的相互交代反应的全过程，是有机地联系在一起的，不可分割的整体。

5 找矿标志

根据成矿和控矿地质条件及矿化与蚀变的关系，该区铌钽矿矿化富集具有如下找矿标志：

（1）复试岩体中寻找晚期阶段的小岩体，在岩枝、岩瘤上部和舌状突出部位更有利。

（2）岩体隆起部位的顶部发育有似伟晶岩“壳，其下部往往富集成矿。

（3）含矿岩体发育了钠长石化、云英岩化、白云母化（含锂），花岗岩上可见乳白色粒状钠长石。

（4）根据共生关系，在黑钨矿脉下部发现细粒白云母花岗岩的隐伏岩体。