江西雅山414和灵山松树岗钽铌矿成矿特征对比分析研究

龙细友， 陈正钱， 刘志军， 张连湘

(1．江西有色地质矿产勘查开发院，江西 南昌 330001；2．赣州鑫宇矿冶有限公司，江西 赣州 341000 )

钽铌矿是江西省的优势矿种，钽储量位居全国首位(杨明桂等，2015)。钽铌矿在国民经济和国防工业中具有重要地位，是电子工业、硬质合金、航空航天、石油化工和医学等领域的重要原材料。雅山414钽铌矿现为一国营开采矿山，在1970年代完成矿床的勘探工作，钽铌资源储量3万多t；灵山松树岗钽铌矿近年来完成勘探工作，钽铌资源储量约10万t。笔者近年对雅山414钽铌矿与灵山松树岗钽铌矿开展地质工作，对两矿床的地质特征取得深刻认识，两矿床虽同属花岗岩型钽铌矿，但经详细对比研究后发现二者在成矿特征方面存在一定的差异。前人对两矿床的成因和成矿模式进行了分析和总结(杨泽黎等，2014；李胜虎，2015；陈志中，1984；章平等，2005；江西省地质矿产勘查开发局，2017；刘爽等，2019；唐正，2017；吴旭玲等，2016；章崇真等，1985；钟建昇等，2017；郭家松等，2020)，但二者的对比研究却未见报道。通过对二者开展成矿特征对比研究，总结矿床的差异性并探讨分析其原因，对于进一步实现省域及区域稀有金属矿产找矿突破具有一定的参考意义。

1 区域地质背景

雅山414钽铌矿和灵山松树岗钽铌矿均为超大型钽铌矿，分布在江西省中部的北东东向展布的钦杭成矿带东段(图1)。雅山414钽铌矿地理坐标位置为E114°31′，N27°39′；灵山松树岗钽铌矿地理坐标位置为E117°38′，N28°38′， 两者70°方向相距约330 km。钦杭成矿带东段处于华夏地块与扬子地块的拼接部位，自新元古代两大板块碰撞拼合后经历了加里东期挤压造山、海西-印支期拉张沉降、燕山期强烈的陆内挤压及岩浆活动、喜马拉雅期差异沉降。燕山期岩浆成矿活动十分强烈，岩石类型多样。吕劲松等(2017)将区内燕山期岩浆活动划分为“两期四阶段”，并按成矿专属性，将燕山期花岗岩细分为I1、I2、S1、S2和A型5种类型，对应形成不同的金属矿产组合，高分异的S2型花岗岩产出钽铌等稀有矿产，A型花岗岩兼有I型和S型两种花岗岩的成矿特征。

图1 灵山松树岗钽铌矿和雅山414钽铌矿区地质略图Fig.1 Geological sketch map of Lingshan Songshugang and Yashan 414 Ta-Nb deposits 1.震旦系上统老虎塘组变质砂岩；2.震旦系休宁组上段上亚段凝灰质粉砂岩；3.震旦系休宁组上段下亚段砂质千枚岩；4.钠长石化花岗岩；5.二云母花岗岩；6.黑云母花岗岩；7.花岗斑岩脉；8.似伟晶岩；9.煌斑岩脉；10.钽铌矿体；11.钨锡矿体(脉)；12.正断层;13.性质不明断层

2 矿床特征

2.1 雅山414钽铌矿地质特征

矿区出露地层为震旦系上统老虎塘组变质砂岩、千枚状粉砂岩和炭质板岩等。褶皱断裂构造发育，构造格架主要由银子岭背斜及其次级向斜和北东向、北西向、北东东向、北北东向4组断裂构造构成。燕山早期雅山黑云母花岗岩岩株侵入于银子岭背斜核部，岩株顶部出露地表，钠长石化和锂云母化强烈，由上向下逐渐减弱。矿区钽铌矿体即为岩体顶部的强蚀变体(图1)。

矿区钽铌矿体北东走向长为1 700 m，东西平均宽为644 m，南、北、西三面裸露于地表，东面倾伏于变质岩之下，地表出露面积为0.65 km2。矿体厚度最大为196 m，平均厚度为60 m。其形态简单，呈似层状产出(图2，3)，总的走向为北东40°～45°，倾向南东，倾角为10°～28°，平均为18°。主矿体分布标高为625～951 m，埋深为0～339 m。

图2 雅山414矿区露天采场和钽铌矿石照片Fig.2 Photos of open pit and Ta-Nb ore in Yashan 414 mining area

矿石中的工业矿物有富锰铌钽铁矿、细晶石、含钽锡石、锂云母、绿柱石及铯榴石等，脉石矿物有钠长石、石英、钾长石、黑云母、少量白云母和黄玉等。矿石的结构为中细粒花岗结构，铌钽矿物呈细粒浸染状产出，属于细粒嵌布。矿石的工业类型为钠长石化花岗岩型钽铌矿，有用组分平均品位Ta2O5为0.010 9%，Nb2O5为0.008 9%，Li2O为0.391 6%，Rb2O为0.221 4%，Cs2O为0.029 1%，BeO为0.026 7%(1)龙细友，胡波，2015.江西省宜春钽铌矿资源储量核实报告[R].南昌：江西有色地质矿产勘查开发院.。

2.2 灵山松树岗钽铌矿地质特征

矿区出露地层为震旦系下统休宁组浅变质凝灰质、砂泥质、炭质、硅质、钙质细粒碎屑岩。矿区构造有北东向松树岗倾伏倒转背斜，轴部基本上与隐伏花岗岩展布方向一致，向西南方向倾伏。北东向和南北向断裂构造发育，其次有北西向和近东西向断裂构造，北东向构造为钨锡矿的赋矿构造。矿区岩浆岩以松树岗隐伏岩体为主，侵入于倒转背斜转折处的岩层虚脱部位及其附近，最小埋深为166 m,岩性为中细粒黑云母花岗岩，其顶部钠长石化、钾化和云英岩化强烈并伴有钽铌矿化(图1)。

矿区钽铌矿体为隐伏花岗岩体的顶部，形态总体呈“靴”状。矿体走向为东西向，矿体西陡东缓，东西长为1 676 m，南北宽为740 m，最大厚度为708.8 m。矿体分布标高为-330.76～402.74 m，埋深为166～620 m(图4)。

图4 松树岗钽铌矿0号勘探线剖面图②Fig.4 Profile of exploration line 0 in Songshugang Ta-Nb mining area 1.震旦系下统休宁组上段下亚段；2.伟晶岩带；3.钾长石化花岗岩带；4.云英岩化花岗岩带；5.弱-中-强钠长石化花岗岩带；6.云英岩7.花岗斑岩；8.煌斑岩脉；9.细脉带型钨矿体；10.细脉带型钼(钨)矿体；11.石英脉型锡矿体；12.断层；13.矿化分带界线；14.矿化元素；15.钻孔及编号

矿石中的工业矿物主要是钽铌铁矿、细晶石，锂云母、含钽锡石和含钽黑钨矿；金属硫化物矿物以闪锌矿为主，其次是少量至微量方铅矿、黄铁矿、黄铜矿、毒砂、辉钼矿等；银矿物主要为螺状硫银矿；脉石矿物主要有石英、正长石、钠长石、白云母、黄玉等，还含有少量高岭土、绿泥石等易泥化矿物。矿石呈中细粒花岗结构，块状构造(图5，6)。矿石的工业类型为钠长石化花岗岩型钽铌矿，有用组分平均品位Ta2O5为0.014 2%，Nb2O5为0.021 3%，Li2O为0.202 2%，Rb2O为0.201 5%(2)陈正钱，俞寒飞，曾晓健，2018.江西省横峰县松树岗钽铌矿勘探地质报告[R].南昌：江西有色地质矿产勘查开发院.。

图5 松树岗矿区钻孔钽铌矿石岩芯照片Fig.5 Photos of Ta-Nb ore core in Songshugang mining area

3 矿床的对比研究

3.1 成矿背景

雅山414钽铌矿和灵山松树岗钽铌矿大地构造位置位于钦杭结合带的东段。钦杭结合带东段基底地层为新元古代地层，包括双桥山群、张村群、万年群等，总体为一套海相火山-沉积建造。两矿床所在区域于震旦纪均接受了巨厚的次深海-深海相沉积，沉积了一套含火山物质及熔岩的类复理石建造，在燕山期发生了强烈的岩浆侵入活动，并具多期多阶段的结晶分异特征，形成了高分异的过铝质花岗岩体。花岗岩体围岩均为震旦系浅变质复理石建造，岩性为砂质千枚岩、变质粉砂岩、板岩等。燕山期花岗岩体的蚀变类型有钠长石化、云英岩化、锂云母化等，岩体在化学性质上同具富硅、富碱、过铝，贫铁、镁、钛，稀土含量低，具显著的Eu负异常特征(徐喆等，2018；黄定堂，2003)，可见二者具相似的成矿背景。

3.2 成矿地质特征

3.2.1 成矿母岩和物质来源

雅山414钽铌矿成矿母岩为雅山复式岩体，存在两个阶段的岩浆作用(徐喆等，2018)，早阶段岩体以夏家岭岩体为代表，岩性为黑云母花岗岩，晚阶段以银子岭岩体为代表，其顶部为钽铌矿体，由下至上可分为二云母花岗岩带、白云母花岗岩带、钠长石花岗岩带、锂云母钠长石花岗岩带。地球化学分析结果显示，含矿岩体是一种亚碱性强过铝质的花岗岩，岩体中富集Li、F、P2O5、Rb、Th、U、K、Nb、Ta、Zr、Hf，亏损Ba、Sr、Ti、Y、REE，具有强烈的负Eu异常，从下而上4个岩性带中，Al2O3、Na2O含量总体上逐渐增加，而K2O、CaO、Fe2O3含量逐渐降低，稀土元素的总量逐渐降低(李胜虎，2015)。对于岩体的成因，杨泽黎等(2014)依据岩体为强过铝质、P2O5含量较高及其他岩石化学特征，认为雅山花岗岩为S型(地壳沉积岩熔融)花岗岩。

图6 松树岗矿区钽铌矿石镜下特征Fig.6 Microscopic feature of Ta-Nb ore in Songshugang mining areaA.板状钽铌铁矿嵌布于长石、云母等脉石矿物中(反射光);B.板状钽铌铁矿嵌布于铁锂云母中(反射光);C.铁锂云母嵌布于长石、石英之间(正交偏光);D.锡石呈半自形-自形晶嵌布于云母和石英之间(扫描电镜，BSE图像)

灵山松树岗钽铌矿含矿岩体为松树岗隐伏岩体，深部勘探成果显示岩体由上而下为云英岩化花岗岩、钠长石化花岗岩、中细粒正长花岗岩和中细粒黑云母花岗岩，后二者分别对应于灵山岩体的边缘相和过渡相。与灵山岩体及国内外花岗岩相比，松树岗隐伏岩体具有较低的TiO2、Fe2O3、MgO、CaO和P2O5含量，较高的Al2O3、Na2O、F含量及Na2O+K2O总量②。灵山岩体的地球化学特征显示岩体为亚碱性过铝质的花岗岩，富集Rb、Th、U、Nb和Zr等元素，相对富集Ta、Hf、Y、Yb、La等元素，亏损Ba、Sr、P和Ti等元素，具有强烈的负Eu异常③。对于岩体的成因，有学者依据里特曼指数、Na2O与K2O图解及微量元素和稀土元素含量特征，认为松树岗岩株所属的灵山花岗岩体为A型(地幔与地壳混合)花岗岩(3)凡秀君，吴旭玲，2015.江西省灵山地区矿产地质调查报告[R].南昌：江西省地质调查研究院.。

1960年代后，地质学界有一种观点认为稀有金属花岗岩是黑云母花岗岩遭受多期次的岩浆期后热液交代作用的产物，黑云母花岗岩是花岗岩型稀有金属矿的成矿母岩(李胜虎，2015)。两矿床含矿岩体的中心相和原始岩浆均为黑云母花岗岩(表1)，表明黑云母花岗岩为矿床的成矿母岩，为稀有金属的成矿提供了物质来源。

3.2.2 成岩成矿时代

李胜虎(2015)采用辉钼矿Re-Os同位素和锆石U-Pb同位素定年方法测得雅山岩体成岩成矿时代为151～159 Ma，杨泽黎等(2014)利用锆石LA-ICP-MS U-Pb定年测得同一岩体成岩成矿时代为150 Ma，两者较吻合，相当于晚侏罗世。松树岗隐伏岩体黑云母K-Ar定年测得成岩成矿时代为124～131 Ma③，属早白垩世。因此松树岗钽铌矿的成岩成矿时代比雅山414钽铌矿晚(表1)。

表1 矿床成矿特征对比表

3.2.3 矿体就位及产状形态

两矿床含矿岩体均为突起的岩株，钽铌矿化分布于岩株顶部，矿化水平最大投影面积为1 km2左右，414矿1.5 km2，松树岗矿1.28 km2。雅山岩体及矿体顶部直接裸露在地表，矿体中部厚度大，两端因地形逐渐低下，矿体厚度相应变小甚至尖灭，矿体呈似层状产出(图3)。松树岗矿体形态总体呈“靴”状，三维空间形态从上往下由简单至复杂，且展布空间呈渐变增大的趋势，水平截面呈圆形、似椭圆形、似腰子形、似哑铃形。钠长石化花岗岩型矿体之上还有一层云英岩化花岗岩型矿石(图4)，最大厚度有170 m，其资源储量约占该矿山总资源储量的10%②。

图3 雅山414矿区15号勘探线剖面略图①Fig.3 Profile sketch of exploration line 15 in Yashan 414 mining area 1.震旦系上统老虎塘组变质岩；2.强钠长石化富矿；3.中钠长石化贫矿；4.弱钠长石化二级贫矿；5.夹石；6.燕山早期花岗岩

3.2.4 矿石特征

两矿床矿石的结构构造特征相同，为中细粒花岗结构，块状构造，主要矿物成分非常相似，工业矿物为富锰铌钽铁矿、细晶石、含钽锡石、锂云母等，非金属矿物有钠长石、石英、钾长石、黑云母、白云母、黄玉等。二者在矿物的含量上存在一定的差异，雅山414钽铌矿工业矿物还有少量的绿柱石和铯榴石，而灵山松树岗钽铌矿基本未见或微量；灵山松树岗钽铌矿含钽锡石、白云母、黄玉及以闪锌矿为主的金属硫化物，矿物含量明显高，如灵山松树岗钽铌矿的云英岩化矿石中黄玉含量平均为11.18%，钠长石化矿石平均为3.44%，而雅山矿区黄玉含量为1%～1.9%(表2)。

表2 矿石主要矿物成分含量对比统计表①

矿石的化学成分上，二者TiO2的含量相当，均低于我国花岗岩和戴里花岗岩的平均值，灵山松树岗钽铌矿SiO2、Fe2O3、MgO、S的含量比雅山414钽铌矿高，但Al2O3、CaO、Na2O、P2O5的含量明显低，其他元素含量接近(表3)。松树岗钽铌矿钽和铌的品位明显高于雅山414矿，但稀有元素有用组分种类较雅山414钽铌矿少，未见铯和铍的矿化。灵山松树岗钽铌矿矿床中Pb、Zn、W、Sn、Ag的含量较高，而雅山414钽铌矿含量总体要低(表4)。

表3 矿石主要化学成分含量对比统计表①

表4 矿石部分伴生金属含量对比统计表①

3.2.5 蚀变及矿化分带

矿床分带具有一定的相似性，两钽铌矿床(岩体)顶部都有一层伟晶岩壳，矿床内部以钠长石化钽铌矿为主。

蚀变矿化分带的变化特征不同。垂直方向上，雅山414钽铌矿钠长石化及钽铌和其他伴生组分的矿化强度由上至下是逐渐减弱的，由上而下为强钠长石化→中钠长石化→弱钠长石化，钽铌矿由上至下依次为富矿→贫矿→二级贫矿，有用组分矿化强度总体减弱(表5)。而松树岗钽铌矿由上至下钠长石化是逐渐增强的(图4)，但有用组分的矿化强度并不随之增强，钽品位是基本稳定且向下稍降低的，而铷的品位是逐渐降低的(图7)，伴生锂在钠长石化花岗岩之上的云英岩化花岗岩型钽铌矿石中的含量较高，平均为0.484%，而在钠长石化花岗岩型钽铌矿石中平均值降为0.174%②。

图7 松树岗钽铌矿钽铌铷平均品位随标高变化图②Fig.7 Variation of average grade of Ta, Nb and Rb with depth in Songshugang deposit

表5 雅山414钽铌矿体垂直方向有用组分变化特征(4)田志良，1973.江西宜春四一四矿区地质勘探总结报告[R].宜春：江西冶金地勘公司7队.

4 讨论

雅山414和松树岗钽铌矿同处于扬子地块和华夏地块拼接部位的钦杭成矿带中，成矿发生于燕山期中后期造山构造岩浆活动背景下，花岗质岩浆经历了多次结晶分异作用，在岩株的突起顶部，岩浆后期及期后发生自交代作用形成钽铌矿。两矿床具有大体相同的成矿特征，具体表现在矿床就位、矿体产状、矿石组构和矿石成分等方面。经对比研究，总结出二者的差异主要体现在物质组成和矿化蚀变分带特征上。

4.1 矿石物质组成差异

矿石化学成分的含量差异与矿物组成上的差异是相对应的，矿物组成特征差异为：除共有的工业矿物外，雅山414钽铌矿工业矿物还有少量的绿柱石和铯榴石，而灵山松树岗钽铌矿基本未见或微量；灵山松树岗钽铌矿富锰铌钽铁矿、含钽锡石、白云母、黄玉以及以闪锌矿为主的金属硫化物矿物含量明显高，这也解释了灵山松树岗钽铌矿Ta、Nb、S及以硫化物矿物存在形式的金属元素含量比雅山414钽铌矿高的原因。而两矿床锂云母含量相当，为何灵山松树岗钽铌矿Li2O和Rb2O的平均含量比雅山414钽铌矿低？其原因可能是锂云母在矿物鉴定时未进一步细分，其中部分为锂白云母，部分为铁锂云母，而锂白云母中Li2O和Rb2O含量分别为0.345%和0.164%，比铁锂云母Li2O含量(2.522%)和Rb2O含量(0.762%)低得多，两种矿物的比例不同时造成Li2O和Rb2O平均含量出现较大差异(王成辉等，2019)。

灵山松树岗钽铌矿Fe、Mg含量较雅山414钽铌矿高，而Al、Ca、Na含量偏低，且P含量明显较低。其原因应该是成矿母岩的不同岩浆成因造成的，松树岗隐伏岩体所属的灵山岩体为地壳伸展环境下的A型花岗岩，有更多的地幔物质参与了岩浆的混融，而雅山花岗岩来源于陆内造山构造背景下地壳沉积岩的重融分异而成，属S型花岗岩，因此Fe、Mg质含量相对低，P含量相对高。雅山花岗岩和松树岗隐伏花岗岩分属于钦杭成矿带东段燕山期两期四阶段岩浆活动的早期晚阶段(160～145 Ma)和晚期早阶段(145～125 Ma)。燕山期早期晚阶段至晚期早阶段，随着太平洋板板块向欧亚大陆向下俯冲角度的加大，构造背景由挤压作用逐渐转换为伸展作用，软流圈物质上涌和地幔物质不断加入，花岗质原始岩浆由S型过渡为A型，从而造成了两矿床成矿母岩及物质来源的差异。在差异性岩浆作用和成矿环境的叠加下，表现出矿床矿石物质组成上的变化。

4.2 矿化蚀变分带差异

两个矿床蚀变矿化分带在垂直方向上截然不同。笔者分析认为，两个矿床岩体的顶突部位在垂直方向上存在对称性蚀变矿化分带，即在某一水平高度范围内分布强钠长石化和钽铌矿体中心，向上和向下蚀变矿化强度均逐渐减弱。雅山414钽铌矿矿床形成后，含矿体岩体顶部上覆浅变质岩围岩及含矿岩体顶部的弱-中钠长石化钽铌矿化部位被剥蚀，强钠长石化钽铌矿化中心直接裸露地表，其以下中-弱钠长石化钽铌矿化部位被保留。灵山松树岗钽铌矿床目前勘探深度仅及强钠长石化钽铌矿化中心部位，出现了上弱下强的蚀变矿化分带假象，而强钠长石化钽铌矿化中心以下的中-弱钠长石矿化部位尚未揭露。

松树岗钽铌矿矿化蚀变强度的变化较雅山414钽铌矿缓慢，其原因应是岩浆热液成矿作用温压条件的差异引起的，松树岗隐伏岩体顶部云英岩化强度及幅度大，厚度为15～170 m，是继钠长石化后花岗岩内部发生的又一重要蚀变，而雅山岩体基本未见云英岩化。松树岗隐伏岩体云英岩化发育的原因为云英岩化的形成条件是需要一定的温度和水含量，而气液中水含量越高，其温度的降低越缓慢，对围岩的空间渗透能力及交代作用就越强。松树岗钽铌矿中含水矿物如白云母、硅铍石、黄玉等多于雅山414钽铌矿，直接反映了松树岗钽铌矿为高水气饱和度的成矿环境，同时含氟矿物如萤石、黄玉含量也较多，表明成矿气液也富含挥发份。松树岗钽铌矿后期低温蚀变矿物绿泥石、高岭石、蒙脱石和重晶石的普遍存在，进一步说明了矿床的气液流动和渗透引起的蚀变作用持续时间长，环境温度降低缓慢。

5 结论

通过开展雅山414和灵山松树岗钽铌矿两矿床的对比研究，总结出如下差异：

(1)矿化蚀变上的差异。灵山松树岗钽铌矿在钠长石化花岗岩之上还有一层云英岩化花岗岩，且两矿床钠长石化在垂直方向上的强弱变化是相反的。其差异是由矿化蚀变时的气液介质和环境温压差异造成的。

(2)物质成分上的差异。雅山414钽铌矿稀有金属矿化组分比松树岗钽铌矿多出了铯和铍，且锂、铷的含量更高，但钽和铌的含量远不及松树岗钽铌矿高；松树岗钽铌矿SiO2、Fe2O3、MgO、S、W、Sn以及以硫化物矿物形式存在的Pb、Zn、Ag等元素的含量比雅山414钽铌矿高。形成差异的因素主要是不同成因的原始岩浆来源，其次是成矿环境的差异。

灵山松树岗钽铌矿目前勘探深度仅及强钠长石化花岗岩带。通过对比分析研究认为强钠长石化花岗岩带以下还存在中-弱钠长石化花岗岩带，因此矿床深部找矿尚有很大潜力。