方城县韩家庄铌矿地质特征及找矿标志*

张同林 温国栋 芦光播 王 俊 张盼盼 曾庆海

（河南省核工业地质局）

铌在地球极小的范围内分布，相对有色金属，表现出含量小、分布不均和品位低等特征。我国没有独立的铌矿山，铌往往与稀土、锆、钽伴生，大型、高品位的矿床比较少，年产量也相对较低［1-3］。鉴于此，寻找大中型和高品位的铌矿床在当前尤为重要。

方城北碱性岩铌钽矿化发现于上世纪60 年代，铌矿化出露于塔山北坡、凤凰山、牛岗、双山、宋坟等地的碱性岩体内部相霓辉正长岩脉、霓石正长细晶岩脉和细晶正长岩脉中。目前，对该铌矿稀有元素的研究主要集中在方城北部正长岩岩体稀有金属的含矿性，方城北碱性岩铌钽矿地质特征及赋存状态、找矿方向等方面［4-6］，但对该区铌矿体地质特征、找矿标志及找矿预测等方面的研究较少，从而在一定程度上导致对该区类似铌矿的找矿指示作用不明显。矿区通过勘查工作，发现了9条含铌矿化的细晶正长岩脉，圈定了4 个铌矿体。对比细晶岩岩矿分析测试、光薄片鉴定、单矿物电子探针分析结果，韩家庄铌矿矿石类型主要为铌钙矿、铌铁矿。铌钙矿是具有工业价值的几种铌矿物之一。稀土矿为氟碳钙铈矿，放射性矿物为方钍石、钍石。通过在该区进行详细的野外勘查和取样分析测试等，系统梳理研究了韩家庄铌矿矿区地质特征、铌矿体特征、铌矿物赋存状态等，提出了该区铌矿找矿的岩浆岩、岩性、围岩蚀变、磁性、放射性等找矿标志，对该区今后进一步开展地质找矿工作具有借鉴意义。

1 区域成矿背景

1.1 区域地质特征

矿区地处秦岭造山带东段，在区域上属于多金属成矿有利地段。地理上位于宋坟—双山—塔山碱性岩体以北（图1）。出露有中元古界宽坪群和熊耳群、上元古界栾川群和下古生界陶湾群地层。以栾川—明港断裂为界，北属华北地层区，区域地层具有基地和盖层二元结构，以南为北秦岭地层分区（图2）。区域深大断裂对本区沉积地层的展布、岩浆侵入、区域变质作用、构造热液活动及其成矿作用发生和演化等起到了重要的控制作用。区内构造十分发育，为栾川—明港断裂多期次多阶段活动派生的次级断裂，主要有北西向、北东向2组，其次为褶皱构造。

1.2 区域岩体特征

区域岩浆活动强烈，岩浆岩分布广泛。中元古代的酸性岩、晚元古代酸性及碱性岩、加里东期基性岩及燕山早期和晚期的酸性—中性岩在矿区及周边大面积出露，其岩性为变花岗斑岩、变正长岩类、变正长斑岩、变石英斑岩和变霞石正长岩、辉长岩、似斑状斜长花岗岩、黑云母闪长岩和石英闪长岩、细粒二长花岗岩、片麻状钾长花岗岩、细粒斜长花岗岩和钾长花岗岩。燕山期花岗岩（伏牛山岩体）分布在本区的包庄—四里店一线及东部韩家庄附近。晚元古代浅成火山岩（维摩寺岩体）在南部出露于下滚子沟，呈北西向条带分布，北部在南召王家庄—方城乔麦山呈北西向延伸，在周庙—双乔两岩体相连。加里东期基性岩ν3（毛谷堆岩体）分布在本区毛谷堆、碾盘庄、马家岗附近，呈小岩株产出。此外，还分布有一定数量的石英脉、辉长岩脉、花岗岩脉、细晶岩脉。

2 矿区地质特征

2.1 矿区地质特征

矿区北部出露地层为熊耳群，主要岩性为灰绿色变质安山玢岩及变凝灰质砂岩、角闪黑云斜长片岩、绢云绿泥片岩。矿区东南部出露地层为栾川群南泥湖组、煤窑沟组，主要岩性以石英岩为主，夹云母石英片岩、透辉石大理岩、条带状透闪石白云石大理岩，灰黄色变斑状黑云白云石英片岩、绢云石英片岩为主，夹少量的石英岩及大理岩层。栾川群南泥湖组是赋矿围岩，岩组总体倾向南西，倾角40°～55°。

矿区断裂构造不发育，发现有规模较小的硅化蚀变破碎带，破碎带中主要充填蚀变花岗碎裂岩夹杂灰白—灰黑色细小石英脉。

矿区位于宋坟—双山—塔山碱性岩体以北，区内岩浆活动强烈，且多时代多期次侵入，共经历了从中元古代、新元古代、加里东期，到燕山早期和燕山晚期5个阶段的岩浆入侵活动。出露的主要岩浆岩有王家营岩体、王家沟岩体、七顶山岩体、河北岸岩体、寨坡南正长岩小岩株。

王家营岩体是矿区主要赋矿围岩，位于矿区中部韩家庄至王家营一带（图1），呈北西向展布，区内出露面积约4.5 km²，岩性为变花岗斑岩，经深度变质作用形成片麻状黑云母钾长花岗岩，其主要矿物成分为钾长石（30%～35%）、石英（25%～30%）、黑云母（10%～20%）、斜长石（10%～20%），副矿物有锆石、磷灰石、榍石、磁铁矿和少量钛铁矿，属富钾过铝质碱性岩系列，为中元古代中深侵入岩。岩体内出露的岩脉主要有细粒花岗岩脉、细晶岩脉。

2.2 地球化学特征

经1∶50 万Nb 化探测量，在韩家庄—王家营岩体一带圈定了1条北西向延伸的铌异常带，向西南未封闭（图3）。异常晕规模大、强度高，王家营岩体及内部相细晶岩脉处在异常中心，内带Nb 异常强度大于55.35×10-6。显示矿区具有较好的找矿远景。

3 矿体地质特征

3.1 矿体特征

矿区发现9 条含矿细晶正长岩脉（图4），主要分布在王家营岩体南部的斜长花岗岩、变花岗斑岩中，呈北西向脉状分布，地表出露长度为120～1 840 m，宽1～25 m，产状为230°∠50°～55°。铌矿体严格受细晶正长岩脉控制，产状与脉体一致，倾向南西。铌矿品位一般为0.03%～0.05%，钽品位一般为0.000 5%～0.001 5%，伴生稀散元素镓，品位一般约为0.005%。

L3 号主矿脉位于矿区王家营岩体内部相内，地表出露长度为1 840 m，宽1～13 m，产状230°～265°∠28°～85°。岩脉呈侵入接触，出露连续，岩石抗风化程度强。西北段细晶岩颜色较浅，呈灰白色，两侧围岩为片麻状钾长花岗岩，片麻理多为顺层产出，局部岩脉切割片麻理，夹角约10°，中—东南段细晶岩颜色变深，为浅黄绿色、灰绿色、褐黄色，钾长石含量增高，硅化强，两侧围岩为变花岗斑岩。

矿区圈出了4个铌矿体，即L1Ⅰ、L3Ⅰ、L3Ⅱ、L4Ⅰ，其中L3Ⅰ、L4Ⅰ为主矿体。矿体呈北西向脉状分布，矿体均赋存在细晶正长岩脉内。

L3Ⅰ主矿体位于矿区中部L3 号细晶岩脉内，矿体控制长度为310 m，控制标高为+60～+254 m，矿体厚度为5.77～8.93 m，平均厚度为7.35 m，矿体平均品位为0.069 9%。矿体形态为脉状，产状为208°∠45°。

L4Ⅰ主矿体位于矿区中部L4号细晶岩脉内，矿体控制长度为380 m，控制标高为+39～+230 m，矿体厚度为5.64～8.83 m，平均厚度为6.87 m，矿体平均品位为0.051 7%。矿体形态为脉状，产状为240°∠48°～62°。

主要矿化蚀变有磁铁矿化、黄铁矿化、莹石矿化、硅化、碳酸盐化、绿帘石化。铌矿化与磁铁矿化强弱关系密切，强磁性、磁铁矿化明显，粒径为0.01～1.5 mm，含量较高，呈浸染状、细脉状、团块状分布。铌矿化与放射性强度关系密切，矿化体放射性测值为40×10-6～100×10-6，最高值为138×10-6。

3.2 矿石特征

矿石具弱片麻状构造，粒状变晶结构（图5）。铌矿石分矿石矿物和脉石矿物，并以脉石矿物含量为主（约92%）。矿物成分主要是钾长石、斜长石、绿帘石、黑云母、褐帘石、白云母，金属矿物主要是磁铁矿，可见少量黄铁矿、锆石、榍石、磷灰石等。钾长石呈它形粒状，粒径为0.03～1.0 mm，格子状双晶发育。绿帘石呈它形柱状，粒径为0.02～0.4 mm，淡黄色，高正突起，鲜艳干涉色，略显定向排列。褐帘石呈柱状，粒径为0.02～0.25 mm，褐色，多色性明显，高正突起，多数与绿帘石连生，且分布在绿帘石中间。斜长石被绿帘石强烈交代，仅见少部分残留，可见聚片双晶。黑云母呈鳞片状，粒径为0.02～0.5 mm，绿色，显著多色性和吸收性，少量被绿泥石交代，定向排列。白云母呈鳞片状，无色，鲜艳干涉色。磁铁矿呈半自形—自形粒状，粒径0.01～0.2 mm，灰色微带浅棕色，高硬度，均质性，强磁性。黄铁矿呈半自形粒状，粒径为0.01～0.2 mm，浅黄色，高反射率，高硬度，均质性。

3.3 铌矿物特征

韩家庄绿帘钾长细晶岩电子探针分析结果显示铌矿物有钽铌矿、铌钛铁矿、铌铁矿，样品中8个测点TiO2含量为0.01%～25.14%，11个测点FeO含量为0.09%～14.64%，7个测点Nb2O5含量为0.12%～77.85%，4 个测点Ta2O5含量为0.19%～0.41%。从图6 中看出铌矿石分为矿石矿物和脉石矿物两部分，矿石矿物有铌钙矿，脉石矿物主要有方钍石、钍石、氟碳钙铈矿（锆石中细小颗粒）、锆石、铁氧化物、锰氧化物、榍石、磷灰石、钾长石、钠长石、红帘石、帘石、钠长石、石英。

3.4 围岩蚀变

铌矿化围岩蚀变主要有硅化、磁铁矿化、绿帘石化、黄铁矿化、褐铁矿化、萤石矿化、重晶石化。含矿细晶正长岩脉与放射性关系密切，与磁铁矿化关系密切，具有强磁性。

3.5 矿体稀有金属、稀土元素特征

铌矿体普遍含稀有金属、稀土元素、稀散元素镓。铌矿体中伴生La、Ce、Nd 轻稀土元素，10 个样品中La的含量为0.007 1%～0.088 3%，Ce的含量为0.016 1%～0.104%，Nd的含量为0.001 4%～0.013 2%，稀土物主要为氟碳钙铈矿。稀土元素分配模式为轻稀土（LREE）富集型，具有较显著的Eu 负异常（Eu 含量0.000 1%～0.000 7%），重稀土元素（HREE）分异不明显。稀土含量（∑LREE）0.119 5%（平均含量），重稀土含量（∑HREE）0.050 9%（平均含量），∑LREE/∑HREE为23.46。铌矿体中伴生钽、锆、铷、锶稀有金属，钽含量为0.000 9%～0.003%，锆含量为0.003 8%～0.050 6%，铷含量为0.011%～0.037%，锶含量为0.016 8%～0.135 2%。铌矿体中伴生镓稀散元素，镓含量为0.009 7%～0.038 6%。显示了良好矿化信息，韩家庄铌矿具有轻稀土金属、稀有金属综合找矿的巨大远景。

3.6 放射性特征

铌钽矿常与锂、铍、铷、铯、锆、锡、钍等元素伴生，钽铌矿石是一种伴生放射性矿物资源。矿区主要含矿的9条北西向细晶正长岩脉，明显呈现出地面伽玛总量测值增高现象，一般测值为40×10-6～100×10-6，最高值为138×10-6，高值区形态与含矿细晶岩脉基本一致（图6），且和矿化呈明显的正相关关系。因此，高的放射性强度可作为该区铌矿找矿的一个重要找矿标志。同时，经取样分析，矿石中U 含量在0.232×10-6～57.6×10-6，U 含量偏低，达不到铀矿工业标准；Th元素含量在1.1×10-6～401.8×10-6。从铌铁矿样品电子探针中未找到铀矿物，只找到放射性矿物钍石、方钍石（图7），看出U 与铌稀有元素呈相关关系不明显，但Th 放射性与铌矿稀有金属曲线非常一致，呈很强的正相关关系，由此可以说明铌矿的高放射性强度与Th含量关系密切。

3.7 磁性特征

分析显示，矿区铌矿物主要为铌钙矿、铌钛铁矿、铌铁矿。磁铁矿呈自形—半自形粒状，粒径为0.01～1.2 mm，灰色微带浅棕色，高硬度，均质性，强磁性，可见被黄铁矿、黄铜矿交代，浸染状分布。铌矿化与磁铁矿的磁性关系密切，和磁铁矿的含量具有密切的正相关关系。

4 找矿标志

（1）岩浆岩标志。方城北碱性岩铌钽矿化发现于上世纪60年代，碱性正长岩体即是成矿母岩，又是赋矿的围岩，特别是细晶岩的分布区。钙碱性、富碱岩体是铌矿成矿的岩浆岩前提条件，是有利的找矿位置。

（2）岩性标志。在有利的成矿部位，碱性岩体、钙碱性岩体和碱性杂岩（碳酸岩），特别是富含重晶石、萤石、绿帘石的细晶岩脉是重要的铌矿成矿脉岩，可以作为铌矿找矿的岩性标志。

（3）围岩蚀变标志。围岩岩体中广泛发育硅化、磁铁矿化、赤铁矿化、黄铁矿化、绿帘石化、重晶石化、角闪石化、萤石化，尤其是硅化、磁铁矿化、赤铁矿化、绿帘石化、萤石化，是该区铌矿一种很好的找矿标志。

（4）放射性找矿标志。矿区内铌矿与放射性强度具有密切的正相关关系，其主要与Th 含量密切相关，因此高的放射性强度（或地面伽玛总量测值）可以作为该区稀土矿找矿的放射性找矿标志。但值得注意的是，虽然铌矿化与放射性总量存在正相关关系，但放射性测值高时（大于500×10-6），其铌矿未必含量就高。

5 结论

（1）韩家庄铌矿床共发现铌矿化带9 条，圈出铌矿体4个，矿体呈似层状、脉状分布，严格受北西向细晶岩脉控制，产状与岩脉产状基本一致。

（2）韩家庄铌矿床主要的矿石矿物为铌钙矿、铌铁矿，稀土矿物为氟碳钙铈矿，放射性矿物为方钍石、钍石；矿床伴生有La、Ce、Nd 等轻稀土元素，钽、锆、铷、锶稀有金属和镓稀散元素。

（3）韩家庄铌矿体赋存在王家营岩体内部相细晶岩脉内，碱性正长岩体即是成矿母岩，又是赋矿的围岩，钙碱性、富碱岩体是铌矿成矿的岩浆岩前提条件，是有利的成矿部位；富含重晶石、萤石、绿帘石的细晶岩脉是重要的铌矿成矿脉岩。

（4）矿区铌矿体（矿化带）含有较高的放射性强度，与Th含量密切相关，呈正相关关系。

（5）方城北碱性岩体显示了Rb、Zr、Nb 及LREE等稀有金属、稀土元素的良好矿化信息，Nb2O5含量向深部有增高的趋势，推断在岩体深部有巨大的赋矿空间。韩家庄铌矿赋存围岩是碱性王家营岩体，本次勘查在铌矿石中显示稀土元素铈、镧等，稀有金属钽、锆、铷、锶和稀散元素镓的良好矿化信息，说明韩家庄铌矿床具有轻稀土元素、稀有金属综合找矿的巨大远景。