大庄铌钽矿地质特征及找矿方向*

李国建

（河南省地质矿产勘查开发局第一地质勘查院）

稀有金属主要有铌、钽、铍、锂、锆、锶、铪、铷、铯元素，在超导材料、航空航天、国民经济、国防工业和高精尖科技等领域中地位愈发重要［1-3］。花岗岩伟晶岩型铌钽矿是最主要的成矿作用类型，铌钽矿物常见的主要有铌铁矿-钽铁矿、钽铁矿-铋铁矿、褐钇铌矿、易解石、烧绿石、细晶石、锡锰钽矿等30 多种［4］。东秦岭花岗伟晶岩分布广、类型全、分异强烈、多矿化，是稀有元素矿产、铀矿和部分宝石资源的有利成矿区带［5］。历年来，围绕河南省卢氏县西南部花岗伟晶岩型锂铌钽矿的研究成果均较多，研究程度较高，但本省其他地区该类型矿床研究鲜有涉及。自上世纪50 年代末至70 年代以来，先后有原北京地质学院、原河南省地质局、原中南冶金地质勘探公司等多支地质找矿队伍在大庄区域开展铌钽矿勘查工作，发现了6 条矿脉［6］，但中深部及外围尚待研究评价。为了进行大庄铌钽矿资源潜力评价，在收集分析1∶5万地质调查、1∶1万地质测量、1∶20万重力测量、1∶20万重砂测量、1∶20 万水系沉积物测量、槽探及坑探等资料的基础上，总结成矿规律，进行成矿预测，构建成矿模型。

1 矿床地质特征

大庄铌钽矿区位于河南省西南部，秦祁昆造山系北秦岭构造带，中国铌钽成矿区带秦岭成矿带［7-8］。该区具有长期、复杂的构造演化历史和变质变形特征，呈现出多层次、多样式、多机制、多阶段复杂构造变形的特点［9-10］。

加里东期黑云母花岗岩是形成本区花岗伟晶岩的母岩。二郎坪群大庙组、火神庙组的变质岩系地层以及花岗岩的裂隙，则是花岗伟晶岩形成的有利场所。围岩岩性和构造裂隙，是控制岩脉形状、产状、规模的重要因素（图1）。

1.1 地 层

矿区地层主要为一套二郎坪群大庙组、火神庙组的变质岩系，以及产于山麓沟谷及河流两侧的第四系冲积、残坡积物。

（1）下古生界二郎坪群大庙组（Pz1d（mb））。大理岩：浅层—薄层状、白色、浅灰色、淡肉红色、褐黄色等。矿物成份以方解石为主，其次常会有少量的角闪石、透辉石、透闪石、白云母、黄铁矿等。

（2）下古生界二郎坪群火神庙组（Pz1h）。石英片岩及云英片岩（Pz1h（λχτ））灰白—暗灰色，主要矿物成份为石英、白云母，其次为微斜长石、斜长石、钠长石、黑云母等，含大量榍石、磁铁矿、磷灰石、锆石、独居石等，受蚀变交代后可见绿泥石、绿帘石、透辉石、重晶石、绢云母、矽线石、金红石、透闪石、黄铁矿等。角闪片岩、钙质角闪片岩、石英角闪片岩（Pz1h（sch））矿物成分主要为角闪石，次为石英、黑云母、辉石、斜长石、榍石、磷灰石等。蚀变后可见透辉石、绿帘石、透闪石、绿泥石、方解石等。

（3）第四系残、坡积及冲积层（Q）。主要由黄褐色—黑褐色腐植土和砂质黏土以及细砂和砾石组成。

1.2 岩浆岩

区内侵入岩以早古生代黑云母二长花岗岩（ηγβPz1）为主，次为含黑云母二长花岗岩（ηγPz1）、晚古生代花岗岩（γPz2）、伟晶岩及酸性脉岩类。区内花岗伟晶岩脉成群分布于五垛山、石门岩体的内外接触带，受区域构造控制，呈断续带状沿北西西—南东东向展布，普遍含稀有、稀土元素矿物。具水平分带特征，自五垛山、石门岩体由近及远依次为Ⅰ带（黑云母型花岗伟晶岩带）、Ⅱ带（二云母型花岗伟晶岩带）、Ⅲ带（白云母型花岗伟晶岩带），自Ⅰ带→Ⅱ带→Ⅲ带，Ta、Nb矿物由贫→富。

1.3 构 造

矿区内构造简单，主要受南河店—板山坪—洞街复背斜控制，位于复背斜的西南翼，呈单斜构造。次级褶皱轻微，只见有小的挠曲和牵引褶曲，断裂种褶曲对岩脉的产出影响不大。

本区节理裂隙发育，是控制伟晶岩脉形成的主要构造因素。发育在花岗岩中的节理为冷缩节理，一般走向近于东西，倾向南或北，倾角为20°～40°。发育在变质岩中的节理，以张节理为主，剪切节理次之。张节理走向北西，倾向南西，倾角为20°～30°。剪切节理走向北东，倾向南东或北西，倾角为20°～30°。与区域构造线近于直交。张节理走向大致与片岩片理一致，倾角相反，且小于片理倾角，规模不一，长30～150 m。节理面粗糙，常呈波浪状。剪切节理走向大致与片理走向近于直交，节理面较为规整。其中发育在变质岩中的张节理为主要控矿构造。

1.4 矿体地质特征

该矿区共发现了K235、K226、K178、K90、K16、K45 共6 条矿脉，矿体多呈不规则脉状、透镜状，脉长为62～250 m，厚0.8～16.96 m，产状为（20°～255°）∠（20°～70°），（Nb+Ta）2O5品位可达0.011%～0.056%，Ta2O5品位可达0.005%～0.021%。其中K16 规模较大，具有一定代表意义。

K16 位于纸房，岩脉为不规则透镜状，脉长约为250 m，出露宽度为12～47 m，真厚度为6～20 m，走向为310°，倾向为40°，倾角为30°～35°，矿化作用和交代关系密切，一般品位不高，但较稳定，（Nb+Ta）2O5为0.01%～0.02%。围岩为角闪片岩。

全脉由块体及小块体结构组成，呈对称的带状构造，脉体中部结构粗大，两侧渐细，局部甚至出现中细粒结构，小块体结构带出露于岩脉中部沿走向断续分布，中粗粒结构则占据主要部位，于岩脉边沿可见细粒结构。岩脉矿物以条纹长石、微斜长石、钠长石及石英为主；次为白云母、绿柱石及少量石榴子石、电气石、重晶石等。含铌钽稀有金属主要为铌、钽铁矿、细晶石、易解石、锂云母等近17 种矿物。围岩蚀变主要为钠长石化、云英岩化，由钠长石化形成之糖粒状叶片状钠长石，遍及全脉，总量达20%～30%。叶钠长石呈放射状、菊花状集合体产于岩脉中部。粒状钠长石往往和石英共生，其间包括有不规则的微斜长石残余体。云英岩化发育于脉体两侧的中细粒结构带内及中粗粒结构带内。锂云母化十分微弱，产于小块体结构带内，与钠长石集合体共生，锂云母呈细鳞片状，分布于钠长石中和灰色石英边沿。

2 物化探异常特征

（1）1∶20 万重力异常特征。工作区整体位于秦岭异常区北秦岭异常亚区，由北向南分为重力低场和重力高场两部分。布格重力异常值在-80×10-5～-60×10-5ms-2。重力场低值区主要为五垛山花岗岩基所引起，其间的弱局部重力高异常为酸性岩体之上的古元古界、中生界地层的综合反映。

（2）1∶20 万重砂异常。分布于区域中部大庄—桑树坪一带，为铌、钽Ⅰ级异常，呈近椭圆状，长约12 km，宽2.7～4 km，异常连续性好，影响范围大，与区内发现的大多数伟晶岩脉位置重合，且处在稀有金属矿产成矿前景较好的岩体内外接触带，具有良好的找矿前景（图2）。

（3）1∶20 万水系沉积物异常。该区水系沉积物化探异常场表现出明显的2个分区，大致以乔端—瓦穴子断裂为界，该断裂以北区域Nb 异常最高（8×10-6～11×10-6），对应地层主要是二郎坪群大庙组和火神庙组，以南区域Nb 异常最高（29×10-6），对应岩性为泥盆纪五垛山黑云二长花岗岩体。综合区域元素异常特征认为，铌钽矿分布在Ti、Li、Sr、B、Na2O、Nb、Ta元素组合高值异常带中（图2）。

3 区域成矿要素与成矿模式

3.1 成矿要素

基于大庄伟晶岩型铌钽矿床地层、构造、岩浆岩、物化探异常及矿体地质特征的认识，构建了该区域的成矿要素。

3.1.1 成矿时代

在中元古代—中三叠世成矿构造阶段，含稀有金属矿物伟晶岩型矿床紧随五垛山岩体（锆石U-Pb为414.5±2.3～418±1.3 Ma）之后形成［11-12］。

3.1.2 大地构造位置

大地构造位置为二郎坪岛弧带（Pz1）。

3.1.3 矿床空间分布特点

含稀有金属矿物花岗伟晶岩分布在五垛山岩体外围的白云母—锂云母型花岗伟晶岩最为发育带，自内而外分布为黑云母型花岗伟晶岩（Ⅰ带）、二云母型花岗伟晶岩（Ⅱ带）、白云母型花岗伟晶岩（Ⅲ带）、含稀有金属矿物型花岗伟晶岩（Ⅳ带）。

3.1.4 成矿物质来源

含稀有金属矿物花岗伟晶岩仅出现在I 型花岗岩体周围，指示成矿物质来自俯冲洋壳重熔或地幔岩浆混染的深部来源。

3.1.5 矿床特征

控矿构造为五垛山花岗岩基外侧伸展、收缩裂隙；矿体形态为脉状、囊状；矿体规模为10～900 m；常见稀有元素矿物有铌钽铁矿、绿柱石、锂辉石、锰铌矿、锰钽矿、细晶石、钠锂绿柱石、锑钽矿、铯锂绿柱石、磷锂铝石和铯榴石等；围岩蚀变钠长石化，锂云母化及白云母—云英岩化。

3.2 成矿模式

东秦岭花岗伟晶岩型铌钽稀有金属成矿带的成矿作用发生在加里东期［13］。伟晶岩源于母体花岗岩分异出的富流体熔体的结晶作用成为共识［14］，在花岗岩的上部区域分散分布年龄相同、成分规律性变化的伟晶岩脉，从富Be（绿柱石）伟晶岩到Nb-Ta 伟晶岩，最后为Li-Be-Nb-Ta伟晶岩［15-16］。大庄铌钽矿为典型的花岗伟晶岩型矿床，其成矿母岩为五垛山花岗岩体，原始岩浆为地幔岩浆与下地壳局部混染形成的岩浆流体。矿床的形成是多期多阶段的产物，成岩过程分为结晶分异作用和热液交代作用2个主要阶段，稀有金属元素富集成矿与这2个阶段密切相关。区内伟晶岩脉早期阶段以结晶作用为主，铌钽矿的形成主要在后期以交代作用为主的条件下形成。在结晶作用阶段早期，铌、钽分别以类质同象分散在其它矿物中，从黑云母型→二云母型→白云母型各类岩脉中均有铌钽晶出，且以类质同象分散于褐帘石、磷钇矿、独居石中。伟晶岩脉的分布及结构特征，表现着岩脉结晶阶段的物理环境矿物结构与铌钽矿物含量成正比关系，在岩脉分异交代良好的地段，铌、钽元素有可能形成独立矿物，矿化好，含量相对富集。在交代作用下，岩体周围自内向外形成黑云母化、二云母化、白云母化及锂云母化的带状分布。在通常环境下，稀有金属元素与K、Na 以易溶络合物的形式赋存在充满F、Cl、B、CO2、P 的成矿溶液下，随着成矿作用发育到一定程度，温度和压力下降，稀有金属络合物被破坏，产生碱质的交代作用，稀有金属元素随之晶出成矿（图3）［17］。

4 结论

4.1 找矿远景

含稀有金属花岗伟晶岩脉是铌钽矿成矿的先决条件和必要要素，重力、重砂、水系沉积物组合异常较好反映了铌钽矿脉体的空间位置、规模、矿石质量等特征。根据铌钽矿地质特征及物化探异常特征，圈定了一处找矿靶区并进行深部预测。在区内含稀有金属伟晶岩脉体中深部500 m 以浅赋矿空间内，估算出Nb2O5、Ta2O5资源量约1 050 t。

4.2 讨论

（1）通过潜力评价分析，得出：①大庄铌钽矿床为花岗伟晶岩型铌钽矿；②花岗伟晶岩脉主要沿二郎坪群大理岩与五朵山花岗岩接触带分布；③花岗伟晶岩脉中铌、钽、锂、铍等稀有矿物矿化普遍，铌钽矿物主要分布在具钠长石化的长石单矿物结构带内；④伟晶岩型铌钽矿均分布在剩余重力高值异常条带中，且主要沿朱夏断裂带对应的重力梯度异常带分布；⑤前后共发现了K235、K226、K178、K90、K16、K45共6条矿脉，其中K16规模较大；⑥初步圈定了找矿靶区。综合研究区内成矿地质条件、成矿物质来源，认为该区中深部具有较大找矿潜力。

（2）构建成矿的要素：①成矿岩体为五垛山岩体外围控制的含稀有金属矿物花岗伟晶岩；②成矿时代的锆石U-Pb 为（414.5±2.3）～（418±1.3）Ma；③成矿环境为五垛山岩体外围；④成矿构造背景为Ⅲ22二郎坪岛弧带。

（3）总结的成矿模式：古秦岭洋于志留纪发生聚合碰撞，在岩体侵位之后，源区残余流体随之上升，产生大量的花岗伟晶岩墙，富含挥发组分的含稀有金属矿物的伟晶岩带分布在最上方或最外侧，形成了带状展布的花岗伟晶岩型铌钽矿。