江西赣县栏地窝钽矿床地质特征及矿床成因探讨

曾以吉

江西省地质局第七地质大队，江西 赣州 341000

钽具有延性好、高熔点、蒸汽压低、热导率大、耐高温、抗腐蚀、冷加工和焊接性能好等特性，能形成稳定的阳极氧化膜，具有优良的整流和介电性能，是现代工业和尖端科学技术中不可或缺的重要稀有金属材料，被广泛应用于低合金高强度钢、电子器件、硬质合金、化工设备、原子能、航空、光学、医学等领域。随着我国进入社会发展新阶段，对稀有金属资源的需求日益增加，亟需加大稀有金属矿产的地质勘查力度和增加矿产资源储备。但目前长坑矿田内钽、铌等稀有金属矿床的综合研究程度不高。因此，笔者对栏地窝钽矿床的矿化类型、矿体地质特征等进行总结，从成矿时间、成矿空间、成矿环境和成矿作用过程4 个方面对矿床的成因进行初步的探讨[1-8]，以期为同类型稀有金属矿床的地质勘查工作提供参考。

1 研究区概况

江西赣县栏地窝钽矿床位于长坑矿田中部。区内主要为低山丘陵地貌，地形起伏较大，切割较深，海拔高程350～600 m，相对高差200～300 m。属亚热带东南季风气候，温暖潮湿，四季分明，雨量充沛。

矿区大地构造位于南岭东段隆起带宁（都）于（都）拗陷区、NNE 向于山构造带与EW向崇义—会昌构造带的交汇部位。以EW 向、NNE 向构造为主，叠加NE 向、NW 向、近SN 向构造的格架[9]。成矿区划隶属南岭成矿带于山成矿亚带赣县—于都矿集区长坑矿田（见图1）。区域内地层分为基底（震旦系—寒武系）、盖层（泥盆系—二叠系）、断陷盆地沉积（白垩系）3 个构造层，以广泛出露震旦系—寒武系基底岩系为特征。泥盆系、石炭系、二叠系、侏罗系、白垩系以及第四系有少量分布[10]。

图1 长坑矿田地质简图

区域内岩浆活动频繁，具多期、多阶段侵入活动特征，以岩基、岩株出露面积最大。主要岩浆活动时期分为加里东、海西—印支及燕山期。燕山期是区内岩浆最为活跃的阶段，岩体内富含钽、镍、钨、锡、铅、锌、银等成矿元素，为成矿提供了丰富的物源，燕山期岩浆活动与区内矿产的富集成矿关系十分密切［11］。

2 矿区地质特征

区内出露的地层较为简单，主要为震旦系早世坝里组地层。第四系全新统的冲积洪积坡积物主要沿沟谷凹陷等低洼处分布，呈不规则长条状展布（见图2）。

图2 赣县栏地窝矿区地质简图

矿区断裂构造发育，主要由赖坑、将军石等大断裂，NEE 向构造F1、F3，NNE 向构造F2、F6、F7，SN 向构造F4、F5 等派生次级断裂构造组成。受多次构造活动影响，构造断裂带中常见含钨石英脉、石英斑岩、细粒花岗岩及石英脉等侵入，并直接控制矿床（体）的分布。

区内岩浆岩较为发育，主要分布于矿区北部及东部，呈岩基、岩株、岩墙、岩脉等出露，如白垩纪含钽锂白云母细粒花岗岩、花岗斑岩及石英斑岩脉。其中白垩纪含钽锂白云母细粒花岗岩是栏地窝钽矿床的成矿母岩。

3 矿床地质特征

3.1 矿体分布及形态展布

区内已揭露15 条钽矿体，主要分为两组矿体成群成带产出，矿体地表出露具两壁水平、倾斜擦痕明显、脉壁波状弯曲、羽裂发育等特征，沿裂隙常见有细小岩枝侵入（常具穿透现象），矿体内及旁侧常有含钨、锡石英脉穿插，石英脉边侧多有云母镶边。

钽矿体的含矿母岩为含钽锂白云母细粒花岗岩，含矿岩体的矿化富集与蚀变交代作用关系密切，垂直方向自上而下可分为似伟晶岩壳、云英岩化细粒花岗岩、强钠化锂白云母细粒花岗岩、弱钠化锂白云母细粒花岗岩、钾长石化细粒花岗岩5 个相带。富钽矿体主要赋存在强钠化锂白云母细粒花岗岩相带，低品位钽矿体主要赋存在弱钠化锂白云母细粒花岗岩相带。钽矿化具垂直分带的显著特点。

3.2 矿体产状及规模

依据每条矿体地表所处位置、出露规模及形态展布等，将两组矿体分为V1 矿组（V1-1～V1-10）和V2 矿组（V2-1～V2-5），V1矿组（NNE 走向）以主矿体自左向右分别编号为V1-1～V1-10，V2 矿组（SN 走向）以主矿体自右向左分别编号为V2-1～V2-5，笔者现对矿组中的主要矿体V1-1 和V2-2 进行分述。

V1-1 号矿体出露在矿区中部，地表矿体长约1 100 m，宽10～50 m，矿体北段矿化较好，且规模较大，对其风化壳进行了浅井控制。主矿体V1-1 含钽花岗岩体形态上具有中部膨大、两端收敛变小、分支复合的现象；品位上具有中部钽矿化富集、两端贫化的现象。钽矿化具水平分区的显著特点。其中，ZK501 钻孔中揭露原生钽矿体66.12 m，Ta2O5平均品位0.012%；ZK502 钻孔中揭露原生钽矿体36 m，Ta2O5平均品位0.010%。该矿体形态变化较大，整体呈厚大脉状，中段厚大，两端逐渐变小并具分枝复合现象明显。矿体中多处夹有变质岩透镜体，矿体走向NNE20°～30°，倾向NW，倾角60°～70°。矿体Ta2O5品位矿化均匀，平均0.015%，最高达0.040%。

V2-2 矿体在矿区北侧，为一条NNW 向或近SN 走向的脉状矿体，长度＞500 m，宽5～26 m，倾向NW，倾角50°～60°。矿体具膨大缩小、分支复合现象，向深部有变大的趋势。矿体的中部分布有较多民采废弃的民窿。出露矿体两壁水平、倾斜擦痕明显、脉壁波状弯曲、羽裂发育，沿裂隙常见有细小岩枝侵入，矿体内及旁侧常有含钨、锡石英脉穿插，石英脉边侧多有云母镶边。矿体Ta2O5品位矿化较均匀，矿体Ta2O5品位0.01%～0.02%，平均0.014%。

3.3 矿石特征

3.3.1 矿石矿物组成

矿区目前基本查明的矿物约有85 种，其中金属矿物为60 种，非金属矿物为25 种。矿石中金属矿物主要为钽铌矿物和其他金属矿物，钽铌矿物为黄钇钽矿、钇钽铁矿、铌钽锰矿（钽锰矿、铌锰钽铁矿、铌钽铁矿、钽铁矿）、细晶石、褐钇钙矿、含钽锡石、含铌、钽黑钨矿等；其他金属矿物为氟碳钙钇矿、硅铍钇矿、磷钇矿、独居石、闪锌矿、方铅矿、辉钼矿、黄铜矿、黄铁矿、磁铁矿等。非金属矿物为石英、白云母、绢云母、高岭石、三水铝石等。

3.3.2 矿石结构构造

矿区矿石结构主要有结晶结构、交代结构、固溶体分离结构和压碎结构等；矿石构造主要有浸染状构造、土状构造等。

4 控矿因素及找矿标志

4.1 岩浆岩控矿

燕山期侵入的含钽锂白云母细粒花岗岩，呈岩墙、岩脉群侵入于震旦纪地层中，地层岩性主要为变质长石石英砂岩、砂质板岩等，岩浆侵入过程中，容易交代置换围岩中的钾、钠、氟等挥发元素，同时使围岩具硅化、角岩化蚀变，岩体顶部形成的似伟晶岩壳和围岩共同形成相对封闭或半封闭的环境，岩浆长期处于熔融状态，经过岩浆的高度分异演化和挥发组分的多次集中，从而使钽元素得到初步富集。

4.2 构造控矿

区域内的NE 向将军石断裂和NW 向赖坑断裂严格控制含钽蚀变花岗岩体的形态展布，断裂构造的交叉复合部位是钽矿成矿的有利部位，区域断裂构造派生的次级断裂构造NEE 向构造F1、F3，NNE 向构造F2、F6、F7，SN向构造F4、F5 等直接作为岩浆气成热液的导矿构造，沿岩体裂隙发育部位，经过多次钠长石化、锂白云母化、云英岩化、钾长石化等交代蚀变作用的矿化沉淀，从而使钽元素得到再次富集。

4.3 找矿标志

矿区部分矿体地表出露风化壳、深部出露似伟晶岩壳，花岗岩体的出露情况及蚀变作用和断裂构造的地质特征是矿区地质找矿的重要标志。

（1）燕山期侵入的含钽锂白云母细粒花岗岩是钽矿化体的成矿母岩，白云母细粒花岗岩的出露是成矿的必要条件，是重要的找矿标志。

（2）区域断裂构造的交叉复合部位是成矿的有利空间，其派生的SN 向、NWW 向、NE向次级断裂是重要的导矿和容矿构造,对钽矿的富集成矿具有重要的作用。

（3）钠长石化、云英岩化、钾长石化、锂白云母化等蚀变作用与矿化作用关系密切，含矿岩体矿化强度与钠长石化、锂白云母化等蚀变作用的强度成正比，蚀变作用的地质特征是深部含钽花岗岩体的直接矿化指示。

（4）含钽矿化风化壳的出露是深部含钽蚀变花岗岩体的地表指示，往往是地表出露风化壳型矿体，其深部也隐伏有原生矿体。同时，似伟晶岩壳是深部含钽蚀变花岗岩体的重要指示。

5 矿床成因

5.1 成矿时间

矿区含钽锂白云母细粒花岗岩体属燕山期产物和铝过饱和碱性岩石，随着岩浆的分异演化，挥发组分不断得到集中，致使钽、铌等元素在液态氟化氢界质条件下被运移，初始富集成矿。

5.2 成矿空间

区域内的NE 向将军石断裂和NW 向赖坑断裂严格控制稀有金属矿带的分布。构造的多期次活动，含钽花岗岩岩浆中的铌等元素随挥发分运移至岩体的边部、顶部、脉体内或充填于外接触带断裂构造中，再次富集成矿。

5.3 成矿环境

良好的围岩条件和似伟晶岩壳形成了相对封闭或半封闭的成矿环境。矿体围岩为变质长石石英砂岩、砂质板岩等，在岩浆侵入过程中，容易交代置换围岩中的钾、钠、氟等挥发元素，使围岩硅化、角岩化，使岩石变得致密。同时在岩体与变质岩之间发育有似伟晶岩壳，两者共同构成相对封闭或半封闭的环境，为岩浆的高度分异演化和多期次的成矿蚀变交代作用创造了有利的成矿环境。

5.4 成矿作用过程

在岩浆结晶分异的过程中，残余的岩浆中富含大量碱金属和钽、铌等稀有金属元素。随着含矿岩浆热液沿着成矿裂隙侵入到近地表，在相对封闭或半封闭的环境下，含矿热液与早期结晶的矿物进行交代反应，使得稀有金属元素沉淀析出富集成矿。成矿作用过程可分为成矿早期、成矿中期和成矿晚期3 个阶段。

（1）成矿早期。岩体深部发生钾交代作用，出现微斜长石化。至早期发生钠交代作用，出现宽板状双晶纹模糊的钠长石，钽、铌等元素开始晶出，形成部分钽铌铁矿。

（2）成矿中期。大量的富碱金属和稀有元素可溶性络合物运移上升，集中于岩体顶部，形成强烈、广泛发育的锂—铝—硅的交代作用，表现为细小鳞片状锂白云母及黄玉、萤石交代先期结晶的矿物，形成似伟晶岩壳和矿体内不同强度的锂白云母化；随着熔体中的钾、锂、氟质元素的析出分解，钽、铌、锡元素从熔体溶液中大量晶出，形成黄钇钽矿、铌钽铁矿、含钽锡石及少量细晶石。这一交代作用由于钾、锂、氟等挥发元素对早期形成的钠长石、微斜长石、石英等矿物的交代，形成了大量的锂白云母、萤石等。

（3）成矿晚期。晚期残余溶液中的钠元素相对增加，导致普遍发育晚期钠的交代作用，使部分分散在其他矿物中的钽、铌元素进一步集中运移，在钠元素析出形成板条状双晶纹细而清晰的钠长石的条件下，熔体溶液中的钽、铌元素也晶出，形成黄钇钽矿、铌钽铁矿等有用矿物。

6 结论与建议

6.1 结论

（1）栏地窝矿床是前期岩浆高度分异演化和后期热液蚀变交代作用叠加富集成矿。

（2）地表风化壳型矿体和似伟晶岩壳是寻找深部隐伏原生矿体的重要找矿标志。

（3）含钽浸染蚀变花岗岩体具水平分区、垂直分带的显著特点，可以作为寻找同类型矿床的重要依据。

6.2 建 议

（1）在下一步的勘查过程中，笔者建议加强深部成矿潜力的研究和外围地质找矿工作，以期发现新的矿体，为矿区提供新的矿产勘查开发后备基地。

（2）加强原生矿石选矿试验研究，提高矿产资源综合回收率，为矿床的后续开发与利用提供依据。

（3）加强矿区地质资料的综合研究，总结钽矿床的成矿模式，为同类型稀有金属矿床的地质勘查工作提供参考。