内蒙古武川县赵井沟超大型铌钽矿地质特征及成矿模式

梁华　陈文恒

［关键词］武川县；赵井沟铌钽矿；地质特征；成矿模式

1. 区域地质背景

赵井沟铌钽矿位于华北地台北缘西段Au-Fe-Nb-REE-Cu-Pb-Zn-Ag-Ni-Pt-W-石墨-白云母成矿带。区内主要发育地层为前寒武系和石炭系；岩浆活动主要集中在古元古代、二叠纪和侏罗纪；构造作用强烈，韧性剪切带、脆性断裂发育，对本区热液成因矿床的形成具有重要的影响。

2. 矿区地质特征

矿区出露地层为中元古界渣尔泰群千枚岩、变质砂岩、砾岩及石炭系中统栓马桩组的黑灰色片理化轻变质砾岩、杂色轻变质长石砂岩（图1）。矿区南分布的岩浆岩主要为侏罗纪侵入的肉红色细粒钾长花岗岩。区内断裂构造发育，主要有较早期的北西向断裂和较晚的近北东向断裂两组。

矿区发育多期次岩浆侵入活动，主要有中元古代闪长岩、二叠纪中-粗粒花岗岩和侏罗纪钾长花岗岩。其中侏罗纪钾长花岗岩分布面积最大。

矿区1∶1万化探扫面工作在该区圈出AP6综合异常。面积约3.6 km?，呈椭圆形展布，以W、Pb、Ta、Sn、Bi、Ag、Cu、Sb、Mo、Zn为主，伴生有Au、Hg、Nb、As。

AP6为一个多元素异常、高-中-低温元素多组分共生的异常区，主要元素异常强度都较高，相关元素套合度好、成因上相关、空间上共存。异常区地层较为单一，岩浆活动不明显，无明显构造运动所致异常，推测为矿致异常。

Nb、Ta组合，吻合较好，Ta的异常规模稍大，异常强度四级，衬度高达5，具有极强的分异性，在有利的地质环境下，易富集成矿。Nb异常强度三级，规模较小，可作为Ta的指示元素。

3. 矿床地质特征

赵井沟铌钽多金属矿赋矿岩体，岩体总长约450m，出露宽20～44m。整体上呈北东向侵入地层构造裂隙中，岩体倾角约50°～70°，上部较陡，深部较缓，形状为比较规则的脉状体，中部较稳定，呈带状，两端收缩呈扇羽形。

岩体岩性为含天河石化细晶质钠长岩、细晶质钠长岩、鈉长细晶岩及云英岩，局部有细脉状天河石化钠长伟晶岩，贯穿于其他岩体中。圈定的铌钽矿体长约425m，比较稳定地段的矿层真厚约18.46～40.46m。岩体中局部夹有围岩捕虏体。在岩体两侧存在较多的大致平行主岩体的细脉岩（图2），岩性多为细晶质钠长岩、钠长细晶岩及细晶岩。脉岩岩性与矿化情况根据蚀变程度的不同也互有差异。

区内所见的矿化有关岩体，均存在不同程度的蚀变，蚀变作用主要表现为钠长石化、天河石化及云英岩化，其中以钠长石化作用最为强烈。根据矿物组分及不同的蚀变类型，将组成含矿岩体的岩石分为四类，含天河石细晶质钠长岩、钠长石化花岗岩、云英岩、去钙长石化花岗闪长岩，各类型矿化岩脉的岩石均属于过渡渐变，无明显的分带现象。

该区含矿岩石主要为天河石化细晶钠长岩、细晶钠长岩，其次为钠长石化花岗岩、钠长细晶岩及天河石化钠长伟晶岩，在近矿围岩、脉岩以及深部的花岗岩中，也存在不同程度的矿化现象，通过物质成分研究发现矿物数十种，其中分布最普遍的是钠长石及石英，次为稀有元素矿物。含铌、钽的主要矿物为钽-铌铁矿，次为钽锡石、细晶石，含稀有和稀有元素矿物主要为天河石、含锂铷白云母、次为含锂铷黑云母、锂云母、独居石及锆石。含稀土元素矿物有：氟铈镧矿、氟碳钙二铈矿、硅钛铈矿及萤石。

矿体中主要含锂、铷、铯、铌、钽等稀有元素。其中铌、钽赋存于岩体中，铷主要见于天河石中，锂主要见于云母中。其规律较明显，如天河石与铷的关系：天河石有两种，绿色较深者含铷较高，Rb₂O达0.48％，浅色者较低，Rb₂O约0.35％。矿物共生组合有铌钽铁矿、钽铌铁矿、含钽锡石、易解石等矿物，在岩石中呈单矿物存在，铌钽矿物大者达0.75×0.0160mm²，晶形完好，多为矛头状、板状、聚光状、柱状等，板状铌钽矿物不透明，具弱多色性。

该矿体蚀变与钠长石化有密切关系，蚀变较单一。

钽、铌及其他稀有元素的成矿与岩脉的各种蚀变作用关系是非常密切的，本矿区的成因类型应属于天河石钠长石化花岗岩型矿床，铌、钽及其他稀有金属成矿，与原岩中的化学成分密切相关。与一般花岗岩相比，其岩石具有富含硅、钾、钠而贫钛、铁、钙等特征。因此，在一定条件下，是有利于钽、铌等稀有元素矿化，并形成有工业意义的矿体。因此可以得出结论：它是本区铌、钽多金属矿化的可靠标志，对区域上寻找相类似的矿床有着普遍的指导意义。事实上，矿区的许多矿化岩脉，铌、钽的富集程度，无不受钠长石化程度约束，该矿地表的天河石化是强烈而普遍的，天河石的出现，不仅有矿物学上的意义，而且也是铌、钽及其他稀有元素矿床直接的找矿标志，此外，矿区的矿化脉群，绝大部分受北东向构造裂隙的控制，从某种意义上看，矿化脉体的形成，与区域性岩浆活动及构造运动的方向是密切相关的。

4. 成矿规律

（1）矿化富集规律

钽铌多金属元素的成矿与岩体钠长石化、天河石化蚀变关系密切。不同的蚀变类型，对矿化富集，起着重要的影响。现将各种蚀变对各种矿化富集的规律分述如下：

钠长石化：该蚀变在矿化岩体中比较普遍，并且是多期的，这种作用使原岩的物质成分发生了改变，原来岩石中Nb、Ta、Rb等稀有元素，在钠元素交代过程中逐渐富集；因此，这种蚀变作用与成矿元素富集，在空间和时间上，都有着密切的共生关系，是成矿的决定性因素。

天河石化：从地球化学的角度分析，Rb与K具有非常密切的关系，在内生条件下，K可以被Rb的类质同象所置换，使Rb析出富集，因此，天河石化对于Rb元素富集，起了决定性的作用。

（2）找矿标志

侏罗纪细粒花岗岩接触带是找矿的有利地段。

断裂构造交汇部位及次一级裂隙构造为储矿有利地段。

化探Nb—Ta异常是找矿靶区。

钠长石化是铌、钽及其他稀有金属矿化的可靠标志。

天河石化是铌、钽及其他稀有元素矿床直接的找矿标志。

（3）找矿预测

赵井沟铌钽多金属矿赋存于钠长石化碱长花岗岩中，矿区出露地层主要为石炭系拴马桩组变质含砾砂岩，在地层下部侵入有石英闪长岩和花岗岩，该花岗岩与虎头山侏罗纪细粒花岗岩岩性相同，因此认为是同一期岩浆岩，甚至是虎头山岩体的延伸部分，石炭系拴马桩组变质含砾砂岩中的构造裂隙十分发育，以韧性剪切带为主，为岩体的侵入提供了理想的通道和空间。侏罗纪酸性侵入岩在侵入过程中经过分异演化，在浅成环境中形成了钠长石、天河石较集中的蚀变花岗岩，最终使钽铌及其它稀有元素富集成矿。