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略论钽铌矿床成矿地质特征及找矿潜力

向东 万海辉 柳清琦

湖南省地质灾害调查监测所,湖南省长沙市,410000

摘要: 钽铌矿床是世界上主要的金属矿产,是国防、航空、航天和电子工业等不可缺少的重要材料。随着我国国民经济的快速发展,钽铌资源需求量持续增加。我国钽铌矿资源丰富,但大多处于零星分散状态,没有形成大规模的工业生产基地。为了满足日益增长的需求,国内对钽铌等稀有稀有金属矿产资源的需求日益增加,对其需求量迅速增加。因此,深入研究我国钽铌矿床的成矿地质特征及找矿潜力,对于推动我国钽铌矿产资源可持续发展具有重要意义。
关键词: 钽铌矿床;成矿地质;地质特征;找矿潜力
DOI:10.12721/ccn.2023.157272
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钽铌矿床在世界各地均有分布,但在我国分布较广。根据笔者对我国已知的钽铌矿床资料的统计,我国的钽铌矿主要分布在西南地区以及东部地区。在西南地区,以云南、贵州为主;在东部地区,以湖南、广西和四川为主;在西南和东部地区的矿产资源分布特点存在明显的差异:西部地区由于地质构造相对简单,以沉积变质作用为主,因此矿产资源相对丰富;而东部地区则是多为岩浆岩型矿床,同时也存在少量变质作用型矿床。

一、钽铌矿矿床地质特征

1.矿体类型和特征

钽铌矿床可分为硅卡岩型和热液型两种。前者主要产于硅卡岩型成矿岩体的内外接触带及接触带附近,成矿作用以热液交代作用为主;后者主要产于热液脉体中,成矿作用以热液充填交代作用为主。

硅卡岩型主要有细晶石英二云片岩、大理岩、斜长角闪岩、石英二云母板岩、黑云母大理岩、钾长花岗岩等;热液脉型主要有细晶岩型和石英二云片岩等。

钽铌矿床中的岩石组合主要有:细晶石英二云片岩、斜长角闪岩、黑云母大理岩、钾长花岗岩、正长岩等。

钽铌矿床的围岩蚀变有绿泥石化、绿帘石化、硅化、绢云母化、碳酸盐化等。

2.矿床成因

钽铌矿床主要为岩浆热液成因,但也有部分为热液改造成因。早期的硅卡岩型和热液脉型钽铌矿,与其相关的岩体多为伟晶岩脉,但也有部分为中酸性斑岩脉,晚期的硅卡岩型和热液脉型钽铌矿与其相关的岩体多为中酸性斑岩脉,且多是蚀变花岗岩。

3.成矿年龄

在成矿作用过程中,有一部分钽铌矿床形成于中高温阶段,如西藏吉隆矿区;另有一部分则形成于中低温阶段,如贵州贵定矿区。在大部分钽铌矿床的形成年龄为15-18 Ma,少部分为9-10 Ma。

4.矿体空间分布特征

大多数钽铌矿产于岩体与围岩接触带附近,受其控制和影响。对于一个较大规模的钽铌矿矿床来说,岩体周围可能有多个独立的矿床,但大多数矿体只有一个或几个。

5.矿体形态

钽铌矿体在平面上常呈透镜状、脉状分布,矿体形态受岩体产状、岩性控制,并与接触带形态有一定关系。如在接触带附近常形成一系列的脉状矿体或透镜状矿体。

在平面上,钽铌矿一般沿接触带的走向和倾向有规律地分布,并在接触带附近形成一个较大的矿体或透镜体群。如西藏吉隆矿区、贵州贵定矿区等,均属硅卡岩型钽铌矿床。它们均是由数个较大的岩体组成的岩体,其外围则形成了一系列规模较小的硅卡岩矿体,与之相应的围岩为白云母大理岩。在矿体形态上,钽铌矿床多为透镜状、脉状矿体,其规模大小不一。如贵州贵定矿区的钽铌矿床规模一般在1万吨左右;西藏吉隆矿区的钽铌矿规模较小,仅有200-300吨;贵州贵定矿区钽铌矿床规模最大,达1万吨以上。但它们均属硅卡岩型或热液脉型钽铌矿。其中在云南腾冲地区的矿体规模较大,为2万吨以上[1]

(1)空间分布。从空间分布来看,在所有钽铌矿矿床中,成矿岩体主要分布在近 SN向和 NW向构造线附近,如:1号矿区的 NW向断裂控制了5个矿体的空间分布。2号矿区的 NE向断裂控制了3个矿体的空间分布。3号矿区的 NE向断裂控制了6个矿体的空间分布,4号矿区的 NW向断裂控制了5个矿体空间分布,5号矿区的 NW向断裂控制了2个矿体空间分布。其中, NW向断裂控制了5个矿体矿化的方向, NW向断裂控制了3个矿体矿化的方向[2]。从不同走向组合情况来看,近 SN向和 NW向构造线附近是主要成矿空间。近 SN向构造线附近是主要成矿空间,其次是 NW向构造线附近。从不同走向组合情况来看,近 SN向和 NW方向成矿空间之间为不连续的成矿空间,而近 NE、 NW、 SSE方向成矿空间之间为连续的成矿空间。

(2)矿石质量。①矿石矿物组成石英二云片岩中的主要矿物为石英,其次为绢云母和绿泥石。在云母中常伴生有钽、铌、铌铁矿、钽铌锂辉石、钛铁矿等。②矿石结构主要为自形-半自形粒状结构,块状构造。脉状结构是矿石的次要结构,即由石英、长石等矿物组成的不规则块状构造。③矿石构造石英二云片岩中的脉状构造,主要为定向的网状构造和不规则状构造。长石脉、长石透镜体、石英—长石透镜体组成的网状构造。④矿石矿物共生组合云母类矿物主要有钾长石和斜长石,其次为绿泥石化的绿帘石、黑云母和绿泥石等;矿物间常见有硅化的硅钙榴石和绿泥石;长石类矿物以钾长石为主,其次为斜长石;石英和长石类矿物中的部分或全部绿泥石化现象普遍存在于矿石中。⑤矿石化学成分(主要是组分)中钽以 Tb=0.04-0.04%, Nb=0.10-0.12%;铌以 Nb=0.05%-0.08%, Ta=0.005%-0.009%为主;钽和铌都是易熔盐矿物,均可与其他金属进行组合成伴生有价金属。矿石中的主要有益组份是铌、钽,次要组分有:硅、铁、钛、锰、铅等。在矿石中有价金属含量很少,但有用组分的含量很高,如钽的含量一般在10-30%以上,铌的含量一般在50-100%以上,铁一般在10-20%以上。钽铌矿石中有用组分的含量受矿床类型及成矿作用影响[3]

我国钽铌矿资源丰富,目前已知矿床矿点较多。综合分析我国钽铌矿床的成矿地质特征和找矿标志,结合现有找矿成果,笔者认为我国已知的钽铌矿大部分具有成矿条件好,找矿潜力大,找矿标志明显的特点。

二、钽铌矿找矿潜力分析

1.区域成矿条件好

从区域上看,我国钽铌矿成矿条件较好,主要是因为:①我国与钽、铌有关的矿床大部分分布在华北地台北缘及其东缘(广东、海南),这些地区属于华北地台北缘的次级构造单元,具有较为明显的地台型矿床的成矿条件和地质特征;②我国与钽、铌有关的矿床主要分布在华南板块(福建、江西、湖南),这些地区属于华南板块的次级构造单元,具有较为明显的岩性和地质特征,其成矿条件和地质特征也比较明显;③我国与钽布在华南板块中部地区,这些地区属于华南地块南缘,属于扬子陆块(云南、贵州),具有较为明显的构造-岩浆活动特征,也具有较为明显的岩性和地质特征[4]

从区域上看,我国与钽、铌有关的矿床大部分分布在我国东南沿海地区,这些地区属于华南地块南缘(广东、海南),这些地区具有较为明显的岩性和地质特征。同时我国东部还有一些矿区也具有一定规模,如广西东兰县水口山铜-钽铌多金属矿、福建永安市上杭后溪铌钽矿等。因此我国东南沿海地区也是重要的钽、铌成矿区。

2.成矿时代跨度大

从成矿时代来看,铌、钽、锂、铍矿床自元古宙至新生代均有形成,但以中生代和晚古生代为主。钽矿床类型有内主矿床、外生矿床、变质矿床和叠生矿床4类。内主矿床中主要与酸性岩类和碱性岩-碳酸岩有关,外生矿床中以第四纪盐湖沉积型为主。钽矿分布于13个省(区)的92个矿区,总保有储量Ta2O5 8.4万吨,居世界首位。从地区分布看,江西钽矿最丰富,内蒙古、广东次之,三省合计占全国钽储量72.5%。

3.找矿标志明显

(1)找矿标志:①地层:富钽铌花岗岩体(化)分布于花岗岩基底内,在其出露范围内,可以发现蚀变较强的石英岩化、绿泥石化、绿帘石化、钾化、硅化、绢云母化等;②构造:富钽铌花岗岩体(化)具有明显的层控特征,且与之相伴的构造为NW-SE向,有多条断裂构造或裂隙,有利于成矿;③岩浆岩:富钽铌花岗岩体(化)常与浅成侵入岩和地层构成复式侵入岩组合,且在岩体(脉)中常有蚀变花岗岩侵入,说明该类岩体(脉)与富钽铌花岗岩体(化)是成矿关系密切的岩浆岩系。

(2)找矿标志:①蚀变:富钽铌花岗岩体(化)常与绿泥石化、硅化、钾化呈近等距分布,绿泥石化是该岩体(脉)的重要蚀变类型,可作为寻找此类矿床的主要标志;②地层:富钽铌花岗岩体(化)常与晚侏罗世、早白垩世侵入岩和地层呈近等距分布,对此类矿床(点)的找矿有指示作用。物化探异常:富钽铌花岗岩体(化)常与区域化探异常相互参比,具有很好的找矿指示作用[5]

4.找矿前景广阔

目前,已探明的钽铌矿主要分布在江西、湖南等地,如,图1、图2为湖南某矿区发现的钽矿照片。其中,江西、广西、云南、贵州等地为我国最大的钽铌矿产地,具有成矿条件好,找矿标志明显的特点。以世界范围为基础,世界已探明的钽铌储量丰富、质量好,但产量主要集中在少数国家。刚果、卢旺达和尼日利亚等国家是钽矿的重要产地,目前,随着对锂资源的大量需求,如澳大利亚等国家将恢复对锂矿石的直接利用,随着锂矿石的大量产出,世界上钽矿的供给将逐渐从非洲转移到澳大利亚等国家[6]。目前,铌矿主要分布在巴西、加拿大两个较小规模的碱质碳酸盐矿床上,因其丰富的矿产资源,铌矿开发仍将以巴西、加拿大为主。

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图1 湖南某矿区钽矿照片

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图2 湖南某矿区钽矿照片 

三、讨论

我国钽铌矿床主要产于造山带构造-岩浆作用过程中,常与花岗岩、花岗闪长岩及花岗岩有关,形成于后碰撞阶段的盆地构造环境,已知的钽铌矿绝大多数产于板内断裂及缝合带附近。在板内断裂附近的矿体呈似层状、透镜状、脉状产出。在缝合带附近的矿体常被后期的侵入岩体侵位,形成隐伏花岗岩体,在这些岩体与围岩接触带上易形成热液充填交代型矿床[7]

我国钽铌矿床形成与火山-次火山岩关系密切,主要分布在中元古代火山-次火山盆地中。已知的钽铌矿以中小型为主,个别矿床规模较大,一般为中-小型矿床,在中-大型矿床中还存在小型钽铌矿床。

我国钽铌矿床的找矿潜力巨大,尽管近年来地质勘查工作取得了很大进展,但在寻找大型、超大型钽铌矿床方面还有很大潜力。因此,应加强对我国钽、铌成矿规律和成矿模式的研究,加强对Ta-铌-钽矿床成矿系统的综合研究工作,建立成矿模型并开展靶区优选和找矿预测工作,积极推动我国钽铌资源的勘查开发利用。

我国钽铌成矿主要分布在造山带内,在空间上形成了三个构造单元:①塔里木地块;②华北地块;③扬子地块。其中,塔里木-华北地台北缘碰撞造山带是我国最重要的钽铌矿成矿带。塔克拉玛干和昆仑山地区为多旋回叠合的区域,发育有大量的岩浆活动和火山机构。在印支期以来的构造-岩浆活动过程中,随着基底断裂和褶皱的形成,在基底之上形成了一系列与俯冲作用有关的火山机构及相关岩体,并在成矿过程中不断被改造、变质为相应类型的花岗岩类岩石。从印支期至燕山期,岩浆岩不断活动并富集成矿,在中元古代—新生代时期,伴随着喜马拉雅造山运动而形成了一系列不同构造环境下形成的盆地。这些盆地一般受早古生代构造运动影响较小,是成矿最为有利的区域。这些盆地主要分布在塔里木-华北地台北缘、扬子地块北缘和扬子地块南缘。

在成矿地质特征上:

(1)矿体呈似层状、透镜状、脉状产出,矿石矿物以铌钽铁矿、辉钽矿为主,其次为铌铁矿、白云母、绿泥石等。

(2)围岩蚀变类型主要为硅化、钠长石化、绿泥石化及碳酸盐化,其次为黄铁矿化等。

(3)含矿岩石地球化学特征主要表现为:①花岗岩类岩石与伟晶岩类岩石的W/Sn比值均较高,具有明显的岩浆成因特点;②伟晶岩类岩石的稀土元素配分曲线较为平直,具有明显的右倾特征;③花岗岩类岩石中的锆石U-Pb年龄为527±5 Ma,与伟晶岩类岩石的年龄相近;④伟晶岩类岩石中的辉石中 Cr含量较高,表明岩浆可能来源于中元古代晚期。

(4)矿体与围岩关系密切,主要赋存于花岗闪长岩体与围岩接触带附近,常受断裂构造控制。

(5)矿石结构主要为交代结构、脉状构造、交代残余结构等。脉石矿物主要为方解石和石英,其次为萤石和黄铁矿,矿石矿物组合简单,以硅卡岩型为主。

(6)成矿时代主要集中在晚元古代及前寒武纪。其中,晚元古代的钽铌矿床大多已知有大型规模;而中元古代的钽铌矿床大多分布于小型矿床中。

(7)成矿温度为中温—高温(700~1200℃),成矿压力为中等—高压(800~2 000 MPa),成矿深度为浅部层位。

在找矿潜力上,

我国钽铌资源丰富,但优质的钽铌矿资源十分有限,我国钽铌资源储量仅占世界总储量的0.36%,且大部分为贫矿、难选矿。目前已知的钽铌矿床大多位于活动大陆边缘,成矿时代主要集中于新元古代,其中许多为中生代大型矿床。但在东部地区,由于受岩浆侵入活动控制较多,且由于该地区的深部构造及地球物理特征均已发生较大改变,导致部分矿床的找矿空间缩小、难度加大[9]。因此,东部地区的找矿潜力应着重关注以下几个方面:

(1)深部隐伏花岗岩体与围岩接触带上寻找热液充填交代型矿床。

(2)东部地区新构造运动强烈发育区,尤其是燕山期断裂带及其两侧区域是寻找大型、超大型钽铌矿床的有利地区。

(3)西部地区在地质工作程度较高的情况下,找矿工作应侧重于寻找中-大型矿床。

(4)针对东部地区已知矿床及一些新发现矿床,开展深部及外围找矿预测研究。

(5)开展矿区及外围成矿规律和成矿模式的研究工作,建立成矿模型,开展靶区优选和找矿预测工作。

四、展望

我国钽铌矿产资源丰富,但仍处于零星分散状态,尚未形成大规模的工业生产基地。因此,我国应加强对钽铌矿资源的勘查工作,积极寻找国外优质钽铌矿床,加强对国外优质钽铌矿床的勘查工作,促进我国钽铌矿产资源的可持续发展。我国拥有巨大的钽铌资源潜力,只要充分利用现有找矿成果及相关理论,不断加强地质勘查工作,不断提高找矿成果质量,就一定能在我国找到优质的钽、铌资源,通过对矿石特征的分析研究,确定矿体的形态和产状,结合矿区成矿条件、成矿规律、矿体形态等特征,合理布置找矿标志和找矿靶区。根据已有矿床分布和已知矿山的分布情况,对可能存在钽铌矿床的地方进行重点勘查。同时,要加强对国外优质钽铌矿床的研究工作,借鉴国外成功经验和技术方法,积极开展国际合作,推动我国钽、铌矿产资源走出国门。具体来说,可从以下内容入手:

(1)确定找矿的重点区域;

(2)制定科学合理的找矿计划;

(3)在工作中加强地质构造和地层等方面的研究;

(4)根据找矿的经验总结出一套适合于我国找钽铌矿床的理论;

(5)将地质勘查和技术开发结合起来,加强地质勘查在找矿中的应用;

(6)重视环境保护,加强资源整合,实行矿产资源集约化经营;

(7)积极发展高新技术,实现科技创新;

(8)建立钽铌矿床开采数据库,实现矿山远程管理;

(9)加强国际间的合作与交流,提高国际影响力;

(10)要对国内已有的资源进行全面地研究与分析,并积极寻找新的资源。同时还要建立一套完善的矿业法律法规体系,为我国钽铌矿产资源开发利用提供良好的环境。加大对基础科研项目的投入,提高科研成果的水平和质量,推动我国钽铌矿产资源勘查理论与技术水平快速发展。我国钽铌矿产资源勘查工作也应紧跟世界矿业发展趋势,在全球矿业格局中占据一席之地。

五、结语

综上所述,总的来说,我国钽铌矿床的找矿潜力巨大,主要表现为以下几个方面:与火山-次火山盆地有关的钽铌矿床;与花岗岩有关的钽铌矿床;与花岗岩相关的钽铌矿床。因此,在我国主要分布在板内断裂及缝合带附近,特别是板内断裂附近。目前在我国已发现的钽铌矿床多为中小型矿床,个别为中-小型矿床;大型、超大型钽铌矿床很少。积极推动我国钽铌资源的勘查开发利用,这对提高我国经济社会发展所需矿产资源保障能力具有重要意义。

参考文献:

[1]张宗栋,雒小荣,李旭明等.仁里钽铌矿床成矿地质特征及找矿潜力分析[J].中国金属通报,2020(07):48-49.

[2]蒋桂新,唐朝霞,陈诗文等.马来西亚霹雳州拉曼锡矿成矿规律及找矿远景[J].世界有色金属,2018(07):106-108.

[3]陈金铎,包民伟,张迎年等.河南卢氏伟晶岩脉及典型钽铌矿床成矿地质特征[J].矿产保护与利用,2014(04):13-17.

[4]黄景孟,熊意林,张笑等.南秦岭竹山县土地岭火山岩型钽铌矿综合找矿方法及找矿模型[J].物探与化探,2020(05):1135-1143.

[5]李美荣,孟庆波,梁冬云等.江西某钽铌矿矿物学特性及钽铌赋存状态研究[J].有色金属(选矿部分),2021(06):17-26.

[6]李雪,王可勇,孙国胜等.内蒙古赵井沟钽铌矿床成矿作用探讨--来自天河石化,钠长石化花岗岩年代学,岩石地球化学的证据[J].岩石学报,2021(06):1765-1784.

[7]龙细友,陈正钱,刘志军等.江西雅山414和灵山松树岗钽铌矿成矿特征对比分析研究[J].东华理工大学学报(自然科学版),2021(03):239-248.

[8]杨世珍,周芳春,李建斌等.湖南仁里超大型钽铌矿床工作进展及找矿思路[J].中国地质调查,2020(04):28-36.

[9]巫志豪,张连湘,潘世语等.江西宜春钽铌矿矿床地质特征及富集规律[J].四川有色金属,2021(04):27-30.