河南省方城北堿性巖鈮鉭礦化及賦存狀態(tài)

雷大景，向媚

（河南省地質(zhì)礦產(chǎn)勘查開發(fā)局第三地質(zhì)礦產(chǎn)調(diào)查院，河南 信陽 464000）

河南省方城北堿性巖鈮鉭礦化及賦存狀態(tài)

雷大景，向媚

（河南省地質(zhì)礦產(chǎn)勘查開發(fā)局第三地質(zhì)礦產(chǎn)調(diào)查院，河南 信陽 464000）

河南省方城北堿性巖從北西-南東主要由宋墳堿性巖體、雙山堿性巖體、塔山堿性巖體組成。本次對該堿性巖采用化學(xué)分析、人工重砂、電子探針等方法進行了研究，結(jié)果表明宋墳和雙山堿性巖體內(nèi)部相霞石正長巖、塔山北霓石正長細晶巖鈮含量較高，且從北西-南東向鈮含量增高趨勢明顯；宋墳霞石正長巖含鈮礦物為燒綠石，常被磁鐵礦包裹；雙山霞石正長巖含鈮礦物為燒綠石，主要與磁鐵礦呈連體分布；塔山北霓石正長細晶巖含鈮單礦物主要為鈮鐵礦，多呈單體解離分布。根據(jù)含礦巖體規(guī)模大小、鈮鉭含量高低及含鈮礦物分離解體難易程度，建議下步對雙山霞石正長巖、塔山北霓石正長細晶巖開展工作，該處有望成為中型鈮鉭礦產(chǎn)地。

方城北堿性巖；霞石正長巖；霓石正長巖；霓石正長細晶巖；含鈮礦物

方城北堿性巖鈮鉭礦化發(fā)現(xiàn)于上世紀六十年代［1］，基本查清了含鈮鉭巖石類型及分布，但局限于當時實驗手段，對鈮的工業(yè)礦物及其賦存狀態(tài)未作進一步研究。目前對方城北堿性巖的研究主要集中于巖石地球化學(xué)特征及構(gòu)造意義［2-4］、成礦作用［5］、稀有金屬及稀土金屬礦化方面［6］。本文對方城北堿性巖不同巖石類型進行了化學(xué)分析，并對鈮鉭含量較高的霞石正長巖及霓石正長細晶巖通過人工重砂、電子探針分析，研究了鈮鉭賦存狀態(tài)。研究成果可對該區(qū)今后進一步開展地質(zhì)工作提供借鑒。

1 地質(zhì)概況及巖相學(xué)特征

方城北堿性巖產(chǎn)于秦嶺造山帶東段，欒川-明港（區(qū)內(nèi)稱丹霞寺-維摩寺斷裂）深大斷裂北側(cè)（圖1a）。地理上位于方城北宋墳-雙山-塔山一帶（從西到東）。欒川-明港深大斷裂是華北地臺和北秦嶺褶皺帶的分界線，呈北西向從工作區(qū)南部穿過。斷裂帶北側(cè)屬華北地層區(qū)，出露地層主要為中元古界熊耳群、上元古界欒川群以及下古生界陶灣群；斷裂帶南側(cè)屬北秦嶺地層區(qū)，斷續(xù)出露中元古界寬坪巖群。

宋墳-雙山-塔山堿性巖帶呈NW-SE向展布（圖1b），長近20 km，寬約0.5～4 km，侵入于上元古界欒川群中，后被燕山期斜長花崗巖侵入。該堿性巖帶由數(shù)個小巖株構(gòu)成，平面上呈不規(guī)則橢圓狀、弧狀，主要巖性為絹云母化正長巖、片麻狀黑云母正長（斑）巖、霞石正長巖。

宋墳巖體出露面積約8 km2，呈不規(guī)則帶狀NWSE向展布，主要巖石類型為片麻狀黑云母正長（斑）巖。巖體發(fā)育三相：內(nèi)部相為霞石正長巖，呈橢圓狀、弧狀分布；中間相為片麻狀黑云母正長（斑）巖；邊緣相為絹云母化正長巖，分布于巖體南東側(cè)。

雙山巖體出露面積約2 km2，呈多邊形不規(guī)則小巖株，主要巖石類型為片麻狀黑云母正長（斑）巖。該巖體也發(fā)育三相：內(nèi)部相為霞石正長巖，主體呈橢圓狀分布，次呈條帶狀分布；中間相為片麻狀黑云母正長（斑）巖；邊緣相為絹云母化正長巖，分布于巖體北部與圍巖接觸附近。該巖體內(nèi)部后期發(fā)育偉晶巖脈-霓石正長巖。

塔山巖體出露面積約2 km2，呈不規(guī)則多邊形小巖株，巖性為絹云母化正長巖，在塔山北坡有霓石正長細晶巖侵入，呈條帶狀、港灣狀分布。

2 堿性巖的鈮鉭含量及礦化特征

為了解本區(qū)各類堿性巖的鈮鉭礦化情況，分別垂直三個堿性巖體的長軸方向布置剖面，剖面穿越巖體的邊緣相、中間相、過渡相，以連續(xù)刻槽法為主，輔以揀（打）塊采樣，共采集183件樣品，送至中國地質(zhì)科學(xué)院鄭州礦產(chǎn)綜合利用研究所、河南省巖石礦物測試中心，進行化學(xué)分析，分析項目為Nb2O5、Ta2O5，測試方法為微波消解、ICP測定。對化學(xué)分析結(jié)果進行了統(tǒng)計，見表1。

宋墳堿性巖由邊緣相至內(nèi)部相鈮鉭含量逐漸趨高，內(nèi)部相霞石正長巖Nb2O5平均含量0.030 4%，Ta2O5平均含量0.002 61%，（Ta，Nb）2O5含量0.033%，高于堿性長石花崗巖型鈮礦床最低工業(yè)品位（（Ta，Nb）2O5≥0.024%～0.028%）［8］，低于原生鈮礦床邊界品位（（Ta，Nb）2O5≥0.05%～0.06%）。

雙山堿性巖體內(nèi)部相霞石正長巖，經(jīng)剖面連續(xù)刻槽取113件化學(xué)樣，Nb2O5平均含量0.044 5%，Ta2O5平均含量0.003 4%，（Ta，Nb）2O5平均含量0.048 0%，其中28件化學(xué)樣達原生鈮礦床邊界品位，4件達最低工業(yè)品位，地表圈定5個低品位原生鈮礦體，1個工業(yè)品位原生鈮礦體；另稀土總量TRE2O3含量0.13%，主要為輕稀土，達到離子吸附型輕稀土礦床的最低工業(yè)品位。雙山堿性巖體內(nèi)的偉晶巖脈-霓石正長巖呈條帶狀分布，長10～50 m，寬1～2 m，經(jīng)取樣分析，（Ta，Nb）2O5含量0.086 7%，達到原生鈮礦床最低工業(yè)品位要求。

塔山堿性巖體中的霓石正長細晶巖經(jīng)地表取樣分析，共42件化學(xué)樣，其中6件達原生鈮礦床邊界品位，36件達工業(yè)品位，Nb2O5平均含量0.0905%，Ta2O5平均含量0.00413%，（Ta，Nb）2O5平均含量0.0946%，超過原生鈮礦床最低工業(yè)品位。

綜合上述，方城北堿性正長巖鈮鉭礦化空間分布上具有以下特征：

（1）從邊緣相（絹云母化正長巖）—中間相（片麻狀黑云母正長（斑）巖）—內(nèi)部相（霞石正長巖），鈮鉭含量有逐漸增高趨勢。

（2）將方城北堿性巖不同地段同種巖性鈮鉭含量作比較，可以看出鈮鉭含量分布從NW（宋墳）—SE（塔山北）有明顯增高趨勢。

3 堿性巖中鈮的賦存狀態(tài)

3.1 人工重砂分析

為了查明鈮元素賦存狀態(tài)，分別對宋墳及雙山霞石正長巖、塔山北霓石正長細晶巖進行系統(tǒng)人工重砂樣采集，送中國地質(zhì)科學(xué)院鄭州礦產(chǎn)綜合利用研究所分析。人工重砂分析（表2）顯示在宋墳及雙山霞石正長巖中發(fā)現(xiàn)燒綠石、鈮鐵礦，并見稀土礦物獨居石、氟碳鈰礦；塔山北霓石正長細晶巖中發(fā)現(xiàn)鈮鐵礦，確定了三處堿性巖有進一步開展地質(zhì)工作的價值。上述礦石礦物特征簡述如下：

鈮鐵礦：鐵黑色，呈板狀、短柱狀，強金屬光澤，晶體以細粒為主，粒徑0.01～0.30 mm。

燒綠石：肉粉色，他形粒狀、棱角塊狀，透明—半透明，油脂光澤，粒經(jīng)0.03～0.30 mm。

獨居石：黃綠色，粒狀，玻璃光澤，粒徑0.01～0.05 mm。

氟碳鈰礦：黃色，棱角塊狀，透明—半透明，油脂光澤，中高硬度，粒徑0.03～0.60 mm。

3.2 電子探針分析

為準確了解鈮鉭單礦物的賦存狀態(tài)、顆粒大小及Nb2O5、Ta2O5的含量等，對宋墳霞石正長巖、雙山霞石正長巖、塔山北霓石正長細晶巖進行電子探針分析。

3.2.1 宋墳霞石正長巖電子探針分析

宋墳霞石正長巖電子探針分析結(jié)果見表3、圖2。表3中6個點經(jīng)分析均為燒綠石 ，Nb2O5含量43.583%～53.943%。

以氧原子數(shù)目為基礎(chǔ)計算燒綠石的分子式［9-10］，根據(jù)電子探針的分析數(shù)據(jù)的平均值為依據(jù)，計算其平均化學(xué)成分的分子式為：Al0.01Si0.01Na0.60Ca1.10Fe0.02Ti0.43Ta0.07Nb1.40O6(F，OH)（表4）。

3.2.2 雙山霞石正長巖電子探針分析

對雙山霞石正長巖電子探針分析結(jié)果見表5、圖3。表5中16個點經(jīng)分析均為燒綠石，Nb2O5含量55.883%～60.624%。同理計算其平均化學(xué)成分的分子式為 Al0.01Si0.01K0.01Na0.62Ca1.10Mn0.01Fe0.02Ti0.27Ta0.04Nb1.56O6(F，OH)。

3.2.3 塔山北霓石正長細晶巖電子探針分析

塔山北霓石正長細晶巖電子探針分析結(jié)果見圖4、表6。從表6分析，點2、11、12、14、15、16、17為含鉭鈮赤鐵礦，點22為含鈮鈦鐵礦，其余均為鈮鐵礦，Nb2O5含量54.546%～81.787%，平均71.089%。

同理以氧原子數(shù)目為基礎(chǔ)計算鈮鐵礦的分子式［9］，根據(jù)電子探針的分析數(shù)據(jù)的平均值為依據(jù)，計算其平均化學(xué)成分的分子式（表7）。從表7可以得出塔山北霓石正長細晶巖中的鈮鐵礦的平均化學(xué)分子式為：Si0.01Ca0.02Mg0.01Y0.02Ti0.21Fe0.31Mn0.63Ta0.02Nb4.77O6。

綜合人工重砂及電子探針分析結(jié)果，將方城堿性巖鈮鉭賦存狀態(tài)歸納如下：

（1）宋墳霞石正長巖含鈮單礦物為燒綠石，呈細粒浸染狀分布，粒度多在0.002～0.03 mm之間，主要被磁鐵礦包裹。

（2）雙山霞石正長巖含鈮單礦物為燒綠石，呈細粒浸染狀分布，粒度多在0.002～0.03 mm之間，主要與磁鐵礦呈連體分布，次被石英包裹。

（3）塔山北霓石正長細晶巖含鈮單礦物主要為鈮鐵礦，呈單體解離分布，少量與赤鐵礦及石英連生，粒徑在0.02～0.06之間，鈦鐵礦、赤鐵礦的粒度較粗是鉭、鈮的主要分散礦物。

4 結(jié)論

（1）方城北堿性巖主要由三部分組成，從西到東分別為宋墳堿性巖體、雙山堿性巖體、塔山堿性巖體。

（2）鈮、鉭礦化主要賦存于上述三個堿性巖體內(nèi)部相霞石正長巖及霓石正長巖脈、霓石正長細晶巖中。

（3）宋墳及雙山霞石正長巖含鈮單礦物為燒綠石，粒度多在0.002～0.03 mm之間，分別被磁鐵礦包裹或與磁鐵礦呈連體分布、次被石英包裹；塔山北霓石正長細晶巖含鈮單礦物主要為鈮鐵礦，粒徑在0.02～0.06 mm之間，主要呈單體解離分布。

（4）根據(jù)化學(xué)樣分析、人工重砂及電子探針分析結(jié)果，認為雙山霞石正長巖和塔山北霓石正長細晶巖具有很好的找礦前景，經(jīng)進一步工作有望成為中型鈮鉭礦產(chǎn)地。

致謝：本文在成文過程中得到了中國地質(zhì)調(diào)查局天津地質(zhì)調(diào)查中心曾威工程師、中國地質(zhì)科學(xué)院鄭州礦產(chǎn)研究所馬馳高級工程師的悉心指導(dǎo)，在此表示衷心感謝！

參考文獻：

[1]河南省地質(zhì)局豫13隊.方城堿性巖及毛集-尖山含鈮鐵礦花崗巖一九六一年地質(zhì)普查總結(jié)報告[R]，河南信陽:河南省地質(zhì)礦產(chǎn)勘查開發(fā)局第三地質(zhì)礦產(chǎn)調(diào)查院，1962.

[2]張正偉，朱炳泉，常向陽.東秦嶺北部富堿侵入巖帶巖石地球化學(xué)特征及構(gòu)造意義[J]，地學(xué)前緣（中國地質(zhì)大學(xué)，北京），2003，10（4）：507-519.

[3]張正偉，周玲棣，朱炳泉，等.東秦嶺北部富堿侵入巖的主要礦物組成[J]，礦物學(xué)報，2002，22（1）：67-74.

[4]張正偉、潘振祥、戴耕.華北陸塊南緣富堿侵入巖巖石組合及時空分布[J]，河南地質(zhì)，1996，14（4）：263-271.

[5]梁濤，盧仁，盧欣祥，等.河南省霞石正長巖地質(zhì)特征及其成礦作用[J]，地質(zhì)與勘探，2012，48（2）：288-296.

[6]梁濤，白鳳軍，盧欣祥，等.河南省方城北部正長巖巖體稀有金屬、稀土元素的礦化[J]，資源導(dǎo)刊地球科技版，2014（1）：9-12.

[7]曾憲友，孫國鋒，晃紅麗.東秦嶺銅山-天目山鋁質(zhì)A型花崗巖特征用構(gòu)造意義[J]，地質(zhì)調(diào)查與研究，2010，33（4）291-298.

[8]邵闕年，陶維屏礦產(chǎn)資源工業(yè)要求手冊[M].北京：地質(zhì)出版社，2012年修訂本.

[9]孫延錦.鈮鐵礦-鉭鐵礦組礦物鑒定方法[J]，地質(zhì)與勘探，1964（3）：28-31.

[10]丁孝石，陳德潛，高記生，等.鈮鉭礦物鑒定手冊[M]，北京：中國工業(yè)出版社，1964，33-36.

Mineralization and occurrence of niobium and tantalum of the alkaline in northern Fangcheng county，Henan province

LEI Da-jing,XIANG Mei

(NO.3 Institute Geological&Resources Survey of Henan Geolgical Bureau,Xinyang Henan 464000,China)

Alkaline rock in the northern Fangcheng county is mainly composed of three alkaline rock bodies in Songfen,Shuangshan and Tashan from north west-south east.Through chemical,artificial heavy concentrate and EPMA analysis,we found that niobium content is high in the nepheline syenite of Songfen alkaline rock body and Shuangshan alkaline rock body and in the aegirine aplitic syenite of Tashan alkaline rock body,and from the north west-south east niobium content increased obviously.Niobium-bearing monomineral in the nepheline syenite of Songfen is pyrochlore,mainly with magnetite package;niobium-bearing monomineral in the nepheline syenite of Shuangshan is pyrochlore,conjoined distributed mainly with magnetite;niobium-bearing monomineral in the aegirine aplitic syenite of Tashan is columbite,apearing main monomer solution distribution.According above,it is suggested that the next exploration is nepheline syenite of Shuangshan,and aegirine aplitic syenite of Tashan northern for medium niobium tantalum deposit.

alkaline rock in northern Fangcheng county；nepheline syenite；aegirine syenite；aegirine aplitic syenite；niobium-bearing monomineral

P588.15

A

1672－4135（2017）01－0055-08

2017-01-12

河南省國土資源廳地質(zhì)勘查基金項目“河南省堿性長石花崗巖礦帶‘三稀’礦產(chǎn)調(diào)查”

雷大景（1969-），男，河南省桐柏人，工程師，從事地質(zhì)調(diào)查及評價工作，Email：ldj816@163.com。