湖南尖峰嶺銣礦地質(zhì)特征及成因淺析

管康蘭，李春生，肖飛云，吳南川

（湖南省有色地質(zhì)勘查局一總隊，湖南 郴州 423000）

尖峰嶺銣礦是在湖南省兩權(quán)價款項目杉木溪鉛鋅錫礦預(yù)查過程中發(fā)現(xiàn)的，經(jīng)初步估算，僅巖體與地層接觸帶邊緣鉆孔控制的氧化銣資源量達(dá)10萬噸，已達(dá)大型。以往地質(zhì)工作對尖峰嶺巖體周邊有色金屬礦產(chǎn)勘查程度較高，但對銣礦的勘查及研究程度較低[1]。本文在已有勘查成果的基礎(chǔ)上分析總結(jié)了本區(qū)銣礦床地質(zhì)特征及成因，對今后找礦有一定的指導(dǎo)作用。

1 區(qū)域地質(zhì)概況

圖1 香花嶺礦田區(qū)域地質(zhì)構(gòu)造簡圖(1:20萬)

香花嶺礦田位于南嶺東西向成礦帶與耒(陽)～臨(武)南北向成礦帶復(fù)合部位，炎陵～郴州～藍(lán)山北東向基底深大斷裂通過本區(qū)[2]。

區(qū)內(nèi)主要經(jīng)過了三期褶皺構(gòu)造應(yīng)力作用：加里東期形成寒武紀(jì)基底構(gòu)造；印支期蓋層構(gòu)造表現(xiàn)為南北向香花嶺短軸背斜，北東向、北西向及南北向的構(gòu)造斷層；燕山期時前期構(gòu)造產(chǎn)生了再次活動，并發(fā)生了力學(xué)性質(zhì)的轉(zhuǎn)變，同時發(fā)生了燕山期巖漿活動。香花嶺短軸背斜(近SN向)核部地層由寒武系淺變質(zhì)砂巖、板巖及泥盆系灰?guī)r、白云巖組成，兩翼由石炭系～三疊系碳酸鹽巖、頁巖、砂巖組成；礦田南、北兩側(cè)有F1(溪澗沖斷層)和F102(南風(fēng)腳斷層)兩組北東向一級斷裂；東西兩側(cè)發(fā)育SN向壓性斷層和NEE向緊閉復(fù)雜線形褶皺；燕山早期巖漿活動從北往南依次形成癩子嶺、通天廟和尖峰嶺三個花崗巖巖體，呈巖株侵入于古生界地層中，燕山中晚期發(fā)育有星點狀、脈狀細(xì)晶巖、石英斑巖、花崗斑巖[3]。礦田內(nèi)不僅產(chǎn)有大型的鎢錫鉛鋅多金屬礦床，同時發(fā)育有湘南銣鈮鉭稀有金屬礦床，具有礦床類型多樣化、成礦作用復(fù)雜等特點(見圖1)。

2 尖峰嶺巖體地質(zhì)特征

2.1 巖體地質(zhì)特征及巖相分帶

尖峰嶺巖體位于香花嶺礦田的東南部，大致呈三角形或掌形，總出露面積約3.56km2。絕對年齡為162Ma～174Ma年，屬燕山早中期侵入產(chǎn)物，受南風(fēng)腳(F101)斷層的控制，沿斷層侵位于泥盆系、石炭系碳酸鹽巖地層中。由于受巖漿上涌的應(yīng)力作用，巖體東部地層中NE向、EW向及SE向斷層較發(fā)育，整體呈掃帚狀。

據(jù)鉆孔揭露巖體與地層接觸面南緩而北東陡，尖峰嶺巖體主體巖性為黑云母花崗巖，由于巖漿的演化分異和自變質(zhì)作用，上部巖體具分帶性，可分為7個巖性帶，平面上呈環(huán)帶狀(圖2)，垂向上呈層狀(圖3)，各帶巖相帶地質(zhì)特征見下表1。

圖2 尖峰嶺銣礦地質(zhì)圖

表1 尖峰嶺各巖相帶地質(zhì)特征

在Ⅰ～Ⅶ巖相帶中，云英巖帶(Ⅰ帶)鉭鈮鐵礦、鋰云母礦化最富，Ⅱ、Ⅲ次之，Ⅳ帶為鈮鉭工業(yè)礦體與非工業(yè)礦體過渡帶[4]。銣礦體主要賦存在Ⅰ～Ⅵ帶巖相帶中，并往東部杉木溪礦區(qū)內(nèi)延深，黑云母花崗巖帶(Ⅶ帶)銣礦品位降至工業(yè)品位以下。

2.2 尖峰嶺巖體地球化學(xué)特征及成礦作用

根據(jù)文春華、軒一撒等人對尖峰嶺主體巖性黑云母花崗巖及與稀有金屬礦化相關(guān)的鈉長花崗巖和云英巖主、微量元素、稀土元素、稀有元素及揮發(fā)份的研究分析，對尖峰嶺巖體地球化特征總結(jié)如下：

主量元素：富硅，SiO2介于70%～85%之間；高鋁，Al2O3介于9.36%～16.3%之間，鋁飽和指數(shù)均大于1.01，為過鋁質(zhì)巖；堿含量變化較大，w(Na2O+K2O)在1.51%～7.52%之間，(K2O/Na2O)比值介于1.0～29.2之間；w(CaO)變化大，在0.1%～3.44%之間，表現(xiàn)為在鈉長石花崗巖中含量較高；貧Fe2O3、MgO、TiO2、MnO，質(zhì)量分?jǐn)?shù)在1%以下，低P2O5，質(zhì)量分?jǐn)?shù)遠(yuǎn)小于0.1%，Na2O～K2O圖解判定屬A型花崗巖。

微量元素和稀土元素：從微量元素組成看，鈉長石花崗巖、云英巖與黑云母花崗巖具有相似的微量元素富集和虧損變化趨勢，均富集Rb、Th、U、Nb、Ta等元素，強(qiáng)烈虧損高場強(qiáng)元素Ba、Sr、Ti，具有南嶺高演化花崗巖的普遍特性，K/Rb、Zr/Hf比值變化特征表明尖峰嶺巖體從早期到晚期經(jīng)歷了強(qiáng)烈的巖漿分異演化作用；在稀土元素組成上出現(xiàn)較顯著的銪負(fù)異常，球粒隕石標(biāo)準(zhǔn)化配分型式圖中黑云母花崗巖和鈉長花崗巖具”V“型重稀土元素相對富集特征，另外稀土元素存在“M”四分組效應(yīng)特征，這種特征是巖漿演化晚期熔體—流體相互作用的原因。在花崗巖微量元素判別圖解中，都落在A型花崗巖范圍內(nèi)。

稀有元素和揮發(fā)份：Li在云英巖中強(qiáng)烈富集；Be、Nb、Ta、Cs、Rb等稀有元素在鈉長石花崗巖和風(fēng)化鈉長石花崗巖中強(qiáng)烈富集；揮發(fā)份F的質(zhì)量分?jǐn)?shù)從黑云母花崗巖到鈉長石花崗巖逐漸升高。隨揮發(fā)份F含量的升高，稀有金屬礦化明量增強(qiáng)，F(xiàn)與稀有金屬礦化存在密切的聯(lián)系。

綜上所述：尖峰嶺巖體中稀有元素含量較高，巖體從早期到晚期經(jīng)歷了強(qiáng)烈的巖漿分異演化作用。隨著巖漿演化分異，揮發(fā)份F含量逐漸升高，稀有金屬礦化增強(qiáng)。

3 銣礦體地質(zhì)特征

3.1 礦體特征

根據(jù)勘查成果，尖峰嶺銣礦體主要賦存在Ⅰ～Ⅵ巖相帶中，Rb2O品位從上至下呈遞減趨勢，其中云英巖帶(Ⅰ帶)鉭鈮鐵礦、鋰云母礦化最富，Ⅱ、Ⅲ次之，Ⅳ帶為鈮鉭工業(yè)礦體與非工業(yè)礦體過渡帶，黑云母花崗巖帶(Ⅶ帶)銣礦品位降至工業(yè)品位以下。經(jīng)鉆孔證實，東部隱伏巖體與地層接觸面具起伏狀，傾角40°左右，根據(jù)礦物組合特征，其巖性應(yīng)屬Ⅴ、Ⅵ巖相帶，在石炭系地層中見有巖枝(脈)穿插，巖枝(脈)即銣礦體，其次接觸帶矽卡巖中銣礦體零星分布。根據(jù)銣礦賦存位置，可分為巖體型、巖脈型、矽卡巖型三種銣礦體 (圖 3)。

巖體型銣礦體：主要分布于尖峰嶺巖體頂部及地層接觸帶邊緣，根據(jù)鈮鉭礦化強(qiáng)度又分為Ⅰ～Ⅳ巖相帶鈮鉭銣礦體，Ⅳ～Ⅵ巖相帶銣礦體，Ⅳ帶為鈮鉭工業(yè)礦體與非工業(yè)礦體過渡帶，銣礦化則在垂向上從上至下呈遞減趨勢(表1)，Ⅰ～Ⅵ巖相帶厚度156m～395m，根據(jù)地表地質(zhì)點、剝土、平硐及深部鉆孔等工程取樣分析，Rb2O品位0.140%～0.289%；Ⅶ帶根據(jù)溪溝地表取樣分析，Rb2O平均品位0.091%，為低品位銣礦體，且未控制到邊界。

巖脈型銣礦體：有ZK001、ZK3401工程控制，Rb2O品位0.105%～0.197%，厚1.08m～14.46m，礦體不連續(xù)、呈透鏡狀，巖脈體即是礦體，礦體走向NNE～SSW，傾向SEE，傾角33°～40°左右，礦體規(guī)模小，為零星礦體。

矽卡巖型銣礦體：為熱液交代充填型，有ZK4601、ZK5802工程揭露，Rb2O平均品位0.110%，礦體呈似層狀，走向NE～SW，傾向SE，傾角30°左右，厚度9.83m～16.25m，礦體規(guī)模小，為零星礦體。

圖3 尖峰嶺巖體垂向分帶及銣礦分布示意圖

3.2 礦石特征

表2 杉木溪礦區(qū)花崗巖礦石中銣物相分析表

礦石礦物成份：鏡下觀察未發(fā)現(xiàn)銣的獨立礦物，根據(jù)物相分析，銣均呈離子狀態(tài)賦存在云母及長石中。銣物相測試顯示，銣主要是以硅酸鹽的形式賦存在長石中，約占90%，云母中含少量銣，約占10%(表2)?；◢弾r(脈)銣礦石中礦物成分主要由他形石英、他形-半自形堿性長石、半自形板狀斜長石、片狀黑云母、白云母、微量螢石、不透明金屬礦物等互相鑲嵌組成。銣礦石有益組份有Rb2O、WO3、Sn、Ag、CaF2等，除矽卡巖外，巖體、巖脈型銣礦石中WO3、Sn、Ag、CaF2品位均較低，矽卡巖中與銣礦共生，有害礦物主要為毒砂。

礦石結(jié)構(gòu)常見的有花崗結(jié)構(gòu)、變晶(余)結(jié)構(gòu)、似斑狀結(jié)構(gòu)，礦石構(gòu)造為塊狀構(gòu)造。

根據(jù)容礦巖石類型劃分礦石類型為：巖體型銣礦石、巖脈型銣礦石、矽卡巖型銣礦石。

3.3 富集規(guī)律

根據(jù)以往勘查成果及尖峰嶺東部鉆孔對隱伏巖體的控制及取樣化驗結(jié)果可總結(jié)出以下幾條富集成礦規(guī)律：

（1）銣礦品位與巖相分帶有關(guān)，品位變化從高到低為：鈉長石花崗(0.289%)＞云英巖(0.240%)＞斜長石花崗巖(0.232%)＞風(fēng)化鈉長石花崗巖(0.189%)＞斜長石—鉀長石花崗巖(0.140%)=鉀長石花崗巖(0.140%)＞黑云母花崗巖(0.091%)，總體上從上往下銣礦品位逐漸降低。

（2）巖體與地層接觸帶邊緣巖脈型銣礦品位普遍較高，巖體型銣礦品位次之，矽卡巖銣礦品位一般介于邊界品位與工業(yè)品位之間。巖脈型銣礦品位高是巖漿高度分異及構(gòu)造儲存環(huán)境良好的結(jié)果，矽卡巖型銣礦品位較低是巖漿熱液與碳酸鹽巖發(fā)生交代作用，與圍巖Ca元素含量有關(guān)，Ca起到了制約作用。

（3）垂向上，巖體型銣礦體品位在巖體與地層接觸部位品位較高，往深部品位下降，如ZK1601、ZK5802；橫向上，距離巖體中心越遠(yuǎn)，礦體品位越低，如16線、58線，這可能與巖漿分異、冷凝先后順序、圍巖屏蔽遮擋有密切關(guān)系。

4 礦床成因淺析

根據(jù)朱金初、文春華等對香花嶺礦田內(nèi)癩子嶺巖體、尖峰嶺巖體、坦沖巖體的Nd同位素特征、地球化學(xué)特征及成礦流體的研究，綜合分析認(rèn)為尖峰嶺巖體鈉長石花崗巖和云英巖的形成為巖漿成因，是以巖漿分異為主，后期自交代為輔，這里的交代是指巖漿分異后期殘存流體與已晶出固相礦物發(fā)生的熱液交代用。

尖峰嶺花崗巖稀有金屬成礦物質(zhì)來源屬殼幔重熔系列，巖體Nb、Ta、Li、Rb、Cs、Be稀有金屬元素在巖漿母巖中含量均高于華南地區(qū)花崗巖平均值。Rb等稀有金屬元素主要富集在黑云母花崗巖Ⅰ—Ⅵ巖相帶中，其演化過程為：富含Rb等稀有金屬元素的母巖巖漿在向上侵位過程中演化成富揮發(fā)份(F、H2O、Cl等)及K和Na元素的花崗質(zhì)巖漿，首先分離結(jié)晶出黑云母花崗巖，隨著巖漿演化，揮發(fā)份越來越富集，這種富揮發(fā)份的熔體快速與母巖漿分離，促進(jìn)不混溶作用的發(fā)生，而在不混溶過程中，Na較K更加親和于富F熔體，因此Na富集在揮發(fā)份熔體中，K富集在硅酸鹽熔體中，由于F含量增加可以降低熔體結(jié)晶溫度，使鈉長石結(jié)晶溫度低于鉀長石結(jié)晶溫度，從而出現(xiàn)鈉長石花崗巖位于鉀長石花崗巖之上的分帶現(xiàn)象，由于F對稀有金屬元素有較強(qiáng)的親和力，與稀有金屬組成各類絡(luò)合物，攜帶成礦元素一起遷移和富集，隨著F含量的升高，造成Rb等許多稀有金屬元素從下往上逐漸富集成礦。由于這一分異和演化經(jīng)歷了一個晶體相、熔體相和流體相三相并存的巖漿-熱液過渡階段，殘存的流體相必然要與已經(jīng)晶出的固相礦物發(fā)生自變質(zhì)和熱液交代蝕變作用，因此巖體具有明顯的內(nèi)蝕變作用，如云英巖化、鈉長石化、微斜長石化、鉀長石化，而碳酸鹽巖地層則受熱液交代蝕變見矽卡巖化，整體表現(xiàn)出遭受不同類型、不同程度的多次重迭交代特點。

綜上所述，尖峰嶺銣等稀有金屬礦床的形成是以巖漿中稀有元素高含量為基礎(chǔ)，經(jīng)歷了高度分異演化，富含Rb等稀有金屬元素的花崗巖漿在向上侵位過程中，物理化學(xué)條件不斷改變，稀有金屬元素在不同階段、不同部位富集沉淀成礦。尖峰嶺巖體頂部具巖相分帶現(xiàn)象是巖漿分異及巖漿晚期自交代或者說自變質(zhì)蝕變作用的產(chǎn)物，而巖體與地層接觸帶矽卡巖化是巖漿期后熱液運移交代蝕變的產(chǎn)物，因圍巖中Ca元素含量較高，不利于Rb元素富集，所以品位較低。尖峰嶺有色金屬及稀有金屬礦床的形成都是以通過高度的分異演化造成成礦元素的預(yù)富集為先決條件，輔以巖漿期后的熱液交代作用。

5 結(jié)論

（1）尖峰嶺母巖巖漿富含Nb、Ta、Li、Rb、Cs、Be稀有金屬元素，由于巖漿的分異演化，在巖體頂部具巖性分帶現(xiàn)象。在巖漿分異演化過程中，隨著F含量的升高，Rb等稀有金屬元素逐步富集成礦。

（2）在尖峰嶺東部銣礦勘查中，深部鉆孔證實在垂向銣礦品位從上往下逐漸降低，橫向上離巖體中心越遠(yuǎn)銣礦體品位越低，具有垂直和水平變化規(guī)律。因此，雖然尖峰嶺黑云母花崗巖型銣礦體在走向、傾向、深度上還沒有鉆孔控制其邊界，但可推斷銣礦體在黑云母花崗巖中往深部、沿走向及傾向品位逐漸下降，一定范圍內(nèi)存在銣礦體邊界。

（3）尖峰嶺花崗巖稀有金屬成礦物質(zhì)來源于殼幔重熔，巖漿分異是巖體型銣礦體成礦的主要機(jī)制；隨著巖漿不斷的上侵，使得巖漿沿著斷裂薄弱地帶繼續(xù)上涌進(jìn)入泥盆系、石炭系碳酸鹽巖中，巖漿高度分異及良好的構(gòu)造儲存環(huán)境，形成富含Rb的巖脈型礦體，而矽卡巖型銣礦體是地下熱鹵水和巖漿期后熱液運移的產(chǎn)物，因Ca元素含量較高，不利于Rb元素富集，所以品位較低。

（4）尖峰嶺銣礦床，目前工程控制程度較低，礦體沿走向、傾向及深部還有較大延伸空間，巖體北部、南部找礦空間較大。另外根據(jù)有朱金初對癩子嶺巖體分異演化和成巖成礦的研究分析，癩子嶺同屬燕山早期侵位巖體，富含Li、Rb、W、Sn、Nb、Ta等稀有金屬元素，Pb、Zn等賤金屬元素以及H2O、F等揮發(fā)份，找礦潛力較大。其次在香花嶺礦田內(nèi)，燕山早期侵位形成的巖體及巖脈也是尋找銣礦的重要目標(biāo)。