河南商城县老母猪石山钽铌矿地质特征及找矿方向

2014-08-27郭俊刚卞孝东王盘喜王守敬

中国地质调查 2014年1期

关键词：石山矿床矿石

郭俊刚，卞孝东，王盘喜，王守敬

(1.中国地质科学院郑州矿产综合利用研究所,河南郑州 450006；

2.国家非金属矿资源综合利用工程技术研究中心，河南郑州 450006；

3.国土资源部多金属矿评价与综合利用重点实验室，河南郑州 450006)

1 区域地质背景

河南老母猪石山钽铌矿区位于秦岭地层区南北地层分界部位[1]。区域上地层以龟-梅断裂为界，分为两个地层分区，以南称南秦岭地层分区，以北称北秦岭地层分区。根据已有的区域地质资料，前人将区域地层划分为岩石地层单位、构造地层单位及构造岩石单位。依据此划分方案，区内地层由老到新依次划分为中-新元古界龟山岩组，新元古界大红口岩组，下古生界石门冲岩组，上石炭统胡油坊组，中生界侏罗系、白垩系，新生界第四系。

矿区位于桐柏-大别造山带中段，华北陆块和扬子陆块两大陆块的接壤地带，区域上构造发育，褶皱、断裂并存，主构造格架表现为近EW向展布的强变形带及由它们分隔或被它们夹持的、变形程度相对较弱的弱变形域相间分布，强变形带及弱变形域中表现出规模不等的网结状构造轮廓[1](图1)。

区域上岩浆岩分布较少，仅可见区域中北部出露的少量下白垩统陈棚组中一套中-中酸性火山岩，以及零星分布的一些石英脉。

2 矿区地质特征

矿区地层分为构造地(岩)层和岩石地层单位两类。构造地(岩)层包括新元古界大红口岩组和下古生界石门冲岩组，岩石地层单位包括石炭系、侏罗系和第四系[2-4](图2)。

大红口岩组：在矿区广泛分布，分为上、下两段。下段为浅肉红色、褐黄色的钾长浅粒岩，局部夹有白云母石英片岩、白云母钾长片岩及绢云母片岩；上段为灰白色硅质条带状白云石大理岩；两者呈整合接触关系。大红口岩组下段以断层式接触关系推覆于原地地层之上。

石门冲岩组：该岩组以含碳质绢云石英片岩、白云石英片岩、石英岩及大理岩组合为特征，与下伏的大红口岩组呈断层接触。

石炭系：仅见上石炭统胡油坊组，以灰黄色长石砂岩与灰褐色泥质粉砂岩互层为特征。主要岩性为中厚层中细粒长石砂岩、薄板状泥质粉砂岩及少量砾岩与灰岩透镜体。与上覆大红口岩组呈断层式接触。

侏罗系：区内仅见侏罗系中统的朱集组中段。以河流相红色碎屑岩为特征，为紫红色复成分砾岩、含砾长石砂岩、粉砂岩，偶见灰岩夹层。

图1 大别山北麓区域构造略图[5]

第四系：以冲积、洪积为主，在山前坡地边缘以残坡积为主，形成一些含砾砂土、亚砂土、亚黏土等较松散的沉积物。

矿区大地构造位置属桐柏-大别造山带中段，隶属北淮阳褶皱带，不同期次不同层次的构造活动频繁，根据不同地质体的构造变形特征、地层时代及空间叠置关系，可划分为原地系统即岩石地层单位和异地系统即构造地(岩)层单位[6-7]。

异地系统即三洞盖推覆体，由大红口岩组和石门冲岩组组成，呈飞来峰置于原地系统之上；原地系统由石炭系、侏罗系和第四系组成，构造变形作用不明显，地层以单斜产出。异地系统与原地系统间由推覆断层接触，矿区位于三洞盖推覆体的西端。

矿区的岩浆岩出露较少，仅见一些石英脉产出。

3 矿体地质特征

大红口岩组下段钾长浅粒岩为钽铌矿赋矿层位，钾长浅粒岩走向325°～28°，倾向235°～298°，倾角11°～57°，钽铌矿仅赋存在该矿段层位中(图3)。老母猪石山钽铌矿体呈近SN走向，似层状产出，产状与地层一致，但形态不很规整，南北两端被断层所限制(图2)。矿体呈层状产出，连续性较好，总体走向172°～200°，倾向SW，倾角22°～45°,矿体延长500～1000 m，倾向延深100～320 m，矿体厚度在6.13～57.11m之间，(Nb，Ta)2O5品位501.2×10-6～923.0×10-6。

通过矿石显微镜下光、薄片鉴定、人工重砂鉴定、X射线衍射分析结果和电子探针结果，查明矿石中主要矿物为钾长石、石英、白云母、黑云母和赤铁矿，少量锆石和独居石，钽铌矿物为铌铁矿、铌铁金红石和富钛赤铁矿(表1)。

通过研究显示，钽铌矿含钽铌矿物为铌铁矿、铌铁金红石和富钛赤铁矿，含钽铌矿物粒度极细，一般仅有0.01～0.02 mm，而且其高度分散。背散射图像显示矿石中铌铁矿多被赤铁矿包裹，少量被脉石矿物包裹，或独立产出(图4)。

图2 老母猪石山钽铌矿矿区地质及矿体分布图

图3 老母猪石山钽铌矿3#勘探线矿体剖面图

表1 原生矿石主要矿物含量

图4 含铌矿物背散射图像

通过矿石标本观察和显微镜观察，矿石中主要结构有：鳞片粒状变晶结构，粒状变晶结构，包含结构，花岗结构，自形、半自形结构，它形粒状结构等；主要构造有：块状构造，片状构造，片麻状构造和浸染状构造。

矿床矿石的自然类型可划分为氧化矿石和原生矿石两种。氧化矿石地表风化作用较强，向下渐弱，在非构造发育地段，其最大风化深度10 m左右，矿石中(Nb,Ta)2O5含量无明显变化。氧化矿石在矿区所占比例较少。原生矿石中(Nb,Ta)2O5的品位为500.0×10-6～977.8×10-6，为矿区主要的矿石类型。

4 矿床成因

老母猪石山钽铌矿床赋存在新元古界大红口岩组中，赋矿岩石主要为钾长浅粒岩，有少数赋存在微裂隙发育的浅粒岩和云母钾长石英片岩中。根据钽铌矿所赋存地层的特点，推测老母猪石山钽铌矿为变质成因。目前国内外已发现的钽铌矿床类型主要为花岗伟晶岩型钽铌矿床、碱性长石花岗岩型钽铌矿床、原生铌矿床、风化壳型铌矿床和河流类砂矿床[8-10]，因此进一步对该类型矿床开展成因研究，具有重要的意义。