龚传伟, 张 勃, 王博杰, 李智斌, 赵丙刚

(河北省地矿局第八地质大队，河北 秦皇岛 066000)

世界上的铌钽矿床主要分布在加拿大、澳大利亚、巴西、刚果及尼日利亚等地。全世界已探明的铌储量约1 150万吨，巴西的铌储量占世界铌储量的91.1%。我国铌钽矿主要分布于江西、福建、内蒙古、新疆、广东、湖南等省区，储量常集中于少数几种矿床类型或几个矿床内[1]。矿床类型主要为：碱性岩-碳酸岩型、花岗岩及碱性花岗岩型、花岗伟晶岩型及砂矿床。花岗岩型矿床在我国较为发育，矿产地较多，矿床规模一般以中型为主，品位一般较低(0.01%～0.02%)，工业矿物为铌钽铁矿，是我国目前铌精矿的主要来源之一[2]。碱性花岗岩型矿床一般规模较大，而且品位较高，如内蒙古巴尔哲矿，但矿石成分复杂回收率低，目前尚未开发利用。汉儿庄碱长花岗岩位于马兰峪复背斜中段，是河北省内，稀有金属成矿潜力较好的岩体，具有较好的找矿潜力。

1 地质背景

汉儿庄岩体位于马兰峪复背斜中段，变质岩系以迁西群地层为主，南北两侧大面积出露的中上元古界沉积盖层以长城系为主，出露地层有常州沟组、串岭沟组、团山子组及大洪峪组等。各组地层总体走向近东西向，呈角度不整合覆盖于变质基底之上。区域上断裂构造发育，以东西向和北东向两组较为发育。断裂规模一般几公里到十几公里，多为逆断层。其中密云—喜峰口大断裂在矿区北侧通过，由西到东经过喜峰口横贯全区。该断裂形成于中元古代之前，具有长期活动性，早期属压性断裂，中生代发生大规模右行走滑。为宽城凹褶束与遵化穹褶束的分界线，控制着本区的构造格局[3]。该断裂活动与马兰峪复背斜隆起关系比较密切，一定程度上影响并控制了本区岩浆活动及内生金属矿床的形成。马兰峪复背斜中，岩浆活动强烈，以燕山期为主，沿背斜核部分布有大量花岗岩侵入体，这些侵入体自西向东大体呈等间距、串珠状分布，构成规模宏大的冀东侵入岩带。岩体为多期侵入形成，规模差别较大。矿区附近规模较大的岩体主要有高家店岩体、青山口岩体、贾家山岩体等。汉儿庄岩体也是其中之一，但规模比其他岩体要小得多(图1)。

图1 冀东马兰峪复背斜一带地质简图(据李海龙等，2008修改)

2 矿区地质

2.1 矿区地层

矿区出露地层较为简单，主要为太古界迁西群马兰峪组和第四系冲洪积、残坡积物。马兰峪组岩性主要为黑云角闪斜长片麻岩、角闪斜长片麻岩。地层总体走向北东，倾向北西，倾角50°～85°。

2.2 矿区构造

矿区构造主要是受区域构造及岩浆活动共同作用，矿区范围内地层产状较乱，尤其是岩体附近，倾向北西、北东均有发育，倾角30°～75°。构造主要以断裂构造为主，矿区内除了有F1、F2等2条断层外，小的破碎现象普遍，偶见有小褶曲发育，岩体内局部节理较发育，以北东向为主。断层的分布、产状、性质分述如下：

F1断层：分布在矿区西南部，汉儿庄村北750 m左右，走向350°，为一平移断层，将花岗岩向南发生错动，断距约10～20 m。断层附近岩石较破碎，岩石具高岭土化。

F2断层：分布在矿区中部，尖山峪村东北200 m左右，走向5°倾向东，倾角70°左右，断层性质不明。

2.3 矿区岩浆岩

汉儿庄岩体：结合地质、物探方法推测，汉儿庄岩体呈“上窄下宽，北陡南缓”的梨形分布。岩体侵入到太古代片麻岩中。呈不连续带状分布，总体走向北东55°，宽75～430 m，断续出露长5 km，出露总面积0.81 km2。岩性分为：灰白色碱长花岗岩(0.52 km2)、肉红色碱长花岗岩(0.29 km2)，围岩接触带部位偶见团块状、细脉状伟晶岩，铷、铌钽矿化主要集中于灰白色碱长花岗岩中。

灰白色碱长花岗岩：地表由三部分组成，分别分布在矿区中西部和东部，合计出露面积0.52 km2。岩石呈灰白、浅粉白、粉白色，中细粒他形-半自形粒状结构，块状构造。主要矿物成分为：钠长石(20%～30%)、碱性长石(20%～30%)、石英(35%～40%)和少量黑云母、白云母、锂云母、角闪石等。钠长石多呈半自形-他形板状，发育聚片双晶，粒径一般在0.1～0.3 mm之间；碱性长石多呈他形板状，可见发育条纹结构，粒径一般在0.50～1.5 mm之间；石英可分为颗粒较大和颗粒较细两类，粒径一般在0.1～2.75 mm之间颗粒较大的石英呈半自形粒状，内部还包含有细小的长石等，形成包含结构，颗粒较小的石英呈不规则状充填在斜长石颗粒之间。锂云母含量<0.5%，不规则状，粒径约为0.2 mm。黑云母含量<3%，褐色-浅黄色多色性，不规则片状，部分颗粒转化为白云母、绿泥石等，并伴有铁质的析出，粒径为0.1～0.4 mm之间。白云母含量<2%，无色，具有一组极完全解理，呈细小片状，颗粒内部含铁质，粒度在0.05 mm左右[4]。

肉红色碱长花岗岩：由两部分组成，分别分布在矿区中东部和东部，合计出露面积0.29 km2。岩石呈肉红色，中细粒他形粒状结构，块状构造。主要矿物成分为碱性长石(40%～50%左右)、石英(20%～30%)、钠长石(10%～20%)，以及少量黑云母。其中碱性长石多呈他形板状，可见发育条纹结构，粒径一般在1.0～2.2 mm之间；石英，无色，表明干净，无解理，可分为颗粒较大和颗粒较细两类。其中，颗粒较大的呈半自形粒状，内部还包含有细小的长石等形成包含结构，颗粒较小的石英呈不规则状充填在斜长石颗粒之间，粒径多在0.1～0.75 mm之间。钠长石多呈半自形-他形板状，发育聚片双晶，大部分颗粒发生绢云母化，内部包含鳞片状绢云母和细小白云母，粒径多在0.3～0.7 mm之间。黑云母，褐色-浅黄色多色性，片状，部分颗粒转化为白云母并伴有铁质的析出，粒径为0.1～0.25 mm之间。

3 矿体地质

3.1 矿体特征

汉儿庄灰白色碱长花岗岩的全岩铌钽铷矿化较强，矿化体总体呈带状分布，呈北东向展布，倾向南东，矿体形态严格受岩体形态控制，矿体品位较均匀，连续稳定，形态简单。共圈定2条矿化体。

M1矿化体：位于汉儿庄村西北至尖山峪一带，地表呈哑铃状，两侧宽，中间窄，出露宽25～330 m，长2 700 m，出露标高150～320 m。Nb2O5平均品位0.034%，Ta2O5平均品位0.002%，Rb2O平均品位0.074%。由W2300(1)线、W1700(2)线、W1300(3)线、W900(4)线、W500(5)线、0000(6)线控制，勘探线间距400～600 m。矿体总体走向北东55°，岩体总体呈外倾状，矿体北侧倾角相对较陡，一般60°～90°；南侧倾角相对较缓，一般40°～80°。

M2矿化体：位于尖山峪村东一带，地表出露呈纺锤状，宽146 m，长约530 m，，出露标高250～425 m，Nb2O5平均品位0.042%，Ta2O5平均品位0.003%，Rb2O平均品位0.069%由E1700线、E1900(8)线、E2100线控制，勘探线间距200 m，矿体总体走向北东65°，岩体总体呈外倾状，边界产状较陡70°～90°左右，岩体边界覆盖及风化较严重。

3.2 矿石特征

本矿床矿石矿物成分简单，矿石矿物可分为两类：铌钽矿物、载铷矿物，及其他稀有稀土金属矿物。副矿物有石榴子石、铌钽铁矿、铁锰矿、黄铁矿、独居石、磁铁矿、赤褐铁矿等。铌钽矿物有：铌钽铁矿、细晶石、褐钇铌矿，主要产于各矿物颗粒之间，本区矿石中的铌钽矿物主要以铌钽铁矿为主，细晶石、褐钇铌矿含量较少。

3.3 矿石结构、构造

矿石结构主要为花岗结构和似斑状结构，构造主要为块状构造。

(1)花岗结构：即半自形粒状结构，斜长石较自形，碱性长石次之，为半自形-他形，而石英呈他形充填于长石粒间。根据矿物的粒度大小又分为等粒花岗结构和不等粒花岗结构。岩石中见斜长石自形程度相对较高，钾长石次之，石英呈他形，构成花岗结构。长石和石英粒度多在0.5～3 mm间，为中细粒；部分岩石中矿物粒度相对差别不大，构成等粒花岗结构，部分岩石中矿物粒度差别较大，构成不等粒花岗结构。

(2)似斑状结构：岩石中的矿物颗粒大小截然不同，明显分为两群，大者称斑晶，小者称基质，若基质矿物为显晶质，称似斑状结构。岩石中见少量长石和石英，粒度相对大，为约4～5 mm斑晶，其余长英质矿物粒度相对较小，约为0.5～3 mm基质，整体构成似斑状结构。

4 矿床成因及找矿标志

4.1 矿床成因

本区稀有金属矿化主要分布在汉儿庄乡汉儿庄村西—尖山峪村东一带的灰白色碱长花岗岩体内，严格受岩体控制。为起源较深的花岗岩浆经过较充分的分异演化晚阶段的产物，岩浆成分向着富钠富稀碱元素富挥发分的方向有规律地分异演化,导致Rb、Nb、Ta、Li等稀有元素富集和矿化。据此认为，汉儿庄铌钽铷矿床类型应为碱性长石花岗岩型。

根据本次地质、物化探工作成果，结合同类型稀有金属矿床特性，推测矿床具体形成过程如下：

由于区域断裂构造的作用，燕山期冀东地区岩浆活动剧烈，在马兰峪复背斜核部形成大量花岗岩侵入体，汉儿庄岩体就是其中之一。岩浆在侵位过程中还不断演化，首先结晶分异出石英、钾长石、斜长石和云母等造岩矿物，镍、钴、钒等一些相容元素以类质同象形式进入到这些结晶矿物的晶格中。由于岩浆分异结晶作用使不相容的铌、钽、铷等及挥发分逐渐富集在残余熔体中，形成以Na+为外配位体，F-、(OH)-为内配位体，铌、钽、铷等为中心离子的络合物，并随岩浆的侵位向上运移。当岩浆演化到晚期时，由于温度、压力、pH、Eh等物理化学条件的变化，熔体中的钠质交代早期造岩矿物发生钠长石化，使熔体中的钠质浓度降低，导致金属络合物不稳定，铌、钽络合物首先解体，以铌钽铁矿、细晶石等含铌钽矿物形式在钠长石化处结晶沉淀。有些铌钽矿物在结晶分异过程中会以类质同象形式进入到云母等矿物中。与此同时，残余熔体中K的浓度不断增加，由于铷的各种地球化学参数与K很相似，随着含钾矿物的结晶，铷同时被这些矿物所吸附沉淀下来。

4.2 找矿标志

本区铌钽、铷矿床为内生碱性花岗岩型矿床，矿体主要产于汉儿庄灰白色碱长花岗岩岩体内，其规模产状严格受该岩体的岩性、规模、形态以及分异、演化程度控制。其找矿标志有：

(1)燕山期花岗岩的存在为本区直接找矿标志。由于花岗岩的抗风化能力强于片麻岩，故花岗岩多以山脊、山包的地貌形式出露于地表。因此，本区稀有金属矿体多沿山脊、山包分布。

(2)灰白色碱长花岗岩与肉红色碱长花岗岩矿物特征差异较大。其中最直观的区别就是颜色变浅，多呈灰白色、浅粉白色、粉白色；主要造岩矿物晶体粒度相对较细，多呈中细粒他形粒状结构；矿物组分碱性长石含量相对较少，而斜长石、石英含量相对多一些。

(3)灰白色碱长花岗岩与围岩接触带附近常常发育有宽数米长十几米到几十米不等的由粗大的长石、石英组成的不连续的似伟晶岩带或见有大量乳白色石英脉，同时伴有钾化等蚀变现象。

(4)地球化学异常明显。区内锂、钨、钼、钇等稀有、稀土元素异常明显，且规模大，强度高，是较好的找矿线索和标志。

(5)地球物理放射性异常明显。通过对本次工作取得的地面伽马能谱测量成果与地质成果进行综合研究发现，本区铀、钍异常主要集中在矿化地段，呈现铀、钍含量同高的现象，且钍异常跨度略宽于铀异常跨度。而人工重砂及化学分析成果显示，区内灰白色碱长花岗岩中含有丰富的铀、钍等具放射性矿物，所以以铀、钍值为研究对象，便可以圈出铌钽、铷矿化地段。

5 结论

我国铌钽矿主要分布于江西、福建、内蒙古、新疆、广东、湖南等省区，储量常集中于少数几种矿床类型或几个矿床内。矿床类型主要为：碱性岩-碳酸岩型、花岗岩及碱性花岗岩型、花岗伟晶岩型及砂矿床。汉儿庄灰白色碱长花岗岩，是河北省较少见的碱长花岗岩型稀有金属岩体，全岩铌钽铷矿化较强，具有较大的找矿潜力，估算潜在资源量铌钽约10万余吨，找矿前景巨大。