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湖北省竹溪县蒋家堰铌矿矿床地质特征及成因分析

2022-08-13许王静彭小军陈国荣

世界有色金属 2022年9期
关键词:稀土矿矿化倾角

秦岭-大别造山带之秦岭弧盆系之竹山陆缘裂谷广泛分布有早古生代碱性岩墙群,它们来自于与地幔柱活动密切相关的富集地幔源区,是大陆裂谷发育早期阶段的产物。近年来在碱性岩墙群粗面岩中发现稀有稀土矿化,竹溪地区广泛分布粗面岩类,有较大寻找稀有稀土矿的前景。基于此,本文在综合研究前人研究资料与成果的基础上,对湖北省竹溪县蒋家堰铌矿矿床地质特征及成因进行分析,希望能对区内找矿工作提供一些参考作用。

1 成矿地质背景

矿区位于秦岭造山带之南秦岭北大巴山构造带东段。按《湖北省大地构造分区、演化阶段及地层分区》意见,本区大地构造位置处于秦岭—大别造山带(Ⅰ)之秦岭弧盆系(Ⅰ1)武当—随南逆推带(Ⅰ1-1)之竹山陆缘裂谷(Ⅰ1-1-2)。

矿区地层为秦岭大别地层大区(Ⅰ)之十堰随州地层区(Ⅰ-3)之武当山地层小区(Ⅰ-3-2)。按照彭三国等(2013)主编的《武当-桐柏-大别成矿带成矿地质特征与找矿方向》成矿带划分方案,矿区为东秦岭Au-Ag-Mo-Cu-Pb-Zn-Sb-非金属成矿带(Ⅲ66)之郧西-两竹金银锑钒铌-稀土多金属成矿带(Ⅳ66-5)。

1.1 区域地层

1.2 区域岩浆岩

区域上岩浆岩广泛分布,侵入岩有志留纪偏碱性辉斑辉绿岩、正长岩;正长岩是区域上铌稀土矿的含矿岩石。火山喷出岩较发育,主要有海相火山喷出岩和中酸性火山喷出岩,分别产于武当岩群和耀岭河组及志留系地层中。武当岩群为一套变基性、(钠质和钾质)酸性火山喷发~沉积岩系,具陆间裂陷槽构造环境的双峰式火山岩基本特征。耀岭河组的基性火山岩为一次连续喷发的产物,属一套细碧~角斑岩建造,夹部分沉积碎屑岩和少量碳酸盐岩,其中伴有部分酸性火山岩类。志留纪中基性火山岩喷发活动强烈,呈带状出露,发育有爆发相、喷出相、溢流相、沉积相韵律层特征。此外,在大贵坪岩组地层中分布有大量的火山岩岩块,岩石类型以基性火山岩、粗面岩类火山岩为主。

1.3 区域构造

区内主要出露南华系至中志留世中—浅变质地层,岩浆活动频繁,变质、变形作用强烈,总体表现形式为以北西向志留系沉积盆地构造为主体,北北东向构造叠加横跨的复合构造格架。区域上总体构造线呈北西-南东向展布,区域上无褶皱分布,地层呈北西-南东向展布,以单斜形式产出。断裂构造发育,以北西向走向断裂为主,规模一般较大。与矿区较近的北西向大断裂主要有北东端出露的竹山断裂(陕西境内称为石泉~安康断裂),具有早期韧性、晚期脆性变形的演化特点,显示其由深层次折返至浅部的特点。

2 矿区地质特征

2.1 地层

2.2 岩浆岩

岩浆岩包括侵入岩和喷出岩。侵入岩主要为形成于古生代志留系的基性—中性岩和碱性岩类;而喷出岩构造则较特殊,矿区喷出岩表露形式是以混杂外来岩块形式分布在泥质粉砂质建造中,以大岭扒~旱田湾~凳子寨一带粗面岩岩块规模最大。喷出岩岩性主要为粗面岩;而凝灰质类岩石则为原地沉积建造。

2.3 构造

矿区位于平利隆起北东侧志留纪沉积盆地中,构造地层上呈现出北西向滑脱岩片和叠瓦状滑脱体相互拼贴为主体与北东向脆性断裂相互交切形成的条块网格结构。矿区地层走向北西,倾向北东,倾角15°~45°之间,地层呈单斜排列,褶皱构造不发育。区内层间滑脱断裂发育,主要分布在大贵坪岩组岩段之间,沿滑脱面见有顺层掩卧褶皱、顺层片理、粘滞石香肠等小微构造。区内脆性断裂构造也较发育,按照断裂构造展布方向,可分为北东向断裂构造、北西向断裂构造、近东西向断裂构造。此外矿区还发育韧性剪切构造,即魏家山韧性剪切带,位于满荆沟以东,北至旱田湾,南至魏家山以南。走向近南北向,倾向北北东80°~110°,倾角24°~47°。

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3 矿化蚀变带特征

矿化带位于王家沟~唐家湾一带,该矿带有7条含铌稀土矿化蚀变带分布(图1)。编号ⅠNb~ⅦNb,其中NbⅠ、NbⅢ铌矿体赋存在ⅢNb蚀变带中,NbⅡ、NbⅣ和低品位Au3金矿体赋存在Ⅴ矿化蚀变带内。

ⅠNb矿化蚀变带:蚀变带走向NW约313°方向。东端在纪家湾附近尖灭,西端延伸至陕西省境内。地表出露长302m,出露宽5m~19m。倾向35°~45°,倾角40°~65°,蚀变带呈似层状产出,由正长岩组成,正长岩有绢云母化、方解石化蚀变,略具有片理化。顶底板岩性均为方解石化阳起绿泥钠长片岩,二者界限清晰。

NbⅠ矿体:位于矿区西侧,鄂陕交界的胡光梁子东边,王家沟北侧,赋存于ⅢNb矿化蚀变带内。地表出露长仅30m,倾斜方向延伸91m,矿体产状与ⅢNb矿化蚀变带产状基本一致;走向近东西向,约273°,倾向33°,倾角32°~35°。地表出露标高968m~975m,深部钻孔控制矿体底板标高934m。地表由TC971工程控制,深部由ZK971钻孔工程控制。单工程Nb

O

平均品位0.080%~0.104%,Nb

O

平均品位0.092%,单工程厚度在5.69m~6.00m,平均厚度5.85m,厚度稳定程度属较稳定。矿体形态似层状-透镜状产出,矿体伴有稀土矿化,单工程稀土总量REO品位在0.092%~0.131%之间。

ⅢNb矿化蚀变带:是规模最大的蚀变带,分布在满荆沟以西,紧邻王家沟以北分布,由正长岩、石英正长岩组成,走向约291°。矿区地表出露长约600m,向西延伸至陕西境内。出露宽10m~50m。倾向3°~51°,倾角31°~56°,矿化蚀变带形态为似层状、透镜状。地表由 TC651、TC691、TC731、TC771、TC791、TC811、TC851、TC871、TC891、TC971工程控制,有硅化、黄铁矿化、方解石化蚀变。

ⅣNb矿化蚀变带:西端在唐家湾附近尖灭,向东延伸至满荆沟。整体走向NWW约271°方向,地表出露长约500m,出露宽4m~18m,倾向35°~45°,倾角40°~58°,蚀变带形态为似层状。岩性为碳酸盐化正长岩,主要有方解石化、绢云母化、钠长石化蚀变。

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ⅤNb矿化蚀变带:分布在唐家湾以南,走向NWW约283°~308°,平面上呈一略有弯曲的弧形。地表出露长520m,出露宽4m~18m,倾向35°~45°,倾角40°~58°,岩性为石英正长岩为主,少量为正长岩,有黄铁矿化、钠长石化、绢云母化蚀变,蚀变带形态似层状。

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ⅥNb矿化蚀变带:位于唐家湾以东,夹与Ⅳ和Ⅴ矿化蚀变带之间,走向约282°~304°方向。地表出露长约380m,出露宽10m~24m,倾向37°~51°,倾角38°~58°,形态上呈似层状产出,见有方解石化蚀变,岩性为方解石化正长岩;地表由TC532、TC611工程控制。Nb

O

品位在0.01%~0.032%之间。稀土总量REO品位在0.021%~0.067%。

NbⅣ矿体:为一隐伏矿体,位于77线,靠近唐家湾,赋存于ⅤNb矿化蚀变带内。地表未出露,深部由ZK771钻孔取样工程控制,深部倾向延伸约40m,倾向25°,倾角34°。单样Nb

O

最高品位0.166%,单工程Nb

O

平均品位0.101%,厚度9.82m。矿体形态似层状-透镜状,矿体伴有稀土矿化,单工程稀土总量REO品位0.678%。

NbⅡ矿体:位于矿区王家沟北,唐家湾南部附近,赋存于ⅤNb矿化蚀变带内。地表出露长仅40m,倾斜方向延伸88m,矿体产状与ⅤNb矿化蚀变带产状基本一致;走向近东西向,约285°,倾向33°,倾角30°~42°。地表出露标高871m~881m,深部钻孔控制矿体底板标高831m,地表由TC772工程控制,深部由ZK771钻孔工程控制。单工程Nb

O

平均品位0.085%~0.110%,Nb

O

平均品位0.102%,单工程厚度在6.84m~13.90m,平均厚度10.37m,向深部有减薄趋势。矿体形态似层状-透镜状产出,倾向延伸大于走向延伸,矿体伴有稀土矿化,单工程稀土总量REO品位在0.053%~0.0541%之间。

4 矿体特征

矿石有两种,一种为绢云母化正长岩,另一种为黑云母化、碳酸盐化正长岩。其中铌、稀土矿物主要呈稀疏浸染状分布于黑云母化、碳酸盐化正长岩中,主要结构有半自形粒状结构,鳞片粒状变晶结构及包含结构。其中铌铁矿、铌金红石、独居石、氟碳钙铈矿均呈半自形-自形粒状,呈稀疏浸染状构造;铌铁矿、铌金红石呈包含结构,以微粒状包含于黑云母、正长石等矿物。

ⅡNb矿化蚀变带:在满荆沟以西、唐家湾以东,走向NWW约274°方向。地表出露长433m,出露宽5~20m。倾向35°~45°,倾角40°~65°,蚀变带呈似层状产出,由正长岩组成,具有绢云母化、方解石化蚀变。顶底板岩性均为方解石化阳起绿泥钠长片岩,二者界限清晰。

ⅦNb矿化蚀变带:位于王家沟以南,与其它蚀变带产状不同,它的走向约0°方向。矿区地表出露长约244m,条带状产出,出露宽8m~21m。倾向44°~85°,倾角22°~58°,形态似层状,见有方解石化蚀变,岩性为方解石化正长岩;地表由TC01、TC92工程控制。Nb

O

品位大多数在0.003%~0.023%之间,仅有1个样品Nb

O

品位在0.092%;稀土总量REO品位在0.011%~0.057%,品位极低。

NbⅢ矿体:位于矿区王家沟北,81线与89线之间,赋存于ⅢNb矿化蚀变带内。地表出露长110m,倾斜方向延伸130m~185m,矿体产状与ⅢNb矿化蚀变带产状基本一致;走向近东西向,约285°,倾向15°~58°,倾角29°~37°,平均倾角31。地表出露标高887m~911m,深部钻孔控制矿体底板标高842m~871m。地表由TC811、TC831、TC851工程控制,地表有分支现象,深部由ZK811、ZK812、ZK851、ZK852钻孔工程控制。单工程Nb

O

平均品位0.082%~0.177%,单工程厚度在15.75m~36m,平均厚度21.77m。矿体形态呈大透镜状产出,倾向延伸大于走向延伸。矿体伴有稀土矿化,单工程稀土总量REO品位在0.133%~0.779%之间。

滚筒上均匀布有细槽,供滑板在其内滑动。滚筒细槽数量取决于对应穴盘结构参数。当滚筒直径一定时表面积是一定的,因此细槽数有限。细槽数过少滑板间基质填充不均,且当滑板缩回滚筒时基质容易大面积掉落,造成落料不均。综合考虑落料性能和生产率,取细槽数为12。

5 矿石特征

矿区有4个矿体,地表出露矿体3个,深部隐伏矿体1个。

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原矿矿物组成复杂,主要的铌矿物为铌金红石、铌铁矿和烧绿石,含稀土元素的矿物为独居石和氟碳钙铈矿,其他金属矿物有褐铁矿、黄铁矿等。脉石矿物主要为方解石、正长石、斜长石,其次为石英、黑云母及磷灰石等。

铌元素和稀土元素均以独立矿物的形式存在,铌元素主要富集于铌金红石和铌铁矿中,分别占47.20%、35.80%,少量分布在烧绿石(占17%)中;La、Ce、Pr、Nd等REE元素主要赋存于独居石和氟碳钙铈矿中,分布较为平均。

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铌(稀土)矿石有两个主要的自然类型,黑云母化碳酸盐化正长岩、含方解石黑云母石英正长岩。

6 矿体围岩和夹石

铌稀土矿体呈似层状、透镜状产出。含矿岩性及顶底板岩性均以弱碳酸盐化正长岩为主。矿体顺层产出,与围岩呈渐变整合接触关系。围岩蚀变发育,但以方解石化、黑云母化为主,基本不含铌矿物。矿体夹石主要为正长岩,铌稀土矿体与围岩需要采用化学分析的方法来确定矿与非矿的界线。

7 矿床成因及找矿标志

本矿床矿石类型属于含铌、稀土碳酸盐化正长岩型矿石。矿化体分布在正长岩体中,严格受岩体控制,岩体受区域变质作用,具有低绿片岩相变质矿物特征,构造活动使围岩蚀变并使有用矿物富集成矿。

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铌稀土矿找矿标志:地球化学标志,Nb元素高背景及高值分布区;地球物理标志,伽玛能谱高值区是铌矿化的间接找矿标志;蚀变标志,方解石化、黑云母化是在正长岩中寻找铌稀土矿的最主要标志;岩浆岩标志,含正长岩析离体的变辉绿岩是铌矿化含矿母岩;碱性辉绿岩经变质作用变质为阳起绿泥钠长片岩,该岩性是间接找矿标志。

8 结语

通过以上研究,本文取得以下主要认识:①研究区发现的铌矿化带主要赋存岩石为志留系粗面岩类,达到中—大型铌矿规模,表明竹溪县蒋家堰铌矿有较好的铌矿找矿潜力巨大。②竹溪县蒋家堰铌矿区志留系粗面岩类大范围出露,具有类似成矿地质条件和类似综合化探异常找矿远景区,成矿潜力巨大,只要加大勘探投入,有望进一步发现规模更大的矿体。

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[3]刘亮新.南秦岭竹溪天宝一带铌矿地质特征及找矿前景分析[J].资源环境与工程 :2019,29(6):779-784.

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