新疆瓦吉里塔格碳酸岩型稀土矿矿石稀土元素特征

李凤鸣，颜芳林

(1.新疆维吾尔自治区地质矿产勘查开发局，新疆乌鲁木齐830000；2.新疆维吾尔自治区地质矿产勘查开发局第一地质大队，新疆昌吉841003)

新疆瓦吉里塔格碳酸岩型稀土矿矿石稀土元素特征

李凤鸣*1，颜芳林2

(1.新疆维吾尔自治区地质矿产勘查开发局，新疆乌鲁木齐830000；2.新疆维吾尔自治区地质矿产勘查开发局第一地质大队，新疆昌吉841003)

瓦吉里塔格（瓦北）碳酸岩型稀土矿矿石稀土元素组成与其产出的超基性—碱性杂岩体主要岩石的有明显的相似性,均为总体分异较弱的轻稀土富集型,并具有同源岩浆演化的特点。

碳酸岩型矿石；稀土元素；特征；瓦吉里塔格

新疆瓦吉里塔稀土矿位于塔里木盆地西北缘,产出于著名的超基性—碱性杂岩体内。该杂岩体既有较大规模的钒钛磁铁矿化,也发育有似金伯利岩岩筒,以及大量富含稀土的碳酸岩脉,并在其北部富集成矿。近几年,新疆地质勘查基金管理中心又开展该（瓦北）稀土矿的勘查,主要矿脉向深部延伸较大,矿床规模明显扩大,并获得了一些稀土元素分析数据,为进一步研究稀土矿石与杂岩体主要岩石的分异演化提供了新依据。

1 区域地质背景

矿区大地构造位置处于塔里木陆块区塔里木盆地（中央地块）西北部的巴楚断隆中,北侧紧邻柯坪塔格前陆盆地。塔里木地块由太古宙—元古宙的古老变质岩系构成,形成时代不同的“双层结构”,下层中深变质基底由太古宙角闪岩相—麻粒岩相变质岩系组成,上层中浅变质基底由元古宙低角闪岩相—绿片岩相变质岩系组成。在新元古代约800Ma左右整体固结后一直处于稳定的克拉通状态。盆地内大面积分布有中新生代覆盖层,局部零星出露有古生代地层[1]。

2 矿区地质

矿区出露的超基性—碱性杂岩体侵入于由下中泥盆统依木干他乌组(D1-2y)和上泥盆统克孜勒塔格组(D3k)组成的穹窿中,岩体呈南北长约5km,东西宽约1.5～3km的不规则状。早期(早二叠末)形成橄榄岩—橄榄辉石岩—辉石岩（含铁）—碱性辉长岩（281～284Ma）、碱性角闪正长岩及方钠霓霞正长岩组成的杂岩体,后期（晚二叠世—早三叠世）有碳酸岩脉、似金伯利岩（金伯利质煌斑岩）岩筒（252.7Ma）及煌斑岩脉(231.3Ma)贯入。岩体与地层为不协调的侵入接触,局部呈港湾状穿切围岩,有的围岩呈“岩被”状残留于岩体之上[2]。岩石属于SiO2不饱和的弱碱性—碱性低钙超镁铁质岩,m/f值在0.5～2.0之间,为富铁质超基性岩和铁质基性岩类；Fe2O3/FeO大于0.4,属碱性橄榄玄武岩浆分异的超镁铁质—镁铁质岩石。矿区南部辉石岩是瓦吉里塔格钒钛磁铁矿的主要含矿岩石,具有中粗粒自形粒状、海绵陨铁结构和局部的“层状”构造。岩石主要由普通辉石和含钛磁铁矿组成,平均含量TFe为20%左右,局部达25%以上,TiO2为8.5%, V2O5为0.25%。

杂岩体主要岩石稀土含量及特征值见表1。橄辉岩、辉石岩、碱性辉长岩的稀土组成特征很相近,反映为轻稀土适度富集,稀土分馏系数(La/Yb)N一般为9.28～14.22;轻稀土分馏系数(La/Sm)N值一般为1.86～2.64；重稀土分馏系数(Gd/Yb)N值一般为3.24～3.74,反映重稀土分馏程度较轻稀土的略高。(Sm/Nd)N值较低,一般为0.62～0.73,也反映为轻稀土适度富集型。δEu值一般为0.97～1.05,较为相近,亏损富集不明显,几乎不具δEu异常,反映岩浆分异作用很低。碱性的霞石正长岩除(Sm/Nd)N值偏低、δEu值相近外,上述各特征值均高于超基性—基性岩石,反映岩浆分异作用有所增强,稀土元素也有明显富集。从稀土元素球粒陨石标准化配分型式图（图1）上看出,轻稀土与重稀土的元素配分曲线斜率基本一致,但碱性岩的曲线斜率大于超基性—基性岩,并均略显示出轻稀土元素配分曲线普遍向右陡倾,而重稀土元素配分曲线相对较缓。总体反映出,杂岩体形成于早二叠世晚期,岩浆源于塔里木板块上地幔[3],不同于造山带玄武岩，有从富镁向富铁和富钠的大致演化趋势。

3 矿体地质特征

矿区含稀土碳酸岩脉（矿脉）分布于杂岩体北端内接触带内,形成一个碳酸岩脉集中区带,带东西长约3km,南北宽200～1000m,总体呈近东西走向,略向北凸的半弧形,东段转成近南北向。以近东西向脉组规模较大,产状以161°～203°∠70°～85°为主,脉长60～800m,厚0.77～11.26m。圈出矿体12条,盲矿体12条。其中L3、L12、L13为主要矿体。矿体一般长200～1100m,厚度0.73～6.36m,走向近东西向。矿体稀土品位为0.51%～1.61%。另外,圈出盲铌矿体17条,见于深部钻孔中,矿脉厚2～13m,Nb2O5品位为0.0521%～0.3256%。铌矿脉与稀土矿脉关系密切,共生产出。矿脉顶底板围岩主要为辉石岩、含长辉石岩、(碱性)辉长岩等,矿体与围岩分界明显,局部的碳酸岩脉侧围岩因强碳酸岩化也具稀土矿化。其中,(碱性)辉长岩主要由普通辉石和拉长石组成,含少量黑云母、角闪石、磁铁矿和方解石,副矿物主要为锆石和磷灰石。

表1 杂岩体主要岩石与碳酸岩型矿石稀土含量表（10-6）

4 矿石特征

矿石自然类型划分为碳酸岩型和花岗岩型2大类,以前者最主要。碳酸岩型按方解石和白云石矿物含量的多少,可进一步划分为方解石碳酸岩型、白云方解碳酸岩型、方解白云碳酸岩型和白云碳酸岩型。主要矿石类型特征如下：

方解石碳酸岩型：主要为细粒结构,隐晶质结构次之;条带状构造为主,块状构造较少。矿物成分主要是方解石,占岩石成分的80%～95%,粒度为0.16～0.50mm,个别较小或略大。白云石和铁白云石含量7%～10%,具脱白云石化,磷灰石含量不等,一般为4%～10%,粒度为0.10～0.20mm,多分布于晶体间隙中。另见磁铁矿、绿帘石、绿泥石、黄铁矿,有时出现辉石、角闪石、黑云母，微量重晶石、独居石、氟碳铈矿等。

白云碳酸岩型：主要为他形粒状结构、块状构造,斑杂状和花斑状次之或较少。矿物成分绝大多数为白云石85%～95%或更多,粒度大小不等,多为0.30～10mm,较少达15mm或小至0.05mm,晶体较大者完好,有的形成连晶,大晶体间有部分细粒的白云石分布,细小者一般产于晶粒间,部分围绕大晶体形成细小的白云石边。磷灰石含量变化较大,一般为5%～7%,个别高达20%，呈细小的散粒(0.05～0.3mm)分布于细粒白云石间,有的则集中形成4～7.5mm的集合体。此外，含少量的方解石、石英、黄铁矿、褐铁矿及微量重晶石、独居石等。花岗岩型：浅灰色、肉灰色,半自形中细粒结构,块状构造,主要矿物成分为正长石,其次为霓辉石、霞石、棕云母。

按有用元素组合,矿石工业类型划分为3类：①RRE型碳酸岩矿石:铁白云石碳酸岩多属此类。稀土含量较高,品位为1.21%～9.61%,平均为4.09%；磷和铌含量较低,P2O50.12%～1.25%,Nb2O50.0033%～0.0066%,以东区L11矿体为代表；②RRE-P型碳酸岩矿石:方解石碳酸岩和方解白云碳酸岩多属此类,稀土品位一般为0.22%～1.99%,平均为1.38%；P2O5平均品位2%左右,一般为0.18%～3.99%,以西区L3矿体为代表；③RRE-Nb-P型碳酸岩矿石:即稀土—铌—磷综合型矿石,部分方解白云碳酸岩属此类。稀土品位一般为0.32%～2.50%,平均为1.64%；Nb2O5一般为0.0007%～0.0217%,P2O5平均品位为4.00%左右,一般为0.72%～13.79%，以稀土西区L12矿体为代表。

各矿体多由2～3种矿石类型组成,组合形式多样。条带状矿石与斑杂状矿石组合中,条带状矿石多分布在矿体中部,少量在边部；脉宽部位的中部多为斑杂状,脉细则全为条带状。有时,浅肉红色条带状矿石和灰绿色条带状矿石间呈渐变过渡关系,与块状、斑杂状类型接触时界限较明显。粗粒块状矿石,多处在交代残余处的斑杂状矿石之中,极少构成单独矿体。斑杂状细粒—粗粒碳酸岩矿石,原岩由粗粒白云石组成,白云石呈变斑晶状和絮斑状,内部有残余白云石晶体。野外观察,粗粒块状白云石碳酸岩,常处于细—隐晶方解白云碳酸岩之中,前者为后者的残余物,其界限参差不齐。

5 矿石稀土元素特征

碳酸岩型矿石组合样稀土元素含量及特征值见表1。从表中数据分析具如下特征：①矿石中稀土总量∑REE为（4691.15～14297.33）×10-6,平均为7444.95×10-6,其中轻稀土总量∑LREE为（4450.57～13837.63）×10-6,平均为6229.15×10-6；重稀土总量∑HREE为（730.52～483.66）×10-6,平均为534.93×10-6,属轻稀土型矿石。矿石中La、Ce、Nd明显富集。(La/Yb)N值一般在61.00～258.18之间,平均为119.74,反映轻稀土富集程度较高。(La/Sm)N值一般在2.88～10.13之间,平均为4.8；(Gd/Yb)N值一般在11.67～16.46之间,平均为13.32,反映轻稀土内部的富集程度要低于重稀土内部的富集。(Sm/Nd)N值较低,一般在0.37～0.47之间,平均为0.44,也反映为轻稀土富集型；δEu值一般在0.80～0.90,平均为0.87,较为相近,略有亏损,为弱负δEu异常,反映岩浆有一定分异作用,但程度相对较低。②从稀土元素球粒陨石标准化配分型式图（图1）上看出,轻稀土元素与重稀土元素的配分曲线斜率基本一致,非常相近,轻稀土元素配分曲线向右陡倾。反映碳酸岩型矿石轻稀土元素适度富集,重稀土相对亏损。矿石Ce略有负异常,说明矿石形成于相对氧化的条件。矿石稀土配分曲线形态与内蒙古白云鄂博稀土矿床的相近[2]。

图1 杂岩体主要岩石与碳酸岩型矿石稀土球粒陨石标准化配分图

6 分析与结论 （1）稀土球粒陨石标准化配分曲线表现出,矿石与杂岩体主要岩石的曲线形态基本一致,均为轻稀土富集型,具有同源岩浆分异的特征。

（2）矿石稀土含量明显高于岩石的,在稀土球粒陨石标准化配分图中各自聚集为上下2个线簇,反映矿石稀土经历了后期长期分异和强烈富集。矿石线簇相对集中,岩石线簇相对分散,说明矿石含矿岩性的相似性较高,这与矿石主要为碳酸盐矿物组成是一致的;而杂岩体主要岩石的差异则是明显。

（3）稀土特征值表现出,矿石和岩中的轻稀土中的(La/Sm)N值均低于重稀土的(Gd/Yb)N值,其一致性说明两者是处于同一个环境条件下分异的,但矿石的分异程度明显要高。

（4）矿石的δEu值明显低于1,岩石的δEu值在1上下变化。其特征值进一步说明矿石分异程度强于矿石,同时还反映出杂岩体主要岩石几乎未分异或分异很弱的特征。

[1] 李昌年，路凤香，陈华美.巴楚瓦吉里塔格火成杂岩体岩石学研究[J].新疆地质,2001（1）：38-42.

[2]邹天人,李庆昌.中国新疆稀有及稀土金属矿床[M].北京：地质出版社，2006：195-237.

[3]姜常义,张蓬勃,卢登荣,等.新疆塔里木板块西部瓦吉里塔格地区二叠纪超镁铁岩的岩石成因与岩浆源区[J].岩石学报, 2004(6):1433-1445.

P666.51

A

1004-5716(2015)04-0112-04

2015-02-09

李凤鸣（1966-），男（汉族），四川岳池人，高级工程师，现从事地质矿产勘查及矿产评价技术工作。