湖南仁里稀有金属矿床岩相学和矿物学特征及其地质意义*
——以5号脉ZK708号钻孔为例

2021-09-03 07:55周芳春李鹏刘翔李广黄志飚李建康成永生苏俊男张立平陈虎黄小强雒小荣桂云文春华
矿床地质 2021年4期
关键词:稀有金属磷灰石云母

周芳春,李鹏,刘翔,李广,黄志飚,李建康,成永生,苏俊男,张立平,陈虎,黄小强,雒小荣,桂云,文春华

(1湖南省核工业地质局311大队,湖南长沙410100;2中国地质科学院矿产资源研究所自然资源部成矿作用与资源评价重点实验室,北京100037;3湖南省生态环境事务中心,湖南长沙410014;4中南大学地球科学与信息物理学院,湖南长沙410083;5湖南省地质调查院,湖南长沙410116)

仁里矿床位于幕阜山岩体西南缘,为中国东部新发现的高品位、超大型钽铌矿床(王臻等,2019;杨晗等,2019;刘翔等,2018;2019;周芳春等,2019a;2019b;王登红,2019;石威科等,2020)。仁里矿床的发现,对提高中国钽矿资源,改善中国钽矿资源品质具有重大意义(李建康等,2019)。近年来,许多学者对幕阜山地区(尤其是仁里地区)花岗岩成因、稀有金属伟晶岩的成矿地质特征、找矿标志、赋矿特征、成矿规律、成矿模型、岩相学及地球化学、成岩成矿时代、矿物学特征、岩浆热液成矿环境和包裹体、成矿流体及温压条件、矿石可选性试验及矿产资源综合评价等进行了研究工作(湖南省地质矿产局,1988;刘姤群等,1999;石红才等,2013;湖北省地质调查院,2013;Wang et al.,2014a;Wang et al.,2014b;Ji et al.,2016;文春华等,2015;2016;2017;2019;李昌元等,2019;李鹏,2017;李鹏等,2017;2019;Li et al.,2019;2019b;黄志飚等,2018;王臻等,2019;杨晗等,2019;刘翔等,2018;2019;周芳春等,2019a;2019b;2020a;2020b;石威科等,2020;杨世珍等,2020)。研究表明,矿田内伟晶岩属极高分异、高硅、过铝质花岗质岩石,属S型花岗岩;含稀有金属伟晶岩是过铝质、极高分异的岩浆结晶分异的产物,属典型的LCT(Li-Cs-Ta)型伟晶岩。幕阜山岩体花岗岩成岩年龄为160~130 Ma,仁里矿区花岗岩年龄为146.2~139.3 Ma,其稀有金属伟晶岩成岩成矿年龄为133~125 Ma。仁里矿区区内花岗岩不是稀有金属伟晶岩的成矿母岩,其母岩可能是深部隐伏岩体。仁里矿床是同期次多阶段岩浆活动的结果,具有较高盐度的流体是铌钽矿化的成矿流体,热液流体盐度较高,富F、Cl热液流体有利于铌钽矿等元素的富集。仁里矿区稀有金属伟晶岩Nb、Ta、Be、Li元素较富集,为幕阜山地区稀有金属矿化浓集中心,稀有金属及非金属矿产资源丰富,具有较大的综合开发利用价值。前人的研究成果对幕阜山地区尤其是仁里矿床稀有金属矿勘查、综合开发利用及成矿理论研究有着重要的指导作用。随着仁里矿床的勘查工作投入和认识的不断加深,本文在系统总结前人研究成果的基础上,以5号矿脉ZK708钻孔岩芯及岩体(幕阜山岩体)内、外接触带典型矿脉(36号、5号矿脉)地表伟晶岩做为研究对象,通过显微鉴定、电子探针及主要微量元素地球化学分析等手段,进一步探讨仁里钽铌等稀有金属矿床稀有金属富集规律、成岩与成矿演化关系和找矿标志,为幕阜山-连云山地区稀有金属矿勘查,及仁里矿床下一步详查、综合开发利用提供依据。

1 矿床地质

仁里矿床位于扬子陆块与华夏陆块过渡部位之江南隆起造山带的湖南段东部(图1a)的幕阜山岩体西南缘,受北西走向的九鸡头-苏姑尖压扭性断裂(F51)、北西走向的枫林-浆市压扭性断裂(F76)及燕山期幕阜山岩体和武陵期梅仙岩体和传梓源岩株控制(图1b)。区域构造演化经历了前加里东构造拼合→印支期俯冲汇聚→燕山早期汇聚走滑→燕山晚期离散走滑的构造发展过程(傅昭仁等,1999;李建威等,1999;周芳春等,2019a;2019b)。矿区出露的地层简单,主要为冷家溪群云母片岩和少量第四系(图2)。矿区构造发育,主要为北西向、北东向及近南北向压扭性断裂(图2)。矿区岩浆岩发育,北部为多期次燕山期复式花岗岩体,主要为中粗粒斑状黑云母二长花岗岩和粗中粒片麻状斑状黑云母二长花岗岩,南部为新元古代中细粒黑云母斜长花岗岩(图2)。矿区内主要的脉体为伟晶岩及少量石英脉(主要分布于矿区东部F12压扭性断裂及其次构造中)。

图1 幕阜山大地构造位置(a)及地质矿产简图(b)(周芳春等,2019b;刘翔等,2019)1—第四系;2—燕山晚期第四次侵入体;3—燕山晚期第三次侵入体;4—燕山晚期第二次侵入体;5—燕山晚期第一次侵入体;6—燕山早期第二次侵入体;7—燕山早期第一次侵入体;8—新元古代侵入体;9—新元古代冷家溪群;10—古近系;11—白垩系上统;12—志留系下统/上统;13—奥陶系下统;14—寒武系下统/上统;15—震旦系;16—地层/陆块界线;17—断层;18—伟晶岩;19—地名及地理要素;20—铍矿点;21—铍铌钽矿床/矿点;22—铌钽铍锂矿床/矿点;23—铌钽铍锂铯矿床;24—研究区范围Fig.1 Simplified tectonic map(a)and geological and mineral resources map(b)of Mufushan area(after Zhou et al.,2019b;Liu et al.,2019)1—Quaternary;2—StageⅥYanshanian intrusion;3—StageⅢYanshanian intrusion;4—StageⅡYanshanian intrusion;5—StageⅠYanshanian intrusion;6—StageⅡYanshanian intrusion;7—StageⅠYanshanian intrusion;8—Neoproterozoic intrusion;9—Neoproterozoic Lengjiaxi Group;10—Paleogene;11—Upper Cretaceous;12—Lower/upper Silurian;13—Lower Ordovician;14—Lower/upper Cambrian;15—Sinian;16—Stratigraphic/continental mass boundary;17—Fault;18—Pegmatite;19—Place name and geographical elements;20—Be ore spot;21—Be+Nb+Ta deposit/ore spot;22—Nb+Ta+Be+Li deposit/ore spot;23—Nb+Ta+Be+Li+Cs deposit;24—Study area

矿区伟晶岩发育,目前共发现伟晶岩脉140条(脉长≥100 m),其中,岩体内95条,岩体外片岩地区45条。岩体内接触带(花岗岩地区)主要为二云母伟晶岩(局部地段为白云母钠长石伟晶岩)和少量的黑云母伟晶岩,其围岩为粗中粗粒斑状黑云母二长花岗岩或粗中粒片麻状斑状黑云母二长花岗岩;岩脉呈脉状产出,NW向、NE向或近SN走向,倾向SE、W或E,倾角45°~80°;已发现钽铌矿脉7条(13、19、20、21、31、33、36号脉),矿脉长150~670 m,延伸小于250 m,脉 厚1.73~6.72 m;Nb2O5品 位0.020%~0.055%,Ta2O5品位0.007%~0.045%(周芳春等,2017)。岩体外接触带(片岩地区)主要为白云母钠长石伟晶岩和锂辉石白云母钠长石伟晶岩,其围岩为云母片岩和花岗岩;岩脉呈雁列式平行排列,似层状产出;NW走向,倾向SW,倾角25°~56°,脉长220~4040 m,沿倾向延伸大于746 m(如5号脉),脉厚3.0~156 m;已发现铌钽锂矿7条,矿脉长220~2040 m,厚0.80~10.10 m,矿体控制最大斜深746 m(5-2号矿体);矿体中,Li2O品位0.12%~3.423%(46、47号矿脉),Rb2O品位0.03%~0.17%,Nb2O5品位0.004%~0.591%,Ta2O5品位0.007%~0.561%(周芳春等,2017)。造岩矿物主要有石英、钠长石、钾长石、斜长石、微斜长石、条纹长石和白云母;稀有金属矿物有铌钽矿、细晶石、铃锆石、绿柱石、锂云母、锂辉石;副矿物有铌钛铁铀矿及沥青铀矿、钍石、铁铝-锰铝质石榴子石、黄铁矿、闪锌矿、方铅矿、独居石、辉铋矿、辉钼矿、电气石、角闪石、绢-水云母、萤石、磷灰石等。

区内伟晶岩具有较好的分带性和较完整的演化序列(刘翔等,2019;石威科等,2020),自北东至南西,由黑云母伟晶岩向二云母伟晶岩、白云母钠长石伟晶岩、锂辉石白云母钠长石伟晶岩演化,矿化序列由无矿化向Be、Be+Nb+Ta、Be+Nb+Ta+Li、Be+Nb+Ta+Li演化。仁里矿区圈定铌钽矿体17个(未估算锂矿资源储量),探获Ta2O5资源量10 791 t,Nb2O5资源量14 057 t(周芳春等,2017),BeO资源量15 600 t(周芳春等,2020b),Ta2O5平均品位0.036%,Nb2O5平均品位0.047%(周芳春等,2017),BeO品位0.04%~0.148%(周芳春等,2020b)。

2 样品采集及测试

本次以5号主矿脉(Ta2O5资源量占全区Ta2O5资源量的67%左右(周芳春等,2020b))7线ZK708号钻孔岩芯为重点研究对象,采集样品78件(片岩15件,伟晶岩63件,表1,图2);在岩体内36号脉、5号脉及47号脉各采集地表矿石样2件。笔者镜下观测了上述84件样,并对钽铌矿、绿柱石、锂辉石、磷灰石、石榴子石等进行了电子探针分析,采用仪器为JXA-8230电子探针和X-max能谱仪;测试方法参见相关资料(王臻等,2019;杨晗等,2019),并从中选取代表性的伟晶岩标本(60件)进行Rb2O、Nb2O5、Ta2O5三项稀有金属元素分析,测试方法参见相关资料(周芳春等,2019b)。

图2 仁里矿区地质简图(据周芳春等,2019b修改)1—第四系;2—冷家溪群片岩;3—细粒花岗闪长岩;4—细粒二云母二长花岗岩;5—中粒似斑状黑云母二长花岗岩;6—粗中粒片麻状斑状黑云母二长花岗岩;7—武陵期中细粒黑云母斜长花岗岩;8—二云母伟晶岩脉及其编号;9—白云母钠长石伟晶岩脉及其编号;10—锂辉石白云母钠长石伟晶岩脉及其编号;11—地质界线;12—断裂及编号;13—重矿物异常晕圈及编号;14—勘查线及编号;15—取样位置及编号;16—勘查区范围Fig.2 Geological map of the Renli mining area(modified after Zhou et al.,2019b)1—Quaternary;2—Schist of Lengjiaxi Group;3—Fine-grained granodiorite;4—Fine-grained two mica monzonitic granite;5—Medium-grained two mica monzonitic granite;6—Granulated coarse-grained porphyritic biotite monzogranite;7—Wuling period mid-fine-grained biotite plagiogranite;8—Mica pegmatite dike and its serial number;9—Pegmatite vein of muscovite sodium feldspar and its serial number;10—Pegmatite vein of lithium pyomuscovite sodium feldspar and its serial number;11—Geological boundary;12—Fault and its serial number;13—Heavy mineral abnormal halo and its serial number;14—Survey line and its serial number;15—Sampling location and its serial number;16—Exploration area

钻孔岩芯样品的岩相分析、电子探针测试工作在中国地质科学院矿产资源研究所完成,岩芯样品化学分析样在核工业二三〇研究所测试中心完成,单矿物制靶工作由河北省廊坊市尚艺岩矿检测技术服务有限公司承担。

3 测试结果

3.1 岩相学特征

3.1.1 片岩岩相学特征

石英云母片岩:主要由石英(25%~55%)、黑云母(30%~45%)、白云母(0~12%)、石榴子石(2%~20%)组成,部分石英云母片岩含黑磷云母(YK76,30%)、钠长石(YK113,25%)和磷灰石(YK57,8%)。变晶结构,块状构造。石英为无色透明,他形粒状,粒度0.1~0.3 mm。黑云母呈叶片状,石榴子石零星散落于石英云母中,均被蚀变,且普遍破裂。

含石榴子石石英云母片岩(图3a、d):主要由石英(38%~40%)、黑云母(10%~48%)、石榴子石(5%~15%)、白云母(2%~40%,YK44不含白云母)组成,部分含少量钠长石(YK47,2%)。变晶结构,块状构造。石英无色透明,他形粒状,粒径<0.3 mm。白云母无色,半自形-他形,片状;钠长石无色,片状,见钠长石双晶;石榴子石粒状,表面有破裂,赋存在石英白云母中,在石英,白云母之后形成。

绿泥石化黑云母片岩:由石英(约20%)、钠长石(约10%)、黑云母(约30%)、绿泥石(约40%)组成。鳞片状粒状变晶结构,块状构造。黑云母叶片状。钠长石无色,半自形-他形,板状,具钠长石双晶;石榴子石粒状,赋存在石英中,形成于石英之后;云母赋存在钠长石上,形成于钠长石之后。

3.1.2 伟晶岩岩相学特征

碱性长石伟晶岩(图3h、k):碱性长石伟晶岩由石英(8%~28%)、正长石(YK39、YK89,30%~52%)、条纹长石(52%~90%,YK39、YK89不含条纹长石)、白云母(2%~27%)和钠长石(5%~18%,YK41、YK52不含钠长石),及少量的石榴子石和绢云母组成;细粒、中粒、中粗粒结构和文象结构,块状构造;普遍黏土化和绢云母化。石英无色透明,他形粒状。碱性长石以正长石和条纹长石为主。条纹长石无色,半自形-他形,板状,粒径≥5.0 mm。白云母无色,半自形-他形,片状,部分受应力作用发生扭曲。钠长石无色,自形-半自形,长条状板状,有零星自形-半自形的长条状钠长石分布在条纹长石中,长度<1.0 mm,具钠长石简单双晶。绢云母集中分布在条纹长石中,为钾长石蚀变产物。

中、细粒白云母钠长石伟晶岩(图3b、e):该类伟晶岩中偶见铌钽矿物,但难以形成工业矿体;主要由石英(20%~60%)、钠长石(25%~60%)、白云母(10%~25%)、斜长石(0~10%)、微斜长石(0~15%)、条纹长石(0~20%)和石榴子石(0~20%)组成,部分 含钾长 石(YK37,10%)、黑 磷 云母(YK93、YK95、YK99-100、YK103、YK112,5%~17%)、绢云母(YK54、YK59、YK99,2%~50%)和 黑 云 母(YK108,8.00%);中粒、细粒结构,块状构造。石英无色透明,他形粒状;钠长石无色,半自形-他形,板状,粒径<1.0 mm,钠长石表面浑浊,普遍轻微黏土化和绢云母化;白云母无色,半自形-他形,细长片状,部分受应力作用发生扭曲;白云母穿切石英和钠长石,形成于钠长石之后;石榴子石呈六边形,粒状,具裂纹、孔洞,内可包裹锆石;微斜长石格子双晶,石英穿切于微斜长石中;微斜长石切割钠长石,形成于钠长石之后;斜长石无色,半自形-他形,板状,>2.5 mm,表面发生黏土化;钾长石无色,片状,主要副矿物为磷灰石、锆石。

粗粒、粗中粒白云母钠长石伟晶岩(图3c、f、g、j):区内钽、铌、铍、锂(主要为含锂云母)工业矿体主要赋存部位在粗-中粒及粗粒白云母钠长石伟晶岩中;主要由石英(20%~40%)、钠长石(20%~65%)、白云母(5%~22%)组成,部分含微斜长石、条纹长石、石榴子石、黑磷云母、黑云母和绢云母;锂云母主要赋存于伟晶岩核部(如YK90)。石英无色透明,他形粒状,表面洁净,局部分布有细小鳞片状白云母;存在2期石英,晚期石英脉穿插于早期石英中。钠长石无色,半自形-他形,片状。白云母无色,包括2种赋存状态,一种为半自形-他形,片状,部分受应力作用发生扭曲;另一种呈细小鳞片状聚集。黑磷云母半自形-他形,长条状,分布在石英钠长石或者白云母中,晚于石英、钠长石形成。碱性长石主要以条纹长石为主,亦有部分微斜长石,普遍发生黏土化;条纹长石中钾长石、钠长石同时形成,钾长石为客晶,钠长石为主晶,同期次生成。微斜长石裂隙中充填有白云母,白云母晚于微斜长石形成。石榴子石粒状,赋存在石英、钠长石或白云母中,具裂纹、孔洞,内可包裹锆石,晚于石英、钠长石形成。副矿物主要为磷灰石、锆石、晶质铀矿、独居石。

图3 仁里矿区标本岩石学特征a.石英云母片岩;b.细粒白云母钠长石伟晶岩;c.中粒白云母钠长石伟晶岩;d.石英云母片岩镜下(单偏光);e.细粒白云母钠长石伟晶岩镜下(正交);f.中粒白云母钠长石伟晶岩镜下(正交);g.粗粒白云母钠长石伟晶岩标本;h.碱性长石伟晶岩标本;i.含锂云母白云母钠长石伟晶岩标本;j.粗粒白云母钠长石伟晶岩镜下(正交);k.碱性长石伟晶岩镜下(正交);l.含锂云母白云母钠长石伟晶岩背散射电子图像;m.含磷灰石白云母钠长石伟晶岩标本;n.含铌钽矿白云母钠长石伟晶岩标本;o.绿柱石白云母钠长石伟晶岩标本;p.含磷灰石白云母钠长石伟晶岩背散射电子图像;q.含铌钽矿白云母钠长石伟晶岩背散射电子图像;r.绿柱石白云母钠长石伟晶岩背散射电子图像Fig.3 Petrological characteristics of specimens in the Renli mining areaa.Quartz-mica schist;b.Fine-grained muscovite sodium feldspar pegmatite;c.Medium-grained muscovite sodium feldspar pegmatite;d.Quartz-mi‐ca schist(plainlight);e.Fine-grained muscovite sodium feldspar pegmatite(crossed nicols);f.Mesocrystalline muscovite sodium feldspar pegmatite(crossed nicols);g.Sample of coarse muscovite sodium feldspar pegmatite;h.Sample of alkaline feldspar pegmatite;i.Specimen of pegmatite con‐ taining lepidolite muscovite sodium feldspar;j.Coarse muscovite sodium feldspar pegmatite(crossed nicols);k.Alkaline feldspar pegmatite(CROSSED NICOLS);l.Backscattering electron image of lepidolite sodium algite bearing mica;m.Specimen of apatite-bearing muscovite sodiumfeldspar pegmatite;n.Specimen of sodium feldspar pegmatite containing Nb-Ta muscovite;o.Specimens of beryl muscovite sodium feldsparpegmatite;p.Backscattering electron image of apatite-bearing muscovite sodium feldspar pegmatite;q.Backscattering electron image of sodiumfeldspar pegmatite containing Nb-Ta muscovite;r.Backscattering electron image of beryl muscovite sodium feldspar pegmatite

锂辉石白云母钠长石伟晶岩:主要矿物成分为石英(约35%)、钠长石(约28%)、锂辉石(约20%~40%)、白云母(约10%)、钾长石(约5%)及少量的绢云母。锂辉石白云母钠长石伟晶岩主要分布于矿区西南区域(图2),其岩性和矿化组合均具有较强的分带性,岩脉的两侧多为白云母钠长石伟晶岩,中间为锂辉石白云母钠长石伟晶岩(图4)。近地表锂辉石多蚀变为腐锂辉石,保持了锂辉石的外形和结构,Li严重流失,造成Li2O含量较低。

含锂云母白云母钠长石伟晶岩:一般赋存于白云母钠长石伟晶岩脉的核部,有较强的锂铌钽矿化,铌钽矿呈块状、颗粒状或针状赋存于长石和石英颗粒中,锂电气石较发育,局部可见铯榴石。其主要由白云母(约40%)、石英(约30%)、钠长石(蚀变约15%,完好的约8%)、磷灰石(约5%)和细晶石(约2%)组成。细晶石粒径1~5 μm,包裹于其他矿物中,如白云母和石英。石英为他形,不规则粒状。钠长石无色,自形-半自形,不规则粒状、板柱状,表面稍脏。白云母自形-半自形,片状,或见有蚀变状,内常包裹有石英、钠长石颗粒。

根据钻孔岩芯观测,自地表至钻孔深部,云母片岩颜色由浅变深,变质程度逐渐加强(尤其是伟晶岩中俘虏体);其主要矿物成分为石英、黑云母、白云母和石榴子石,以及少量的绢云母和铁质矿物,长石斑晶浅部少见,深部明显增加。钻孔揭露伟晶岩段总长123.7 m。其中,伟晶岩长112.8 m,伟晶岩中的俘虏体(云母片岩)1.00~3.53 m(总长度10.93 m)。该伟晶岩属白云母钠长石伟晶岩,呈灰白色-白色,普遍黏土化、绢云母化;主要矿物成分为石英、钠长石、白云母、锰铝榴石;稀有金属矿物主要为铌钽矿、绿柱石、锂云母、黑磷云母;副矿物主要为磷灰石;局部含碱性长石(如条纹长石、正长石、微斜长石)和少量的黑云母。伟晶岩分带性较差。绿柱石在不同岩性中均有分布,铌钽矿主要分布于粗中粒-粗粒白云母钠长石伟晶岩中,锂云母赋存于伟晶岩的中部(即锂云母石英核部)。

3.2 稀有金属矿化特征

本次对ZK708号钻孔中60件样进行了Rb、Nb、Ta等稀有元素分析(表1)。

围岩(云母片岩)样品中,w(Rb2O)为0.017%~0.069%,w(Nb2O5)为0.0020%~0.0034%,w(Ta2O5)为0.0002%~0.0008%;碱性长石伟晶岩(碱性长石≥钠长石)中,w(Rb2O)为0.047%%,w(Nb2O5)为0.0022%,w(Ta2O5)为0.0008%;细粒白云母钠长石伟晶岩中,w(Rb2O)为0.031%~0.062%,w(Nb2O5)为0.0018%~0.0026%,w(Ta2O5)为.0001%~0.0012%;中-细粒、中粒白云母钠长石伟晶岩中,w(Rb2O)为0.026%~0.056%,w(Nb2O5)为0.0019%~0.0032%,w(Ta2O5)为0.0005%~0.0070%(17个分析样除YK56样 品w(Ta2O5)为0.007%外,其 余 样 品 均 小 于0.0013%);粗-中粒、粗粒白云母钠长石伟晶岩中,w(Rb2O)为0.031%~0.077%,w(Nb2O5)为0.0030%~0.164%,w(Ta2O5)为0.0005%~0.127%;本次未对采集的标本进行BeO分析。根据野外露头及岩芯观测,含铍矿物(绿柱石和羟硅铍石)在不同粒度、不同岩性的伟晶岩均有分布;含锂矿物(锂云母和锂电气石)主要存于白云母钠长石伟晶岩核部,多与铌钽铯呈共伴生关系,锂辉石则赋存于锂辉石白云母钠长石伟晶岩中(图2,46、47号脉)。根据化学分析结果,碱性长石伟晶岩及粒度较细的白云母钠长石伟晶岩铌钽矿化较差,铌钽矿矿体(w(Ta2O5)≥0.007%)均赋存于粗-中粒、粗粒白云母钠长石伟晶岩中,w(Rb2O)为0.042%~0.077%,w(Nb2O5)为0.028%~0.164%,w(Ta2O5)为0.019%~0.127%(表1)。

表1 ZK708岩芯主要矿物含量及稀有元素分析结果Table 1 Main mineral content and rare element analysis results of ZK708 core

3.3 单矿物特征

铌钽矿(图3n):多赋存于粗粒、粗中粒白云母钠长石伟晶岩的石英、钠长石和云母中(图3n),铌钽矿周边往往蚀变成褐色。按Fe、Mn含量比可分为铌钽铁矿(Fe<Mn)和铌钽锰矿(Mn>Fe),矿区主要类型为铌钽锰矿(Mn>Fe),粒径多在0.1~3.0 mm之间,部分铌钽锰矿粒径可达30~40 mm,铌锰矿(Nb>Ta)与钽锰矿(Ta>Nb)共生(图3q)。钽锰矿呈黑色,反光镜下呈灰色调,柱状、束状、粒状等晶形均可见,嵌布在石英、长石颗粒和白云母中,部分颗粒内部包裹细粒晶质铀矿。铌锰矿内反色呈褐红色,反射色呈灰白色带褐色,强非均质性。铌锰矿与钽锰矿为同族矿物,仅Nb、Ta含量不同。本次样品中铌锰矿较少见,多见钽锰矿。晶质铀矿晶形为不规则他形粒状,粒径在0.001~0.015 mm之间,稀疏嵌布于钽锰铌铁矿内部。本次将矿石标本中的钽铌矿挑出制靶,电子探针分析结果(表2)显示,铌钽矿中,w(Ta2O5)平均值38.42%,w(Nb2O5)平均值40.83%,w(MnO)平均值10.21%,w(FeO)平均值7.39%,w(TiO2)平均值2.40%,Mn/Fe比值为1.36,Ta2O5/Nb2O5比值为0.96(≈1.0,定名为钽铌锰矿)。

绿柱石(图3o):区内主要含铍矿物为绿柱石和羟硅铍石,在二云母伟晶岩、白云母伟晶岩及锂辉石白云母伟晶岩中广泛分布,呈绿色、淡绿色或白色,块状、晶体和颗粒状,粒径多大于2.0 mm,晶形较好的绿柱石可达110 mm×150 mm,内常包裹石英颗粒(图3r),部分针状钽铌矿穿插于绿柱石中(图3o),与之呈伴生关系。羟羟硅铍石晶体呈细小板状或柱状,无色或浅黄色。本次将矿石标本中的绿柱石和羟硅铍石单独挑出制靶,进行电子探针分析(表3),同时,对单矿物进行了化学分析(仅分析BeO)。绿柱石中,w(SiO2)平均值66.8%,w(Al2O3)平均值18.4%,w(FeO)平均值0.73%,w(BeO)为13.6%,w(BeO)为化学分析结果)。羟硅铍石中,w(SiO2)平均值50.2%,w(Al2O3)平均值0.33%,w(FeO)平均值0.04%,w(SrO)平均值0.13%,w(BeO)为42.3%,w(BeO)为化学分析结果)。

表3 仁里矿床含铍矿物电子探针成分表Table 3 Electron microprobe analyses of beryllium-bearing minerals in the Renli deposit

续表1-1Continued Table 1-1

续表1-2Continued Table 1-2

锂辉石:锂辉石为白色至鸭蛋绿色,多呈薄板状和柱状晶形,定向排列,晶体长轴与脉体倾向近于垂直,呈70°~90°交角。薄片中无色透明,纵切面(100)完全解理,横切面中2组完全解理成近90°交角,对称消光。少量锂辉石颗粒发生了绢云母化或绢云母化+硅化,部分锂辉石边缘常发育纤维状锂辉石集合体。本次将矿石标本中的锂辉石挑出制靶,经电子探针分析(表4),锂辉石中6个测点的w(SiO2)平均值64.31%,w(Al2O3)平均值27.13%,w(FeO)平均值0.794%,w(Na2O)平均值0.124%,w(MnO)平均值0.109%,w(CaO)平均值0.050%,3个测点的w(Li2O)平均值7.844%。

表4 仁里矿床锂辉石电子探针成分表Table 4 Electron microprobe analyses of spodumene in the Renli deposit

锂云母(图3i、l):含锂云母主要为锂云母、铁锂云母、富锂多硅白云母、铯多硅锂云母和黑磷云母,其中,锂云母、铁锂云母、富锂多硅白云母和铯多硅锂云母主要赋存于白云母钠长石伟晶岩核部,呈紫色、粉色和无色,具有珍珠光泽,自形片状、磷片状,嵌于石英、钠长石、白云母等矿物中,颗粒内部常包裹钽锰矿和细晶石。黑磷云母在细、中、粗粒伟晶岩中均有分布,最高含量可达12%。对锂云母、铁锂云母、富锂多硅白云母和铯多硅锂云母等6个样品进行电子探针分析(王臻等,2019),结果显示,w(SiO2)平 均 值50.0%,w(Al2O3)平 均 值25.2%,w(TFeO)平均值5.01%,w(MnO)平均值0.74%,w(MgO)平均值0.50%,w(CaO)平均值0.04%,w(Na2O)平均值0.13%,w(K2O)平均值7.44%,w(Rb2O)平均值0.29%,w(Cs2O)平均值3.25%,w(F)平均值5.43%,w(Li2O)平均值3.54%。刘昌实(1984)对华南不同成因花岗岩黑云母类矿物化学成分对比研究发现,黑磷云母中的w(Li2O)可达1.69%。

磷灰石(图3m、p):磷灰石呈浅绿色,棕红色或红褐色,长柱状、短柱状、板状或不规则粒状集合体,红棕色不规则状磷灰石在伟晶岩中较为常见(如36号脉),磷灰石氧化后呈褐色,保留磷灰石外形。显微镜下呈无色、浅绿色,与石榴子石连生嵌布在长石、石英的岩石基底中。在磷灰石周边明显富集针状、粒状铌钽矿,磷灰石里的铌钽矿呈片状、粒状和针状,磷灰石伴生。本次将矿石标本中的磷灰石挑出制靶,经电子探针分析(表5),磷灰石中的w(CaO)平均值54.5%,w(P2O5)平均值40.6%,w(F)平均值5.81%,O=F平均值-2.44%,w(MnO)平均值1.25%,w(FeO)平均值0.06%。

表5 仁里矿床磷灰石电子探针成分表Table 5 Electron microprobe analyses of apatite in the Renli deposit

石榴子石:区内石榴石主要为锰铝榴石,钙铁榴石次之,广泛分布于细粒、中、粗粒伟晶岩中,为区内伟晶岩常见矿物之一。钙铁榴石呈黑色,钙铁含量较高,较完整的晶形多为菱形十二面体,四角三八面体及聚形。锰铝榴石Al、Mn含量高,呈紫、紫红色,风化后呈褐色或黑色,晶面可见生长纹。中细粒、细粒伟晶岩中锰铝榴石分布较匀均,多为菱形十二面体,呈紫色、紫红色,透明,粒径较小,多在0.20~2.00 mm。粗、中粒伟晶岩中的锰铝榴石粒径较粗,一般>2 mm,最大可达40 mm,呈紫色、紫红色,常见菱形十二面体,四角三八面体及聚形,部分与石英、长石、云母连生嵌布在岩石中,不规则聚形锰铝榴石周边及内部偶见短柱状铌钽矿。本次将矿石标本中的锰铝榴石挑出制靶,电子探针分析(表6)显示,石榴子石中w(SiO2)平均值37.2%,w(Al2O3)平均值20.0%,w(MnO)平均值22.8%,w(FeO)平均值18.8%,w(CaO)平均值1.08%,w(MgO)平均值0.52%,w(SrO)平均值0.09%,w(TiO2)平均值0.07%。

表6 仁里矿床石榴子石电子探针成分表Table 6 Electron microprobe analyses of garnet in the Renli deposit

电气石(图3o):晶形为柱状,束状等,一般为黑色,锂电气石则呈红色(含锰)、绿色(含铬和钒)以及黄色、蓝色、白色等。薄片中呈绿色−淡绿色,其内部可见细粒钽锰矿、铌锰矿及细晶石。黑电气石(NaFe3A16[Si6O18][BO3]3(OH,F)4)花岗岩和各种岩性伟晶岩中均有分布,是伟晶岩常见的矿物之一。在规模较大的伟晶岩或伟晶岩膨胀部位可见黑电气石脉,脉宽30~80 mm。锂电气石(Na(Li、Al)3A16[Si6O18][BO3]3(OH,F)4)常见于规模较大的伟晶岩或伟晶岩膨胀部位的锂云母石英核部,其岩性粗粒或块状伟晶岩。

4 讨论

4.1 伟晶岩稀有金属矿化规律

仁里矿田自北东(内接触带)往南西(外接触带),伟晶岩具有从黑云母伟晶岩→二云母伟晶岩→白云母钠长石伟晶岩→锂辉石白云母钠长石伟晶岩演化的特点,稀有金属矿化由无矿化→Be→Be+Nb+Ta→Be+Nb+Ta+Li→Be+Nb+Ta+Li+Cs演化(刘翔等,2019;石威科等,2020),随着岩浆结晶分异程度逐渐增加,稀有金属元素进一步富集。按粒度大小,可划分为细粒伟晶岩、中细粒伟晶岩、中粒伟晶岩、粗中粒伟晶岩、粗粒伟晶岩和块状伟晶岩;按云母类型及云母含量,矿区伟晶岩类型划分为黑云母伟晶岩、二云母伟晶岩、白云母钠长石伟晶岩和锂辉石白云母钠长石伟晶岩。矿区自北东往南西,伟晶岩总体上分带性明显,伟晶岩由黑云母伟晶岩(少量)→二云母伟晶岩→白云母钠长石伟晶岩→锂辉石白云母钠长石伟晶岩演化,矿化组合由无矿化→Be→Be+Nb+Ta→Be+Nb+Ta+Li→Be+Li演化。锂云母石英核位于白云母钠长石伟晶岩的中部(如YK90),其矿化组合为Nb+Ta+Li+Cs(如5号脉)。仁里矿区与邻近的传梓源矿区相似,锂辉石白云母钠长石伟晶岩(图2,如47、206号脉)在横向和垂向上均具有良好的分带性(图4,石威科等,2020);横向上,岩脉两侧为白云母钠长石伟晶岩,以Nb+Ta+Be矿化为主,中部为锂辉石白云母钠长石伟晶岩(图4),以Li+Be矿化为主,Nb+Ta+Be矿化次之;垂向上,上部为Be+Nb+Ta+Li组合,Li品位一般较低,下部为Be+Li组合(图4),表现为富Li、Be,贫Nb、Ta,其演化顺序为Nb+Ta+Be+Li→Be+Li。仁里矿区(外接触带片岩地区)自北往南,具有铌钽矿化由强→弱,锂矿化由弱→强的发展趋势。

图4 传梓源矿床206号伟晶岩脉21、24、26号剖面简图(据石威科等,2020)1—冷家溪群二云母石英片岩;2—具角砾的断层破碎带;3—推测构造及编号;4—白云母伟晶岩;5—锂辉石白云母伟晶岩;6—平硐;7—钻孔及编号;8—钻孔孔深;9—岩性边界线;10—岩性边渡边界线;11—矿化组合界线Fig.4 No.21,No.24 and No.26 geological sections of No.206 pegmatite veins in the Chuanziyuan deposi(tafter Shi et al.,2020)1—Mica quartz schist of Lenjiaxi Group;2—Fault fracture zone with breccia;3—Inferred structure and its serial number;4—Muscovite pegmatite;5—Spodumene muscovite pegmatite;6—Adit entry;7—Drill hole and its serial number;8—Depth of the hole;9—Lithologic boundary;10—Lithologic gradient boundary;11—Mineralization assemblage and boundary

含锂云母(主要为铁锂云母、富锂多硅白云母及黑鳞云母)分布于规模较大的白云母钠长石伟晶岩或其膨胀部位的核部(如5号脉)与铌钽铁矿呈伴生关系。铁锂云母为Li-Fe云母类矿物,Li-Fe云母类矿物演化序列一般为铁叶云母→黑鳞云母→铁锂云母,富锂多硅白云母的出现与钽的富集有关(顾雄飞等,1973),伟晶岩中出现铁锂云母表明其熔体分异程度较高(李建康等,2017)。

仁里矿区含稀有金属伟晶岩为同期次多阶段伟晶岩熔液结晶、分异的产物(刘翔等,2018;2019;周芳春等,2019a;2019b;杨世珍等,2020),云母片岩地区的伟晶岩(如2、5号)至少可以分为4个阶段(杨世珍等,2020)。伟晶岩岩性较复杂,不同阶段、不同岩性和不同粒度的伟晶岩相互穿插(图5a、b、d)。铌钽铍锂等稀有金属矿化与第二阶段(缓倾角,倾向与岩脉倾向一致)和第三阶段(陡倾角)伟晶岩关系密切,其岩性为粗-中粒、粗粒白云母钠长石伟晶岩(杨世珍等,2020)。矿区铌钽等稀有金属矿化主要与粗-中粒、粗粒白云母钠长石伟晶岩关系密切,在勘查工作中,按伟晶岩的粒度及白云母含量划分伟晶带;伟晶岩从外到内,原则上可分为细粒白云母钠长石伟晶岩带(边缘带)、中粒白云母钠长石伟晶岩带(外侧带)、粗粒白云母钠长石伟晶岩带(中间带)、锂云母石英核或石英核(内核带)。从ZK708号钻孔伟晶岩和表1中可以看出,钻孔伟晶岩岩性分带性较差;从5号岩脉地表伟晶岩(图5)可以看出,伟晶岩岩性比较复杂,不同岩性伟晶岩相互穿插,具有较差的分带性,但局部有一定的分带性(图5c);仁里矿床伟晶岩为同期次不同阶段的结果。根据对幕阜山岩体外接触带(湖南境内)伟晶岩野外露头观察和取样分析(内部资料),仁里矿区伟晶岩的分带性更为复杂,铌钽铍锂等稀有金属含矿性更好。仁里矿区经历了多阶段的岩浆-热液活动(周芳春等,2019b;李鹏等,2019;杨世珍等,2020),多阶段岩浆-热液活动导致了Nb、Ta、Li、Be等稀有金属元素的高度富集,形成了仁里高品位、超大型钽铌矿床。

仁里矿区铌钽矿矿体主要赋存于粗粒、粗-中粒白云母钠长石伟晶岩中(表1),钠长石含量较高(表1,除YK107和核部YK73中钠长石20%外,其余样品的钠长石含量30%~65%),说明钠长石与铌钽等稀有金属矿化关系密切。钽铌矿物往往呈针状、颗粒状在磷灰石内部及周边富集(图3m),磷灰石内部的铌钽矿与之伴生;无论地表伟晶岩(如5号、36号脉),还是岩芯中伟晶岩的含磷灰石含量均较高,矿石中磷灰石的平均含量可达0.40%(周芳春等,2020b),说明了铌钽矿化与磷灰石化关系密切。自细粒伟晶岩、中-细粒伟晶岩、中粒伟晶岩、粗-中粒伟晶岩、粗粒伟晶岩到块状伟晶岩(包括内核),石榴子石粒度一般逐渐变粗,不规则状石榴子石多分布于粗、粗-中粒伟晶岩中(如5号、36号脉),说明岩浆结晶分异程度越高,其粒度有增大的趋势;含矿伟晶岩多含锰铝石榴石,部分不规则状锰铝榴石周边及内部见针状和颗粒状铌钽矿,说明锰铝榴石与铌钽矿矿化有一定的关系。目前,石榴子石与稀有金属矿化的关系的研究工作较少,研究工作有待进一步加强。

不同岩性的伟晶岩均含绿柱石和羟硅铍石,随着伟晶岩粒度增大,含铍矿物含量明显增加。碱性伟晶岩、细粒及中粒白云母钠长石伟晶岩中含矿性差(w(Nb2O5)≤0.0032%,w(Ta2O5)≤0.007%),难以构成工业矿体。粗-中粒、粗粒白云母钠长石伟晶岩含矿性好,是铌钽矿体(w(Ta2O5)≥0.007%)的主要赋集部位(表1)。伟晶岩内核主要为锂云母石英核和以块状石英为主的石英核,锂云母石英核中常见绿柱石、铌钽矿、含锂云母、锂电气石和铯榴石,Be、Nb、Ta、Li含量均较高,易形成工业矿体(w(Ta2O5)≥0.012%)。完整的石英核一般含矿性较差,比较破碎的石英核中的石英颗粒中或钠长石中往往包裹了块状铌钽矿或铌钽矿晶体,铌钽含量往往达到峰值(如ZK704孔H1305号样)(周芳 春 等,2017),Nb2O5品 位0.591%,Ta2O5品 位0.561%)。根据表1数据及周芳春等(2017),铌钽矿矿化与白云母钠长石伟晶岩的粒度关系密切,总体上随着粒度的增加,铌钽矿化有逐渐增高的趋势(图6a),反映了岩浆结晶分异演化程度与稀有金属矿化关系密切,其演化程度越高,稀有金属矿化越好。从标高来看,矿体往深部铌钽矿品位有呈波浪缓慢增长的趋势(周芳春等,2019b)(图6b),说明了仁里矿区主矿体往深部延伸,深部具有较大的找矿潜力。

综上所述,区内伟晶岩岩性比较复杂,不同岩性伟晶岩相互穿插,为同期次不同阶段的结果,经历了多阶段的岩浆-热液活动,铌钽等稀有金属矿化与多阶段岩浆-热液活动密切相关。矿区自北东往南西,伟晶岩岩性和矿化组合具有明显的分带性,岩浆结晶分异程度逐渐增加,有利于稀有金属矿富集,矿化组合由无矿化→Be→Be+Nb+Ta→Be+Nb+Ta+Li→Be+Li演化,稀有金属矿化的演化系列较完整。铌钽矿矿化与白云母钠长石伟晶岩的粒度关系密切,总体上,随着白云母钠长石伟晶岩粒度的增加,铌钽等稀有金属矿化有逐渐增高的趋势。铌钽矿矿化与磷灰石关系密切,可做为矿区铌钽等稀有金属矿产找矿的重要标志之一;石榴子石与铌钽矿化有一定的关系,其研究工作有待进一步加强。从标高来看,矿体往深部铌钽矿品位有呈波浪缓慢增长的趋势,说明了仁里矿区主矿体往深部延伸,深部具有较大的找矿潜力。

4.2 成岩与成矿演化

中生代在中国东部发生了多期次强烈构造活动,伴随有广泛的岩浆活动和大规模成矿作用(毛景文等,1999;2000;华仁民等,1999)。大规模的花岗岩浆作用往往与俯冲的挤压背景或碰撞造山带的后造山伸展背景有关(吴福元等,2007;毛景文等,2011)。幕阜山燕山期岩体的主体呈岩基状产出,不同岩性的花岗岩呈渐变接触关系,接触带附近均有不同程度的混合岩化,具有改造花岗岩的宏观特征,属S型花岗岩(刘翔等,2019)。矿区内伟晶岩属极高分异、高硅、过铝质花岗质岩石,含稀有金属伟晶岩是过铝质、极高分异的岩浆结晶分异的产物(周芳春等,2019b;刘翔等,2019)。稀有金属伟晶岩岩浆由于水含量极高,经历了复杂的岩浆-热液分异演化(Li et al.,2019)。仁里稀有金属伟晶岩经历了从黑云母花岗岩到二云母花岗岩再到白云母花岗岩,再到稀有金属伟晶岩(Li,2007;Wang et al.,2014a;2014b;Li et al.,2019)的演化过程。经历了多阶段岩浆结晶、变质、再结晶的叠加成岩作用(Nemchin et al.,1997;Tomaschek et al.,2003;Rayner et al.,2005;Li et al.,2019)。

仁里钽铌锂矿床成因为岩浆结晶分异+热液改造型,晚期热液活动对稀有金属成矿具有叠加作用(周芳春等,2019b;2020a;杨晗等,2019;石威科等,2020),多阶段的热液流体有利于铌钽等稀有金属矿的富集(杨世珍等,2020)。区内伟晶岩由外向内云母矿物成分变化具有一定规律,具有白云母→锂云母的演化趋势(王臻等,2019)。锂云母与石英或交代成因的钠长石共生,含铯锂云母均出现于白云母边部,可与含铯锂白云母共生,且二者在成分上过渡,这些过渡类型云母既可能是伟晶质岩浆不平衡结晶的产物(Foord et al.,1995),也可能是热液交代的结果(刘昌实等,2005)。

Černý(1991)将伟晶岩划分为LCT(Li-Cs-Ta)型和NYF(Nb-Y-F)型。LCT型伟晶岩为花岗岩伟晶岩,与富硅、过铝的S型花岗岩关系较为密切(Li et al.,2007;王汾连等,2012),由S型花岗岩分异而来(Chappell,2001),而S型花岗岩起源于变质沉积岩的部分熔融(Miller,1985;Patinǒet al.,1991;Sylves‐ter,1998)。伟晶岩中矿物分带从边缘带向内,其晶体具有显著的差异、独特的岩石结构和矿物组合的空间分带(David,2018)。伟晶岩按其矿物成分可划分为简单伟晶岩和复杂伟晶岩,简单伟晶岩单纯由长石、石英、云母组成,复杂伟晶岩含有Li、Be、Nb、Ta等稀有稀土元素(叶天竺等,2017),仁里矿区自北东往西南,可分为黑云母伟晶岩带(少量)、二云母伟晶岩带、白云母钠长石伟晶岩带和锂辉石白云母钠长石伟晶岩带;岩体内接触带主要为二云母伟晶岩,其局部地段为白云母钠长石伟晶岩,铌钽矿化主要赋存于在白云母钠长石伟晶岩中;含铍矿物主要为绿柱石,在二云母伟晶岩和白云母钠长石伟晶岩中均有分布。外接触带为白云母钠长石伟晶岩和锂辉石白云母钠长石伟晶岩,是矿区Li、Be、Nb、Ta等稀有元素主要富集区域;铌钽矿化主要赋存于粗中粒、粗粒白云母钠长石伟晶岩中,锂矿主要赋存于白云母钠长石伟晶岩的核部(锂云母石英核)和锂辉石白云母钠长石伟晶岩中,铯榴石主要赋存于锂云母石英核。按照Černý(1991)对伟晶岩的划分标准,仁里矿床伟晶岩为LCT(Li-Cs-Ta)型伟晶岩;按照叶天竺等(2017)对伟晶岩的划分标准,仁里矿床伟晶岩为复杂伟晶岩。按主流划分标准(Černý,1991;Černý et al.,2005;London,2018;Thomas et al.,2012),笔者将仁里矿床划分为LCT(Li-Cs-Ta)伟晶岩。

不同世代矿物出现在伟晶岩熔体-溶液不同演化阶段,可作为寻找不同稀有稀土元素矿产的找矿标志(叶天竺等,2017)。岩相学研究表明,仁里矿床伟晶岩中石英、白云母、钠长石、石榴子石、铌钽矿及绿柱石均有不同的世代,如仁里矿床−传梓源矿床的钠长石既有粒状、叶片状,也有板状,绿柱石颜色既有浅绿色、深绿色,也有白色;钠长石、绿柱石均有不同的世代。根据周芳春等(2017)和湖北省第五地质队(1973),仁里矿区伟晶岩中钠长石主要为叶片状钠长石(见图2,5号主矿脉)和少量的粒状钠长石(见图2,1号主矿脉),铌钽锂铍矿主要与叶片状钠长石关系密切;仁里矿区南部(永享-传梓源矿区)伟晶岩主要为粒状钠长石(见图2,206号主矿脉)、叶片状钠长石(见图2,501号主矿脉)及少量的板状钠长石,粒状、叶片状钠长石中均有较好的铌钽锂矿化。因此,粒状、叶片状钠长石可做为本地区铌钽锂铍矿的找矿标志。

矿区伟晶岩中磷灰石沿裂隙充填于长石中,呈长柱状、短柱状、板状或不规则粒状集合体,其边缘出现大量红褐色微粒矿物。磷灰石赋存在于钠长石中,其形成晚于钠长石;铌钽矿呈片状、粒状和针状穿插于磷灰石中,与磷灰石呈伴生关系;磷灰石附近往往富集针状、粒状铌钽矿。磷灰石可做为本地区铌钽锂铍矿的找矿标志。

磷灰石在岩浆阶段多呈柱状长柱状集合体,气成热液中的磷灰石为短柱状或厚板状,而在低温热液中则为板状。随着温度降低,磷灰石的晶形总体显示出由长柱状—柱状—短柱状—板状转化(贾丽琼等,2011)。在热液阶段,长石晶体在Al−Si有序化过程中释放的结构P与流体介质所携带的Ca离子形成次生磷灰石。P的地球化学行为主要受流体/熔体以及晶体/熔体、晶体/流体相之间分配的制约(唐勇等,2008)。当富含ΣCO2的高温热液和原富Ca+F+P的流体相混合,形成浸取能力较高的混合成矿流体(胡欢等,2013),岩浆结晶晚期,在富Li、Na、Cs、F、Cl的流体中,Nb、Ta、Li等元素以(LiNaCs)[Ta(Nb)O(FCl)4]络合物形式迁移、富集(Li et al.,2019)。仁里矿区(如36号脉)中伟晶岩中磷灰石,多呈棕红色,长柱状、短柱状、板状或不规则粒状集合体,经历了岩浆结晶→热液活动的过程,磷灰石由长柱状—柱状—短柱状—板状—不规则状集合体的转化,热液作用导至磷灰石产生了蚀变,磷灰石边缘出现大量褐红色微粒矿物,并大量产生棕红色不规则状磷灰石集合体。磷灰石赋存在于钠长石中,磷灰石形成晚于钠长石,可能与岩浆-热液晚期的热液活动有关。根据对矿石中磷灰石矿物含量分析,其磷灰石含量约0.43%(周芳春等,2020b),磷灰石的w(F)>5.63%,说明矿区伟晶岩中磷灰石含量较高,磷灰石中F含量亦较高。岩浆晚期,富P、F热液流体有利于Nb、Ta、Li等稀有元素以络合物形式迁移、富集,导致矿体的进一步富集,形成了仁里高品位、超大型钽铌等稀有金属矿。

综上所述,区内伟晶岩为LCT(Li-Cs-Ta)型伟晶岩,经历了不同阶段的岩浆−热液活动,多阶段的热液活动(尤其是富P、F热液流体)为Li、Nb、Ta等稀有元素的进一步富集提供了热源和物质来源,促使Li、Nb、Ta等稀有元素的进一步释出和富集;区内伟晶岩经历了不同阶段,不同世代矿物出现在伟晶岩熔体-溶液不同演化阶段,粒状、叶片状钠长石可做为本区铌钽等稀有金属矿产的重要找矿标志。

6 结论

(1)仁里矿床伟晶岩岩性比较复杂,不同岩性伟晶岩相互穿插,为同期次不同阶段的结果,经历了多阶段的岩浆-热液活动,铌钽等稀有金属矿化与多阶段岩浆-热液活动密切相关。铌钽等稀有金属矿物主要赋存于粗-中粒、粗粒白云母钠长石伟晶岩中,随着伟晶岩粒度的增加,铌钽等稀有金属矿化具有逐渐增加的趋势。

(2)仁里矿床伟晶岩为LCT(Li-Cs-Ta)型伟晶岩,经历了不同阶段的岩浆-热液活动,多阶段的热液活动(尤其是富P、F热液流体)为Li、Nb、Ta等稀有元素的进一步富集提供了热源和物质来源,促使Li、Nb、Ta等稀有元素的进一步释出和富集;不同世代矿物出现在伟晶岩熔体-溶液不同演化阶段。磷灰石和粒状、叶片状钠长石可做为本区铌钽等稀有金属矿产的重要找矿标志。

致谢中国地质科学院矿产资源研究所陈振宇研究员、王臻博士在矿物学方面和核工业二三〇研究所在实验室测试方面给予了大力支持,二位审稿专家和编辑提出了建设性意见,在此表示感谢!

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磷灰石在矿床学研究中的应用*
珊瑚羟基磷灰石表面改性的工艺
新疆有色集团大红柳滩稀有金属勘查项目取得丰硕成果
高压蒸汽法处理锂云母提锂工艺研究
赣南脉钨矿床云母中微量元素含量以及找矿意义分析
原子厚度的云母有望成为优异的质子导电膜
WS2/TiO2/绢云母复合物的制备及性能表征
稀有金属材料加工技术进展
磷灰石吸附铀试验及其铀成矿意义