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

仁里矿床是中国近年新发现的超大型花岗伟晶岩型稀有金属矿床,文章针对其稀有金属矿化富集规律、成岩成矿演化特征及找矿标志等问题,以5号主矿脉钻孔ZK708全孔岩芯及岩体内、外伟晶岩为研究对象,采用了电子探针、能谱仪分析和全岩地球化学分析等方法,开展了伟晶岩岩相学、矿物学及地球化学等方面的研究工作。研究结果表明: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。

湖南仁里钽铌铍稀有金属矿床综合利用评价

湖南仁里矿床平均Ta2O5品位0.036%,Nb2O5品位0.047%,为中国东部高品位、超大型稀有金属矿床,主要有用矿物有钽铌矿物、绿柱石、云母和长石;伴生矿物有锂云母、电气石和石榴石等。钽铌矿物主要以块状、颗粒状、针状及少量的片状赋存于中—粗粒白云母伟晶岩中的钠长石和石英中,少部分赋存于白云母、绿柱石、磷灰石和电气石中,嵌布粒度较粗;绿柱石主要以块状及颗粒状赋存于伟晶岩中。本文采用螺旋溜槽粗选—摇床精选回收钽铌矿物—重选尾矿浮选回收云母—云母浮选尾矿浮选铍的工艺流程,获得了钽精矿(Ta2O5品位20.36%,Nb2O5品位19.87%,Ta2O5回收率73.53%)、铍精矿(BeO品位8.69%,回收率65.92%)和云母精矿(Al2O3品位24.26%,Li2O品位0.25%,Rb2O品位0.25%,Rb2O回收率67.10%)。研究结果表明,仁里矿床稀有金属及非金属矿产资源丰富,矿石质量高,易选,回收率较高。该矿床具有较高的稀有金属综合回收率(69.73%)和矿产资源综合利用率(89.60%),具有较高的开发利用经济价值。

湖南仁里铌钽矿床矿体地球化学特征及其成因意义

仁里超大型铌钽矿床处于扬子陆块与华夏陆块交汇之江南隆起造山带、幕阜山岩体西南缘,是我国东部近年来新发现的超大型、高品位花岗伟晶岩型铌钽矿。为了查明矿体中伟晶岩地球化学特征,进一步总结区内稀有金属成矿特征,为幕阜山地区乃至华南地区稀有金属找矿与研究提供经验,本次选取5号主矿脉钻孔ZK1616中5-2号矿体的13个矿样进行了主量、微量及稀土元素测试。测试结果:SiO2:70.2%~90.1%, Al2O3:5.23%~16.4%, Na2O+K2O:3.49%~11.5%, A/CNK:1.42~3.28,稀碱总量:202.0×10^-6~1155.9×10^-6,稀土元素含量极低,部分超出了测量精度的下限,A/CNK明显高于花岗岩A/CNK指数,具有较高的分异指数。研究表明矿体中伟晶岩跟其围岩(花岗岩)均属高分异、富硅、过铝质、钙碱性花岗质岩石,稀有金属元素的富集程度与花岗岩分异演化程度有良好的一致性,稀有金属成矿受岩浆的分异演化控制,分异晚期富含F、H2O、CO2的气、热液流体对围岩的稀有金属元素的释出→迁移,对稀有金属成矿产生了叠加作用。多阶段、分带性较复杂的伟晶岩更有利于铌钽等稀有金属成矿。

湘东北仁里-传梓源矿床5号伟晶岩岩相学、地球化学特征及成矿时代

湘东北幕阜山地区由东北向西南,稀有金属矿化种类由单一至复杂,成矿规模逐渐增大,显示出明显的空间规律性。本文选取幕阜山地区西南部岩浆分异演化程度最高、矿化种类最复杂的仁里-传梓源稀有金属矿床,开展典型伟晶岩脉矿物学、地球化学及云母Ar-Ar年代学研究,旨于揭示Be-Nb-Ta-Li-Cs伟晶岩地球化学特征,探讨其与花岗岩围岩成因关系,并限定矿床稀有金属成矿时代。仁里-传梓源矿床5号伟晶岩脉表现出相对富碱(Na2O+K2O=5.11%~14.02%,平均9.4%)、过铝质(A/CNK=1.04~2.26,平均为1.4)的特征,微量、稀土元素含量极低,总体上富集Ta、Nb、Hf、Zr等高场强元素(HFSE),相对亏损Ba、Sr等离子亲石元素(LILE),不相容元素Rb、Cs、Nb、Ta、Zr、Hf等的强烈富集表明岩浆分异演化程度极高。矿物学及地球化学特征显示,仁里-传梓源矿床5号伟晶岩脉由边部至核部分异演化程度逐渐升高,但其化学指数与花岗岩围岩相比表现出较明显的突变关系。结合野外接触关系、年代学等证据,推断围岩二云母花岗岩并非稀有金属伟晶岩母岩。仁里-传梓源矿床显示出稀有金属岩浆-热液两阶段成矿的特征,伟晶岩中锂云母Ar-Ar坪年龄为125.0±1.4 Ma,代表了岩浆分异演化晚阶段,近热液体系中稀有金属聚集成矿的时代。

湘东北仁里-传梓源铌钽矿床隐伏花岗岩锆石U-Pb年龄、Hf同位素特征及其地质意义

幕阜山复式花岗岩基位于扬子板块与华夏板块交接处的江南隆起带中段,是我国重要的稀有金属矿集区。仁里‒传梓源超大型铌钽矿床位于幕阜山复式花岗岩基南缘的冷家溪群片岩中,是我国少有的高品位花岗伟晶岩型铌钽矿床,其下盘隐伏花岗岩为粗中粒似斑状黑云母二长花岗岩。全岩地球化学分析结果显示,隐伏岩体属过铝质高钾钙碱性岩系列,明显富集轻稀土元素(LREE),相对亏损高场强元素(如Nb、Ti)。锆石LA-ICP-MS U-Pb定年结果表明,该隐伏岩体形成于晚侏罗世(146.2±0.2 Ma)。岩石的εHf(t)值和二阶段模式年龄tDM2分别为−10.8~−5.3和1884~1537 Ma。结果表明,仁里‒传梓源铌钽矿床隐伏花岗岩原岩源于中元古代地壳的熔融,并受到一定程度下地壳物质的影响。结合区域地质背景,该岩体形成于陆内挤压造山阶段结束后,挤压环境向伸展环境转变的大地构造背景,深部物质的加入也为仁里‒传梓源铌钽矿床提供了成矿物质来源。