铷矿化体特征

1北秦岭西段六丈山含铷花岗岩体及铷矿化体特征胡永兴张红斌宿虎（甘肃省地质调查院兰州730000）摘要：产于北秦岭西段六丈山一带的印支期花岗岩体中富含铷等稀有金属，研究其特征对西秦岭地区寻找稀有金属矿产有较大的指导作用。该岩体由花岗斑岩、中-细粒黑云二长花岗岩、细粒二长花岗岩等组成，属高钾钙碱性系列，为“S”型花岗岩，其形成与大陆的造陆抬升有关，产于相对成熟的大陆环境下。含铷花岗岩体经历了四次较大的侵入期次，矿化体的形成与岩浆不断侵位阶段分异萃取有关。关键词：北秦岭印支期花岗岩铷矿化体0．引言近年来，甘肃地矿局在稀有金属矿产找矿有重大突破[1]，其中北秦岭地区发现的六丈山铷矿是重要成果之一。该矿床产于印支期花岗岩中，因此研究该岩体特征及分析成矿地质条件对北秦岭地区寻找稀有金属矿产有较大的指导作用。1．区域地质背景研究区位于秦岭弧盆系的北秦岭岩浆弧构造单元西段[2]，南侧与中-北秦岭前陆盆地及商丹蛇绿混杂带以唐藏-天水（商丘）断裂相接触，北与祁连造山带以宝鸡-天水断裂相接，即处于秦岭-祁连接合地带（图1）。该带出露地层主要有古元古代一套中-低变质相的区域变质岩层、古生代浅海相及火山成因的碎屑岩层、中生代陆相火山-河流沉积碎屑岩组合等。区域上各类地质构造较为发育，韧性、脆性断层分布较多，主要有唐藏-天水大型韧性走滑剪切构造带、宝鸡-天水韧性剪切带等，这为岩浆岩及岩脉的侵位及矿化富集提供了有利的条件。区域上岩浆活动十分强烈，各期次的中酸性岩浆岩体多有分布，出露花岗岩类较多，岩石类型复杂，主要有加里东晚期闪长岩、海西早期似斑状黑云正长花岗岩、印支期二长花岗岩-钾长花岗岩-花岗斑岩等，其中印支期花岗岩为主要的含铷岩体。2．研究区地质特征2图1六丈山一带区域地质图Fig.1TheTectoniclocationsmapofLiuzhangshanTectoniclocations研究区出露地层为中元古代陇山岩群，岩性为浅灰色黑云斜长片麻岩夹灰白色大理岩、浅粒岩（图2）。区内岩浆活动十分强烈，各期次的中酸性岩浆岩体多有分布，且面积巨大，以印支期花岗岩为主。印支期岩体以钾长花岗岩为主，另为少量二长花岗岩、花岗斑岩，以岩基、岩盆、岩株、岩墙状产出。区内地质构造较为复杂，NW-SE向断层控制了印支期岩体的产出，并为铷的富集提供了空间。PT-陇山岩群；SB-闪长岩；DL-火炎山花岗岩；TS1-粗粒钾长花岗岩；TS2-3-肉红色中细粒钾长花岗岩；Tr1-灰白-浅红色中-中细粒黑云二长花岗岩；Tr2-灰白-浅红色中细粒黑云二长花岗岩；Tr3-细粒黑云二长花岗岩（铷矿化体）；Tr4-5-肉红色中-细粒黑云二长花岗岩；Tr6-浅红-灰白中细粒黑云二长花岗岩（铷矿化体）；Tr7-粗粒含斑黑云二长花岗岩；Tr8花岗斑岩（铷矿化体）1-岩性界线；2-推测断层；3-铷矿化体；图2六丈山地质图Fig.2GeologicalsketchofLiuzhangshanN33．含铷花岗岩体特征3.1岩石类型六丈山含铷花岗岩体以岩基、岩盆、岩株、岩墙状产出，岩石类型以钾长花岗岩为主，另为少量二长花岗岩、花岗斑岩，成岩时代为印支期。岩体多为灰白色、浅红色、杂红色，中粗粒-中细粒-细粒花岗结构，局部斑状结构，块状构造，以岩基、岩盆、岩株、岩墙状产出。中细粒钾长花岗岩的矿物组成为钾长石55%、斜长石10%、石英25%、黑云母5-10%等。细粒黑云二长花岗岩体为第二侵入阶段侵入的岩体，矿物组成为钾长石30%、斜长石40%、石英15%、黑云母5-10%等，黑云母析出铁氧化物为赤铁矿，全岩铷（Rb2O）含量大于0.1%。花岗斑岩是最晚期侵入体，呈岩墙状，沿断裂带产出于钾长花岗岩体中间，细粒斑状结构，岩石由斑晶和基质组成，斑晶约55-62%，其矿物成分为斜长石20-25%、钾长石15-20%、石英10-15%、黑云母2-3%等；斜长石与微斜长石紧密伴生，部分颗粒中包裹半自形黑云母；碱性长石以钾长石为主，少见微斜长石，与斜长石紧密伴生，部分颗粒中包裹斜长石；黑云母为半自形片状，粒径0.2×0.35-0.3×0.75mm，具绿泥石化，被白云母、绿帘石等交代并析出铁质,含量约2-3%。基质约40%，由钾长石、黑云母等组成。运用电子探针波谱对花岗岩中黑云母分析，显示其中含铷0.22%，且伴生铌钽平均达0.015%，以锰铌铁矿的独立矿物形式存在。3.2岩石地球化学特征印支期含铷花岗岩的化学成分及岩石化学特征见表1、表2。从表中可看出：SiO2含量大于66%，属硅酸过饱和岩石[3]，Fe2O3、FeO、MgO含量较低，CaO含量为0.2-0.33%之间，里特曼指数δ为2-2.2，小于3%，属钙碱性系列的岩石。全碱(K2O+N2O)为8.3-8.7，在硅钾图解（图4）中，岩体成分点落入高钾钙碱性系列区域。在火山岩全碱－硅（TAS）分类图（图5）中，岩体成分点落入钙碱性系列区域。Al2O3＞CaO+Na2O+K2O属铝过饱和型。4图4六丈山印支期花岗岩w(K2O)-w(SiO2)图解Fig.4Diagramofw(K2O)-w(SiO2)formLiuzhangshan图5火山岩全碱－硅（TAS）分类图（Ir分界线，上方为碱性，下方为亚碱性）Fig.5ThemapofvolcanicrockTASclassification六丈山印支期花岗岩稀土元素分析结果及相关参数见表3、4。稀土元素配分曲线见图5。从表中可看出稀土总量55.98-122.01，δEu值为0.07-0.08，说明稀土元素丰度较低，配分模式为右倾型，表现为轻稀土元素富集型，具显著的铕负异常；各样品的稀土元素配分曲线形态基本一致，说明花岗斑岩、中细粒黑云二长花岗岩为同源岩浆演化的产物；LREE与HREE的比值为1.90～3.97，(La/Yb)N的比值为0.49～1.24，反映了轻稀土元素之间分馏及富集程度较高。3.3构造环境分析印支期含铷花岗岩属北秦岭岩浆岩带组成之一。对比该岩体的粒度变化，主岩浆期以粗粒、中粗粒结构（主期结构）为主，补充期以中细粒斑状结构为主，末期的花岗岩（脉）均为中粒-细粒结构。从主岩浆期→补充期→末期结构组成一个完整的岩浆结构演化序列，从早到晚岩石类型由粗粒二长花岗岩→粗粒钾长花岗岩→中细粒钾长花岗岩→中细粒二长花岗岩-细粒二长花岗岩-花岗斑岩过5渡。因此该岩体由几个期次的岩浆形成。从研究区三个样品的构造环境图解表明（图7），该岩体属大陆的造陆抬升有关的花岗岩类，为造山带花岗岩；从岩石化学参数看，该岩体为S型花岗岩；微量元素组合特征显示为大陆同碰撞花岗岩，其形成与碰撞带密切相关，系碰撞带的产物，故为板内改造花岗岩，形成于造山作用的同碰撞期和造山晚期，为陆壳重熔形成钙碱性系列的岩浆侵位于老地层中冷凝后形成的产物。该岩体是一个相对成熟的大陆环境下的局部熔融产生的岩体，具备形成稀有金属矿产的基本条件[4]。表1六丈山印支期花岗岩主量元素分析结果Table1GeochemicalofmajorelementsofgranitoidsinLiuzhangshan测试单位：西安地质矿产研究所，2012.08表2六丈山印支期花岗岩主要岩石化学特征Table2ThemainchemicalcharacteristicsofLiuzhangshan样品编号全碱(K2O+N2O)K2O/N2O镁值Mg#FeO*值FeO*/MgO值铝饱和指数ASIA/NK山德指数(A/CNK)里特曼岩系指数σ莱特碱度率(A.R)镁铁指数F/(F+M)固结指数K60HQT-18.4001.1060.1210.8747.2311.0631.1201.4532.0494.1620.8791.2823.418HQT-28.3020.9230.1260.7006.9581.1131.1491.5422.0024.3130.8741.1033.088HQT-38.6861.1390.0950.8599.4731.0721.1111.4552.2214.1920.9050.9373.605表3六丈山印支期花岗岩稀土元素分析结果Table3GeochemicalcompositionoftraceelementsofLiuzhangshan样品编号稀土元素含量LaCePrNdSmEuGdTbDyHoErTmYbLuYHQT-114.2836.494.8718.225.90.136.241.49.342.117.581.611.981.8769.71HQT-25.0123.931.845.981.680.041.520.392.70.632.830.787.361.2926.06HQT-37.6330.732.89.292.710.061.950.412.480.582.360.54.410.7214.45测试单位：西安地质矿产研究所，2012.08样品编号岩石名称氧化物百分含量（W%）SiO2TiO2Al3O3Fe2O3FeOMnOMgOCaONa2OK2OP2O5H2O+ΣHQT-1花岗斑岩76.880.0312.60.320.580.080.120.333.964.380.01-99.29HQT-2中细粒黑云二长花岗岩76.940.0313.030.240.480.090.10.24.293.960.01-99.37HQT-3细粒黑云二长花岗岩76.390.0512.880.470.430.070.090.234.034.590.01-99.246表4六丈山印支期花岗岩稀土元素主要参数Table4GeochemicalcompositionofmainparametersofLiuzhangshan样品编号∑REELREEHREE(La/Yb)NδEuδCeHQT-1122.0179.8942.121.900.860.071.07HQT-255.9838.4817.502.200.490.081.93HQT-366.6353.2213.413.971.240.081.63图6六丈山印支期花岗岩稀土配分曲线图Fig.6Indosiniangranitechondrite-normalizedREEpatternsforthegranitoidsfromLiuzhangshan图7六丈山印支期花岗岩Q-A-P构造环境判别图（RRG-与裂谷有关的花岗岩类，CEUG-于大陆的造陆抬升有关的花岗岩类）Fig.7Q-A-PdiagramformonzogranitefromLiuzhangshan4．铷矿化体及矿石质量4.1铷矿化体特征六丈山共见三条铷矿化体（图2）：（1）北部张家沟Ⅰ号铷矿化体，NNE-SSW走向，呈长带状分布，长约4000米，平均宽约30米，深部延伸超过200米，Rb2O含量0.1%-0.13%，Ta2O5+Nb2O5含量0.015%，赋矿岩体为全岩矿化的细粒花HREELREE7岗斑岩岩墙；（2）中部大堡Ⅱ号铷矿体：NWW-SEE走向，呈带状分布，矿化体长1000米，宽约400-700米，钻孔控制矿化体最深超过500米，Rb2O含量0.08%-0.12%，赋矿岩体为全岩矿化的中细粒黑云二长花岗岩体；（3）南部东沟Ⅲ号铷矿体：呈带状NWW-SEE分布于研究区南侧，矿化体长2400米，宽约40-100米，钻孔控制矿化体深250米，Rb2O含量0.1%-0.15%，最高达0.2%。赋矿岩体为全岩矿化的中细粒黑云二长花岗岩体。因此，铷矿化体的形态、规模、产状、空间位置、矿石品位等特征明显与岩浆侵入期次及相关岩性有关。4.2矿石质量矿石自然类型属于花岗岩类型伴生锂、铌和钽的铷矿石。各矿物电子探针波谱分析显示，铷主要以类质同象的离子状态赋存于黑云母中。矿石矿物有黑云母、钾长石、钠长石等，脉石矿物有石英、绿泥石等，另有锆石、黄铁矿、白铅矿、赤褐铁矿、萤石、磁铁矿、金红石、磷灰石、石榴子石、黑复稀金矿、锰铌铁矿等副矿物。矿石结构有中-细粒、细粒花岗结构，块状构造。图3六丈山铷矿化体地质剖面示意图Fig.3GeologicalprofilesketchofLi