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矿业综合
福建省南平市西坑铌钽矿床
2017-10-141817

一、发现、勘查史

西坑大型铌钽稀有金属矿床位于福建省南平市西直距8公里处,地理座标:东经118°06′,北纬26°40′,面积16平方公里。

本矿区是1960~1966年在该区开展1:20万南平幅区域地质矿产调查时,经检查锡石重砂异常,发现了含锡石及铌钽铁矿的伟晶岩脉。1970年进行了铌钽稀有金属矿产普查,又发现一些新的含矿伟晶岩脉,并对其中的2、6号矿脉进行深部验证,初步确定了矿区的远景。西坑矿区自1970至1985年间,先后进行了不同程度的勘查工作,将矿区划分为西坑南、西坑北、溪源头南、溪源头北、玉帝庵、石笋坑等六个矿段。其中,西坑南、溪源头南矿段已提交勘探报告,西坑北矿段和玉帝庵、石笋坑矿段分别达详查和普查程度。矿区勘查投入的主要工作量有:硐探2818米、钻探95591米、井探1303米、基本分析样15531个、可选性试验样4个。

该矿床现由闽宁铌钽矿业开发有限公司进行地下开采。

二、区域地质

西坑矿区位于华南褶皱区东部,闽西北隆起带与闽西南拗陷带交界处靠北东向的政和—大埔断裂带一侧。属加里东期基底褶皱隆起带。

区内地层主要出露前震旦纪建瓯群(AnZ)区域变质岩系,其次为早侏罗世梨山组(J1l)和晚侏罗世长林组(J3c)、南园组(J3n)陆相沉积—火山岩系。此外,晚泥盆世~早三叠世地层均为小面积或零星分布。前震旦纪建瓯群分布于南平安丰桥—沙县下柳源一带的广大地区。由老至新为迪口组(AnZd)、龙北溪组(AnZl)、大岭组(AnZdl)、麻源组(AnZm)、吴垱组(AnZw)。麻源组分布于西坑、西芹至西南部的沙县下柳源一带,出露面积最大,岩性为斜长变粒岩、云母石英(斜长)片岩、石英(斜长)云母片岩和云母片岩,为区内含矿伟晶岩脉的主要围岩。

区内褶皱、断裂构造发育。南平复式向斜为本区基底地层复式褶皱的一级构造,北起安丰桥,南至郑湖一带,长50公里,宽15公里,轴向北段为北东,南段转为南北向。南平西坑—沙县下柳源稀有金属成矿带位于基底地层复式向斜内。复式向斜的次级褶皱极为发育,主要有北东向和南北向两组,后一组形成时间略晚,它迁就、改造早期褶皱而呈“S”型展布。北东向次级褶皱主要有上村背斜、东山坪向斜、留地背斜等;南北向次级褶皱有石笋坑背斜、溪源头背斜、西坑背斜等。这些次级褶皱中还发育有更低序次的褶皱,含矿伟晶岩脉的形成主要受低序次小褶皱所控制。区内断裂构造按走向分为近南北向、北东向及北西向三组,断层加里东期可能形成于或海西期,其后具长期活动性。北西向断层形成较晚,多具平推性质。

区内侵入岩分布广泛,岩类复杂,主要有加里东期花岗岩(γ3)、 海西期花岗岩(γ41)和燕山早期花岗岩(γ52),且以.燕山早期黑云母花岗岩(γ52(3)C)分布最广,规模最大。海西期片麻状黑云母花岗岩(西芹、溪坪岩体)和片麻状二长花岗岩(金龙岩岩体)与区内的伟晶岩脉存在时空和成因联系,岩体内见有伟晶状析离体及钾长石脉等,岩石常见熔蚀交代结构,普遍具片麻状以及眼球状构造,片麻理与区域构造线近于一致。岩体与围岩有时呈过渡关系。副矿物组合为磁铁矿-钛铁矿-榍石-褐帘石-磷灰石-锆石,还见有锡石、铌铁矿、含铪锆石等。岩石化学成分以高硅、富碱、过铝及贫Ti、Fe、Mg、Ca为特点,稀土组成为富轻稀土型,具负Eu异常。西芹岩体全岩Rb-Sr等时线年龄295±30Ma。

区内脉岩也很发育,主要有早期的花岗伟晶岩(ρ)和晚期的花岗斑岩(γπ)、辉绿(玢)岩(βμ)等。自南平西坑至沙县下柳源,已查明伟晶岩脉400余条,单脉长几米-数百米,厚几十厘米-几十米,而脉群(组)长几百米至1300米,厚达58米。按主要造岩矿物分为四种类型:Ⅰ.钾长-斜长石型;Ⅱ.钠长石-钾长石型;Ⅲ.钾长石-钠长石型;Ⅳ.钠长石~锂辉石型。一般Ⅲ、Ⅳ类型构成铌钽工业矿体;Ⅳ类型具大、中型钽矿床规模。各类型伟晶岩在空间上具有一定的水平分带,即自Ⅰ至Ⅳ类型,从花岗岩体向外展布,其变化特点是:由斜交围岩片理、脉状产出为主,到平行围岩片理、透镜状产出为主,规模趋于增大;内部构造及矿物共生组合趋于复杂,钠长石、锂辉石的含量增多,钾长石含量减少,为钽富集成矿提供了重要条件;稀有元素矿化随类型演化由弱而强,矿化类型由Nb、Ta→Nb、Ta、Sn、Be→Nb、Ta、Sn、Be、Li、Cs。

三、矿区地质

(一) 地层

区内地层以前震旦纪建瓯群麻源组变质岩系分布最广,早侏罗世梨山组和晚侏罗世长林组陆相沉积岩于矿区两侧出露。

前震旦纪建瓯群麻源组中段(AnZm2):岩性为云母斜长变粒岩与云母石英(斜长)片岩、石英(斜长)云母片岩互层,并有自下而上由变粒岩为主逐渐过渡为片岩占优势。总厚度1175米。

侏罗纪地层:矿区东侧、北部出露早侏罗世梨山组(J1l)中厚层状砾岩、砂砾岩、长石砂岩夹薄层状粉砂岩,厚度>30米。矿区西北角出露晚侏罗世长林组(J3c)厚层状长石石英砂砾岩、凝灰质砂砾岩、凝灰质砂岩、粉砂岩,厚度>30米。

(二)构造

矿区内主体构造线呈北东向,受后期南北向褶皱叠加改造使其方位局部发生偏转。断裂仅对低序次褶皱有破坏作用,对主体构造不具影响。

1. 褶皱

北东向上村复背斜:纵贯全区,长大于5.5公里,宽2公里,轴向总体北东、轴面倾向北西,倾角80~85°形态开阔,向南南西倾伏,倾伏角20~30°矿区伟晶岩的展布主要受上村复背斜控制,脉群和脉体的形态则受更低序次褶皱、挠折控制。

南北向褶皱:有石笋坑复式背斜、溪源头复式背斜和西坑背斜,长约0.6~1.3公里,宽0.2~0.7公里。轴向近南北,轴面近直立或倾向东、西。

区内次级褶皱发育,轴向一般与主褶皱轴向近于平行,褶皱形态多为不对称,次级向斜、背斜一般呈对偶出现(向斜居东、背斜居西), 发育程度随着远离主褶皱轴部趋于减弱以至消失。

2. 断裂

区内断裂构造不发育,多属伟晶岩成岩后构造,但对伟晶岩不具明显破坏作用。按其走向可分为北北东向、北东向、北北西向及北西向四组,前两组多属逆冲断层,断面较为平整,倾角陡,沿走向、倾向呈舒缓波状,发育有一定宽度的挤压破碎带,断距一般数米,个别达数十米;北北西向、北西向断层多表现为平推—正断层,陡倾角、断面不平整,破碎带较宽,垂直断距数十厘米至十几米。

矿区内裂隙构造发育,主要有北西西向和北东东向两组,一般具数十厘米至数米的位移。

(三)岩浆岩

矿区内未出露较大的侵入岩体,而脉岩广泛分布,主要有伟晶岩及花岗斑岩(石英斑岩)、辉绿(玢)岩、闪长玢岩、石英脉等。

1.伟晶岩的产状、形态及分布

区内伟晶岩脉已编号的有37条,其中溪源头南矿段12条,西坑南4条,溪源头北6条,西坑北8条,玉帝庵4条,石笋坑3条。伟晶岩均赋存于前震旦纪建瓯群麻源组中段中-浅变质岩中,一般顺围岩片理贯入,局部斜交片理,伟晶岩与围岩多呈突变关系,界线清楚;伟晶岩形态以透镜状为主,脉状次之,不规则状少见,局部具膨胀收缩或肠曲状特征。脉体(群)在平、剖面上多具斜列特点,空间上多呈“S”形或反“S”形弯曲;伟晶岩的分布疏密不均,大小悬殊,单脉一 般长数十米,厚几十厘米至数米。分布集中者常组成脉(组)群,长可达千余米,厚数十米;伟晶岩铌钽矿化普遍,钽含量高低与伟晶岩类型关系密切,钠长石—锂辉石型一般钽含量高,钽铌比值一般大于1。规模较大的伟晶岩脉有西坑南矿段的2、6、14号脉和溪源头南矿段的31、51、52号脉,其它脉体零星分布,规模小。

6号脉:位于西坑南矿段东北部,分为六个脉组。走向北北西,倾向南西西,倾角45~60°。总长250~580米以上,延深40~100米(最深150米),厚数米至十余米,最厚22.28米,局部迭加厚度达43.62米。脉体形态以透镜状为主,分叉复合、尖灭侧现屡见,褶皱强烈地段,形态趋于复杂。

14号脉:分布于西坑南矿段东南部,分三个脉组,由1-4个单体组成。脉体走向北西西~北东,倾向南南西~南东,倾角45~60°。延深一般数十至百余米,最深200米。厚度一般数米,最大13.54米。脉体形态为透镜状,有挠曲现象。

31号脉:分布于溪源头南矿段中部,由7个脉体(组)组成的脉群,脉群长达1220米。脉体(组)一般长380~560米(最长700米),平均延深90米(最大301米),平均厚度5.65米(最大32.38米)。脉群走向北北东,倾向西,倾角变化大,一般35~500,局部直立或倒转。单体展布规律:平面上多呈左行斜列,剖面上多具侧列。脉体形态以扁长透镜状为主,局部具膨胀收缩现象。

2.伟晶岩的内部构造及分带特征

伟晶岩类型以钠长石-锂辉石型为主,钾长石-钠长石型次之。伟晶岩内部分带一般不明显,钠长石-锂辉石型的矿物组合类型较为复杂,带状构造较明显,从脉体边缘到中央可分出以下几种矿物组合体和结构带:

钾长石-钠长石型(Ⅲ):边缘带,石英-细鳞白云母组合体;内侧带,(石英)-钠长石组合体、石英-叠片状白云母组合体;混合带,石英-钠长石-腐锂辉石(钾长石)组合体;中央带,石英-钾长石组合体。

钠长石-锂辉石型(Ⅳ):边缘带,石英-细鳞白云母组合体;内侧带,(石英)-钠长石组合体、石英-叠层状白云母组合体;混合带,石英-钠长石-腐锂辉石(钾长石)组合体;中央带,石英-锂辉石组含体、(石英)-钾长石组合体。

以上矿物组合体按其空间分布、结构构造及生成关系归并为边缘、内侧、混合、中央四个带。各带伟晶岩体一般具不对称或断续分布。各矿物组合体(带)特征:

石英-钾长石:一般分布于规模较大伟晶岩脉的中下部,占伟晶岩厚度的3%~9%。一般具块体结构,局部见准文象结构。由巨晶钾长石(40%~80%)和不规则石英条带(10%~30%)组成。局部见散片状白云母、磷锂铝石、钠长石等。稀有矿物有铌铁矿,偶见绿柱石。化学成分以钾、钕含量高,相对贫铌钽为特点。

石英—锂辉石(磷锂铝石):一般断续分布于伟晶岩脉的中下部,占伟晶岩厚度的5%~15.4%。可进一步分为石英-锂辉石、石英-磷锂铝石、石英块体三个组合。该组合以块体结构为主,由块体石英和巨晶锂辉石、团块状磷锂铝石组成。次为钾长石、钠长石和白云母,铌钽铁矿、绿柱石。特征稀有矿物为铯沸石。

石英-钠长石-腐锂辉石(钾长石):本组合在Ⅲ、Ⅳ类型伟晶岩中分布较广泛,占伟晶岩厚度的24%~60%。以交代残余、假象结构普遍为主要特点。矿物成分、含量变化大,主要矿物有石英、钠长石、腐锂辉石,次为呈交代残余的锂辉石、钾长石,含铌钽铁矿、锡锰钽矿以及绿柱石、含钽锡石。

石英-叠层状白云母:常居石英-钠长石组合体内侧,有时与石英-细磷白云母组合体直接接触。占伟晶岩厚度的15.2%。具粒状镶嵌结构条带状、块状构造。主要矿物为粒状集合体石英(50%~85%)和叠层状白云母(10%~40%),局部含腐锂辉石、钾长石、绿柱石、钽铌铁矿及含钽锡石。

石英-钠长石:本组合体为Ⅳ类型伟晶岩的主体,占伟晶岩厚度的10%~34.9%。具细粒结构,块状、条带状构造。主要矿物由粒状或条带状石英(20%~40%)和细晶钠长石(60%~80%)组成。含铌钽铁矿、富铪锆石、含钽锡石、锂铁电气石。

石英-细鳞白云母:多分布于伟晶岩体边缘,构成厚数厘米至数十厘米的“外壳”,占伟晶岩厚度的2.1%。具花岗鳞片变晶结构,片状、条带状构造。主要矿物由40~70%他形粒状石英和30%~40%细鳞片状白云母组成,局部含10%~25%的细晶钠长石,构成石英-钠长石-细鳞白云母组合。稀有矿物主要有铌钽铁矿、细晶石、绿柱石、含钽锡石等。

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