钽矿(钽矿资源分布)

最近有很多小伙伴咨询关于钽矿的问题,小编结合多年的经验整理出来一些钽矿资源分布对应的资料,分享给大家。

(二十九)江苏省苏州善安浜钽矿实物地质资料

苏州善安浜钽矿床位于苏州西部浒墅关镇善安浜境内,距苏州市区约10 km。该矿床为碱性长石花岗岩型钽矿床。矿体赋存在隐伏花岗岩体隆起部位的顶部,自上而下分为3个矿体,呈上钽下铌关系产出。矿石类型主要为钠长石花岗岩型,次为少量花岗伟晶岩型。矿石主要有益组分为钽、铌,伴生有益组分为锂、铷、铯、锆、铪。钽、铌主要赋存在铌铁矿-钽铁矿中,铌铁矿-钽铁矿主要嵌布在长石、石英等矿物颗粒间,矿石可选性好。估算的资源量:钽达超大型矿床规模,铌达中型矿床规模。

1.区域地质背景

苏州善安浜钽矿床地处著名的苏州花岗岩体的北东缘,大地构造上地处扬子准地台下扬子台坳南通-苏州陷褶带太湖断块光福断凸边部,北东侧为北西向苏(州)-(无)锡基底断裂,南东侧为北东向湖(州)-苏(州)深断裂,这两条断裂联合控制着苏州西部岩浆的活动,是重要的控岩断裂。

2.成矿地质条件

(1)地层

龙潭组(Pl):为矿体的直接顶板,遍及全矿区。

长兴组(Pc):分布在龙潭组之上,为矿体间接顶板,与龙潭组呈断层接触。

青龙组(Tq)与黄尖组(Jh):仅见于局部地段。

(2)岩浆岩

苏州西部岩浆活动频繁,延续时间自印支期至燕山晚期,形成了以苏州花岗岩、城隍山石英斑岩、金墅二长花岗岩、七子山-西塘村二长花岗岩、青山花岗斑岩和雅泥山-阳宝山花斑岩脉群为代表的大小不一的(中)酸性侵入岩体。

(3)构造

苏州西部印支期地质构造以褶皱为主,燕山期则以断裂构造为主,北东向褶皱及推覆构造发育是区域构造的显著特色。

3.矿床地质特征

苏州善安浜钽铌矿体赋存于善安浜隐伏钠长石花岗岩体隆起部位的顶部。该岩体为苏州花岗岩酸性杂岩体较晚期的侵入体。

苏州善安浜含钽铌钠长石花岗岩侵位于苏州西部木渎向斜北东倾伏端,苏州花岗岩向北延伸之局部隆起部位,上部围岩为二叠系龙潭组砂泥岩、长兴组灰岩。

善安浜钽矿体埋深于380m以下,呈北东—南西向展布,长约1800m,宽630m,自上而下分为3个矿体。Ⅰ矿体为钽矿体,伴生铌,矿体中部厚,向四周变薄,呈透镜状-似层状,厚度介于4.04~61.46m,平均31.81m,厚度变化系数65.35%;Ta2O5含量介于0.005%~0.068% 之间,平均0.0139%,为主矿体,Ta2O5资源量占该矿床资源量的85.92%;Nb2O5含量介于0.003%~0.142% 之间,平均0.0665%。Ⅱ矿体为铌矿体,伴生钽,矿体呈似层状,厚度为8.08~31.24m,平均17.06m,厚度变化系数43.00%;Ta2O5含量介于 0.0032%~0.0085% 之间,平均 0.0058%,Nb2O5介于 0.0564%~0.1390% 之间,平均0.0937%。Ⅲ矿体为铌矿,厚度小。总的来说,上钽下铌特征极为明显。

4.矿山岩心保存现状

矿床自普查评价以来,产生了大量的岩心,然而,因年代久远,加之受场地、经费的限制,这一部分岩心并未得到妥善的保管,大多流失或损毁。还有部分钻孔的矿心全部用于选矿试验,仅有一个全孔岩心保存于岩心库内(即ZK401)。

5.实物地质资料筛选采集

针对苏州善安浜钽铌矿床地质特征,以及地质项目取得的重大成果,岩心采集选取ZK401钻孔全孔岩心。该孔为地表钻,终孔深度513.86m,全孔岩心长471.58m,岩心采取率约91.8%。其中Ⅰ-1矿体厚度31.32m,Ta2O5含量平均0.0133%,Nb2O5含量平均0.0842%,矿心采取率 98.34%;Ⅰ -2 矿体厚度 6.74m,Ta2O5含量平均 0.0086%,Nb2O5含量平均0.0988%,矿心采取率99.70%;Ⅱ矿体厚度31.24m,Ta2O5含量平均0.0063%,Nb2O5含量平均0.1050%,矿心采取率98.72%;Ⅲ矿体厚度1.63m,Ta2O5含量平均0.0038%,Nb2O5含量平均0.1073%,矿心采取率100.00%。

6.相关资料

1)苏州善安浜钽铌矿评价报告(节选);

2)苏州善安浜钽铌矿区域地质图;

3)苏州善安浜钽铌矿ZK401钻孔柱状图;

4)苏州善安浜钽铌矿ZK401钻孔地质记录簿;

5)苏州善安浜钽铌矿纵1勘探线剖面图。

铌钽的主要矿物有哪些?

铌、钽主要有哪些矿物?

由于铌与某些稀有元素如铀、钍、稀土、钛、锆、钨以及普通元素锡、钙、铁、锰的晶体化学性质相似,容易发生等价和异价类质同象作用,致使铌的矿物多达130余种,而且成分复杂,矿物分类很难统一,较为合理的是以其化学成分和晶体结构式作为分类依据,根据这一原则,

铌矿物可以分为十一个族:铌铁矿—钽铁矿族、烧绿石—细晶石族、黑稀金矿—复稀金矿族、重钽铁矿族、铌钽锑矿族、易解石族、铌钇矿族、钽铌硅酸盐矿物族。

铌矿物虽然种类繁多,但由于矿物的成分复杂,造成了工业上分离和提纯的困难,从而限制了许多矿物的利用价值,具有工业价值的锐矿物主要有铌铁矿、烧绿石、褐铌钇矿、黑稀金矿、易解石、钛铁金红石等。

含钽矿物很多,但作为钽矿物(Ta/Nb≥ 1)的却不多,具有工业价值的主要有钽铁矿、细晶石,此外还有钛铌钽矿、锡锰钽矿、重钽铁矿、钽锡矿等。

钽,金属元素,主要存在于钽铁矿中,同铌共生。钽的质地十分坚硬,钽富有延展性,可以拉成细丝式制薄箔。其热膨胀系数很小。钽有非常出色的化学性质,具有极高的抗腐蚀性。无论是在冷和热的条件下,对盐酸、浓硝酸及“王水”都不反应。可用来制造蒸发器皿等,也可做电子管的电极、整流器、电解、电容。医疗上用来制成薄片或细线,缝补破坏的组织。

钽铁矿主要是用来做什么用的

钽铁矿和铌铁矿产在花岗岩及有关的伟晶岩中,与黑钨矿、锡石、细晶石共生。钽是抗酸腐蚀的金属,用于化学装置上,外科手术的胪骨固定片和缝针,用在电子管中和工具钢中。

Tantalite 分子式:(Fe,Mn)(Ta,Nb)2O6 性质:一种含钽铌矿物。钽铁矿是铁、锰、钽的氧化物矿物,是钽的主要矿石矿物,是铌的次要矿石矿物。铁黑色或褐黑色。柱状或板系晶,斜方晶系。

黄钇钽矿花岗岩矿床

迄今为止,该类型矿床在国内外仅见牛岭坳一处。

牛岭坳矿床(区)勘探程度较高,钽达大型规模,稀土元素达中型规模,铷品位达工业要求并伴生锂和铯,是以钽为主的钽、钇、铷综合性工业矿床。

牛岭坳矿床类型归属问题,不同研究者认识不尽相同 (李启津,1983),甚至对赋矿岩石类型的基本认识也相去甚远。综合分析上述成果后,作者认为,从地质产状、赋矿岩石、元素及矿物组合、成矿机制以及成矿时代等多方面衡量,该类矿床与褐钇铌矿花岗岩有明显区别,与自交代型花岗岩相比,虽有一定相似之处,但不同之点也是显而易见的。鉴于矿床特殊性的客观存在,有必要在稀有金属花岗岩矿床大类中独辟一类,称之为“黄钇钽矿花岗岩矿床”。

一、黄钇钽矿花岗岩体的构造产状

岩体位于大余-会昌隆起带与赣州-瑞金凹陷带之过渡地带,并与于山北北东向区域断裂交接复合。岩体侵入于震旦系变质砂岩之中,控制岩体形态产状的构造为北北东向张扭性断裂裂隙(图3-8,图3-9)。

图3-8 区域地质略图

含矿岩体呈脉群产出,主要单脉长100~750m,宽20~200m,沿走向两头小、中间大,沿倾向上部分支、下部复合。组成含矿岩体的岩石类型有锂白云母天河石花岗岩、白云母奥长石花岗岩、白云母钾长石花岗岩和黑云母钾长石花岗岩等4种。这4种岩石类型有依次从地表向地下、从北向南呈带状分布现象,各带之间为渐变过渡关系。除此而外,主脉的上盘偶尔可见数厘米厚的似伟晶岩,与岩体也呈渐变关系。

黄钇钽矿花岗岩体产状,与褐钇铌矿花岗岩体显著不同,与自交代型花岗岩有一定相似之处,岩石的带状分布所显示的岩浆分异程度,尚达不到全分异自交代型花岗岩,接近于弱分异自交代型花岗岩。

图3-9 矿区地质示意图

二、黄钇钽矿花岗岩的岩石矿物

4种主要岩石类型的岩石结构和造岩矿物组成见表3-16。

表3-16 岩石结构及主要造岩矿物

(据李启津,1983)

天河石在锂白云母天河石花岗岩中天河石占25%。天河石在地表风化呈疏松白色粉末状,极似钠长石,而在地下深部呈现蓝绿色。李启津报道的矿物化学成分为:SiO263.4%,Al2O318.72%,K2O14.4%,Na2O0.98%,CaO0.05%,FeO0.00%,MnO0.03%,Li2O0.055%,Rb2O0.8%,Cs2O0.014%。矿物粒度一般为0.2~1.0mm,最大10mm。

云母类矿物从下部到上部由黑云母经白云母演变到锂白云母的规律明显。锂白云母含Li2O2.38%,含F2.78%。白云母含Li2O0.44%~0.5%,含F0.8%~1.19%。

锂白云母天河石花岗岩以出现变种云母、天河石且不见钠长石为特征。与褐钇铌矿花岗岩及自交代型花岗岩的区别明显。俄罗斯外贝加尔产出的天河石花岗岩(库兹缅科)均含钠长石而不见黄钇钽矿。可见,黄钇钽矿花岗岩有它自己的特殊性。

三、黄钇钽矿花岗岩的岩石化学

4种岩石类型的岩石化学组分见表3-17。

表3-17 岩石化学组分(wB/%)

(据李启津,1983)

按硅碱岩石化学分类,黄钇钽矿花岗岩属正常的花岗岩,并表现出从下部岩石到上部岩石,其岩石化学类型有由碱性花岗岩向正常花岗岩演变的趋势。按里特曼指数的碱度类型,岩石属钙碱性-钙性-过钙性系列,即从下部岩石向上部岩石,其碱度类型由钙碱性(正常太平洋型)过渡到钙性(强太平洋型)最后到过钙性(极强太平洋型)。

与黎彤中国花岗岩平均值相比,该类岩石富Si、K贫Al、Na,富Mn贫Ca、Mg、Fe,富H2O+、F、CO2而贫P等。

与自交代型花岗岩相比,岩石化学类型虽属碱性花岗岩但以钾质为主,另外,出现过钙性(极强太平洋型)岩石;岩石化学组分显示高Ca低Fe、Mn、Al,高H2O+、CO2而低F,高K而低Na。其间的不同是显而易见的。

每个氧化物(元素)与黎彤值、褐钇铌矿花岗岩、自交代型花岗岩的比较结果如下:Si高于黎彤值,接近于褐钇铌矿花岗岩和自交代型花岗岩;Ti低于黎彤值和褐钇铌矿花岗岩,接近自交代型花岗岩;Al低于黎彤值和自交代型花岗岩,接近褐钇铌矿花岗岩;Fe值最低;Mn高于黎彤值,接近褐钇铌矿花岗岩,尚达不到自交代型花岗岩水平;Mg低于黎彤值和褐钇铌矿花岗岩,与自交代型花岗岩相当;Ca低于黎彤值和褐钇铌矿花岗岩,却高于自交代型花岗岩;Na低于黎彤值和褐钇铌矿花岗岩,更低于自交代型花岗岩;K高于黎彤值和自交代型花岗岩,接近褐钇铌矿花岗岩;P低于黎彤值和褐钇铌矿花岗岩,接近自交代型花岗岩;H2O+高于黎彤值和褐钇铌矿花岗岩,甚至高于自交代型花岗岩;F高于黎彤值和褐钇铌矿花岗岩,尚达不到自交代型花岗岩水平。

从下部到上部,随着岩石类型的变化,岩石化学组分也呈现规律性变化:Si、Al、Ca有增高趋势,F、H2O+也依次增高,Fe、Mn明显减少。

最后需要指出,据不同研究人员的岩矿鉴定认为,白云母奥长石花岗岩和白云母钾长石花岗岩的碳酸盐化现象明显,甚至强烈。这一点对该矿床(区)是很特征的。至少CO2含量是高的;经比较显示,该类型矿床在岩石化学组分上独具特点。

四、黄钇钽矿花岗岩的副矿物

已查明的副矿物有37种。各岩石类型主要副矿物见表3-18。

表3-18 副矿物组成

(据李启津,1983)

副矿物组成有如下几个特点:

1)铌和钽主要呈十分特殊的黄钇钽矿,含量为79~123g/t,达工业品位,次为钇钽铁矿。至于铌钽铁矿、细晶石及褐钇铌矿等铌钽矿物,虽有所见,其量甚微。所有的铌钽矿物都集中分布在锂白云母天河石花岗岩带中。与铌钽矿物共生的有黑色磁性锡石(616~683g/t)、独居石和变种锆石。

2)稀土元素矿物含量高,达工业品位。除呈铌钽酸盐的黄钇钽矿和钇钽铁矿外,主要呈氟碳酸盐的氟碳钙钇矿。此外,尚有磷酸盐的独居石、磷钇矿及硅酸盐的硅铍钇矿,表现为选择性钇族稀土元素矿物占优势,并与复合稀土元素矿物及选择性铈族稀土元素矿物共生。各岩性带中稀土元素矿物种类有明显差别:锂白云母天河石花岗岩带中主要是黄钇钽矿,次为独居石;白云母奥长石花岗岩带中仅出现磷钇矿(50g/t),与其共生的是硫化物;白云母钾长石花岗岩带中主要是氟碳钙钇矿(大量)和硅铍钇矿(大量),与其共生的有浅色锡石(20~290g/t)和普通锆石。

3)锆铪矿物含量低(ng/t),锂白云母天河石花岗岩带中为变种锆石,其他为普通锆石。

4)不出现钛矿物,铁矿物也极少见,并以菱铁矿为特征。

5)石榴子石较多(195~1408g/t);黄玉(78g/t)和萤石含量一般;电气石、磷灰石少见。

从铌钽稀土元素的主要矿物种类和不出现钛矿物以及石榴子石多而黄玉、萤石相对少等特点看,该类型与自交代型花岗岩及褐钇铌矿花岗岩明显不同,也是其独特性的一个方面。

黄钇钽矿黄—黄褐色,长柱状、板状、板柱状晶形,部分已似晶体化,粒度为0.076~0.1mm,密度为6.81~6.87g/cm3,摩氏硬度6.6。矿物含Nb2O59.15%,Ta2O549.38%,RE2O332.98%。主要稀土元素氧化物的配分为:Y2O348.8%,Dy2O310.3%,Yb2O39.5%,Er2O36.4%,Gd2O35.2%,Ce2O35.0%。

钇钽铁矿黑褐色—棕褐色,柱状、板状晶形,粒度为0.075~0.2mm,密度为6.81g/cm3,摩氏硬度5.45。矿物含Nb2O510.5%,Ta2O539.0%,Y2O312.5%,Er2O32.0%。

氟碳钙钇矿浅黄、乳白及砖红色,不规则粒状集合体,粒度0.1~0.15mm,密度为3.41~4.41g/cm3。与萤石密切共生,交代硅铍钇矿和锂白云母。矿物含∑Y2O330.63%,∑Ce2O39.15%。

硅铍钇矿浅绿色,不规则粒状,少数短柱状和长柱状,粒度0.08~0.3mm,密度为4.28g/cm3,摩氏硬度6~6.5。矿物含RE2O348.59%,BeO7.94%。

五、黄钇钽矿花岗岩的稀有稀土元素

4种岩石类型的稀有和稀土元素含量见表3-19。

表3-19 稀有元素含量(wB/%)

(据李启津,1983)

除上述稀有、稀土元素之外,岩石尚含Rb2O0.1967%和Cs2O0.0079%。

稀有元素分布状况表明:

1)Ta和Li高于维氏值,有向上部岩石带富集现象。Rb和Cs的分布富集大体同前两个元素。

2)Nb的含量接近或略高于维氏值,有向上部岩石带贫化的趋势。

3)稀土元素含量,在下部岩石带明显低于维氏值而中上部岩石带明显高于维氏值。

钽在上部岩石带达到工业富集,稀土元素在中上部带达到工业富集。钽(Ta2O5)的分配率:黄钇钽矿49.99%,钇钽铁矿7.78%,铌钽铁矿6.25%,细晶石6.00%,锡石4.85%,天河石10.0%,锂白云母9.6%,石英2.79%。可见,主要富集钽的矿物为黄钇钽矿,主要分散钽的矿物为天河石和锂白云母。稀土元素在上部岩石带主要呈黄钇钽矿,在中部岩石带主要呈氟碳钙钇矿和硅铍钇矿。锂主要赋存在锂白云母中,次为进入白云母中。

稀有稀土元素分布富集的上述特点,与自交代型花岗岩及褐钇铌矿花岗岩有较大区别,显示出其独特性。

六、黄钇钽矿花岗岩的成因

牛岭坳岩体分布在大埠复式花岗岩基东部外接触带1.5km处。据同位素测年及地质观察,大埠复式岩基由两期岩浆活动形成,主体的中粗粒似斑状黑云母花岗岩形成于晚侏罗世,到早白垩世时部分重熔再生改造而形成下汶滩岩体,岩性为细粒似斑状黑云母花岗岩。两期岩体均为Nb、Ta、Li、Rb、Cs等稀有元素高丰度的花岗岩。牛岭坳岩体富含Nb、Ta、Li、Rb、Cs,与大埠岩基的组分继承性是明显的,测得的年龄值也相当于下汶滩岩体。综合时间、空间、组分继承三方面特征认为,牛岭坳岩体也应是大埠复式岩基的主体岩石到早白垩世重熔再生改造而成,与下汶滩岩体为同源同期,仅牛岭坳岩体处于该期岩体顶部或外带而下汶滩岩体处于中下部或内带。

两期岩体的年龄及稀有元素含量见表3-20。

表3-20 同位素年龄及稀有稀土元素含量

牛岭坳岩体各带岩石之间为渐变过渡关系,与下汶滩等同期岩体之间也未见突变界线,说明岩石分带不是熔体分离的结果,各带岩石有序分布也不可能是多次重熔造成的,推测岩石分带应是碳酸盐化-白云母化(钾化)强弱不同的结果。

比较稀土元素含量在大埠岩基、下汶滩岩体及牛岭坳岩体各带岩石之间的分布发现,牛岭坳岩体的下部岩石带即黑云母钾长石花岗岩带,出现明显的稀土“淋滤”现象,其值远低于维氏值,说明稀土元素在岩石分带过程中进行过重新分配,即下部带被“淋滤”掉的稀土元素被带到中上部带“淋积”富集成矿。锂的分布与稀土元素相同,也出现“淋滤”贫化带和“淋积”富集带。推测铌和钽也应有“淋滤”贫化带和“淋积”富集带,只是钽的“淋滤”贫化带在下而“淋积”富集带在上,铌则相反,“淋滤”贫化带在上而“淋积”富集带因揭露深度不足尚未发现。

比较稀有稀土元素分布与岩石化学组分的相关性可和,稀土元素、钽、锂与氟、水、铝呈同步正消长,铌却相反。与自交代型花岗岩相比,钽、锂与氟、水、铝的正消长大体一致,而稀土元素截然不同,自交代型花岗岩呈负消长而牛岭坳呈正消长。上述不同应与碳酸盐化发育(牛岭坳)有关。

综合上述几点认为,牛岭坳岩体的岩石分带亦即稀有稀土元素分布富集,应是岩浆结晶过程中分泌出的F-H2O-CO2气热溶液集中在封闭条件较好的岩体顶部或外围岩枝处,在进入岩浆晚期或岩浆期后对岩体进行“淋滤”交代和“淋积”富集的结果。石英包裹体测温为305℃,证明应属气热期。

牛岭坳黄钇钽矿花岗岩,应是晚侏罗世花岗岩(具稀有稀土元素高丰度)到早白垩世被重熔再生改造而成的岩浆期后气液交代矿床。与褐钇铌矿花岗岩相比,同源性接近;与自交代型花岗岩相比,成矿阶段和赋矿部位部分接近,显示其具有独特牲。

苏州善安浜超大型钽矿床地质特征及成因分析

何坚平

(江苏省地质调查研究院,南京210018)

摘要:江苏苏州善安浜钽矿床是江苏省地质调查研究院开展国土资源大调查所取得的重大成果之一。该矿床主要为钠长石(化)花岗岩类矿床。矿体主要赋存于隐伏花岗岩体隆起部位的顶部的钠长石花岗岩,极少量赋存于花岗伟晶岩中。自上而下分为3个矿体:Ⅰ矿体为钽矿,伴生铌;Ⅱ、Ⅲ矿体为铌矿体。矿石矿物主要为铌钽铁矿系列,自形-半自形细粒结构,星散浸染状构造。主要有益组分为钽、铌,伴生有益组分有锂、铷、铯、锆、铪。钽、铌主要赋存于铌钽铁矿系列中,铌钽铁矿主要嵌布于长石、云母及锆石、石英粒间。矿石可选性好。估算的资源量:钽达超大型矿床规模;铌达中型矿床规模。

关键词:钽矿;矿床地质特征;矿床成因;苏州善安浜

苏州善安浜钽铌矿床位于苏州西部浒关镇境内,是1989年原江苏省地矿局第四地质大队钻探验证磁异常时发现的。近年来,江苏省地质调查研究院在善安浜继续开展钽矿国土资源大调查后,取得了重大进展,并于2002年5月提交了《江苏苏州善安浜钽矿评价报告》。善安浜钽矿床资源量估算,经江苏省矿产资源储量评审中心评审,江苏省国土资源厅以“苏国土资储备[2005]30号”文认定,Ta2O5资源量达超大型,Nb2O5资源量为中型规模。

1 区域地质背景

苏州善安浜钽铌矿床,处于扬子准地台、下扬子台坳、南通—苏州陷褶带、太湖断块、光福断凸边部,北东侧为苏(州)—(无)锡基底断裂,南东方向有湖(州)—苏(州)深断裂,联合控制北东深部岩浆房成生及向南西浅部斜向贯入的岩浆活动,是重要的控岩构造。区域岩浆活动强烈,侵入岩、火山岩分布较广,主要形成于印支期至燕山期,主要有著名的苏州花岗岩。

2 成矿地质条件

2.1 地层

善安浜钽矿区为第四系冲湖积平原,第四系厚达百余米,基岩均由钻孔揭露,地层由老至新有二叠系龙潭组、长兴组、三叠系青龙组、侏罗系黄尖组。

龙潭组(P2l):为矿体直接顶板,岩性为灰、深灰色泥质粉砂岩、粉砂质泥岩、细砂岩、长石石英砂岩等,遍及矿区。

长兴组(P2c):位于龙潭组之上,岩性为白至灰色大理岩、白云质大理岩及大理岩化灰岩。为矿体间接顶板。分布较广泛。

青龙组(T1q):见于善安浜背斜的两翼。岩性为灰-灰白色大理岩、大理岩化灰岩及泥质灰岩。

黄尖组(J3h):仅见于矿区的北东部,为一套中酸性熔岩及相应的火山碎屑岩。

2.2 构造

苏州西部印支期地质构造以褶皱为主,形成有木渎向斜和镇湖背斜,燕山期则以断裂构造为主,主要发育区域性逆掩推覆和局部性逆掩叠瓦状两种逆推断裂。前者以潭山—倪芝圩双重滑脱逆推断裂为代表;后者如阳山、穹窿山、蒋墩弧形叠瓦状逆推断裂。矿区基本构造为一短轴倾伏背斜,轴向北东30°,向北东倾伏,核部地层为二叠系龙潭组,组成善安浜钽矿的“顶盖”,两翼依次为二叠系长兴组和三叠系青龙组。花岗岩隆起构造是控矿构造,成矿母岩为钠长石花岗岩,分布于以上短轴倾伏背斜的核部。花岗岩隆起范围1km×1.5km,向四周倾伏,倾角10°~27°,隆起高度>160m。钽(铌)矿床赋存于隆起构造顶部之钠长石花岗岩及花岗伟晶岩“壳”中。

2.3 岩浆岩

苏州西部岩浆活动频繁,延续时间自印支期至燕山晚期,以中酸性岩类为主,形成较大的岩体有:苏州花岗岩体、城隍山石英斑岩体,金墅二长花岗岩体、七子山—西塘村二长花岗岩体、青山花岗斑岩体、雅泥山—阳把山花斑岩岩脉群等。按岩石谱系,该区圈出的50个侵入体归并为4个超单元/序列、13个单元[1]。矿区位于苏州花岗岩(天平山超单元)向北东延伸的隆起部位,归属天平山超单元善安浜单元,岩性为钠长石花岗岩,岩石化学以低铁(Fe2O3)、富钠(Na2O)为显著特征。另有少量花岗伟晶岩和中基性岩脉。

3 矿床地质特征

3.1 矿体的的形态、产状与规模

善安浜钽矿为隐伏矿床,矿体平面形状呈椭圆形,北东—南西向展布,长轴长1800m,宽630m。矿体埋深于地表以下380.75~561.08m,自上而下分为3个矿体。Ⅰ矿体为钽矿体,伴生铌,矿体中部厚、向四周变薄,呈透镜状~似层状。其中Ⅰ-1富钽矿体厚度介于4.04~61.46m,平均厚31.81m,厚度变化系数65.35%;Ta2O5含量介于0.0050%~0.068%之间,平均0.0139%。Ⅰ矿体为主矿体,Ta2O5资源量占该矿床的85.92%;Nb2O5含量介于0.0030%~0.142%之间,平均0.0665%。Ⅱ矿体为铌矿体,伴生钽,矿体呈似层状,厚度为8.08~31.24m,平均17.06m,厚度变化系数43.00%;Ta2O5含量介于0.0032%~0.0085%之间,平均0.0058%,Nb2O5介于0.0564%~0.139%之间,平均0.0937%。Ⅲ矿体为铌矿,厚度小。矿体空间分布总体上钽下铌特征极为明显。Ⅰ矿体与Ⅱ矿体大多相连,仅局部有钠长石花岗岩(夹石)或龙潭组砂泥岩捕虏体隔开;Ⅱ矿体与Ⅲ矿体均被龙潭组砂泥岩捕虏体隔开(图1)。

3.2 矿石特征

矿床矿石类型有钠长石花岗岩型和花岗伟晶岩型两种,以前者为主,约占99%。本文主要叙述钠长石花岗岩型矿石类型。

钠长石花岗岩型矿石:呈灰白-灰色,中细粒自形-半自形晶粒状结构,星散浸染状构造。已查明矿物有51种,其中金属矿物29种,非金属矿物22种。以非金属矿物占主体,长石、石英、云母等3种造岩矿物占总量的99.0%。主要有用矿物(矿石矿物)为铌钽铁矿系列及细晶石,占0.0798%,另有微量锆石、萤石、黄玉等。岩石普遍具强弱不等的钠长石化。

钠长石花岗岩型矿石岩化指数:SiO2含量67.07%~75.41%,平均71.73%,A12O3/Na2O+K2O+CaO(mol)=1.017~1.137,平均1.058,logA·R=4.288~5.726,平均5.102,属准铝质弱碱性岩石类型。

3.3 矿石有益组分的赋存状态

矿石主要有益组分为Ta2O5、Nb2O5,伴生有益组分有Li2O、Rb2O、Cs2O、ZrO2、HfO2。Ta2O5、Nb2O5,主要以铌钽铁矿形式存在,极少量为细晶石。铌钽铁矿中钽、铌的分配率分别为81.25%和85.55%,其余在长石、石英、云母中钽的占有率分别为14.85%、2.34%和1.56%,且这部分钽也是以铌钽铁矿的形式存在,但难以解离。经电子探针分析:含钽铌钠长石花岗岩中铌钽铁矿系列,铌与钽、铁与锰为完全类质同像,替代范围广、数量大,铌钽铁矿中Ta2O5含量从2.32%至77.35%,Nb2O5含量从1.40%至76.46%,Ta2O5:Nb2O5比值在矿床顶部为2.48~1.64,下部为0.06~0.03,平均0.2,还有极少量钛、锆、稀土、钍等的混入。形成了钽铁矿、铌钽铁矿、铌钽锰矿、钽铌铁矿和铌铁矿等5种矿物,且呈现一定的垂直分带,上部主要为富含钽的铌钽铁矿,下部为富含铌的铌铁矿。铌钽铁矿为最主要的有用工业矿物,是铌、钽存在的主要形式。

图1 善安浜矿区Ⅰ勘探线剖面图

铌钽铁矿多呈自形、半自形晶粒状,少数为他形粒状,粒径在0.076~0.5mm之间占87.89%,主要呈粒间嵌存,占铌钽铁矿总量的95.04%,多以单体状态呈浸染状分布于钠长石花岗岩的基质中,在0.15~0.076mm粒级样品中铌钽铁矿解离率达95.86%。

伴生有益组分:ZrO2、HfO2主要以锆石形式存在,Li2O主要以含锂白云母、铁锂云母、黑鳞云母及锂云母的形式存在,Rb2O在云母、钾长石中较为富集,Cs2O主要富集于云母中。

4 矿床成因

4.1 矿床成因分析

(1)钽、铌矿体绝大部分产于早白垩世善安浜单元钠长石花岗岩中,极少量产在花岗伟晶岩内。

(2)善安浜单元钠长石花岗岩侵位于善安浜背斜核部,呈顶盖状位于大焦山单元(J3Dγ)中粗粒花岗岩、金山单元(K1Jπγ)斑状花岗岩之上,部分地段穿插于天池单元(K1Tγ)中细粒花岗岩内,是岩体隆起的最上部,且规模相对较小。

(3)善安浜单元钠长石花岗岩呈灰白-灰色,中细粒结构,主要矿物成分为钠长石(20%~63%)、钾长石(15%~35%)、斜长石(10%~15%)、石英(25%~35%)、云母类(铁锂云母、白云母等,2%~4%),另有微量锆石、萤石、黄玉等;岩石化学成分显示该岩石为准铝质弱碱性类岩石。大量薄片鉴定资料显示,岩石普遍具有强弱不等的钠长石化,晶形较好、表面洁净的钠长石交代原岩中的石英、钾长石、斜长石,使后者形态不规则或呈残留状。钠长石化具有面性蚀变特征,并伴有少量黑鳞云母(铁锂云母)化。

(4)钽铌矿与钠长石化关系密切,通常存在钠长石化强烈、钽铌更为富集的现象。

(5)钽铌分带明显,矿体上部钽相对富集,下部铌相对富集,中间呈连续渐变关系。

(6)苏州地区的花岗岩为一自晚三叠世至晚白垩世多旋回、多期次的酸性杂岩体,据苏州西部超单元填图资料,铌钽含量在晚三叠世光福序列岩石中,一般低于克拉克值,而在晚侏罗世至早白垩世的天平山超单元中,则由早至晚有逐步增高的趋势,最高值均出现在晚期的善安浜单元和横山单元。横山单元中Ta、Nb含量分别为349.6×10-6和11.4×10-6,富集系数分别为16.65和3.23。善安浜单元在地表未见,而在矿区该单元岩石即为钽铌矿体。

由上述特征可以看出,善安浜单元钠长石花岗岩既是含矿岩体,也是钽铌的成矿母岩。在岩浆分异阶段,铌钽相对富集并残留在晚期岩浆中,富铌钽富钠岩浆在热力梯度作用下上升,引起花岗岩的自变质-钠化,并同时析出铌钽(铌钽铁矿),且多以单晶状态呈星散状嵌布于钠长石花岗岩的基质中,主要嵌布于云母、长石、石英之间。同时,由于铌钽元素在地球化学性质上的微小差别,致使在具多阶段活动特征的同一岩体中,铌矿床形成较早,而钽矿床则形成较晚[2]。在空间上表现为铌矿体往往靠近岩体内部(下部),钽矿体则位于岩体的边部(上部)。

综上所述,善安浜钽矿的成因类型属钠长石(化)蚀变花岗岩类型矿床[3]。

4.2 成矿控制因素

(1)构造:花岗岩隆起构造。隆起体为花岗岩组成,中心位于善ZK1孔附近,隆起高度大于160m,走向北东,向四周倾斜。构造隆起顶部为富含钽铌钠长石花岗岩及花岗伟晶岩,隆起构造为控矿、容矿构造。

(2)岩浆活动:苏州主体花岗岩,即天平山超单元,属中酸性A型花岗岩。具有多次侵入;钽铌高背景含量;挥发分氟含量高;具广泛钠长石化蚀变。

(3)围岩:善安浜钽铌矿位于善安浜背斜的核部,上部围岩为二叠系龙潭组,岩性主要有泥质粉砂岩、粉砂质泥岩、泥岩、粉砂岩、石英砂岩等,岩芯完整,裂隙不发育。

5 结束语

善安浜钽矿床属隐伏矿床,矿石类型主要为钠长石花岗岩,产于苏州花岗岩体向北延伸之局部隆起部位的顶部,顶板为龙潭组砂泥岩。矿床上钽下铌特征明显,自上而下分为3个矿体。Ⅰ矿体矿石物质成分研究表明:铌钽铁矿是最主要有用矿物,占有用矿物的99.87%,呈自形-半自形晶粒状结构,微细粒星散浸染状构造,主要呈粒间嵌存嵌布于云母、长石、石英、锆石间;87.89%的铌钽铁矿颗粒粒径在0.076~0.5mm之间,然而0.15~0.076mm粒级样品中铌钽铁矿的解离率达95.86%,解离性甚好。善安浜钽矿床Ⅰ矿体经重——磁——浮联合工艺流程选矿试验,获得钽铌精矿产品,品位(TaNb)2O552.409%,回收率(TaNb)2O569.62%;另有副产品:长石精矿、石英精矿、云母精矿及锆铪精矿可综合开发。善安浜钽矿是苏州花岗岩地区找矿取得的重大突破,研究善安浜钽矿找矿标志和成矿规律,在长江中下游地区寻找该类型矿床具有重要意义。

参考文献

[1]江苏省地质矿产调查研究所.江苏省苏州西部花岗岩区谱系法填图方法验试报告.1993

[2]刘源骏等.铌钽矿地质及普查勘探.北京:地质出版社,1979

[3]江苏省地质调查研究院.江苏苏州善安浜钽矿评价报告.2001

[4]WangRC,FontanF,XuSJetal.Theassociationofcolumbite,tantaliteandtapioliteintheSuzhougranite,China.Canadian

[4] Wang R C, Fontan F, Xu S J et al. The association of columbite, tantalite and tapiolite in the Suzhou granite, China. Canadian Mineralogist, 1997(35):699~706

Geologcal Characteristics and Mineralization Analysis of the Super Large-scale Ta Ore in Shan’ anbang, Suzhou, Jiangsu Province

He Jianping

(Jiangsu Institute of Geological Survey, Nanjing 210018)

Abstract: The Ta orebody is one of the outputs of the integrated investigation of land and resources assigned by Jiangxi institute of geological survey. It mainly consists of Albites and Granites, lies in the top of the insidious granite ridg y part, but little lies in the granites pegmatites .From top to bottom there are three parts: Part Ⅰ Ta ore, incidentally with Nb; Part Ⅱ and Ⅲ are Nb ore. Ore and mineral mostly comprises the series of Nb, Ta and Fe, with euhedral-hypidiomorphic fine grained texture and sporadic dip-dyed structure. Its primary instructive components are Ta, Nb with incidental Li, Rb, Cs, Zr and Hf. Metal Ta and Nb locate in the series of Nb, Ta and Fe, which mostly scatter about the ore of feldspar, isinglass, zircon and quartz. Ore have good selectivity. It’s estimated resources amount: Ta ore is of super large-scale and Nb is of medium-sized scale.

Key words: Ta deposit ; Geological characteristics; Mineralization analysis; Shananbang, Suzhou

怎样鉴别钽铌矿

钽铌矿是指含有钽和铌地矿物的总称。可作矿石开采的主要由钽铁矿、铌铁矿和烧绿石。

钽(Ta)铌(Nb)都属于高熔点(钽 2996℃、铌2468℃)、高沸点(钽5427℃、铌5127℃)稀有金属,外观似钢,灰白色光泽,粉末呈深灰色,具有吸气、耐腐蚀、超导性、单极导电性和在高温下强度高等特性。用于制备氧化钽、氧化铌,提炼钽、铌等。品位分析可以通过专用的钽铌矿浪声矿石分析仪进行快速分析。

中国是世界上铌、钽、锂、铍等稀有金属矿产资源最丰富的国家。

中国的锂、铍、铌、钽矿的储量在世界上都居第一二位。

据美国矿业局(1981~1994年)估计,世界锂、铍、铌、钽矿产储量基础为:锂(金属量)840万吨,铍(金属量)72.6万吨,铌(金属量)420万吨,钽(金属量)3.5万吨。中国这4种矿产,据地质矿产部举办的《新中国成立四十周年地矿工作成就展览》统计资料(地质出版社,1992年出版):我国钽矿、锂矿占世界第1位,铌矿、铍矿均占第2位。

钽矿分布于13个省(区)的92个矿区,总保有储量Ta2O5 8.4万吨,居世界首位; 从地区分布看,江西钽矿最丰富,内蒙古、广东次之,三省合计占全国钽储量72.5%。铌探明储量的以铌为主的矿区有99处,铌的工业储量660万吨,居世界第二;而另一说,根据新的勘探成果,中国铌矿储量占世界的91%,可能已跃居第一位。

我国的资源优势明显特点钽矿床规模小,矿石品位低,嵌布粒度细而分散,多金属伴生,造成难采、难分、难选,回收率低;赋存状态差,大规模露采的矿山较少。

我国没有独立的铌矿山,从我国大部分钽铌矿床品位都接近或略高于最低工业品位指标。Ta205品位超过0.02%的几乎没有,而Nb205品位超过0.1%的也只有几个碳酸岩类型的矿床,其它类型矿床Nb205品位均在0.02%左右。

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