(三)变质矿床的成矿地质条件和富集因素

如题所述

目前开发利用的稀有稀土元素变质矿床不多。矿床类型中所列出的3类变质矿床,主要富集稀土元素和锆,特别是重稀土元素,它们或作为副产品回收,或作为风化壳砂矿开采,有的目前尚未提到开发议事日程上来。此外,由于经受变质改造,含矿岩石的原始面貌难以恢复,有关矿床成因及成矿物质来源等问题难以查清,妨碍了对这类矿床的深入研究。下面仅以湖北应山广水及大悟邓家湾火山-沉积变质矿床为例进行讨论。这两个矿床的矿体产状、矿石组成以及赋存的层位均相同。

1)构造:含矿地层属元古宇红安群。所在地区位于中朝地台与扬子地台间秦岭大别山造山带的武当-淮阳隆起内,地层走向北西。其中矿层赋存于区域殷家沟-老虎冲复式向斜内的次一级向斜构造的核部倾伏端。向斜倾伏端具有保存矿层的良好地质条件。向斜中更次一级的小型紧密褶皱影响到矿层的厚度及产状。区内断裂构造发育。区域南侧有扬子地台北缘深断裂作北西向展布。沿断裂带分布着大量长英质片岩和绿片岩,成分分别相当于流纹岩和玄武岩,意味着区域发育着双峰式火山岩套,指示该地带元古宙时为一裂谷构造环境。广水和邓家湾的含矿岩石,岩石成分即相当于酸性流纹岩。

2)岩石:含矿层属元古宇红安群黄麦岭组中段,矿化岩石有二长浅粒岩、钾长浅粒岩、钠长浅粒岩、钠长变粒岩、白云钠长变粒岩、白云钠长石英片岩、白云石英片岩、绿泥绿帘钠长片岩等。其中主要矿化岩石为浅粒岩和变粒岩。矿层顶底板岩石均为绿泥绿帘钠长片岩,与矿层整合产出,逐渐过渡。区域岩石变质程度大致相当于绿片岩相。矿化浅粒岩又以二长浅粒岩为主,主要造岩矿物有钠长石、微斜长石、石英及少量白云母。主要副矿物是磁铁矿和赤铁矿。此外常见磷灰石、榍石、褐帘石等。稀有稀土矿物有硅铍钇矿、褐钇铌矿、磷钇矿及锆石,以硅铍钇矿为主,其常与石英连生或被包裹在钠长石中。矿化变粒岩中以白云钠长变粒岩为主。与上述浅粒岩相比,岩石中白云母大量增加,微斜长石显著减少。副矿物和稀有稀土矿物特征与矿化浅粒岩中的相同。在顶、底板绿泥绿帘钠长片岩直接靠近矿层部位,有时钇铍含量增高构成绿片岩型矿石,主要由钠长石、绿泥石及绿帘石组成,主要产出硅铍钇矿。红安群黄麦岭组下段当地又称含磷岩段。该岩段顶部普遍见有一层或两层含磷层,主要由含磷大理岩组成,是区域地层对比的标志层,也可作为本类钇铍矿的找矿标志。

3)成矿物质来源:依据吴澄宇等的论述(Wu Chengyu et al.,1993),有关矿床成因及成矿物质来源有三种认识:①古砂矿说,成矿物质来自北部古陆;②变质溶液交代说,成矿物质来自北部混合岩;③火山沉积说,成矿物质由火山岩浆带来。古砂矿说认为本区古元古代为滨海-湖区,其北部为准阳古陆中华山半岛。古陆上混合花岗岩广布,产出独居石、磷钇矿、锆石等稀有稀土矿物。广水及邓家湾当时位于滨海地带,古陆上的稀有稀土矿物被海水搬运到海滨,富集形成砂矿层,经后来绿片岩相变质作用而形成今天的含矿岩石。古砂矿说难于解释硅铍钇矿的成因,该矿物不耐磨,经不住长距离搬运。变质溶液交代说认为,矿层中的钇、铌、锆等也来自北侧古陆混合岩,但不是呈矿物态带来,而是呈元素态由变质溶液带来。原岩在遭受混合岩化作用时导致岩石中这些元素活化,它们与钠结合随溶液渗透进入上覆岩石中,岩石中的白云母分解后游离出来的铍与溶液中的钇结合,以硅铍钇矿沉淀。溶液中的锆、铌也相应以矿物形式晶出。成矿主要应归因于变质溶液对沉积岩的交代作用。这种认识难于说明含矿岩石的矿层产状,以及岩石中稀有稀土矿物的早期晶出。火山沉积说认为矿化主要与浅海水域高度分异演化的流纹岩岩浆活动有关。深处上升并以火山喷发沉积方式形成的流纹岩本身已带有钇、铍、铌、锆等元素。虽经历区域变质作用,岩石中这些元素的含量和状态并无大的改变。含矿岩石的矿层产状、微量元素地球化学研究,以及硅铍钇矿等呈副矿物赋存在岩石中等,支持这种认识。另外,国外已有类似火山沉积稀有稀土矿床的例子。在国内,内蒙古巴尔哲碱性花岗岩型钇、铍、铌、锆矿床,在岩石成分和矿化特征上与广水、邓家湾矿床极为相近。

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