青海可可托海花岗伟晶岩脉矿脉特征及成因

青海可可托海花岗伟晶岩脉矿脉特征及成因

1海花岗伟晶岩带稀有金属矿区分布在青河-哈龙岩浆岩带。从哈龙岩浆岩到青河，东西流经海、东海和朝河，南北长320公里，南北宽30.40公里。该带产于许多纯金属花岗伟晶岩脉。可可托海花岗伟晶岩矿床处于片麻状黑云母花岗岩体顶板凹陷斜长角闪岩残山内,面积12km2,有花岗伟晶岩脉25条,花岗伟晶岩脉产于斜长角闪岩体之中,已发现矿物76种(包括变种)。其中的3号矿脉形态特征独一无二,其规模巨大、交代作用强烈、结晶分异完善、矿化特征明显、工业价值巨大,因此而驰名于国内外。23岩钟状体3号脉3号矿脉的形态由岩钟状体及缓倾斜脉状体两部分组成,空间形态象一顶实心的草帽。总体形态是走向310°～335°,沿走向长度2000m,倾向南西,沿倾向长1500m,倾角10°～40°。其上盘产有大小不等的似岩钟状膨胀体,并沿倾斜方向呈阶梯状缓倾斜脉状体,向北尖灭,向西南延深。岩钟状体部分地表形态近似歪把梨形,走向335°,沿走向长度250m,宽250m,深250m。倾向北东,倾角上盘40°～80°,下盘80°。缓倾斜脉状体部分也近似歪把梨形,沿走向长度2000m,沿倾斜长1500m,厚度20～60m,平均40m。3号矿脉结构带,岩钟状体与缓倾斜脉状体不同。岩钟状体可分为9个带,各带无论沿水平方向或垂直方向都是连续的对称的呈环带状构造。缓倾斜脉状体可分为7个带,边部结构带连续,内部结构带断续,而上下盘结构带不对称,故称为不对称带状构造。岩钟状体与缓倾斜脉体由边部两结构带把二者衔接在一起而构成为3号脉整体。岩钟状体的结构带由外向内依次为:2.1细粒钠长石巢状体直接与围岩接触,界线清楚,次要含铍矿带。环形长665m,厚3～7m,个别10m,垂深220m。以文象变文象结构伟晶岩为主,与围岩接触处往往有10cm厚的石英-白云母边缘体,与Ⅱ带接触处常含有细粒钠长石巢状体。矿物组成为斜长石50%,石英30%,钠长石17%,白云母6%,还有石榴子石、电气石、磷灰石、绿柱石等。2.2巢体表面矿物组成细粒钠长石矿带长620m,厚度3～6m,膨胀处8～10m,垂深220m,呈不规则的巢状体分布,大小由几厘米到几米长,个别长达30m,宽17m,在巢体边缘常伴有石英-白云母集合体。矿物组成为微斜长石50%、钠长石33%、石英10%、白云母4%、绿柱石1.13%。还有磷灰石、锂辉石、金红石、黄铁矿等。2.3垂深5m的带由块体微斜长石及巨文象结构块体微斜长石为主体构成的结构带,结构带长580m,该带厚0～35m,平均18m,垂深185m。与Ⅱ带接触处常含少量细粒钠长石巢体与Ⅳ带接触处常含少量石英-白云母巢体。矿物组成为微斜长石85%～90%、石英10%～12%、白云母2%。2.4矿带长、厚以石英-白云母集合体为主,块体微斜长石为次组成的结构带。矿带长520m,厚4～13m,平均5m,垂深185m。矿物组成为石英54%、微斜长石20%、白云母15%、钠长石8%,此外还含绿柱石和钽铌铁矿。2.5叶钠系垂深区以叶钠长石为主,石英、锂辉石为次组成的矿带,长400m,矿带厚3～30m,平均11m,垂深132m。该带与Ⅳ带接触界线清楚,与Ⅵ带呈渐变过渡关系。矿物组成为叶钠长石50%～60%、石英20%～30%、锂辉石12%～15%、白云母4%～5%,锂辉石多为玫瑰色和白色、浅绿色,半透明,板状晶体,晶体长10～30cm,个别达0.5～1.0m。还含有石榴子石、电气石、锆石、磷灰石等。2.6带-垂深剖面的形态以石英-锂辉石集合体为主,叶钠长石为次组成的。矿带长400m;厚3～15m,平均7m;垂深100m,与Ⅴ带之间界线不明显。划界时根据叶钠长石-锂辉石与石英-锂辉石的含量来确定。矿物组成为石英55%、叶钠长石22%、锂辉石17%、白云母3%,还含有绿柱石、石榴子石、磷灰石、锆石、铌钽锰矿等。2.7局部尖灭带由白云母-薄片钠长石或钠长石集合体组成。矿带长280m,厚5～7m,局部尖灭,最厚30～50m,垂深70m,与Ⅵ带、Ⅷ带界线明显。矿物组成为薄片状钠长石63%,石英15%,白云母12%,锂辉石6%,钾微斜长石2%,此外,还含有绿柱石、铌钽锰矿、细晶石、铯榴石和锆石等。2.8岩钟状体下状以锂云母-薄片钠长石集合体为主组成,含少量的白云母-薄片钠长石集合体。呈透镜体状分布在岩钟状体顶部Ⅸ带之上。并切穿Ⅶ、Ⅵ带,该带长30m,厚3～7m,垂深15m。倾向东及北东,倾角75°。矿物组成为锂云母64%,钠长石31%,绢云母3%,石英2%。此外,尚有铯榴石、钽铌锰矿、铀细晶石及铪锆石等。2.9岩钟状体中心以块体石英为主,块体微斜长石为次组成,位于岩钟状体中心。长35～107m,厚5～40m,垂深80m。在石英核的中心发育有微斜长石块体。石英无色,淡黄或淡红色,质地纯净。33块体矿物组成3号矿脉到目前为止,已发现76种矿物(包括变种),按各带矿石量加权平均得到的主要矿物平均成分,按多少依次为:微斜长石-条纹长石33.8%、石英31.7%、钠长石22.4%、白云母6.5%、锂辉石6.15%、绿柱石0.49%、电气石0.2%、石榴子石0.18%、磷灰石0.12%、锂云母0.05%、铯榴石0.005%,其它矿物0.405%。3号矿脉中的元素除了大量的常量元素如Si、Al、O、H、K、Na以外,还有Li、Rb、Cs、Be、Nb、Ta等稀有元素,这些稀有元素除Rb外,都构成了独立矿物。在伟晶岩分异演化过程中,常量元素和稀有元素都呈现系统的变化。稀有元素矿化与伟晶作用过程的不同地球化学阶段有密切联系。伟晶岩中造岩矿物的全部演化过程,实质上是表现在碱金属元素的相互转换。由此可将3号矿脉伟晶作用过程分出6个地球化学阶段,即:K(Na)、Na(K)、Na-Li、晚期Na(K)、晚期Li-Cs、Si地球化学阶段。⑴K(Na)阶段:首先晶出文象、变文象伟晶岩,其次是小块体伟晶岩、块体微斜长石带如第Ⅰ、Ⅲ结构带,矿化比较弱,铍弱矿化。⑵Na(K)阶段:随着大量含K矿物的晶出,Na的浓度增高,引起Na取代K的作用,发生在K阶段之后,或伴随K阶段进行,故在块体微斜长石(第Ⅲ带)的外边缘,即第Ⅱ带。本阶段富产Be矿物,其次是铌、钽矿物。K阶段之后,由于水解作用,微斜长石被白云母-石英所交代。Na(K)阶段中由于Na交代K,K被带出,而在钠长石外围形成白云母-钠长石-石英交代集合体。⑶Na-Li阶段:当伟晶岩熔体原始成分中Li的含量很高时才发生。在K(Na)、Na(K)阶段之后,首先是大量锂辉石结晶,紧随着是叶钠长石沿着锂辉石晶体面上结晶。最后石英晶出,形成了叶钠长石-锂辉石带(Ⅴ带)和石英-锂辉石带(Ⅵ带)。⑷晚期Na(K)阶段:主要表现为大量的钠长石晶出。在钠长石晶出晚期,有相当数量的白云母充填于钠长石板条状晶体间隙间结晶。当白云母特别富集时形成为白云母集合体。矿物富含Ta、Hf,以铌钽铁矿、细晶石、富铪锆石等矿化为特征,如Ⅶ带白云母-薄片状钠长石。⑸晚期Li-Cs阶段:是伟晶岩晚期阶段。Li在溶液中再一次富集。当熔体中含Cs较高,Cs也随之富集,开始仍有一定数量的钠长石晶出。最后形成大量锂云母的晶出,有的几乎全是锂云母集合体,常伴随有玫瑰色、绿色及多色电气石晶出。最后形成大量铯榴石。常常构成锂云母-铯榴石和石英-铯榴石矿物“结构单元”。主要是Li、Cs、矿物(锂云母、锂电气石、铯榴石)富集。其次是Ta、Nb矿物,如第Ⅸ带边部及Ⅷ带。⑹Si阶段:是伟晶岩作用的最后阶段,残余的SiO2于脉体的中心部位结晶成块状石英核。有时有富含Rb、Cs的晚期微斜长石晶出,如第Ⅸ带。有时有晶形完好的石英产于块体石英空洞之中。在伟晶作用过程中,随着多阶段的地球化学演化,稀有元素富集具有一定的规律性。由低级向高级阶段稀有元素富集规律是:在K(Na)与Na(K)阶段,以Nb(Ta)、Be矿化为主;在Na-Li阶段以Li(Ta、Nb)矿化为主;在晚期Na阶段以Ta(Nb)矿化为主;晚期Li-Cs阶段以Li、Cs、Rb矿化为主。3号矿脉各结构带由不同矿物组成。但每一种矿物的产出不是孤立的,是以矿物共生组合形式成集合形式出现,而集合体又具有特殊的结构形态。我们把这种在成因上有关的矿物组合并具有一定结构特征的集合体称为矿物“共生-结构体”。结构带就是由“共生-结构体”组成,但一个结构带往往有多种“共生-结构体”,同一种“共生-结构体”可以存在在于几个结构带中,结构带的划分则以其中最主要的“共生-结构体”而定。由于“共生-结构体”是组成结构带的最小单元,简称为“结构单元”。金属鈹的独立矿物主要是绿柱石,各含鈹“结构单元”含BeO的品位见图1。从图1可以看出,鈹金属与石英-白云母集合体、细粒钠长石集合体、白云母-石英-叶钠长石密切相关,这也决定了含上述“结构单元”较多的Ⅰ、Ⅱ、Ⅳ结构带为鈹矿石带。锂的独立矿物主要是锂辉石,其次有锂云母、磷锰锂矿、锂磷铝石、锂霞石及锂蒙脱石。这些矿物富集于叶钠长石-锂辉石、石英-锂辉石、白云母-薄片钠长石、薄片钠长石-锂云母及白云母-石英-叶钠长石“结构单元”中,见下图2。锂金属与叶钠长石-锂辉石、石英-锂辉石、薄片钠长石-锂云母“结构单元”密切相关。铌、钽的主要矿物为铌钽铁矿族矿物,其次是铀细晶石、铋细晶石等。各含钽铌“结构单位”含Ta2O5+Nb2O5的品位见图1。Ⅰ到Ⅵ带中铌、钽富集的“结构单元”(石英-白云母边缘体、石英-白云母-薄片钠长石集合体等)的Nb2O5/Ta2O5比值为1～5.14,所形成的多为钽铌锰矿。Ⅴ至Ⅷ带中铌、钽富集的“结构单元”内Nb2O5/Ta2O5比值为1～0.2,形成的矿物多为铌钽锰矿、铀细晶石、铋细晶石等。向深部不但品位增高,而铌、钽比值继续下降,钽更为富集。叶钠长石-锂辉石与石英-锂辉石中产出的多为铌钽锰矿,为薄片状、板状及块状晶体,大小一般(0.5～0.7)×10mm。较大晶体达2cm×5cm。分布非常不均匀,偶尔见到特别富集的矿巢(0.5～数平方米)品位达1%左右。白云母-薄片钠长石及锂云母-薄片钠长石中,除铌钽锰矿外,多为铀细晶石,其次是铋细晶石。铯元素主要以矿物铯榴石存在锂云母钠长石带、微斜长带等“结构单元”中,其“结构单元”铯的分散变化情况,见图4。铯榴石主要呈团块状产出,铯榴石矿巢,有时能产出数吨,矿巢中其它矿物很少,形成品位很高的以铯榴石为主的铯矿石。与铯榴石共生的主要矿物是晚期石英、叶钠