广西栗木锡铌矿床地质特征及成因

广西栗木锡铌矿床地质特征及成因

李木矿区位于广西壮族自治区永城县李木市。这是一家金属矿山，主要生产锡、镉、锆、锆等金属材料。目前,矿区内发现具有工业意义的内生金属矿床有:花岗岩型锡铌钽矿床、石英脉型钨锡矿床、长石石英脉型锡钨矿床和花岗伟晶岩脉型钽铌矿床等四种类型。本文主要论述花岗岩型锡铌钽矿床的地质特征及其控矿因素。(一)矿区地质特征1.质砂岩、板岩、泥质砂岩矿区由西向东依次出露有寒武系边溪组、泥盆系和石炭系地层(图1)。寒武系边溪组为浅变质砂岩、板岩、泥质灰岩等,是该区最古老的地层,为一套浅海相复理石建造;泥盆系为砂岩、石英砂岩、白云质灰岩和泥质灰岩等,与寒武系呈角度不整合接触,为碎屑岩建造;石炭系为碳质灰岩、条带状灰岩、泥质灰岩和碳质页岩等,与泥盆系呈断层接触,主要为碳酸盐岩建造。2.武系边溪组根据泥盆系与寒武系呈角度不整合接触,将本区可划分为基底构造层和盖层构造层。前者由寒武系边溪组组成,多为线状平行紧密排列的高角度复式褶皱;后者由泥盆系和石炭系地层组成,以南北向平行排列的平缓开阔褶皱为主。区内断裂构造主要有SN向和EW向两组,其次为NNE向、NE向;另外在隐伏岩体的上覆地层中广泛发育小型褶皱,宽度一般为几米至十几米。3.微量元素地球化学特征栗木花岗岩为一同源、同期、不同幕的复式岩体,产于多组构造复合部位,主体轴向南北,呈岩株状侵入上中泥盆系与石炭系地层,出露面积约1.5km2,深部可能是一个岩基,同位素地质年龄为160百万~196百万年(锆石,铀一铅法),属燕山早期产物。根据岩石、矿物特征,副矿物组合,接触关系和同位素年龄,将岩体分为三幕,各幕花岗岩中微量元素丰度见表1。第一幕岩性为细粒斑状铁白云母花岗岩,被第二幕花岗岩切割、包裹,细粒斑状结构,同位素地质年龄196百万~185百万年;第二幕岩性为细—中粒斑状锂铁白云母花岗岩和中粒似斑状锂铁白云母花岗岩,同位素地质年龄174百万年,具弱钨锡矿化,是内接触带钨锡石英脉型矿床的成矿母岩;第三幕岩性为细—中粒铁锂云母钠长石花岗岩,中细粒结构,同位素地质年龄160百万年,呈岩钟状突起,是钽铌、锡矿体赋存部位。4.岩石学和蚀变带的特征由于含矿花岗岩侵位浅,花岗岩成岩温度不高,表现为岩浆的机械贯入作用很强,花岗岩与灰岩的接触界线清楚,同化浸染轻微,主要为热变质引起灰岩的重结晶而大理岩化,矽卡岩很不发育,萤石化较为普遍。围岩蚀变总的来看,并不复杂,蚀变不强,蚀变带窄。蚀变类型与围岩性质有关,灰岩中主要是萤石化、大理岩化,其次有硅化、绢云母化,变质砂页岩中有硅化、电气石化、绢云母化、萤石化及黄铁矿化等。(二)矿床的地质特征1.锡矿体与铌、矿体的共生关系栗木矿区目前已发现三处花岗岩型锡铌钽矿床,即老虎头表露矿床、水溪庙隐伏矿床和金竹源隐伏矿床。上述矿床均位于第三幕花岗岩体的顶突部位,矿体是岩体的一部分,矿体呈厚薄不均的似层状或皮壳状。锡矿体平均厚度为12~18.7m,平均品位为0.260%~0.339%。三个矿床中除锡铌钽外,均伴有可综合利用的钨。锡矿体与铌、钽矿体的共生关系是:彼此重叠,如老虎头矿床(图2),或紧密相连,渐变过渡,如水溪庙、金竹源矿床(图3、图4)。水溪庙矿床锡矿体呈半月形位于钽矿体东侧。金竹源矿体在岩体凸起部分表现为中间厚而浅,岩体边部则薄而深。水溪庙和金竹源两个隐伏矿床在空间上具有典型的垂直分带特征,即在矿区内,围绕成矿岩体的矿化分带,表现为矿体、矿(岩)脉、线细脉,依岩体的远近顺序替变的垂直带状分布(图5)。2.利用次利用的矿物矿石的矿物成分较复杂,主要矿石矿物为锡石、锰钽铌铁矿,其次有细晶石、铌铁矿、钽金红石、黑钨矿、钨锰矿、白钨矿,可综合利用的矿物有富铪锆石,毒砂,黝锡矿,黄铜矿,闪锌矿、铁锂云母等;脉石矿物主要有长石、石英、云母、黄玉、萤石等。3.条抗构造大型构造矿石结构有自形粒状结构、压碎结构和交代结构。矿石构造以浸染状为主,次为条带状构造。浸染状构造较普遍,而条带状构造主要见于水溪庙矿床,表现为块状花岗岩中富含锡石的深灰色带和稀疏浸染状锡石的灰白色带交互成层出现。4.成矿元素、矿化富集规律栗木矿区三个含锡铌钽花岗岩型矿床的成矿元素平均含量见表2。老虎头、水溪庙、金竹源三个矿床的成矿元素含量变化、矿化富集规律基本一致。含矿岩体在垂向上表现为由岩体的深部向顶部,锡、铌、钽的含量由低到高,矿体均位于含矿岩体的顶部。矿区大量的钻孔资料表明,锡、铌、钽含量由岩体下部至上部普遍增高,均与岩体标高成正比关系,且锡、钽的增幅大于铌。(三)控制因素1.地壳调节的0.5%本区基底构造层(寒武系)中富含Sn、W、Cu,其含量均较地壳克拉克值和花岗岩克拉克值高几倍到十几倍。因此,本区岩浆中的Sn、W、Cu三元素有可能来源于寒武纪地层的重熔再生过程,本区花岗岩型锡铌钽矿床的主要物质来源也可能来自寒武纪地层。2.含矿岩石学分析矿区EW向和SN向断裂构造交叉发育组成该区构造基本格架,两组断裂交汇部位是含矿花岗岩就位有利场所;构造上几组断裂交叉部位,同时斜切次一级背、向斜地段,往往是花岗岩型锡铌钽矿床成矿有利部位。区内的小型褶皱是寻找隐伏岩体的标志,间接指示花岗岩型锡铌钽隐伏矿床的成矿有利地段。3.含锡铌矿花岗岩浆的侵入及岩浆期后的热液活动,提供了丰富的矿源和热源,并从物质来源及成矿热液迁移、富集诸方面控制形成了区内的含锡铌钽矿体。由表1可知,岩体中Sn、W、Ta、Nb含量远大于维氏值,岩体本身即为W、Sn、Ta、Nb的初始富集体,岩浆分异充分和多期次活动明显,多次为本区Sn等成矿提供了丰富的矿质来源及迁移富集的动力和有利的介质。4.岩石石化化区内岩石蚀变种类较多,主要有硅化、大理岩化、萤石化、绢云母化、电气石化、云英岩化、硅化、钠长石化和钾长石化等。其中,钠长石化和云英岩化是岩体中主要的锡铌钽成矿阶段的主要交代蚀变作用。