0 引言
我国铌钽等稀有金属矿床具有分布集中,单一矿床少、共伴生矿床多,品位低、储量大、物质组成复杂等特点[1⇓-3]。因此在铌钽等稀有金属矿勘查过程中应加强物质组成研究,进行综合勘查,重视综合利用及经济评价。霞石正长岩类碱性岩在地壳中的产出是很稀少的[4-5],我国辽宁省凤城市的赛马岩体是以霞石正长岩类为主体的由多种喷发相和侵入相碱性岩构成的一个杂岩体,不仅岩石类型复杂,矿物组合丰富多彩,而且具有十分独特的岩石化学和地球化学演化特征[6],特别是产有规模很大的铀、钍、稀有稀土元素综合性矿床,这在我国是独一无二的,在世界上也是罕见的[7]。笔者通过分析、研究近几年赛马碱性岩相关地质勘查项目成果,结合以往地质资料,对该区稀有稀土矿成矿地质特征、成矿物质来源、岩石化学特征等方面进行研究,为该区找矿指出了方向,并确定了找矿有利部位,综合分析赛马碱性岩稀有稀土矿找矿前景,为下一步工作提供参考。
1 区域地质背景
1.1 区域地质特征
区域内出露地层主要有古元古界辽河群变质岩系(Pt1)、新元古界震旦系(Z)、古生界寒武系(
)、奥陶系(O)、中生界侏罗系(J)地层(见图1)。区域内经历了多次复杂而强烈的构造运动,发育有EW向、近SN向、NE向及NW向断裂构造,构造运动剧烈,形态较为复杂,多期活动,方向纵横相交,分支复合,为本区成矿作用提供了极为有利的内、外在条件,其中NE向断裂为控矿构造[13]。区域内岩浆活动频繁而强烈,按构造—岩浆活动旋回可分为:吕梁期构造岩浆旋回和中生代构造岩浆旋回(印支期、燕山期),其中印支期构造—岩浆旋廻岩浆岩占区域面积的70%以上,它是由印支期凤城碱性杂岩体构成的中生代EW向构造—岩浆岩带,在印支运动作用下,沿EW向构造带侵入、喷溢而形成,由于后期侏罗纪沉积盆地的切割与覆盖,使岩体由东向西分成柏林川、爱阳、顾家、赛马等4个岩体。
图1
图1
赛马碱性岩区域地质(据文献[12]改编)
1—侏罗系盆地; 2—寒武-奥陶系; 3—震旦系; 4—辽河群变质岩系; 5—燕山期侵入岩; 6—印支期碱性火山岩; 7—印支期碱性侵入岩; 8—元古宇侵入岩; 9—赛马大型铀、钍、稀有、稀土矿床; 10—性质不明断层; 11—实测逆演断层; 12—推测逆演断层; 13—辽宁省凤城市赛马422矿床南接触带铀矿普查区; 14—辽宁省凤城市赛马北太阳沟铀及稀有稀土矿普查区; 15—辽宁省凤城市曹家堡子稀有稀土矿普查区
Fig.1
Regional geological map of the Saima alkaline rocks(adapted form reference[12])
1—Jurassic basin; 2—Cambrian-Ordovician system; 3—Sinian system; 4—metamorphic rock series of Liaohe group; 5—Yanshanian intrusive rocks; 6—Indo-Chinese alkaline volcanic rocks; 7—Indosinian period alkaline intrusive rocks; 8—Proterozoic intrusive rock; 9—Saima large uranium, thorium, rare and rare earth deposits; 10—fault of unknown nature; 11—measured reverse fault; 12—presumed reverse fault; 13—survey area of uranium deposit in south contact zone of Saima 422 deposit, Fengcheng City, Liaoning Province; 14—survey area of uranium and rare and rare earth ore in Beitaiyanggou, Saima Town, Fengcheng City, Liaoning Province; 15—survey area of rare and rare earth ore in Caojiapuzi Village, Fengcheng City, Liaoning Province
1.2 区域地球化学特征
辽宁省物测勘查院提交的辽宁省1∶20万水系沉积物地球化学测量报告资料显示,凤城碱性杂岩区稀有稀土元素含量变化幅度较大,高强度数据很多。为研究该区稀有、稀土元素的离散特征,用变化系数来衡量,按照变化系数<0.4、0.4~0.8、0.8~1.2、>1.2的参数,划分对应的地球化学意义为:均匀未分异型、较均匀弱分异型、不均匀分异型和极不均匀型的标准。该区Nb、Ce、La等为不均匀分异型(图2),变化系数较大,表明这些元素离散程度高,区域分布不均匀,在成矿地质背景条件相似的前提下,富集成矿的可能性也大。
图2
图2
凤城碱性杂岩区地球化学分布(据文献[14]改编)
a—凤城碱性杂岩体分布;b—Nb地球化学异常分布; c—Ce地球化学异常分布;d—La地球化学异常分布
Fig.2
Geochemical map of Fengcheng alkaline complex(adapted form reference[14])
a—distribution of alkaline complex in Fengcheng;b—distribution of Nb geochemical anomalies;c—distribution of Ce geochemical anomalies;d—distribution of La geochemical anomalies
凤城碱性杂岩区内地球化学异常发育,异常规模大、强度高、套合程度好、浓集中心明显,Nb含量在0.006%~0.1%的异常有40余处,面积最大的为1.4 km2;La含量在0.03%~0.1%的异常有30余处,面积最大的为0.14 km2;Ce含量在0.1%~1%的异常有40余处,面积最大的为0.2 km2;Sr含量在0.03%~0.3%的异常有20余处,面积最大的为1.9 km2;Y含量在0.003%~0.02%的异常有30余处,面积最大的为1.14 km2;Zr含量在0.03%~0.3%、Ti含量在0.6%~3%的异常在顾家岩体西部几乎连成一片。
2 研究区地质特征
2.1 地质特征
赛马碱性岩体侵入于古元古界和下古生界构成的近EW向赛马短轴背斜倾没端的核部,岩体出露面积约20 km2,该岩体的西部、西北部和南部为古元古界辽河群大石桥组、盖县组及新元古界细河群地层,北部为古生界寒武系、奥陶系地层,东北部及东部为新元古界细河群、古生界寒武系、奥陶系地层,侏罗系地层覆于碱性岩体之上呈沉积接触,三叠系地层在岩体中部、南部与岩体呈侵入接触。
赛马碱性岩区构造以EW向为主,次之为NE向、NW向构造。岩体在地表呈EW向展布,北部接触带西段呈近EW走向,向北倾,倾角较缓;东段转为NE走向,西部接触带呈近SN走向,倾角较陡,一般75°~80°。南部接触带呈近EW走向,倾向南,倾角较缓。岩体侵入不仅受EW、NE、NW向断裂联合控制,同时也受赛马EW向背斜所制约。赛马碱性岩是由同源岩浆演化形成的碱性喷出岩、侵入岩及脉岩构成,以侵入岩为主体,喷出岩呈残留顶盖相形式“漂浮”于侵入岩之上,并被侵入岩穿插。脉岩主要充填于NE及NW向扭性断裂中。
赛马碱性岩可划分出2个主要侵入期(见表1):第一侵入期岩石构成岩体主体,呈岩株状产出,出露面积占整个岩体的70%左右,由云霞正长岩、云霓霞正长岩、黑色霓石霓霞正长岩、暗绿色霓石霓霞正长岩和黑榴云霞正长岩组成;第二侵入期岩石为草绿色霓石霓霞正长岩和异性石草绿色霓石霓霞正长岩,是碱性岩浆分异最晚期的产物,占赛马碱性岩体的5%左右,与第一侵入期呈明显侵入关系,呈似层状贯入于第一侵入期岩石的边缘近水平节理中,或呈岩株、岩脉及舌状体产出,是稀有稀土元素的主要含矿岩性。
表1 赛马碱性岩主要岩石类型及期、相划分
Table 1
| 岩相 | 岩石名称 | ||
|---|---|---|---|
| 喷出岩 | 喷溢相 | 白榴石斑岩、假白榴石响岩、响岩 | |
| 爆发相 | 白榴石响岩质凝灰岩、凝灰岩、凝灰角砾岩 | ||
| 侵入岩 | 第一期 | 边缘相(同化系列) | 黑榴云霞正长岩、云霞正长岩 |
| 内部相(分异系列) | 云霓霞正长岩、黑色霓石霓霞正长岩、暗绿色霓石霓霞正长岩 | ||
| 第二期 | 残浆相(分异系列) | 绿色霓石霓霞正长岩、异性石草绿色霓石霓霞正长岩、草绿色霓石霓霞正长岩 | |
| 脉岩 | 伟晶岩相 | 云(霓)霞正长伟晶岩、黑色霓石霓霞正长伟晶岩、 绿色霓石霓霞正长伟晶岩、草绿色霓石霓霞正长伟晶岩 | |
| 细晶岩相 | 正长细晶岩、霓石、霓霞正长细晶岩 | ||
| 斑岩相 | 霓石正长斑岩、正长斑岩、白榴石斑岩 | ||
| 交代岩 | 接触 交代岩 | 矽卡岩 | 钙镁质矽卡岩、镁质矽卡岩、碱性矽卡岩 |
| 长霓岩 | 石英金云母微斜长石长霓岩、金云母霓辉石钠长石微斜长石长霓岩 | ||
| 表生、热液蚀变岩 | 变生正长岩 | ||
2.2 1∶1万岩石地球化学异常特征
为了解赛马碱性岩中各元素分布规律,在赛马矿床外围2.4 km2范围内以100 m×20 m的网度进行1∶1万原生晕测量工作,岩石样品采集新鲜基岩,样品由5~8块同一岩性岩石组合而成,组合样品在取样点10 m范围内采集。赛马碱性岩体中铌元素异常发育,大致均匀分布于整个岩体内,其中高值区主要分布于绿色霓石霓霞正长岩出露部位,总体上呈NE向带状展布(见图3)。
图3
图3
赛马碱性岩铌原生晕异常(据文献[15]改编)
1—第四系; 2—矽卡岩; 3—第一期侵入岩; 4—第二期侵入岩; 5—变生正长岩; 6—辽河群大石桥组; 7—煌斑岩脉; 8—地层产状; 9—断裂构造; 10—赛马大型铀、钍、稀有稀土矿床;11—1∶1万岩石测量范围
Fig.3
Anomaly of niobium primary halo in Saima alkaline rock(adapted from reference [15])
1—Quaternary; 2—skarn; 3—the first stage intrusive rock; 4—the second stage intrusive rock; 5—metamorphic syenite; 6—Dashiqiao formation of Liaohe group; 7—lamprophyre; 8—attitude of stratum; 9—fracture structure; 10—Saima large uranium, thorium, rare and rare earth deposits; 11—1∶ 10,000 rock survey range
3 矿体特征
3.1 矿体地质特征
赛马碱性岩地区铌矿体呈岩株、岩脉及舌状体侵入第一期岩石的边缘近水平节理中,成矿母岩为第二期侵入岩,通过对其地质特征及含矿性调查研究,认为赛马碱性岩第二期侵入岩普遍具有铌矿化,全岩矿化明显。
图4
图4
骞马铀矿床14号勘探线地质剖面(据文献[16]改编)
1—地表浮土;2—矽卡岩;3—草绿色霓石霓霞正长岩;4—辽河群大石桥组大理岩;5—铀矿体;6—0.02%≤w(Nb2O5)≤0.05%;7—0.05%≤w(Nb2O5)≤0.08%;8—0.08%≤w(Nb2O5);9—钻孔位置及编号
Fig.4
Geological profile of No.14 exploration line of Saima uranium deposit(adapted from reference[16])
1—the surface regolith; 2—skarn; 3—grass-green aegirine nepheline syenite; 4—marble of Dashiqiao formation of Liaohe group; 5—the uranium ore body; 6—0.02%≤w(Nb2O5)≤0.05%;7—0.05%≤w(Nb2O5)≤0.08%;8—0.08%≤w(Nb2O5);9—drilling location and number
表2 赛马北太阳沟地区部分铌矿体特征
Table 2
| 矿体 编号 | 控制 工程 | 位置 | 厚度/m | 长度/m | Nb2O5平均 含量/% | 赋矿岩性 | |
|---|---|---|---|---|---|---|---|
| 起/m | 始/m | ||||||
| Nb1矿体 | ZKⅠ-1 | 10.70 | 13.00 | 2.50 | 73.6 | 0.0506 | 绿色霓石霓霞正长岩 |
| TC18-4 | 11.00 | 19.50 | |||||
| Nb1-1矿体 | ZKⅠ-1 | 26.30 | 29.16 | 2.86 | 40.0 | 0.0261 | 绿色霓石霓霞正长岩 |
| Nb1-3矿体 | ZKⅠ-1 | 36.35 | 37.35 | 1.00 | 40.0 | 0.0448 | 绿色霓石霓霞正长岩 |
| Nb1-4矿体 | ZKⅠ-1 | 39.35 | 45.12 | 5.77 | 40.0 | 0.0312 | 绿色霓石霓霞正长岩 |
| Nb1-6矿体 | ZKⅠ-1 | 60.09 | 61.09 | 1.00 | 40.0 | 0.0460 | 绿色伟晶状霓霞正长岩 |
| Nb1-7矿体 | ZKⅠ-1 | 64.84 | 70.59 | 5.75 | 40.0 | 0.0250 | 绿色霓石霓霞正长岩 |
| Nb1-9矿体 | ZKⅠ-1 | 108.17 | 121.17 | 13.00 | 40.0 | 0.0285 | 绿色霓石霓霞正长岩、霞石正长岩 |
| Nb1-10矿体 | ZKⅠ-1 | 125.17 | 129.17 | 4.00 | 40.0 | 0.0298 | 绿色霓石霓霞正长岩 |
| Nb1-11矿体 | ZKⅠ-1 | 142.17 | 143.17 | 1.00 | 40.0 | 0.0370 | 绿色霓石霓霞正长岩 |
| Nb2矿体 | ZKⅡ-1 | 3.00 | 5.80 | 2.05 | 46.9 | 0.0414 | 绿色霓石霓霞正长岩、黑云母霞石正长岩 |
| TC18-5 | 14.30 | 16.50 | |||||
3.2 矿石特征
3.2.1 矿石类型
3.2.2 矿物成分
矽卡岩型稀有稀土矿矿石主要造岩矿物为透闪石、针钠钙石、烧绿石、铌钛铀矿;次要矿物为方解石、闪叶石、钠锆石、钙霞石、钠沸石、黑云母等;副矿物为钛铌钙铈矿、钍石、磷灰石、钛铁矿、锐钛矿、萤石、金属硫化物等;热液蚀变矿物为氟碳钙铈矿、氟碳铈镧矿、钛硅锶矿[22]。
3.2.3 矿石化学成分
赛马碱性岩岩石化学成分含量与诺科斯世界霞石正长岩平均值对比(表3),具高铁、富钾、低硅铝钠的特点。钾长石含量较高,钠长石和钙长石含量较低或不含,而出现了霞石、白榴石、霓石等特殊矿物。σ值12.69~26.61,A/NCK值为0.69,说明该杂岩岩石属碱性系列的过碱性岩石类型。DI值分别为79.45~92.88,说明该杂岩体岩浆分异程度中等,有利于铌的析出和富集。
表3 赛马碱性岩化学成分及含量
Table 3
| 岩性 | 样品数 | 化学成分含量/% | ||||||||||||||
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| SiO2 | TiO2 | Al2O3 | Fe2O3 | FeO | MnO | MgO | CaO | Na2O | K2O | P2O5 | Los | 总量 | σ | A/CNK | ||
| 赛马碱性岩 | 15 | 53.92 | 1.21 | 16.38 | 6.73 | 2.15 | 0.20 | 0.70 | 2.15 | 6.24 | 8.71 | 0.10 | 1.99 | 100.69 | 20.47 | 0.69 |
| 诺科斯世界霞石正长岩[23] | 55.38 | 0.66 | 21.30 | 2.42 | 2.00 | 0.19 | 0.57 | 1.98 | 8.84 | 5.34 | 0.19 | 0.96 | 99.83 | 16.24 | 0.89 | |
3.2.4 稀有、稀土元素特征
赛马碱性岩体Nb平均含量为地壳平均值的12倍、Ta为1.7倍、Zr为8倍、Hf为29倍、La为12倍(见表4)。其中异性石、锆石在碱性岩体的局部地段含量可达15%~20%;Y在钠铁闪石化正长岩中达到0.4%;Ce在钠长石化正长岩中达到0.4%;Zr在异性石霓霞正长伟晶岩中达到1.33%;Li在黑云母化钠长石化正长岩中达到0.2%;钛在异性石霓霞正长伟晶岩中达到1.22%(高于工业品位);Ga在钠长石化霓石化正长岩中达到0.3%;Ge在钠铁闪石化正长岩中达到0.001 2%。
表4 赛马碱性岩体各种稀有元素平均含量[26]
Table 4
| 期次 | 岩性 | Nb | Ta | Zr | Hf | Ce | La | Be | Li | Rb | Sr |
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| 喷出岩 | 响岩、假白榴石响岩 | 123 | 3.0 | 993 | 54.9 | 355 | 140 | 7.2 | 38 | 168.5 | 3651 |
| 第一 侵入期 | 黑榴云霞正长岩 | 90 | 2.4 | 1602 | 81.2 | 294 | 103 | 220 | |||
| 云霓霞正长岩 | 59 | 2.7 | 802 | 45.9 | 354 | 237 | 11.2 | 40 | 299.3 | 2478 | |
| 黑色霓石霓霞正长岩 | 90 | 2.6 | 925 | 53.1 | 424 | 210 | 6.8 | 110 | 158.0 | 2168 | |
| 第二 侵入期 | 绿色霓石霓霞正长岩 | 367 | 9.5 | 7889 | 482.9 | 597 | 352 | ||||
| 异性石草绿色霓石霓霞正长岩 | 370 | 7.7 | 8101 | 513.9 | 586 | 274 | 12.1 | 42 | 118.5 | 3278 | |
| 草绿色霓石霓霞正长岩 | 374 | 6.3 | 7690 | 399.0 | 1005 | 469 | 10.5 | 30 | 119.0 | 5034 | |
| 交代岩 | 长霓岩 | 133 | 327 | 700 | 352 | ||||||
| 钠铁闪石岩 | 766 | 12.0 | 95 | 65 | 2.5 | 20 | |||||
| 透闪石岩 | 112 | 7.2 | 106 | 873 | |||||||
| 弱蚀变白色大理岩 | 96 | 0.5 | 12 | 9 | |||||||
| 变生霓石正长岩 | 6490 | 393.3 | 392 | 220 | 5.0 | 20 | |||||
| 岩体平均含量 | 119 | 3.3 | 1605 | 92.7 | 413 | 211 | |||||
| 地壳平均丰度 | 10 | 2.0 | 200 | 3.2 | 45 | 45 | 6.0 | 6.5 | 310 | 400 | |
| 岩体平均含量/地壳平均丰度 | 12 | 1.7 | 8 | 29 | 9.2 | 11.7 | |||||
注:Nb为化学分析测得,其他元素为中子活化法分析测得。
碱性喷出岩中稀土元素的平均含量为476×10-6,第一期碱性侵入岩稀土元素的平均含量增至718×10-6,当岩浆由偏钾质(第一侵入期)转变为钠质(第二侵入期)时,稀有、元素平均含量均有大幅度增高,第二侵入期岩石中平均Nb含量相当于第一侵入期的4.9倍;Ta为3倍;Zr为9倍; Hf为9.4倍;Ce为1.9倍;La为1.6倍;Zr/Hf降低,而Nb/Ta增加。岩浆分异过程的最晚期产物,即草绿色霓石霓霞正长岩含大量的Nb、Ta、Zr、Ti、Ce、La等元素,其中稀土元素平均含量达1 799×10-6(表5)。
表5 赛马碱性岩主要岩石类型稀土元素(REE)含量
Table 5
| 样品编号 | 83-64 | 83-51 | 83-52 | 83-1 | 83-3-2 | 83-3-5 | 83-97 | 83-8 | 93-34 | 83-105 |
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| 岩石名称 | 粗面岩 | 白榴石斑岩 | 假白榴石 响岩 | 黑榴云霞 正长岩 | 云霓霞 正长岩 | 黑色霓石霓 霞正长岩 | 绿色霓石霓 霞正长岩 | 草绿色霓石 霓霞正长岩 | 钙矽卡岩 | 镁矽卡岩 |
| La | 144.0 | 104.8 | 140.0 | 100.0 | 162.5 | 150.0 | 240.0 | 377.0 | 82.0 | 96.0 |
| Ce | 232.0 | 195.2 | 244.8 | 220.0 | 331.3 | 262.5 | 400.0 | 760.0 | 160.0 | 156.0 |
| Pr | 28.8 | 19.2 | 28.8 | 40.0 | 48.8 | 39.4 | 34.4 | 125.0 | 29.0 | 18.4 |
| Nd | 88.0 | 76.0 | 102.4 | 115.0 | 177.5 | 112.5 | 102.4 | 310.0 | 80.0 | 38.4 |
| Sm | 18.4 | 15.2 | 20.8 | 24.0 | 32.5 | 40.0 | 25.6 | 77.0 | 18.0 | 16.8 |
| Eu | 6.6 | 5.6 | 7.5 | 8.0 | 13.8 | 10.8 | 6.9 | 31.0 | 7.2 | 4.2 |
| Gd | 9.2 | 6.4 | 10.4 | 21.0 | 21.3 | 17.5 | 12.8 | 53.0 | 16.0 | 5.6 |
| Dy | 5.2 | 4.0 | 5.6 | 5.9 | 7.4 | 7.0 | 4.8 | 28.0 | 4.1 | 3.7 |
| Er | 7.0 | 8.0 | 7.3 | 19.0 | 5.7 | |||||
| Yb | 3.7 | 2.9 | 3.7 | 3.2 | 5.0 | 4.5 | 3.7 | 19.0 | 2.6 | 2.6 |
| ∑w(REE) | 502.3 | 405.3 | 530.4 | 544.1 | 808.1 | 651.5 | 867.4 | 1799.0 | 404.6 | 325.7 |
| w(LREE)/ w(HREE) | 26.6 | 29.5 | 25.9 | 13.7 | 18.4 | 17.0 | 37.3 | 14.1 | ||
| δEu | 1.39 | 1.49 | 1.40 | 1.08 | 1.52 | 1.08 | 1.05 | 1.42 | ||
| w(La)/w(Yb) | 38.9 | 36.1 | 37.8 | 31.3 | 32.5 | 33.3 | 64.9 | 19.8 | ||
| w(Eu)/w(Sm) | 0.36 | 0.37 | 0.36 | 0.33 | 0.42 | 0.27 | 0.27 | 0.40 |
4 矿床成因
4.1 成矿物质来源
4.2 矿床类型及特征
表6 赛马碱性岩区主要矿化类型及特征
Table 6
| 矿化特征 | 矿化类型 | |
|---|---|---|
| 岩浆分异—绿层硅铈钛矿—残浆交代型 | 矽卡岩—烧绿石—接触交代型 | |
| 矿体部位 | 第二期侵入岩 | 接触带 |
| 矿化岩石 | 绿色、草绿色霓石霓霞正长岩 | 矽卡岩 |
| 矿化围岩 | 霞石正长岩 | 透闪大理岩、霓霞正长岩 |
| 控矿构造 | 第一期侵入岩边缘节理 | 接触带构造 |
| 围岩蚀变 | 霓石化、闪石化、针钠钙石化、萤石化 | 矽卡岩化、黑云母化、钠铁闪石化、透闪石化 |
| 主要矿物 | 绿层硅铈钛矿、钛铌钙铈矿 | 烧绿石、铌钛铀矿、绿层硅铈钛矿 |
| 矿化形态 | 似层状、透镜状 | 透镜状 |
| 主要元素 | Nb、Ce、La、Zr、Ti、 | Nb、Ce、La、Zr、Ti |
| 矿物组合 | 异性石、闪叶石、针钠钙石、钠锆石、钛铌钙铈矿、 钠铁闪石、榍石、萤石、金属硫化物 | 透闪石、闪叶石、针钠钙石、钛铌钙铈矿、磷灰石、 钛铁矿、锐钛矿、萤石、方解石、金属硫化物 |
4.2.1 残浆交代型
产于赛马岩体内部,与赛马碱性岩的岩浆分异作用有关,基本受第二侵入期的绿色、草绿色霓石霓霞正长岩控制。赛马矿床中的绿层硅铈钛矿型铀、钍及稀有、稀土矿化主要受草绿色霓石霓霞正长岩的边部节理控制,又与碱性岩长期完整的岩浆分异作用关系密切,总体上属岩浆分异成因。
4.2.2 矽卡岩型
产于霓霞正长岩与钙质围岩接触部位形成的矽卡岩带内,并与岩浆期后热液及构造有一定的关系。凤城碱性杂岩区各岩体周边分布有辽河群层状变质岩系、细河群、寒武系、奥陶系地层,岩体与地层接触部位均发育有矽卡岩化和长霓岩化作用。
1)矽卡岩化作用:普遍分布于区内碱性岩与钙质岩石的接触部位,其中北部与寒武、奥陶系灰岩接触处发生了强烈的矽卡岩化作用。
2)长霓岩化作用:在长霓岩化过程中的稀土含量可增加5~30倍以上,稀土含量最高可达0.1%~0.3%,与铀及稀有、稀土矿化有一定的关系,发现于勘查后期,未进行深入工作及研究。
3)混染作用:赛马矿床矿区内碱性岩与辽河群大理岩接触处,大理岩发生大范围的混染作用形成混染大理岩,并赋存有铀及稀有、稀土矿化,在矿区北侧铀、钍矿体封边部位发育有大规模的混染岩—黑榴云霞正长岩,其中黑榴石即为富含稀有稀土元素的矿物一种,其稀土总量为4 218.2×10-6。
4.3 矿床成因探讨
赛马铌矿床是一个比较复杂的特殊成因类型的矿床,它具有晚期岩浆矿床、伟晶岩矿床和气液交代矿床的某些特点,矿石矿物的共生组合与赛马碱性岩第二侵入期的绿色、草绿色霓石霓霞正长岩矿物共生组合一致,主要工业矿物绿层硅铈钛矿强烈交代造岩矿物,局部呈细脉状和条带状产出,但又不同于典型岩浆矿床、典型矽卡岩型矿床,也不同于典型的伟晶岩矿床,更不同于典型的岩浆期后汽液交代矿床,具有一系列独特的特点,因此是一种残余岩浆富集成因类型。
5 找矿方向探讨
1)第二侵入期碱性岩(绿色、草绿色霓石霓霞正长岩)及伟晶岩发育地段,特别是水平分异层理发育部位,往往指示着深部可能存在着岩浆分异晚期岩相。
2)矽卡岩带发育地段,富钠的碱性矽卡岩,不仅其本身赋存有一定规模的稀有稀土矿化,而且往往指示着附近或深部可能存在有第二侵入期碱性岩即残浆相。
3)岩浆期后热液蚀变作用发育地段,特别是钠长石化、钠沸石化强烈发育地段,往往指示着深部可能存在有隐伏的残浆—交代型矿床或其他高温矿床。
4)岩体的边部,往往是富含挥发分的岩浆分异晚期产物比较发育的部位,也是挥发分稀有稀土元素富集的有利部位。
5)断裂构造(NE向)和裂隙发育部位,往往是晚期热液蚀变及与其相关的稀有稀土元素后生富集部位。
6 找矿潜力分析
以往勘查成果显示,铀、钍、稀有、稀土4个成矿类型中的成矿元素均来源于碱性岩的本身。凤城碱性杂区的赛马、顾家、爱阳、柏林川等4个杂岩体在深部连成一体,面积达530 km2,为同源岩浆长期分异、演化的产物,处于同一构造环境内,具有相同的稀有稀土成矿条件。以往工作中在远离接触带的岩体中间部位发现了多处稀有、稀土矿点,从含矿岩性分析,稀有稀土矿化与该区碱性岩关系密切,因此,该区找矿工作不应只局限于赛马碱性岩出露地段,而是整个凤城碱性杂岩区出露范围内。综合分析该区地质背景及地球化学参数,在赛马碱性岩及其外围圈定出3个成矿预测区(见图5)。
图5
图5
赛马碱性岩地区成矿预测
1—印支期碱性火山岩; 2—印支期碱性侵入岩; 3—赛马大型铀、钍、稀有稀土矿床; 4—1∶20万水系沉积物组合异常范围; 5—成矿预测区范围: 6—Be异常外带; 7—Nb异常外带; 8—U异常外带; 9—Th异常外带; 10—Zr异常外带; 11—Ga异常外带; 12—Ge异常外带; 13—Ce异常外带; 14—La异常外带
Fig.5
Metallogenic prediction map of the Saima alkaline rock area
1—indosinian period alkaline volcanic rocks; 2—indosinian alkaline intrusive rocks; 3—Saima large uranium, thorium, rare and rare earth deposits; 4—1∶ 200,000 abnormal range of stream sediment assemblage; 5—metallogenic prediction area; 6—Be abnormal outer zone; 7—Nb abnormal outer zone; 8—U abnormal outer zone; 9—Th abnormal outer zone; 10—Zr abnormal outer zone; 11—Ga abnormal outer zone; 12—Ge abnormal outer zone; 13—Ce abnormal outer zone; 14—La abnormal outer zone
1)赛马—顾家稀有稀土及放射性元素成矿预测区:面积63.33 km2,该区Zr、U、Be、Nb、Ga、Ge、Ce、La元素综合异常面积大、强度高。矿化类型有矽卡岩型和残浆交代型。该区有着与赛马大型铀及稀有稀土矿相同的成矿条件与地质特征,找矿潜力巨大。
2)爱阳稀有稀土及放射性元素成矿预测区:面积26.86 km2,该区Zr、Be、U、Nb、Ga、Ce、La元素综合异常面积大,为赛马碱性岩同源岩浆,有较好的成矿地质条件。
3)双山子稀土矿成矿预测区:面积33.84 km2,该区Ce、La元素综合异常面积大,且存在含矿、控矿地质体及地质构造,经进一步物探、化探工作可能发现工业矿体。
7 结论
本文在分析赛马碱性岩地区成矿地质背景和研究了区域地质地球化学特征的基础上,对赛马碱性岩及其外围地区进行了找矿潜力分析,取得的主要成果如下:
1)对赛马碱性岩地区稀有稀土矿地质、地球化学特征进行了分析研究,对矿床类型进行了划分,同时对矿床成因及找矿方向进行了探讨。
2)通过1∶20万水系沉积物测量数据分析发现,整个凤城碱性杂岩区Nb、Ce、La等稀有稀土元素迁移、富集特征明显,通过局部地段1∶1万原生晕测量结果发现,稀有稀土元素矿化出露位置与原生晕异常分布范围对应较好,矿体受岩浆分异期次及岩性控制明显。
3)根据研究区内及外围化探异常分布规律,结合已知矿化线索分布特征和成矿地质条件,圈定成矿预测区3处,对研究区及其外围找矿方向进行了探讨。
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