钠长岩-云英岩型矿床
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发布时间：2022-04-30 19:12
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时间：2022-06-30 03:43
一、概述
钠长岩-云英岩型矿床也是与花岗岩有密切空间和成因关系、以产稀有金属为主的一类矿床。钠长岩和钠长岩矿床的名称从 20 世纪 50 年代以来才开始在地质文献中出现，说明这是人们认识和研究较晚的一类矿床。
图4-7 花岗岩交代变化时，一些元素的重新分布略图( 引自 V. l. 斯米尔诺夫)
这类矿床产在花岗岩体的顶部或大岩体附近的小岩株中，常发育较多含量的微斜长石、钠长石、钠闪石、白云母、铁锂云母、石英、电气石等矿物，一般认为主要是广泛强烈交代蚀变的结果，曾称之为 “变花岗岩”。主要由钠长石组成的块状钠长岩和主要由白云母、石英组成的块状云英岩就是其中最重要的含矿岩石类型。这些岩石和有关矿床具有以下一些重要特点: ①它们分布在大花岗岩体顶部或边缘，蚀变岩石与下面花岗岩间为逐渐过渡的接触关系;②蚀变岩石内常表现出一定的分带，从下而上可依次有钾长石化带、钠长石化带、云英岩化带，最上部还往往发育似伟晶岩带和石英壳; ③蚀变岩石呈面状分布，钠长石化带只限于在岩体内发育，内部的成分结构较均匀，云英岩化带有时也沿裂隙发育，并可进入顶部的围岩中; ④通常变花岗岩成分相当花岗岩类中的碱长花岗岩，但在结构上则不同于典型花岗岩，岩石中有明显交代结构，但也不完全与一般热液交代产物相同; ⑤变花岗岩中常量元素成分及含量与母体花岗岩是有规律演变的，有人研究过由微斜长石化到钠长石化再到云英岩化各带岩石中 K2O 相对 Na2O 含量从相近而略高到差别增大并略低，再到 K2O 又高于 Na2O，稀有金属 Be 含量相对于 Nb 含量的变化与 K2O 和 Na2O 含量变化有相似的规律 ( 图 4-7) ; ⑥钠长岩的标型金属是 Zr、Nb、Ta 和Th，云英岩的标型金属是 Be、Li、Sn 和 W。
现在已可以确认钠长岩、云英岩型矿床与花岗岩浆结晶作用末期演化有关，其主体是炽热的、化学性质活泼的岩浆期后热水溶液作用于已结晶侵入体形成的，就这一点而言，的确与花岗伟晶岩矿床有很多相似之处。
与钠长岩-云英岩型矿床有关的岩浆岩主要是正常的黑云母和二云母花岗岩以及偏碱性花岗岩，这些岩体一般形成于各时代褶皱带的中期和晚期构造带中，另外还有一些矿床是与正长岩类有关，形成于地台区，受深断裂控制。不同类型岩浆岩形成的钠长岩中所富集的金属不同，正常系列的花岗岩的钠长岩中主要是铍，半碱性系列花岗岩的钠长岩中有锂、铷、钽和铌，碱性系列花岗岩的钠长岩中主要是锆、铌和钇族稀土。
中国和独联体国家对钠长岩-云英岩型矿床研究是在 20 世纪 50 ～60 年代中差不多同时取得重要进展的。中国各地和俄罗斯外贝加尔、远东地区矿床主要产在多旋回褶皱带内中生代壳源型花岗岩中。随后的综合研究知道在澳大利亚、欧洲和非洲有与古生代岩浆岩有关的矿床，非洲和南美还有前寒武纪岩体中的相似矿床。
钠长岩-云英岩型稀有金属矿床常有较大规模，但金属富集程度一般不太高，有些情况下，矿石的综合利用及开采条件也在较大程度上影响到矿床的工业价值。
二、矿床类型和实例
中国东南地区的钠长岩-云英岩型矿床分布在江西、湖南、广西、广东、福建各省内许多地方，如江西省内就有修水、雅山、半岭坳、大吉山、黄沙、会昌、姜坑里等矿化岩体。下面举我国几个有代表性的矿床例子。
1. 江西宜春 414 钽-锂矿床
矿床位于赣西北宜春市东南，是国内含 Ta 最高的钠长岩-云英岩化花岗岩矿床，已成为我国钽、锂原料生产重要基地。
矿床处在华南多旋回褶皱带中的一个后加里东隆起区内。强烈褶皱了的元古界—古生界变质岩系中有加里东期、印支期，燕山期多个时代的花岗岩类侵入体，成矿的雅山岩体出露面积 9. 5 km2，时代属燕山早期，岩体主要岩石类型为中粗粒黑云母和二云母花岗岩，分布在剥蚀较深的岩体中西部，其上为细粒白云母花岗岩，其中发生了程度不同的交代蚀变，形成从弱到中等再到强的钠长石化和锂云母化花岗岩，呈似层带状产出，顶部还有断续分布的似伟晶岩，向东倾伏于变质岩层之下 ( 图 4-8，图 4-9) 。
图4-8 江西雅山岩体地质略图( 引自卢焕章，1995)
钽-锂矿化随交代蚀变作用加强而增强，岩体东部银子岭地段中—强钠长石化锂云母化花岗岩是主要赋矿部位。矿体形态简单，呈似层状，厚度大的地段可达 196 m，一般为几十米。矿化富集部分与富锂云母钠长石花岗岩带基本一致，富矿体的下部和边部为贫矿，产于锂云母钠长石化花岗岩中。矿石中常见矿物为钠长石、锂云母、石英、钾长石、黄玉，少量矿物有绿柱石、黑钨矿、石榴子石、氟磷锰矿、锆石、磁铁矿、黄铁矿，微量矿物还有钛铁矿、金红石、独居石、磷钇矿等。含稀有金属的重要矿物为铌钽锰矿和细晶石，Ta2O5和 Nb2O5大部分赋存其中，其余以类质同象或显微包体分散在锂云母、长石、锡石中。锂和铯大部分赋存在锂云母中，少量也分散在长石中，主要矿段富矿中 Ta2O5品位在 0. 02%以上。
在研究了矿床近水平似层状产状和垂直分带及各带具有过渡关系的基础上，矿床学家认为这个矿床的形成既包括岩浆期结晶分异作用，又包括岩浆晚期至岩浆期后的残余熔体溶液对早期结晶矿物的交代作用。
图4-9 江西宜春 414 钽-锂矿床地质剖面图( 引自卢焕章，1995)( 图例同图 4-8)
2. 江西牛岭坳钽 ( 铌) -钇矿床
矿床位于江西赣县牛岭坳，发现于 1968 年。牛岭坳矿区位于赣南后加里东隆起区内，含矿岩体位于一个复式花岗岩基东缘，侵入于震旦系浅变质岩中 ( 图 4-10) ，成近南北向延伸的透镜状、脉状岩体群，出露面积约 0. 2 km2，含矿岩石为细粒富钠长石锂白云母花岗岩，岩体由下向上微斜长石、钠更长石含量减少，钠长石、石英、锂白云母增多，白云母渐变为锂白云母、锂云母。矿体呈似层状，顶部成小脉，向下复合成大岩墙状，厚度10 ～ 100 m。岩性上表现有由下而上为白云母花岗岩、钠长石白云母花岗岩、富钠长石锂白云母花岗岩、云英岩和似伟晶岩的分带。其中富钠长石、锂白云母花岗岩带为主要矿体。其上渐变为似伟晶岩。
含矿岩体上部含钽铌矿物主要有黄钇钽矿、钇钽矿，其次为钇钽铁矿、细晶石，含稀土矿物有独居石、磷钇矿，还有较多的石榴子石、黄玉、锡石、黑钨矿和少量含铪锆石、绿柱石、萤石、电气石等。岩体下部钽铌矿物黄钇钽矿、钇钽矿显著减少，而出现一定数量的褐钇铌矿，并出现较多的氟碳钙钇矿、硅铍钇矿，而独居石、磷钇矿显著减少。此外也出现较多的闪锌矿、黄铁矿、方铅矿。矿区内含钽铌、稀土元素的主要矿物为黄钇钽矿、磷钇矿和独居石，锡石为主要伴生矿物，在同一矿体中，上部为黄钇钽矿、钇钽矿和黑色锡石，下部钽铌矿物则少见，出现褐钇铌矿并有浅色锡石。矿体深部出现大量的氟碳钙钇矿、硅铍钇矿等稀土矿物。
3. 广东万峰山铍矿床
成矿区位于东南沿海晚古生代褶皱带内，区域内岩浆活动剧烈，受北东-南西向及北北西-南南东向区域构造线控制，主要有中生代中酸性火山岩和大面积的花岗岩。
矿区内主要有石英斑岩及黑云母花岗岩，常见石英斑岩作为花岗岩体的顶盖存在。矿区内的花岗岩是区域内一个大花岗岩基的舌状突起部分，岩性为中粒黑云母花岗岩，受到钠长石化及云英岩化后形成钠长石化、云英岩化花岗岩及云英岩 ( 图 4-11) 。含矿云英岩常明显沿岩体的三组节理裂隙发育，沿一组节理发育时形成脉状，在有两组节理相交处云英岩体变大并形成囊状和串珠状矿体。大的串状矿体面积可达百平方米。含铍云英岩体从中心向外具有清楚的分带性，依次为①绿柱石-日光榴石带，②石英-云英岩带，③黄玉-黑云母-石英云英岩带，④黑云母-石英云英岩带，⑤云英岩化花岗岩带，⑥钠长石化花岗岩带，⑦未蚀变的黑云母花岗岩。
图4-10 牛岭坳矿区地质示意图( 引自林德松，1996)
万峰山铍矿床与钠长石化云英岩有密切关系，并且是发育典型的云英岩的例子。由于花岗岩岩浆侵入的部位较浅，当含矿气水溶液从花岗岩岩浆中分出时，岩体上部冷凝收缩裂隙及其他构造裂隙已经形成或同时形成，因而，溶液能够有效地利用裂隙空间使云英岩化得到充分的发育。此外，岩体上面的变质岩层也起良好的遮盖作用，促进了其下面裂隙带中的云英岩化作用。
图4-11 广东万峰山铍矿区地质示意图( 引自卢焕章，1995)
华南地区稀有金属花岗岩可分为富稀土 ( 钇族) 、富铌、富钽 ( 锂) 和富铍 4 类。相关矿床中常见的有 Ta( Nb) -Li 型、Ta( Nb) -Sn 型、Ta( Nb) -W 型和 Ta ( Nb) -Y 型等金属组合类型。值得注意的是区内一些原来以含 W、Sn 石英脉状矿床著称的地区、如江西西华山、大吉山、广西的栗木等在近期工作中也发现了存在于花岗岩体内的重要 Ta、Nb、Be、Li 矿床。
三、矿床形成作用和过程
钠长岩-云英岩型矿床与花岗岩类岩浆的结晶演化有直接关系。在岩浆结晶晚期，岩浆中稀有金属出现相对富集趋势，可以看到在某些花岗岩中生成较多含稀有金属氧化物类、磷酸盐类和硅酸盐类副矿物或微量矿物。而更重要的则是由于岩浆中挥发组分的显著聚集，在出现岩浆-溶液或气成高温热液时，可以携带稀有金属通过结晶作用和交代作用形成新生的含稀有金属矿物集合体。对钠长岩云英岩化花岗岩深入研究认为以上两种过程可能是连续出现的。我国矿床学家还进行过钠长岩-云英岩矿床与花岗伟晶岩两类矿床的详细对比研究，认为它们在形成作用和演化特征上都具有本质上相同的特点。因而可以把这些矿床都看作是岩浆与岩浆期后过渡阶段的产物，称之为过渡矿床 ( 卢焕章，1995) 。
钠长岩-云英岩矿床成矿物质来源于花岗岩浆本身，成矿流体是岩浆-溶液或气化高温热液，其主要组成是岩浆水。在这种形成条件和环境中，其他来源水的参与是非常有限的。矿床中的金属显然也是岩浆带来的。这类矿床中以富集锡、钨、铍、锂、铷、铯、钽、铪等稀有元素为特征。这些元素在地球化学性质上属亲石元素，它们在地壳中的丰度大大超过地幔中的丰度。与这类矿床有关的花岗岩认为主要是壳源改造型花岗岩。它们常具有由地壳岩石和地层经过多次反复重熔的历史，稀有金属正是在这种过程中不断积累起来的，如我国华南许多成矿岩体多为复式岩体，不同时代、不同期次花岗岩组合在一起产出，包括雪峰期、加里东期、海西期、海西-印支期、燕山早期和燕山晚期，而其中时代最晚的燕山期花岗岩类常常是主要成矿期岩体，其中 W、Sn、Li、Be、Rb、Cs、Ta 等元素均高于世界花岗岩类的平均值，并且有随时代的变新而增高的趋势。所以，可认为燕山期富集成矿是该地区地壳及花岗岩类长期演化的结果。
钠长岩-云英岩矿床的形成是经历了花岗岩浆形成与演化过程中多种形式的活化和转移的结果。大体上可包括: ①在原岩中可能发生过的转移。在不同种类的地壳岩石中，稀有金属元素可能以少量独立矿物形式存在，但更多的是在各种造岩矿物中呈包裹体、类质同象或被吸附的形式存在，例如，黑云母、角闪石、斜长石中常含有不同的微量元素，在这些岩石经历的所有成岩、后生和变质作用的时候，随着温度、压力变化，尤其是出现流体相时，金属元素都有可能被淋滤、溶解或萃取出来，发生不同程度的迁移与局部集中。②在花岗岩化和花岗岩浆中成矿物质的活化转移。花岗岩化能使原岩经过熔融、部分熔融及大范围的交代作用转化为花岗质岩石，在这个过程中可以继承原岩全部金属元素并使之发生存在形式及分布的变化。③气化热液交代过程中成矿元素的活化转移。在花岗岩浆结晶作用末期及岩浆期后岩浆热液作用的初始阶段，出现显著聚集起来的气液相，对已结晶的花岗岩进行交代，这是以前各种形式活化转移的继续，也是稀有金属富集成矿的决定性阶段，研究表明，这个时期发生的交代作用就其性质而言主要是以挥发性组分与碱质组分为特征的交代作用。随着气水溶液上升过程中温度和压力的降低，溶液酸碱度的改变，通常从钾交代开始，随后为钠交代，然后多余钾被带出形成云英岩化。一般来说: 早期钾交代是在岩体内高压、强碱性条件下进行的; 钠长石化是压力降低的岩体边缘带和溶液酸度逐渐上升的弱碱性条件下发生的; 云英岩化是在成矿溶液从超临界状态转变为热水溶液时，酸度最大，在氟和硼高度活动条件下，从岩石中带出了碱金属和稀有金属。在云英岩化的后期，溶液酸度降低还会出现晚期的钠、钾交代作用，不过规模往往很有限，仅析出冰长石、钠长石细脉。根据大量矿物流体包裹体研究得知，在钠长岩、云英岩形成时，气相曾起很大作用，而交代作用可能是在临界温度以上进行的。独联体国家矿床学家根据流体包裹体测温确定，几种交代作用形成温度范围如下: 微斜长石化 650 ～ 550℃，钠长石化550 ～400℃，硅酸盐岩石的云英岩化450 ～300℃。钠长岩较早的由温度较高的碱性溶液形成于交代柱的尾部，而云英岩则较晚的由温度不太高的酸性溶液形成于交代柱前缘。虽然钠长岩和云英岩矿床有共同的形成条件，在自然界所见到的这类矿床常常是以发育在钠长岩中为主的矿床或以发育在云英岩中为主的矿床，而很少有在钠长岩和云英岩中同时发育的矿床。
四、勘查评价要点
钠长岩-云英岩型矿床成矿地质条件已有较为清楚的认识。在我国主要是形成于多时代褶皱带内花岗岩类复式岩体发育的地区，特别是那些时代较新的改造型花岗岩最为有利。这类矿床可能与其他和花岗岩类有关的花岗伟晶岩型、热液石英脉矿床产于同一地区。在国外，除花岗岩外，还有与正长岩类有关的重要矿床，也值得我们留意。
研究花岗岩类的岩石类型和岩石地球化学特点是勘查评价其含矿性的基础性工作。要了解岩石中 SiO2含量、K2O、Na2O 含量变化范围，确定岩石偏碱性程度。对岩体形态、产状和剥蚀程度要进行研究，特别注意岩体顶部边缘突起部位及其保存在围岩下的接触带。岩体内存在钠长石化和云英岩化是最重要和直接的找矿标志。要研究其矿物组成，应用显微镜和其他有效的方法寻找和识别含稀有金属的矿物及其他伴生的标志性矿物。要参考已研究过的地区的材料，查明岩石中主要的和共生的特殊金属组合，确定可综合利用的金属种类及其品位变化的情况。
对花岗岩风化壳要给予特别的关注，我国南方一些含稀有金属花岗岩因在*带气候条件下形成可观的风化表层，其中稀有金属得到相对富集并变得疏松易于采选而具有工业利用价值。综合利用在评价中也是一个要考虑的因素，在矿床较复杂的矿物组合中常有可供利用的某些其他金属。此外，有些花岗岩及其风化产物如高岭土也可能被综合利用而提高矿床的工业价值。
