苏州善安浜超大型钽矿床地质特征及成因分析
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发布时间：2022-04-19 14:16
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时间：2023-09-24 19:18
何坚平
（江苏省地质调查研究院，南京210018）
摘要：江苏苏州善安浜钽矿床是江苏省地质调查研究院开展国土资源大调查所取得的重大成果之一。该矿床主要为钠长石（化）花岗岩类矿床。矿体主要赋存于隐伏花岗岩体隆起部位的顶部的钠长石花岗岩，极少量赋存于花岗伟晶岩中。自上而下分为3个矿体：Ⅰ矿体为钽矿，伴生铌；Ⅱ、Ⅲ矿体为铌矿体。矿石矿物主要为铌钽铁矿系列，自形－半自形细粒结构，星散浸染状构造。主要有益组分为钽、铌，伴生有益组分有锂、铷、铯、锆、铪。钽、铌主要赋存于铌钽铁矿系列中，铌钽铁矿主要嵌布于长石、云母及锆石、石英粒间。矿石可选性好。估算的资源量：钽达超大型矿床规模；铌达中型矿床规模。
关键词：钽矿；矿床地质特征；矿床成因；苏州善安浜
苏州善安浜钽铌矿床位于苏州西部浒关镇境内，是1989年原江苏省地矿局第四地质大队钻探验证磁异常时发现的。近年来，江苏省地质调查研究院在善安浜继续开展钽矿国土资源大调查后，取得了重大进展，并于2002年5月提交了《江苏苏州善安浜钽矿评价报告》。善安浜钽矿床资源量估算，经江苏省矿产资源储量评审中心评审，江苏省国土资源厅以“苏国土资储备［2005］30号”文认定，Ta2O5资源量达超大型，Nb2O5资源量为中型规模。
1 区域地质背景
苏州善安浜钽铌矿床，处于扬子准地台、下扬子台坳、南通—苏州陷褶带、太湖断块、光福断凸边部，北东侧为苏（州）—（无）锡基底断裂，南东方向有湖（州）—苏（州）深断裂，联合控制北东深部岩浆房成生及向南西浅部斜向贯入的岩浆活动，是重要的控岩构造。区域岩浆活动强烈，侵入岩、火山岩分布较广，主要形成于印支期至燕山期，主要有著名的苏州花岗岩。
2 成矿地质条件
2.1 地层
善安浜钽矿区为第四系冲湖积平原，第四系厚达百余米，基岩均由钻孔揭露，地层由老至新有二叠系龙潭组、长兴组、三叠系青龙组、侏罗系黄尖组。
龙潭组（P2l）：为矿体直接顶板，岩性为灰、深灰色泥质粉砂岩、粉砂质泥岩、细砂岩、长石石英砂岩等，遍及矿区。
长兴组（P2c）：位于龙潭组之上，岩性为白至灰色大理岩、白云质大理岩及大理岩化灰岩。为矿体间接顶板。分布较广泛。
青龙组（T1q）：见于善安浜背斜的两翼。岩性为灰－灰白色大理岩、大理岩化灰岩及泥质灰岩。
黄尖组（J3h）：仅见于矿区的北东部，为一套中酸性熔岩及相应的火山碎屑岩。
2.2 构造
苏州西部印支期地质构造以褶皱为主，形成有木渎向斜和镇湖背斜，燕山期则以断裂构造为主，主要发育区域性逆掩推覆和局部性逆掩叠瓦状两种逆推断裂。前者以潭山—倪芝圩双重滑脱逆推断裂为代表；后者如阳山、穹窿山、蒋墩弧形叠瓦状逆推断裂。矿区基本构造为一短轴倾伏背斜，轴向北东30°，向北东倾伏，核部地层为二叠系龙潭组，组成善安浜钽矿的“顶盖”，两翼依次为二叠系长兴组和三叠系青龙组。花岗岩隆起构造是控矿构造，成矿母岩为钠长石花岗岩，分布于以上短轴倾伏背斜的核部。花岗岩隆起范围1km×1.5km，向四周倾伏，倾角10°～27°，隆起高度＞160m。钽（铌）矿床赋存于隆起构造顶部之钠长石花岗岩及花岗伟晶岩“壳”中。
2.3 岩浆岩
苏州西部岩浆活动频繁，延续时间自印支期至燕山晚期，以中酸性岩类为主，形成较大的岩体有：苏州花岗岩体、城隍山石英斑岩体，金墅二长花岗岩体、七子山—西塘村二长花岗岩体、青山花岗斑岩体、雅泥山—阳把山花斑岩岩脉群等。按岩石谱系，该区圈出的50个侵入体归并为4个超单元/序列、13个单元［1］。矿区位于苏州花岗岩（天平山超单元）向北东延伸的隆起部位，归属天平山超单元善安浜单元，岩性为钠长石花岗岩，岩石化学以低铁（Fe2O3）、富钠（Na2O）为显著特征。另有少量花岗伟晶岩和中基性岩脉。
3 矿床地质特征
3.1 矿体的的形态、产状与规模
善安浜钽矿为隐伏矿床，矿体平面形状呈椭圆形，北东—南西向展布，长轴长1800m，宽630m。矿体埋深于地表以下380.75～561.08m，自上而下分为3个矿体。Ⅰ矿体为钽矿体，伴生铌，矿体中部厚、向四周变薄，呈透镜状～似层状。其中Ⅰ－1富钽矿体厚度介于4.04～61.46m，平均厚31.81m，厚度变化系数65.35％；Ta2O5含量介于0.0050％～0.068％之间，平均0.0139％。Ⅰ矿体为主矿体，Ta2O5资源量占该矿床的85.92％；Nb2O5含量介于0.0030％～0.142％之间，平均0.0665％。Ⅱ矿体为铌矿体，伴生钽，矿体呈似层状，厚度为8.08～31.24m，平均17.06m，厚度变化系数43.00％；Ta2O5含量介于0.0032％～0.0085％之间，平均0.0058％，Nb2O5介于0.0564％～0.139％之间，平均0.0937％。Ⅲ矿体为铌矿，厚度小。矿体空间分布总体上钽下铌特征极为明显。Ⅰ矿体与Ⅱ矿体大多相连，仅局部有钠长石花岗岩（夹石）或龙潭组砂泥岩捕虏体隔开；Ⅱ矿体与Ⅲ矿体均被龙潭组砂泥岩捕虏体隔开（图1）。
3.2 矿石特征
矿床矿石类型有钠长石花岗岩型和花岗伟晶岩型两种，以前者为主，约占99％。本文主要叙述钠长石花岗岩型矿石类型。
钠长石花岗岩型矿石：呈灰白－灰色，中细粒自形－半自形晶粒状结构，星散浸染状构造。已查明矿物有51种，其中金属矿物29种，非金属矿物22种。以非金属矿物占主体，长石、石英、云母等3种造岩矿物占总量的99.0％。主要有用矿物（矿石矿物）为铌钽铁矿系列及细晶石，占0.0798％，另有微量锆石、萤石、黄玉等。岩石普遍具强弱不等的钠长石化。
钠长石花岗岩型矿石岩化指数：SiO2含量67.07％～75.41％，平均71.73％，A12O3/Na2O＋K2O＋CaO（mol）＝1.017～1.137，平均1.058，logA·R＝4.288～5.726，平均5.102，属准铝质弱碱性岩石类型。
3.3 矿石有益组分的赋存状态
矿石主要有益组分为Ta2O5、Nb2O5，伴生有益组分有Li2O、Rb2O、Cs2O、ZrO2、HfO2。Ta2O5、Nb2O5，主要以铌钽铁矿形式存在，极少量为细晶石。铌钽铁矿中钽、铌的分配率分别为81.25％和85.55％，其余在长石、石英、云母中钽的占有率分别为14.85％、2.34％和1.56％，且这部分钽也是以铌钽铁矿的形式存在，但难以解离。经电子探针分析：含钽铌钠长石花岗岩中铌钽铁矿系列，铌与钽、铁与锰为完全类质同像，替代范围广、数量大，铌钽铁矿中Ta2O5含量从2.32％至77.35％，Nb2O5含量从1.40％至76.46％，Ta2O5：Nb2O5比值在矿床顶部为2.48～1.64，下部为0.06～0.03，平均0.2，还有极少量钛、锆、稀土、钍等的混入。形成了钽铁矿、铌钽铁矿、铌钽锰矿、钽铌铁矿和铌铁矿等5种矿物，且呈现一定的垂直分带，上部主要为富含钽的铌钽铁矿，下部为富含铌的铌铁矿。铌钽铁矿为最主要的有用工业矿物，是铌、钽存在的主要形式。
图1 善安浜矿区Ⅰ勘探线剖面图
铌钽铁矿多呈自形、半自形晶粒状，少数为他形粒状，粒径在0.076～0.5mm之间占87.89％，主要呈粒间嵌存，占铌钽铁矿总量的95.04％，多以单体状态呈浸染状分布于钠长石花岗岩的基质中，在0.15～0.076mm粒级样品中铌钽铁矿解离率达95.86％。
伴生有益组分：ZrO2、HfO2主要以锆石形式存在，Li2O主要以含锂白云母、铁锂云母、黑鳞云母及锂云母的形式存在，Rb2O在云母、钾长石中较为富集，Cs2O主要富集于云母中。
4 矿床成因
4.1 矿床成因分析
（1）钽、铌矿体绝大部分产于早白垩世善安浜单元钠长石花岗岩中，极少量产在花岗伟晶岩内。
（2）善安浜单元钠长石花岗岩侵位于善安浜背斜核部，呈顶盖状位于大焦山单元（J3Dγ）中粗粒花岗岩、金山单元（K1Jπγ）斑状花岗岩之上，部分地段穿插于天池单元（K1Tγ）中细粒花岗岩内，是岩体隆起的最上部，且规模相对较小。
（3）善安浜单元钠长石花岗岩呈灰白－灰色，中细粒结构，主要矿物成分为钠长石（20％～63％）、钾长石（15％～35％）、斜长石（10％～15％）、石英（25％～35％）、云母类（铁锂云母、白云母等，2％～4％），另有微量锆石、萤石、黄玉等；岩石化学成分显示该岩石为准铝质弱碱性类岩石。大量薄片鉴定资料显示，岩石普遍具有强弱不等的钠长石化，晶形较好、表面洁净的钠长石交代原岩中的石英、钾长石、斜长石，使后者形态不规则或呈残留状。钠长石化具有面性蚀变特征，并伴有少量黑鳞云母（铁锂云母）化。
（4）钽铌矿与钠长石化关系密切，通常存在钠长石化强烈、钽铌更为富集的现象。
（5）钽铌分带明显，矿体上部钽相对富集，下部铌相对富集，中间呈连续渐变关系。
（6）苏州地区的花岗岩为一自晚三叠世至晚白垩世多旋回、多期次的酸性杂岩体，据苏州西部超单元填图资料，铌钽含量在晚三叠世光福序列岩石中，一般低于克拉克值，而在晚侏罗世至早白垩世的天平山超单元中，则由早至晚有逐步增高的趋势，最高值均出现在晚期的善安浜单元和横山单元。横山单元中Ta、Nb含量分别为349.6×10-6和11.4×10-6，富集系数分别为16.65和3.23。善安浜单元在地表未见，而在矿区该单元岩石即为钽铌矿体。
由上述特征可以看出，善安浜单元钠长石花岗岩既是含矿岩体，也是钽铌的成矿母岩。在岩浆分异阶段，铌钽相对富集并残留在晚期岩浆中，富铌钽富钠岩浆在热力梯度作用下上升，引起花岗岩的自变质－钠化，并同时析出铌钽（铌钽铁矿），且多以单晶状态呈星散状嵌布于钠长石花岗岩的基质中，主要嵌布于云母、长石、石英之间。同时，由于铌钽元素在地球化学性质上的微小差别，致使在具多阶段活动特征的同一岩体中，铌矿床形成较早，而钽矿床则形成较晚［2］。在空间上表现为铌矿体往往靠近岩体内部（下部），钽矿体则位于岩体的边部（上部）。
综上所述，善安浜钽矿的成因类型属钠长石（化）蚀变花岗岩类型矿床［3］。
4.2 成矿控制因素
（1）构造：花岗岩隆起构造。隆起体为花岗岩组成，中心位于善ZK1孔附近，隆起高度大于160m，走向北东，向四周倾斜。构造隆起顶部为富含钽铌钠长石花岗岩及花岗伟晶岩，隆起构造为控矿、容矿构造。
（2）岩浆活动：苏州主体花岗岩，即天平山超单元，属中酸性A型花岗岩。具有多次侵入；钽铌高背景含量；挥发分氟含量高；具广泛钠长石化蚀变。
（3）围岩：善安浜钽铌矿位于善安浜背斜的核部，上部围岩为二叠系龙潭组，岩性主要有泥质粉砂岩、粉砂质泥岩、泥岩、粉砂岩、石英砂岩等，岩芯完整，裂隙不发育。
5 结束语
善安浜钽矿床属隐伏矿床，矿石类型主要为钠长石花岗岩，产于苏州花岗岩体向北延伸之局部隆起部位的顶部，顶板为龙潭组砂泥岩。矿床上钽下铌特征明显，自上而下分为3个矿体。Ⅰ矿体矿石物质成分研究表明：铌钽铁矿是最主要有用矿物，占有用矿物的99.87％，呈自形－半自形晶粒状结构，微细粒星散浸染状构造，主要呈粒间嵌存嵌布于云母、长石、石英、锆石间；87.89％的铌钽铁矿颗粒粒径在0.076～0.5mm之间，然而0.15～0.076mm粒级样品中铌钽铁矿的解离率达95.86％，解离性甚好。善安浜钽矿床Ⅰ矿体经重——磁——浮联合工艺流程选矿试验，获得钽铌精矿产品，品位（TaNb）2O552.409％，回收率（TaNb）2O569.62％；另有副产品：长石精矿、石英精矿、云母精矿及锆铪精矿可综合开发。善安浜钽矿是苏州花岗岩地区找矿取得的重大突破，研究善安浜钽矿找矿标志和成矿规律，在长江中下游地区寻找该类型矿床具有重要意义。
参考文献
［1］江苏省地质矿产调查研究所.江苏省苏州西部花岗岩区谱系法填图方法验试报告.1993
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［3］江苏省地质调查研究院.江苏苏州善安浜钽矿评价报告.2001
［4］WangRC，FontanF，XuSJetal.Theassociationofcolumbite，tantaliteandtapioliteintheSuzhougranite，China.Canadian
[4] Wang R C, Fontan F, Xu S J et al. The association of columbite, tantalite and tapiolite in the Suzhou granite, China. Canadian Mineralogist, 1997(35):699～706
Geologcal Characteristics and Mineralization Analysis of the Super Large-scale Ta Ore in Shan’ anbang, Suzhou, Jiangsu Province
He Jianping
(Jiangsu Institute of Geological Survey, Nanjing 210018)
Abstract: The Ta orebody is one of the outputs of the integrated investigation of land and resources assigned by Jiangxi institute of geological survey. It mainly consists of Albites and Granites, lies in the top of the insidious granite ridg y part, but little lies in the granites pegmatites .From top to bottom there are three parts: Part Ⅰ Ta ore, incidentally with Nb; Part Ⅱ and Ⅲ are Nb ore. Ore and mineral mostly comprises the series of Nb, Ta and Fe, with euhedral-hypidiomorphic fine grained texture and sporadic dip-dyed structure. Its primary instructive components are Ta, Nb with incidental Li, Rb, Cs, Zr and Hf. Metal Ta and Nb locate in the series of Nb, Ta and Fe, which mostly scatter about the ore of feldspar, isinglass, zircon and quartz. Ore have good selectivity. It’s estimated resources amount: Ta ore is of super large-scale and Nb is of medium-sized scale.
Key words: Ta deposit ; Geological characteristics; Mineralization analysis; Shananbang, Suzhou
