铌铁矿族

弱分异自交代型稀有金属花岗岩矿床~

弱分异自交代型稀有金属花岗岩与全分异自交代型稀有金属花岗岩在地质、成矿特征等方面既有明显相似性，又有一定差别。
弱分异自交代型，是南岭及邻区发现较早的自交代型稀有金属花岗岩矿床。由于其矿化强度和规模一般不如全分异自交代型，故工业地位逐渐为随后发现的全分异型所取代。但部分弱分异自交代型矿床(如上堡等)，其矿化强度和规模并不亚于那些剥蚀深度较大的全分异自交代型矿床。另外，弱分异自交代型花岗岩体的出露面积通常大于全分异自交代型花岗岩体，在地形地貌条件合适的情况下，更易于形成有重要工业意义的冲积砂矿，如派坛砂矿等。可见，从储量和工业意义上来说，该类型矿床也是不可忽视的。
到目前为止，本区已发现的弱分异自交代型稀有金属花岗岩矿床(点)有十余处，勘探和研究程度均不高，仅505、501、玉环、沙尾、旱叫山和上堡6处积累的实际资料相对较多。下面的论述，即以上述6个矿床(点)为基础。
一、弱分异自交代型花岗岩体的构造产状和岩石矿物
弱分异自交代型花岗岩体多为小规模的岩株，一般出露面积为6～30km2，个别也有大型岩株(505的那琴岩体)和岩基(南昆山岩体)。就岩体规模而言，弱分异自交代型花岗岩体普遍较全分异自交代型花岗岩的钟状岩体部分为大(图3-1;表3-1)。
弱分异自交代型岩体，常常具水平方向的不完整环状岩性-结构分带，即一般所称的“岩相带”。对比各个岩体的岩相分带可知，主要岩相带有两个:其一为内部相，包括各个具体岩体所称的“中心相”、“过渡相”;其二为边缘相，包括各个具体岩体所称的“边缘相”、“边缘岩枝相”和外接触带的“岩脉”等。内部相和边缘相之间均为渐变过渡关系。稀有金属主要赋存和富集在边缘相，尤以边缘岩枝和外接触带岩脉为最佳。
与全分异自交代型花岗岩体的相带相比较，有以下4点区别:①全分异型以垂直方向的岩相带为主，而弱分异型以水平方向的岩相带为主;②全分异型相之间界面(线)清晰突变，显示在液态熔融体时已分离呈不混溶的物理-化学相，而弱分异型的内部相和边缘相为渐变过渡关系，是正常结晶和交代结晶的结果;③弱分异型虽也出现熔离的似伟晶岩，但发育不完整，构造位置也不稳定，相“渗透”现象突出;④全分异型的顶部标志相齐全完整，弱分异型除见晚期含矿岩脉之外，其他标志不明显。上述4点充分说明两者之间在分异程度上的差别，并因此把它们划分为两个类型。分异程度的差别可能与自交代岩浆的组分和所处构造环境不同有关。

图3-1 弱分异自交代花岗岩体产状型略图

表 3-1 弱分异自交代型花岗岩体特征


弱分异自交代型花岗岩体侵入的地层有寒武系、奥陶系、泥盆系、石炭系和二叠系，其岩性有片岩、千枚岩、砂岩、页岩和灰岩等。无论围岩的时代、岩性如何，岩体内部构造和含矿性等均不受明显影响(围岩为灰岩时铍矿化多出现于外接触带)。这些与全分异型是相似的。
弱分异自交代型花岗岩体各相带的岩石矿物含量见表3-2。
表3-2 各矿床(区)岩石的造岩矿物单位:%


注:①微斜长石包括钾长石、微斜纹长石、正长石，含量为合量;②斜长石包括奥长石、钠奥长石、去钙钠长石等，含量为合量;③钠长石专指板条状、小板条状晶形者，An0～5;④*值为由物相分析结果换算而得。
内部相岩石类型为花岗岩、黑云母花岗岩、电气石二云母花岗岩、二云母钠长石花岗岩和钠长石花岗岩等。按国际分类，多属花岗岩，少量属碱长花岗岩(图3-2)。岩石结构基本上是中粒似斑状，少部分为中粗粒和中细粒。岩石中云母含量不高，一般3%～5%，个别可达6%～7%，特征是既有黑云母又有白云母，形成二云母花岗岩和含二云母花岗岩。另外，少数岩体(那章等)出现黑鳞云母;少数岩体出现钠长石，即低牌号(An0～5)小板条状钠长石，但含量有限，一般为2%～7%。与全分异自交代型花岗岩相比，内部相岩石大体相当于母体相岩石，但内部相岩石基性程度更高，表现为斜长石含量高而云母、钠长石、石英含量低，黄玉等挥发组分矿物少见。

图3-2 弱分异交代型花岗岩岩石类型(据国际分类法)

边缘相 岩石类型有花岗岩、黑云母花岗岩、黑鳞云母钠长石花岗岩、白云母钠长石花岗岩及锂云母钠长石花岗岩等。按国际分类(图3-2)多属正长花岗岩和碱长花岗岩。多为细粒结构，部分为中细粒和似斑状结构，自交代结构已普遍存在。岩石中的云母含量仍不高(3%～5%)，个别(上堡局部)可达7%～10%。云母多是黑鳞云母和白云母(?)，个别出现锂云母(?，上堡)。仅有的云母化学全分析成果及分子式计算见表3-3。岩石中自交代生成的钠长石普遍，含量为10%～30%。与全分异自交代型花岗岩相比，边缘相岩石大体相当于C-1带，个别接近C-2带。
从内部相到边缘相，岩石的变化大体是:结构由中粒到细粒，自交代结构可见率增多;类型由花岗岩到正长花岗岩与碱长花岗岩并重;云母含量变化不大，但种属变化明显，即由黑(白)云母到黑鳞云母，甚至出现锂云母;钠长石含量增加，由少量(2%～7%)到中等(10%～30%)。这种趋势与全分异自交代型花岗岩的母体相到自交代相的变化基本一致，但仅相当于全分异型的“初级”阶段。
晚期岩脉，一般为钠长石花岗岩脉和黑鳞云母钠长石花岗岩脉，岩石属碱长花岗岩。钠长石含量为20%～40%，云母为黑鳞云母和其他变种云母，含量变化较大(2%～10%)。晚期岩脉岩石大体相当于全分异自交代型花岗岩自交代相的 C-2 带岩石。这种岩脉一般矿化较好，仅仅因规模有限往往不具工业意义。个别矿区如旱叫山，是矿体的重要组成部分。
表3-3 及母化学成分云晶体化学式


表3-4 岗分异自交代型花弱岩石化学成分(wB)和相关参数


二、弱分异自交代型花岗岩的岩石化学
弱分异自交代型花岗岩的岩石化学组成及特征参数见表 3-4。
按酸-碱度的岩石化学分类，内部相岩石属正常花岗岩与碱长花岗岩过渡类型; 边缘相岩石以碱长花岗岩为主。内部相至边缘相的变化为碱性增强 ( 图3-3) 。

图3-3硅-碱岩石类型

按里特曼指数即碱度指数的岩石化学分类，内部相和边缘相岩石均属正常太平洋型即钙碱性岩石，仅边缘相岩石的里特曼指数(δ)普遍略高于内部相(图3-4)。
与黎彤的中国花岗岩平均值相比，弱分异自交代型花岗岩(包括内部相和边缘相)具有如下特点:①硅、钠、钾、氟高，即酸性程度、碱性程度和挥发组分高于中国花岗岩平均值;②钛、铁、镁、钙、磷、铝等组分含量低，即基性程度低于中国花岗岩平均值。

图3-4 硅-碱-里特曼指数岩石类型图中数据为里特曼指数δ值

弱分异自交代型花岗岩内部相与全分异自交代型花岗岩母体相岩石化学组分相似，但仍表现出如下差异:除个别岩体之外，前者一般硅、钾、钠和高价铁含量高些，铝和钛低些，即内部相岩石的酸性、碱性要高些而铝钛低些。
弱分异自交代型花岗岩边缘相与全分异自交代型花岗岩自交代相岩石化学组分接近，特别近似于C-1带岩石，但仍有如下差别:边缘相岩石相对富钛、铁、镁、钙、钾等组分而相对贫铝、锰、水和磷等组分，即基性程度、碱性程度(主要是钾)要高而铝锰低，酸性程度基本一致。
从内部相至边缘相，其岩石化学组分变化是:铝增高而硅降低;钠增高而钾略降;氟增高而水降低;锰和镁增高而钛和铁降低。总之，碱性程度增高(主要是钠增高)而酸性程度降低，铝和锰量增高而基性程度降低。岩石化学组分的上述变化，与全分异自交代型花岗岩母体相至自交代相的组分变化大体相当。
三、弱分异自交代型花岗岩的副矿物
弱分异自交代型花岗岩的副矿物有40余种，总含量为100～600g/t(除去参与造岩矿物中的萤石、黄玉和电气石)。以富含铌和钽及挥发组分矿物而贫铁、钛、稀土元素及锆等矿物为特征。各矿床(区)相关岩石的副矿物组合含量见表3-5。
上述副矿物按出现率和相对含量可分为4组:第一组属出现率和相对含量较高者，包括铌铁矿族矿物、细晶石、独居石、萤石、黄玉、磷钇矿、锆石和锡石;第二组为出现率和含量中等者，包括铌铁金红石、褐钇铌矿、铌钇矿、电气石、辉钼矿、石榴子石、磷灰石和黑钨矿;第三组为出现率和含量低者，包括钇易解石、泡铋矿、金红石、钛铁矿、白钛矿、榍石、硫化物、复稀金矿和方钍石;第四组属偶见矿物，绿柱石、黑稀金矿、烧绿石、磁黄铁矿和白钨矿。
比较不同相带的副矿物可知:铌铁矿族矿物、细晶石、独居石、变种锆石、萤石、黄玉等主要分布和富集在边缘相;褐钇铌矿、普通锆石和电气石等主要分布在内部相;其他副矿物资料甚少，分布情况尚不明确。
与全分异自交代型花岗岩相比，弱分异自交代型花岗岩内部相的副矿物组合和含量大致相当于全分异型的母体相，但铌铁矿、黄玉、萤石等含量要低些，并可出现电气石的富集(玉环)，这是全分异型母体相中所未见到的现象。弱分异自交代型花岗岩边缘相的副矿物组合和含量大致相当于全分异型自交代相的C-1带，但铌铁矿族矿物含量也相对低些。个别矿床(区)，如上堡，其外带岩脉的副矿物组合含量可达自交代相C-2带甚至C-3带的水平。
铌钽矿物主要是铌铁矿族矿物，次为细晶石。个别地区也见以细晶石为主(上堡)和以钽钇矿(?)为主(沙尾)。其他铌钽矿物尚见铌铁金红石、褐钇铌矿、铌钇矿、复(黑)稀金矿、钇易解石、烧绿石等。从内部相至边缘相，铌钽的矿化富集序列为褐钇铌矿→铌铁矿族矿物→细晶石。铌钽矿物为弱分异自交代型花岗岩最主要的副矿物，其含量占副矿物总量的17%～86%。
铌铁矿族矿物呈板状、柱状、针状和焦状晶形，粒度0.06～0.19mm，常与细晶石连生及包裹于云母、钠长石、石英之中或分布在上述矿物粒间。出现的变种有锰铌铁矿、锰钽铌铁矿、铁钽铌锰矿、铁铌锰矿和钽铌锰矿。从内部相至边缘相矿物略显铁和铌含量减少而锰和钽含量增加。各矿床(区)铌铁矿族矿物特征见表3-6。
表3-5 弱分异自交代型花岗岩的



副矿物种类及含量单位:g/t

表3-6 各矿床(区)铌铁矿族矿物特征


细晶石以八面体晶形为特征，粒度为0.08～0.2mm，常与铌铁矿族矿物及锡石共生，矿物含Ta2O550.22%～69.35%，含Nb2O54.45%～10.41%。各矿床(区)的细晶石矿物特征见表3-7。
稀土矿物以独居石为主，个别矿床(沙尾)以磷钇矿为主。此外，尚出现一些含稀土元素的铌钽酸盐矿物。弱分异自交代型花岗岩中一般稀土元素矿物含量较低(＜50g/t)，但也有富集成独立矿床的，如沙尾矿床(区)。
锆铪矿物含量通常不大于20g/t，以普通锆石为主，也出现含铪锆石甚至富铪锆石。各矿床(区)的锆石矿物特征见表3-8。
表3-7 各矿床(区)细晶石矿物特征


表3-8 各矿床(区)锆石矿物特征


钛铁矿物钛矿物含量一般小于1g/t，以锐钛矿、钛铁矿、白钛矿、金红石形式出现。铁矿物主要是磁铁矿，量少。
挥发组分矿物以黄玉和萤石为主，个别矿床(区)出现较多电气石(玉环)。
除上述矿物之外，弱分异自交代型花岗岩中也出现含铌钽的锡石，但含量少。各矿床(区)的锡石矿物特征列见表3-9。
表3-9 各矿床(区)锡石矿物特征


四、弱分异自交代型花岗岩的稀有及微量元素
除铌和钽之外，其他稀有和微量元素的研究成果甚少。下面仅就有限资料，粗略地论述弱分异自交代型花岗岩稀有和微量元素的地球化学特征。
各弱分异自交代岩体的稀有和微量元素含量及有关参数见表3-10。
与酸性岩浆岩中相应元素丰度(维氏值)相比，弱分异自交代型花岗岩中的稀有和微量元素可分为如下几组:①明显富集的元素组有Nb、Ta、Li;②明显贫化的元素为Zr;③Rb、Cs、Be、W、Sn、U、Th等元素的测试资料少，初显属富集元素。
弱分异型和全分异型相似，均以富含稀有金属、钨和锡、铀和钍等但贫锆为特征。
比较弱分异型内部相岩石与全分异型母体相岩石的稀有和微量元素的含量可知，弱分异型内部相岩石的铌、钽、锆、钍等相对较低，钨、锡和铀等含量相对较高，锂含量基本一致。弱分异型边缘相岩石与全分异型自交代相C-1带岩石相比，结果基本同上，仅个别地区，如上堡，其Li、Rb、Cs含量高于全分异型自交代相C-1带岩石。
比较弱分异型内部相与边缘相岩石的稀有和微量元素含量变化可知，铌和钽为边缘相富集元素;锂分布不规律，有时见边缘相富集，也有残留于内部相中的;锆明显残留于内部相，向边缘相贫化;少数资料显示，铀有边缘富集的现象，钨和锡有边缘贫化现象，钍变化不大。
铌和钽是弱分异自交代型花岗岩的特征成矿元素，主要富集成矿于边缘相。Nb2O5的成矿率为14.76%～85.87%，多数为40%～60%。Ta2O5的成矿率为32.56%～80%，多数为45%～80%。铌和钽的成矿率略低于全分异型。主要分散铌和钽的矿物为云母，次为长石和石英。各矿床(区)铌和钽的分配情况见表3-11。除此而外，铌在内部相的绝对富集系数(实测值/维氏值)为1.85%～3.45%，而边缘相对内部相的相对富集系数为1.02%～1.52%，可见岩浆的生成作用主要是铌的富集作用，相带形成作用仅是锦上添花;钽在内部相的绝对富集系数为1.43%～6.00%，而边缘相对内部相的相对富集系数为1.36%～4.12%(个别达12.25%)，绝对富集系数与相对富集系数接近，说明岩浆生成和相带形成作用均是钽富集的主要作用。再比较边缘相中铌与钽的绝对富集系数，铌为1.65%～5.25%，钽为3.71%～19.14%(个别达28.00%)，显然钽的富集系数大于铌。上述诸点，与全分异型基本一致。岩浆的生成作用是铌和钽的富集作用，而相带的形成作用主要是钽的富集作用。铌和钽主要赋存于铌铁矿族矿物内，次为细晶石和铌铁金红石等，部分形成含铌和钽的锡石。
表3-10 各矿床(区)稀有及微量元素含量(wB)及特征比值


表3-11 各矿床(区)铌钽的分配情况


锂、铷、铯研究资料甚少，是否为弱分异自交代型花岗岩的特征成矿元素尚不明确，但锂的富集现象是明显的。个别矿床(区)，如上堡，其边缘相显著富集锂、铷、铯，可作为铌和钽的伴生组分，甚至有独立工业意义。据对上堡、旱叫山、501矿床(区)的研究，锂、铷、铯主要赋存在云母中，其含量Li2O为1.61%～4.19%，Rb2O为0.84%～1.166%，Cs2O为0.199%。
铍研究资料更少。501、505、旱叫山等矿床(区)，见铍呈绿柱石存在于囊状似伟晶岩、囊状云英岩、石英脉及裂隙中。
锆和铪锆显然不是弱分异自交代型花岗岩的成矿元素，但部分矿床(区)出现少量含铪锆石。
综上所述，弱分异自交代花岗岩型稀有金属矿床，主要是铌钽(特别是钽)矿床，工业矿物为铌铁矿族矿物，个别为细晶石和钽钇矿(?)，偶尔伴生锂、铷、铯。这些与全分异自交代型相似，仅矿化强度不及全分异型。
五、弱分异自交代型花岗岩的成因问题
弱分异自交代型花岗岩，在岩体构造产状、物质组成等方面均与全分异自交代型花岗岩相似，因而，其成因也应该是相近的，即均属陆壳重熔岩浆侵入型花岗岩或断裂再生改造型花岗岩。
弱分异自交代型花岗岩与全分异自交代型花岗岩的成岩成矿过程主要差别是，自交代岩浆侵入定位后随着温度降低，弱分异自交代花岗岩浆的液态分离现象微弱，仅从岩浆期的正常结晶分异到岩浆晚期的交代结晶分异即完成了主要成岩成矿过程。因而，弱分异自交代花岗岩型稀有金属矿床，应属岩浆晚期交代结晶矿床。
弱分异型的分异程度不及全分异型，地质历史中的稳定程度也不及全分异型，这可能与自交代岩浆组分差异有关，并因此决定了弱分异型的矿化强度不如全分异型。
弱分异自交代型花岗岩的稀有元素富集成矿部位与交代结晶发育部位一致，即位于边缘相，特别是边缘岩枝和外带岩脉中。

铌 niobium一种化学元素。化学符号Nb，原子序数41，原子量92.90638，属周期系ⅤB族。1801年英国C.哈切特从铌铁矿中分离出一种新元素的氧化物，并命名该元素为columbium（中译名段字　　拼音：nǐ　ní　繁体字:铌 　　部首：钅，部外笔画:5,总笔画：10 ; 繁体部首:金，部外笔画：5,总笔画:13 　　五笔86&98:QNXN　仓颉:XCSP　 　　笔顺编号：3111551335　四角号码:87712　UniCode:CJK 统一汉字 U+94CC
编辑本段元素简介
　　一种金属元素。铌能吸收气体，用作除气剂，也是一种良好的超导体。旧称“钶”，也曾译作“鎶”（现在“鎶”是112号元素的名称）。化学符号Nb，原子序数41，原子量92.90638，属周期系ⅤB族。1801年英国查尔斯·哈切特（Charles 铌
·Hatchett）在研究伦敦大英博物馆中收藏的铌铁矿中分离出一种新元素的氧化物，并命名该元素为columbium（中译名钶）。1802年瑞典A.G.厄克贝里在钽铁矿中发现另一种新元素 tantalum。由于这两种元素性质上非常相似，不少人认为它们是同一种元素。由于它与钽非常相似，起初他竟搞混了。1844年德意志H.罗泽详细研究了许多铌铁矿和钽铁矿，分离出两种元素，才澄清了事实真相。最后查尔斯·哈切特用神话中的女神尼俄伯（Niobe）的名字命名了该元素。在历史上，最初人们用铌所在的铌铁矿的名字“columbium”来称呼铌，现在偶尔还会见到这个名字。铌[1]在地壳中的含量为0.002%，主要矿物有铌铁矿〔（Fe，Mn）（Nb，Ta）2Ob〕、烧绿石〔（Ca，Na）2（Nb，Ta，Ti）2O6（OH，F）〕和黑稀金矿、褐钇铌矿、钽铁矿、钛铌钙铈矿。 　　CAS号：2023-50-5[2]
编辑本段元素性质
　　铌是灰白色金属，熔点2468℃，沸点4742℃，密度8.57克/立方厘米。室温下铌在空气中稳定，在氧气中红热时也不被完全氧化，高温下与硫、氮 、碳直接化合 ，能与钛 、锆、铪、钨形成合金。不与无机酸或碱作用，也不溶于王水，但可溶于氢氟酸。铌的氧化态为－1、+ 2、+3、+4和+5，其中以+5价化合物最稳定。

本族矿物主要为铌铁矿和钽铁矿，二者构成完全类质同像系列。

铌铁矿－钽铁矿Columbite-Tantalite—（Fe,Mn）Nb₂O₆-（Fe,Mn）Ta₂O₆

晶体参数　正交晶系；对称型mmm。空间群Pcan;a₀=0.574～0.577nm,b₀=1.427～1.446nm,c₀=0.509～0.506nm;Z=4。

成分与结构　由于铌铁矿与钽铁矿呈完全类质同像系列，故各组分间的含量变化很大，并常含Ti、Sn、W 等。晶体结构相似于板钛矿，即氧离子近似呈四层重复的紧密堆积，Nb、Ta、Fe、Mn离子位于八面体空隙中。

形态　晶形呈板状和短柱状（图10-24），双晶依（201）呈心形接触双晶。常呈粒状集合体。

图10-24 铌铁矿－钽铁矿的晶形

A—板状；B—短柱状

c{001},a{100},b{010},e{201},m{110},g{130},d{170},u{111},o{131},k{011},y{160}

（据Berry等，1983，修改）

物理性质　黑至褐黑色；条痕褐红至黑色；半金属光泽。硬度6～6.5；解理平行{010}中等；次贝壳状断口。密度随Ta₂O₅含量的增高而增高，介于5.15～8.20g/cm³之间。

鉴定特征　以晶形、黑色和密度大为特征。与黑钨矿的区别在于后者具有{010}完全解理和硬度较低。与褐帘石的区别在于后者密度较小。

成因与产状　主要产于花岗伟晶岩和蚀变花岗岩中，常与石英、长石、云母、电气石、绿柱石、锂辉石、锡石、黑钨矿、细晶石和独居石等共生。我国新疆阿尔泰地区的伟晶岩，以及南岭一些蚀变花岗岩中盛产本族矿物。1982年新疆曾发现重达60kg的钽铌铁矿巨晶。

主要用途　提炼铌和钽的重要矿物原料。

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旁南结核： 我国铁矿床分类哪几类呢?又是按照什么划分的?本文由河南中材水泥装备有限公司(球磨机厂家)整理了我国已探明的铁矿床分类,并且对每一个铁矿床都有详细的介绍,详细请看下文! 以下是河南中材水泥装备有限公司(球磨机厂家)整理...