河南老母猪石山钽铌矿区位于秦岭地层区南北地层分界部位^[1]。区域上地层以龟-梅断裂为界, 分为两个地层分区, 以南称南秦岭地层分区, 以北称北秦岭地层分区。根据已有的区域地质资料, 前人将区域地层划分为岩石地层单位、构造地层单位及构造岩石单位。依据此划分方案, 区内地层由老到新依次划分为中-新元古界龟山岩组, 新元古界大红口岩组, 下古生界石门冲岩组, 上石炭统胡油坊组, 中生界侏罗系、白垩系, 新生界第四系。

矿区位于桐柏-大别造山带中段, 华北陆块和扬子陆块两大陆块的接壤地带, 区域上构造发育, 褶皱、断裂并存, 主构造格架表现为近EW向展布的强变形带及由它们分隔或被它们夹持的、变形程度相对较弱的弱变形域相间分布, 强变形带及弱变形域中表现出规模不等的网结状构造轮廓^[1](图1)。

图1

Fig.1

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	图1 大别山北麓区域构造略图[5]Fig.1 Simplified tectonic map of north of Dabie[5]

①确山-肥中断裂; ②信阳-舒城断裂(龟-梅断裂GMF); ③桐柏-磨子潭韧性推覆剪切带(桐-商断裂TSF); ④郯庐断裂, ⑤商-麻断裂。
J₃d-E.上侏罗统段集组— 第三系; J₃j.上侏罗统金刚台组; C.石炭系; D-Pt.泥盆系南湾岩组至中-新元古界龟山岩组;
Pz₁s.古生代石门冲岩组; Pt_2-3h+Z-O₁x.浒湾岩组.肖家庙岩组, Ar-Pt₁大别杂岩; 花岗岩;
1.砾岩构造混杂岩; 2.逆冲断层及断层; 3.糜棱岩及基性-超基性岩

区域上岩浆岩分布较少, 仅可见区域中北部出露的少量下白垩统陈棚组中一套中-中酸性火山岩, 以及零星分布的一些石英脉。

矿区地层分为构造地(岩)层和岩石地层单位两类。构造地(岩)层包括新元古界大红口岩组和下古生界石门冲岩组, 岩石地层单位包括石炭系、侏罗系和第四系^{[2, 3, 4]} (图2)。

大红口岩组:在矿区广泛分布, 分为上、下两段。下段为浅肉红色、褐黄色的钾长浅粒岩, 局部夹有白云母石英片岩、白云母钾长片岩及绢云母片岩; 上段为灰白色硅质条带状白云石大理岩; 两者呈整合接触关系。大红口岩组下段以断层式接触关系推覆于原地地层之上。

石门冲岩组:该岩组以含碳质绢云石英片岩、白云石英片岩、石英岩及大理岩组合为特征, 与下伏的大红口岩组呈断层接触。

石炭系:仅见上石炭统胡油坊组, 以灰黄色长石砂岩与灰褐色泥质粉砂岩互层为特征。主要岩性为中厚层中细粒长石砂岩、薄板状泥质粉砂岩及少量砾岩与灰岩透镜体。与上覆大红口岩组呈断层式接触。

侏罗系:区内仅见侏罗系中统的朱集组中段。以河流相红色碎屑岩为特征, 为紫红色复成分砾岩、含砾长石砂岩、粉砂岩, 偶见灰岩夹层。

第四系:以冲积、洪积为主, 在山前坡地边缘以残坡积为主, 形成一些含砾砂土、亚砂土、亚黏土等较松散的沉积物。

矿区大地构造位置属桐柏-大别造山带中段, 隶属北淮阳褶皱带, 不同期次不同层次的构造活动频繁, 根据不同地质体的构造变形特征、地层时代及空间叠置关系, 可划分为原地系统即岩石地层单位和异地系统即构造地(岩)层单位^{[6, 7]}。

异地系统即三洞盖推覆体, 由大红口岩组和石门冲岩组组成, 呈飞来峰置于原地系统之上; 原地系统由石炭系、侏罗系和第四系组成, 构造变形作用不明显, 地层以单斜产出。异地系统与原地系统间由推覆断层接触, 矿区位于三洞盖推覆体的西端。

矿区的岩浆岩出露较少, 仅见一些石英脉产出。

大红口岩组下段钾长浅粒岩为钽铌矿赋矿层位, 钾长浅粒岩走向325° ~28° , 倾向235° ~298° , 倾角11° ~57° , 钽铌矿仅赋存在该矿段层位中(图3)。老母猪石山钽铌矿体呈近SN走向, 似层状产出, 产状与地层一致, 但形态不很规整, 南北两端被断层所限制(图2)。矿体呈层状产出, 连续性较好, 总体走向172° ~200° , 倾向SW, 倾角22° ~45° , 矿体延长500~1000 m, 倾向延深100~320 m, 矿体厚度在6.13~57.11m之间, (Nb, Ta)₂O₅品位501.2× 10^-6~923.0× 10^-6。

图2

Fig.2

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	图2 老母猪石山钽铌矿矿区地质及矿体分布图Fig.2 Mine geology and ore body distribution 1.第四系; 2.侏罗系中统朱集组; 3.石炭系上统胡油坊组; 4.下古生界石门冲组; 5.新元古界大红口岩组; 6.片理化带; 7.绢云千糜岩; 8.飞来峰/构造窗; 9.推测/实测断层及编号; 10.岩层产状; 11.片理产状; 12.钽铌矿体

图3

Fig.3

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	图3 老母猪石山钽铌矿3#勘探线矿体剖面图Fig.3 The 3# exploration line ore body profile 1.第四系残坡积物; 2.碳质绢云石英片岩; 3.硅质条带状白云石大理岩; 4.钾长浅粒岩; 5.浅粒岩; 6.云母石英片岩; 7.绢云千糜岩; 8.石英岩; 9.硅化构造角砾岩; 10.断层; 11.钻孔剖面位置及编号; 12.钽铌矿体及编号。

通过矿石显微镜下光、薄片鉴定、人工重砂鉴定、X射线衍射分析结果和电子探针结果, 查明矿石中主要矿物为钾长石、石英、白云母、黑云母和赤铁矿, 少量锆石和独居石, 钽铌矿物为铌铁矿、铌铁金红石和富钛赤铁矿(表1)。

表1

Table1

表1(Table1)

表1 原生矿石主要矿物含量(WB/%) Table1 Representative electron microprobe data of major minerals(%) 矿物 钾长石 白云母 石英 黑云母 赤铁矿 褐铁矿 钽-铌铁矿* 铌铁金红石* 富钛赤铁矿* 其他 含量 47.4 6.7 40.2 2.9 1.6 1.1 微量 微量 微量 0.1 * 由于铌铁矿、铌铁金红石和富钛赤铁矿等富铌矿物粒度极细, 含量极低, 故很难对其进行定量。

表1 原生矿石主要矿物含量(WB/%) Table1 Representative electron microprobe data of major minerals(%)

通过研究显示, 钽铌矿含钽铌矿物为铌铁矿、铌铁金红石和富钛赤铁矿, 含钽铌矿物粒度极细, 一般仅有0.01~0.02 mm, 而且其高度分散。背散射图像显示矿石中铌铁矿多被赤铁矿包裹, 少量被脉石矿物包裹, 或独立产出(图4)。

图4

Fig.4

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	图4 含铌矿物背散射图像Fig.4 Con niobium mineral backscatter image a.赤铁矿包裹铌铁矿; b.褐铁矿沿钾长石颗粒边缘分布, 钾长石包裹铌铁矿; c.铌铁矿沿云母层理分布; d.单体铌铁矿中包裹微细粒的石英等脉石矿物

通过矿石标本观察和显微镜观察, 矿石中主要结构有:鳞片粒状变晶结构, 粒状变晶结构, 包含结构, 花岗结构, 自形、半自形结构, 它形粒状结构等; 主要构造有:块状构造, 片状构造, 片麻状构造和浸染状构造。

矿床矿石的自然类型可划分为氧化矿石和原生矿石两种。氧化矿石地表风化作用较强, 向下渐弱, 在非构造发育地段, 其最大风化深度10 m左右, 矿石中(Nb, Ta)₂O₅含量无明显变化。氧化矿石在矿区所占比例较少。原生矿石中(Nb, Ta)₂O₅的品位为500.0× 10^-6~977.8× 10^-6, 为矿区主要的矿石类型。

老母猪石山钽铌矿床赋存在新元古界大红口岩组中, 赋矿岩石主要为钾长浅粒岩, 有少数赋存在微裂隙发育的浅粒岩和云母钾长石英片岩中。根据钽铌矿所赋存地层的特点, 推测老母猪石山钽铌矿为变质成因。目前国内外已发现的钽铌矿床类型主要为花岗伟晶岩型钽铌矿床、碱性长石花岗岩型钽铌矿床、原生铌矿床、风化壳型铌矿床和河流类砂矿床^{[7, 8, 9]}, 因此进一步对该类型矿床开展成因研究, 具有重要的意义。

稀有元素矿物在岩石中多数处于分散状态, 颗粒细小不易直观观察。因此在找矿过程中应多借助于已发现的直接和间接的找矿标志, 往往会取得意想不到的效果。

综上所述, 老母猪石山钽铌矿位于桐柏-大别造山带中段, 矿体赋存于呈飞来峰置于原地系统之上的新元古界大红口岩组中, 此类特殊的地层条件和构造条件是本矿床间接找矿标志。而直接找矿标志为地表微裂隙较发育的钾长浅粒岩, 此类岩石露头中赤铁矿、磁铁矿、铁质薄膜含量较多, 且清晰可见, 易于识别。

老母猪石山钽铌矿床为变质成因矿床, 资源量较为丰富。在矿区东部存在有大面积的钾长浅粒岩, 有较好的成矿地质条件, 具有进一步寻找该类型钽铌矿床的良好前景。

矿石中含钽铌矿物主要为铌铁矿、铌铁金红石和富钛赤铁矿, 但由于含钽铌矿物粒度极细, 且具有高度分散的特点, 在目前技术条件下, 开发利用存在一些困难。建议今后加大对该类型矿产资源的选矿研究, 充分利用该类资源。