張霄（新疆有色地質(zhì)工程公司 烏魯木齊 830000）

新疆鈹?shù)V資源找礦類型淺議

張霄
（新疆有色地質(zhì)工程公司 烏魯木齊 830000）

稀有金屬鈹是原子能、航天航空工業(yè)、特種鋼及耐熱合金等所必需的原材料，是某些高科技產(chǎn)品不可缺少的重要原料。新疆鈹?shù)V資源主要有3種類型：偉晶巖綠柱石、花崗巖綠柱石及與火山巖有關(guān)的羥硅鈹石等礦床類型。找礦方向應(yīng)以偉晶巖稀有金礦類型為主。

鈹?shù)V資源 找礦類型

1　鈹工業(yè)開發(fā)簡(jiǎn)史

我國(guó)1954年開始研究，1961年在湖南水口山建成第六冶煉廠年產(chǎn)BeO 20 t和金屬鈹2 t。1969年重建鈹車間，1971年投產(chǎn)年產(chǎn)鈹金屬6t。新疆有色集團(tuán)恒盛鈹業(yè)-鈹冶煉廠于2005年8月17日，在新疆富蘊(yùn)縣建成，設(shè)計(jì)年產(chǎn)氧化鈹100 t，鈹銅母合金800 t，為我國(guó)最大的鈹生產(chǎn)基地。回顧鈹冶煉史，早期均以綠柱石礦物原料為首選，由于長(zhǎng)期消耗綠柱石礦物，其手選礦物資源儲(chǔ)量在下降。目前，綠柱石仍是煉鈹?shù)闹饕V物原料。

2　鈹及其合金用途

由于鈹具有多方面的優(yōu)良性質(zhì)，鈹及其合金等主要應(yīng)用在以下三方面：

（1）金屬鈹用于核武器，火箭空間飛行器的結(jié)構(gòu)材料及核反應(yīng)堆的結(jié)構(gòu)材料等。

（2）鈹用于各種鈹合金，用途廣泛。鈹銅合金成型性好，彈性好，強(qiáng)度大，耐腐蝕及有良好的導(dǎo)電性，使用壽命長(zhǎng)。用于電子計(jì)算機(jī)，在原子能、航天航空工業(yè)、電子、石油、化工等行業(yè)應(yīng)用廣泛。

（3）鈹陶瓷（氧化鈹陶瓷），素有金屬玻璃之稱，導(dǎo)熱率高，絕緣性能好。用于集成電路插件，功率晶體管襯底散熱板行波管部件，高純金屬熔煉用坩堝，熱電偶保護(hù)等。

3　新疆鈹?shù)V資源主要礦床類型

新疆稀有金屬鈹資源豐富，在阿爾泰山、天山、昆侖山和阿爾金山均有分布。以往地質(zhì)普查勘探和礦山開采工作主要集中在阿爾泰山。新疆鈹?shù)V工業(yè)類型主要有：偉晶巖綠柱石稀有金屬礦床、氣熱花崗巖綠柱石礦床、火山巖羥硅鈹石礦床。

3.1偉晶巖綠柱石稀有金屬礦床

阿爾泰稀有金屬礦成礦地質(zhì)背景

（1）地層：阿爾泰地區(qū)早古生界地層，是稀有金屬鋰、鈹、鉭、鈮等偉晶巖的容礦地層。

（2）侵入巖：阿爾泰造山帶分布花崗巖主要為華力西期。主要有2種類型:①地殼交代型花崗巖（簡(jiǎn)稱額爾齊斯型），主要分布在哈龍-青河巖漿弧內(nèi)，是構(gòu)成阿爾泰山系主體巖石。它的長(zhǎng)條狀分布特征與原生片麻理結(jié)構(gòu)均與區(qū)域NW向褶皺構(gòu)造線方向一致。在該型巖體外接觸帶分布有卡魯安（大型鋰礦）-阿阻拜、柯魯木特（大型鋰礦）-吉得克、可可托海（大型鈹?shù)V、大型鉭礦、中型鋰礦）等大中型礦田。②地殼重熔型花崗巖（簡(jiǎn)稱尚克蘭型），這一類型花崗巖，多數(shù)是前一類型發(fā)展演化的結(jié)果，即越過(guò)變質(zhì)交代階段直接達(dá)到重熔而產(chǎn)生的重熔巖漿向上侵位形成的。圍繞該型花崗巖分布的偉晶巖往往有重要的綠柱石礦化及海蘭寶石礦化，如庫(kù)姆-阿拉山礦田、阿斯喀爾特礦田。

（3）構(gòu)造。

①構(gòu)造單元：涂光幟（1990年將其）劃分為西伯利亞板塊阿爾泰陸緣活動(dòng)帶Ⅰ1，包括2個(gè)3級(jí)構(gòu)造單元：諾爾特晚古生代火山帶、哈龍-青河古生代巖漿帶。阿爾泰偉晶巖主要分布在哈龍-青河古生代巖漿帶上。

②斷裂構(gòu)造：阿爾泰發(fā)育3組斷裂構(gòu)造：a、東西向斷裂是本區(qū)最老的一組斷裂，僅在喀納斯隆起區(qū)可以見(jiàn)到；b、北西-南東向斷裂貫穿全區(qū)的斷裂組，為阿爾泰主要構(gòu)造，總的延展方向?yàn)?90°～315°。該構(gòu)造帶的斷裂組成以斷裂為主；從空間上，褶皺軸向、斷裂延伸，均有向東收斂，向西撒開的特征。它對(duì)區(qū)內(nèi)巖層展布、巖漿活動(dòng)、礦產(chǎn)分布都起到一定的控制作用；c、北北西向斷裂是該區(qū)相對(duì)較晚的一組斷裂，經(jīng)常切割北西向斷裂，而形成一些菱形地塊。

（4）偉晶巖綠柱石稀有金屬礦床特征。

以可可托海偉晶巖礦床為例（圖1），偉晶巖脈厚度大于0.5m的有39條，其中盲脈16條。賦礦圍巖主要是綠泥石化輝長(zhǎng)角閃巖，其次是結(jié)晶片巖和花崗巖。該礦床特別是3號(hào)礦脈是我國(guó)乃至世界上最為典型的花崗偉晶巖稀有金屬礦床。3號(hào)礦脈與世界各國(guó)花崗偉晶巖脈相比，主要具有三大特征：

一是規(guī)模巨大，形態(tài)特殊。3號(hào)礦脈由巖鐘和緩傾脈體組成，梨形巖鐘體長(zhǎng)250m，寬150m，延深250m與緩傾斜脈體相交，脈體長(zhǎng)2 000m，厚20～60m，平均40m，斜深1500m，呈階梯狀延深，尚未圈定，總體形態(tài)酷似一頂斜的草帽狀（圖2）。

二是礦脈成礦率高，大量的鈹集中形成獨(dú)立礦物綠柱石。具有稀有金屬元素較高的富集系數(shù)和綠柱石較低的分散率（0.338%）。全脈BeO分散率僅4.92%。成為可供工業(yè)利用超大型礦床的原因。

三是資源量巨大。3號(hào)脈經(jīng)歷20余年的邊采邊探，累計(jì)探明A+B+C1鈹?shù)V石量2 497萬(wàn)噸，氧化鈹品位0.08%，儲(chǔ)量19 954 t，D級(jí)鈹?shù)V石量8 884萬(wàn)噸，氧化鈹品位0.045%，儲(chǔ)量40 123 t，合計(jì)探明鈹?shù)V石量11 381萬(wàn)噸，氧化鈹儲(chǔ)量60 077 t。1951～1962年可可托海3號(hào)礦脈露天開采礦石量700萬(wàn)噸，手選綠柱石（BeO 10%～12%）10 592.9 t。

（5）偉晶巖綠柱石類型礦產(chǎn)的優(yōu)勢(shì)。

①礦物品位高、結(jié)晶體較大，適合手選或機(jī)選鈹是稀有金屬原生礦諸類型中尤其是花崗偉晶巖型中礦化最廣泛、含量最高的稀有元素之一。在新疆范圍內(nèi)，已經(jīng)發(fā)現(xiàn)的鈹?shù)V物僅有綠柱石、羥硅鈹石和柏比氏石3種。在這3種礦物中唯有綠柱石具有手選工業(yè)意義，它廣泛分布于各類型偉晶巖中，成為新疆稀有金屬礦重要的工業(yè)礦物之一。

圖1　可可托海礦床地質(zhì)平面圖（據(jù)單久讓2005年）

阿爾泰地區(qū)偉晶巖中的綠柱石特征、產(chǎn)出形態(tài)及共生礦物。綠柱石產(chǎn)在鈉長(zhǎng)石化或石英白云母化的中、粗粒變文象偉晶巖中，為淺綠色或淺黃綠色，不透明-半透明。晶體為自形或半自形六方柱體為主或角錐狀。最常見(jiàn)晶體大小達(dá)（0.3～3）×（2～10）cm（直徑×長(zhǎng)度）。個(gè)別長(zhǎng)達(dá)20 cm。可可托海1號(hào)礦脈含大片白云母鈉長(zhǎng)石化的中-粗粒變文象結(jié)構(gòu)帶中曾采得一個(gè)綠柱石結(jié)晶體高3.5m，直徑2.2m，重約20 t的單晶。

圖2　3號(hào)礦脈Ⅲ-Ⅲ′地質(zhì)剖面圖（據(jù)單久讓2005年）

②偉晶巖綠柱石礦脈往往共生鋰輝石、鉭鈮鐵礦和白云母、石英、長(zhǎng)石等礦產(chǎn)資源，綜合開發(fā)利用價(jià)值高。

3.2氣熱白云母花崗巖綠柱石礦床

該類型礦床有阿斯喀爾特、尚可蘭、二道房子和阿拉山等氣熱花崗巖綠柱石礦床。阿斯喀爾特氣熱花崗巖綠柱石礦床

（1）構(gòu)造位置處于阿爾泰造山帶哈龍-青河古生代深成巖漿弧南東段的北部邊緣，即諾爾特晚古生代上迭盆地與哈龍-青河古生代深成巖漿弧的結(jié)合部位。阿斯喀爾特綠柱石礦床正是處在該部位。

（2）地層在礦床北部花崗巖基頂部殘留小面積的中上奧陶紀(jì)變質(zhì)巖。

（3）侵入巖礦床范圍內(nèi)全部出露巖石為華力西期的花崗巖。斑狀黑云母花崗巖，是阿斯喀爾特礦床圍巖。似斑狀白云母-二云母堿長(zhǎng)花崗巖，是阿斯喀爾特綠柱石礦床的母巖。細(xì)粒鈉長(zhǎng)石花崗巖，主要為綠柱石礦化，伴有Ta、Nb和Mo礦化（圖3）。

（4）礦床地質(zhì)特征。礦體由白云母鈉長(zhǎng)石花崗巖和似偉晶巖礦脈組成。白云母鈉長(zhǎng)石花崗巖似等軸狀巖鐘，傾向向北，傾角60°，長(zhǎng)350m，寬225m，垂深約60m，巖鐘BeO 0.04%～0.08%，綠柱石粒徑0.2 cm以下，是機(jī)選工業(yè)礦帶。伴生Ta、Nb 和Mo礦化。

似偉晶巖內(nèi)部包括4個(gè)共生結(jié)構(gòu)帶：①云英巖化似偉晶巖帶：位于白云母鈉長(zhǎng)石花崗巖鐘的頂部邊緣，總長(zhǎng)500m，寬2～10m，綠柱石0.3 cm左右，為黃綠-藍(lán)綠色，不易手選。BeO平均品位0.0141%；②石英核：位于礦脈中心，長(zhǎng)264m，寬30m，斜深60m；③石英-白云母-綠柱石帶：分布在石英核之周圍，近于封閉的環(huán)帶，帶長(zhǎng)265m，寬0.5～5m，斜深長(zhǎng)大于100m，綠柱石晶體長(zhǎng)10～40 cm，最大80 cm，直徑5～10 cm；顏色為蘭綠色和海藍(lán)色，個(gè)別無(wú)色透明。BeO平均品位0.13%～0.582%。此帶是工業(yè)主礦帶；④石英-白云母帶：BeO平均品位0.13%，伴生有輝鉬礦。

3.3火山巖鈾鈹?shù)V床類型

楊莊鈾礦床位于新疆和布克賽爾縣城西南約96 km處。該礦床類型在新疆首次發(fā)現(xiàn)。

圖3　阿斯喀爾特鈹?shù)V床地質(zhì)平面圖（據(jù)單久讓2005年）

3.3.1區(qū)域地質(zhì)背景

地層礦區(qū)位于西準(zhǔn)噶爾優(yōu)地槽褶皺帶雪米斯坦泥盆紀(jì)火山巖帶南側(cè)。出露地層為上泥盆統(tǒng)塔爾巴哈臺(tái)組（D3t）：酸性火山巖，主要巖性有流紋質(zhì)含火山角礫弱熔結(jié)凝灰?guī)r、流紋斑巖、英安斑巖、玻屑晶屑凝灰等。鈹?shù)V化產(chǎn)于玻屑晶屑凝灰?guī)r中。

構(gòu)造褶皺構(gòu)造簡(jiǎn)單，地層呈單斜產(chǎn)出，走向東西。斷裂構(gòu)造發(fā)育，斷裂方向基本與褶皺構(gòu)造線方向一致，主要為高角度東西向逆斷層，分南、北兩組。南組斷裂由F1、F2組成，F(xiàn)1控制了楊莊花崗斑巖巖體（簡(jiǎn)稱楊莊巖體）的南接觸線。北組由5條斷裂組成，分布在楊莊巖體北接觸帶及圍巖中，與鈹?shù)V化關(guān)系密切的F3斷裂，東西延伸約5 km，傾向南，傾角45°～55°，斷裂破碎帶寬2～6m，破碎帶內(nèi)角礫巖及糜棱巖化發(fā)育，該帶南側(cè)發(fā)育多條次級(jí)斷裂，這些斷裂及裂隙與巖體接觸帶自然交切，連通了巖體和圍巖，成為熱液通道，并伴隨熱液蝕變，F(xiàn)8、F9成為鈹?shù)V化的賦存部位即Ⅰ、Ⅱ號(hào)礦體（圖3）。

本區(qū)巖漿活動(dòng)頻繁，基性、中酸性巖體均有出露，以酸性巖為主，屬華力西中晚期的酸性-鈣堿性花崗巖和次花崗斑巖等小侵入體，多分布在斷裂附近。

楊莊巖體長(zhǎng)近8 km，寬平均1 km，巖性為花崗斑巖。該巖體的侵入，它載著Be及揮發(fā)組分F、P、CO2、H2、O、S等，是本區(qū)含Be的熱液，形成圍巖蝕變，對(duì)Be的富集極為有利。

圍巖蝕變強(qiáng)烈，主要有紫黑色螢石化、赤鐵礦化、錳礦化、粘土化和綠泥石化。

圖4　楊莊地區(qū)地質(zhì)構(gòu)造略圖（據(jù)李清海2008）

3.3.2楊莊鈾鈹?shù)V床特征

礦體已發(fā)現(xiàn)2個(gè)礦體：Ⅰ號(hào)礦體控制長(zhǎng)度350m，礦體厚度6.5～13m，平均8.11m，走向105°，傾向NNE，傾角50～75°。BeO品位0.086%～0.419%，平均0.296%；Ⅱ號(hào)礦體位于Ⅰ號(hào)礦體北40m，大致平行Ⅰ號(hào)礦體。地表出露長(zhǎng)74m，厚度4m。BeO品位0.056%～0.322%，平均0.124%。

礦體產(chǎn)于晶屑玻屑凝灰?guī)r及晶屑凝灰?guī)r中，礦體與圍巖呈漸變關(guān)系。

礦石類型：根據(jù)礦石的主要有用元素鈾、鈹?shù)姆植记闆r，礦物共生組合、礦石結(jié)構(gòu)特征及分布程度，將楊莊礦床的礦石劃分5種類型：（1）螢石型鈾鈹?shù)V石BeO最高品位1.455%，平均品位0.473%，發(fā)現(xiàn)少量的羥硅鈹石，粒徑0.01～0.2mm。（2）赤鐵礦型鈾鈹?shù)V石BeO最高品位1.044%，平均品位0.459%。（3）錳礦型鈾鈹?shù)V石BeO最高品位0.497%，平均品位0.145%。以上2種礦石類型鈹元素以單晶體表面吸附分散和晶內(nèi)混入分散2種形式存在。（4）粘土型鈾鈹?shù)V石BeO最高品位0.133%，平均品位0.055%，Be多以吸附分散形式出現(xiàn)。（5）綠泥石型鈾鈹?shù)V石。鈹元素90%以分散吸附形式存在礦石中，其次以羥硅鈹石單礦物形式存在螢石型的礦石中。

4　鈹?shù)V資源找礦方向

（1）偉晶巖綠柱石礦床。重點(diǎn)在阿爾泰哈龍-可可托海地槽褶皺帶（哈龍-青河晚古生代深成巖漿?。┡c華力西晚期的酸性侵入巖有關(guān)的偉晶巖中具塊體結(jié)構(gòu)共生單元的鈉長(zhǎng)石-石英-白云母交代的偉晶巖，例如群庫(kù)爾偉晶巖綠柱石礦床、胡魯宮偉晶巖綠柱石礦床、洪湖152號(hào)偉晶巖綠柱石礦脈、長(zhǎng)風(fēng)嶺偉晶巖綠柱石礦床、庫(kù)儒爾特偉晶巖礦床等，以及可可托海3號(hào)礦脈深部。

（2）火山巖、次火山巖羥硅鈹石礦床。準(zhǔn)噶爾地槽褶皺帶、巴爾魯克-塞米斯臺(tái)復(fù)背斜、塔爾巴哈臺(tái)復(fù)向斜以南，鐵廠溝-巴爾魯克斷裂以北地區(qū)，侵入有華力西期花崗巖基及其次火山巖石英鈉長(zhǎng)斑巖等，翼部為泥盆統(tǒng)及石炭統(tǒng)沉積巖，尋找與鈾、氟等共生的羥硅鈹石。

（3）在華力西晚期以及燕山期二云母或鈉長(zhǎng)石化白云母花崗巖頂部綠柱石礦床，例如尚可蘭花崗巖綠柱石礦床、二道房子花崗巖綠柱石礦床等。

5　討論與結(jié)論

稀有金屬礦產(chǎn)包括Be、Li、Ta、Nb、Zr、Hf、Rb、Cs等，這些元素均可以形成獨(dú)立的礦床，也可以幾個(gè)元素組合在一起，形成多礦種的稀有金屬礦床。例如可可托海礦床3號(hào)礦脈即是集上述元素于一脈的典型。稀有金屬礦床在新疆乃至我國(guó)具有一定優(yōu)勢(shì)，但隨著采選冶技術(shù)的發(fā)展，稀有金屬礦床也存在很多問(wèn)題，既有常規(guī)的環(huán)保與采礦的矛盾，也有機(jī)選成本高、精礦砂品質(zhì)低、粒度細(xì)與冶煉方面的問(wèn)題，也存在新類型資源的沖擊問(wèn)題。因此，對(duì)于稀有金屬礦產(chǎn)資源而言，主要的不是“有沒(méi)有”的問(wèn)題，而是需要繼續(xù)找礦、找大礦、找富礦，目前以偉晶巖類型為首選，兼顧其他類型；另一方面相關(guān)專業(yè)也要研究采選冶技術(shù)創(chuàng)新，共同提高稀有金屬資源利用率。

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收稿：2016-02-01

10.16206/j.cnki.65-1136/tg.2016.04.007