李校斌

(福建省閩西地質(zhì)大隊(duì)，福建 三明 365000)

我國(guó)銣資源豐富，其儲(chǔ)量名列前茅，且類型齊全，分布全國(guó)。據(jù)自然資源部信息中心數(shù)據(jù)顯示，主要在福建、甘肅、廣西、河南、湖北、湖南、江西、內(nèi)蒙古、青海、陜西、四川、西藏、新疆等13個(gè)省(區(qū))探明有銣礦資源，探明儲(chǔ)量逐年增長(zhǎng)。

近年來隨著科技發(fā)展，銣等特殊稀有金屬?gòu)V泛應(yīng)用于一些新的領(lǐng)域，特別是在一些高科技領(lǐng)域中，銣顯示出了越來越重要的作用。銣在電子器件、催化劑、特種玻璃、生物化學(xué)及醫(yī)藥等傳統(tǒng)應(yīng)用領(lǐng)域中，近10年來有較大的發(fā)展；而在磁流體發(fā)電、熱離子轉(zhuǎn)化發(fā)電、離子推進(jìn)發(fā)動(dòng)機(jī)、激光能轉(zhuǎn)換電能裝置、云通訊等新應(yīng)用領(lǐng)域中，銣也顯示了強(qiáng)勁的生命力。

福建省銣礦資源較為豐富，20世紀(jì)90年代已對(duì)建寧地區(qū)預(yù)測(cè)勘查，但地質(zhì)工作程度低，礦床成因不清。本次通過對(duì)東坑礦區(qū)礦床特征分析以及對(duì)巖體成分、礦體礦物成分等基本特征的研究，綜合多年勘查成果，對(duì)銣礦地質(zhì)特征和礦床成因進(jìn)行分析，對(duì)閩西北尋找東坑型銣礦床具一定的借鑒意義。

1 地質(zhì)背景

礦區(qū)位于閩西北隆起帶南西部，崇安—石城深斷裂帶南西段的北西側(cè)，光澤—武平斷裂帶中段的北西側(cè)。處于武夷山成礦帶內(nèi)，是福建省重要的鎢錫多金屬礦成礦遠(yuǎn)景區(qū)之一。

區(qū)內(nèi)地層較簡(jiǎn)單，主要為天井坪組上段(Pt1t2)、天井坪組下段(Pt1t1)，下段巖性總體為中厚層變粒巖類與片巖類互層，上段總體呈厚-巨厚層狀產(chǎn)出，以變粒巖類居多，并發(fā)育斜長(zhǎng)角閃巖；第四系主要出露于河床中。

區(qū)內(nèi)北東向斷裂發(fā)育，斷裂構(gòu)造與銣錫礦化、金礦化關(guān)系密切；南部變質(zhì)巖分布區(qū)韌性斷層也較發(fā)育。

區(qū)內(nèi)侵入巖主要為加里東晚期中細(xì)粒黑云母二長(zhǎng)花崗巖(ηγS)、白云母化中細(xì)?；◢弾r(γS)，其次為變石英閃長(zhǎng)巖(ΓоPt1)，局部零星出露燕山期石英斑巖、花崗斑巖、混合花崗巖、花崗質(zhì)偉晶巖、基性巖脈等。

區(qū)域上天井坪組地層大面積出露，巖漿活動(dòng)頻繁，構(gòu)造發(fā)育，為不同成因類型的金屬礦床提供了良好的成礦地質(zhì)條件。目前已發(fā)現(xiàn)的有排上金礦點(diǎn)、邱家排—蘆田離子吸附型稀土礦、東坑—下杉溪銣錫礦點(diǎn)、東坑金礦化點(diǎn)、東坑黑鎢礦化點(diǎn)等礦(化)點(diǎn)[1]。

2 礦區(qū)地質(zhì)

2.1 地層

區(qū)內(nèi)出露地層僅為天井坪組下段(Pt1t1)，分布于礦區(qū)南東角，巖性為黑云斜長(zhǎng)變粒巖與(矽線)二云片巖互層。

2.2 構(gòu)造

區(qū)內(nèi)脆性斷裂發(fā)育，編號(hào)分別為F1、F2、F3(圖1)。

(1)F1分布在礦區(qū)的西北部，為本區(qū)的控礦構(gòu)造，長(zhǎng)度大于2 400 m，寬度1～31 m，走向北東，傾向北西，局部?jī)A向南東，傾角變化較大，在32～48線附近為65°～83°，在24～15線一帶為80°～88°。構(gòu)造帶內(nèi)由石英斑巖、構(gòu)造角礫巖、蝕變花崗巖組成。巖石具硅化、絹云母化、綠泥石化、褐鐵礦化、黃鐵礦化、黃銅礦化、螢石礦化、銣錫礦化等。斷層性質(zhì)為正斷層。Ⅰ號(hào)銣礦化帶受該斷層控制。

(2)F2分布在礦區(qū)的中北部，為本區(qū)的控礦構(gòu)造，長(zhǎng)度大于2 600 m，寬度2～65 m，走向北東，傾向北西，傾角55°～78°。構(gòu)造帶內(nèi)由碎斑巖、石英斑巖、構(gòu)造蝕變巖組成。巖石具硅化、絹云母化、綠泥石化、褐鐵礦化、黃鐵礦化等。斷層性質(zhì)為正斷層。Ⅲ號(hào)銣礦化帶受該斷層控制[2]。

圖1 福建省建寧縣東坑礦區(qū)銣礦地質(zhì)簡(jiǎn)圖

(3)F3分布在礦區(qū)的南東部，貫穿全區(qū)，長(zhǎng)度大于1 400 m，寬度2～7 m，走向北東，傾向北西，傾角50°～70°。構(gòu)造帶由碎斑巖、碎裂巖、石英斑巖組成。巖石具硅化、絹云母化、綠泥石化、褐鐵礦化、黃鐵礦化等，該斷層性質(zhì)為正斷層。北東部連接出現(xiàn)分叉。

2.3 侵入巖

區(qū)內(nèi)出露的加里東晚期中細(xì)粒二長(zhǎng)花崗巖(ηγ33b1)是付坊巖體的一部分，主要見有燕山晚期石英斑巖脈(λoπ53-1d)、花崗斑巖等侵入。主要容礦巖石為燕山晚期石英斑巖脈(λoπ53-1d)和花崗斑巖。

2.3.1 石英斑巖(λoπ53-1d)

分布于礦區(qū)北西部、中部，賦存于F1、F2斷裂帶中及其附近，大小不一，呈脈狀、似層狀產(chǎn)出，規(guī)模較大的兩條脈長(zhǎng)度分別為1 800 m、2 500 m，走向北東，總體傾向北西，沿走向、傾向均呈“S”形態(tài)，厚度分別為1～31 m、2～65 m，圍巖主要為中細(xì)粒黑云母二長(zhǎng)花崗巖。巖石具斑狀結(jié)構(gòu)，塊狀構(gòu)造。斑晶約占5%，成分為石英，局部可見少量斜長(zhǎng)石，粒徑為0.1～4.364 mm，一般均被熔蝕成圓粒狀、港灣狀，局部為少量長(zhǎng)石，已被絹云母交代?；|(zhì)具鱗片粒狀變晶結(jié)構(gòu)，主要成分為長(zhǎng)英質(zhì)。長(zhǎng)石全部被鱗片狀絹云母和不規(guī)則狀石英集合體交代，含少量黃鐵礦、綠泥石、綠簾石、螢石、鋯石等。普遍發(fā)育絹云母化、絹英巖化、黃鐵礦化及黃玉化[3]。巖石化學(xué)成分具有高硅、鉀，鋁飽和，貧鈣、鎂、鐵，富含揮發(fā)份等特點(diǎn)。巖石普遍具銣錫礦化，為區(qū)內(nèi)銣錫礦的主要容礦巖石，其巖石化學(xué)成分見表1。

表1 石英斑巖化學(xué)成分表

2.3.2 花崗斑巖(γπ)

主要分布于F1、F2斷裂帶中，深部鉆孔中常見與石英斑巖同時(shí)出現(xiàn)，二者呈漸變過渡，無(wú)明顯界線，在石英斑巖與花崗巖接觸帶附近可見長(zhǎng)石含量明顯增多。巖石呈灰黃、灰綠色，斑狀結(jié)構(gòu)，塊狀構(gòu)造。由斑晶與基質(zhì)組成。斑晶大小為0.299～4.738 mm，成分為石英、斜長(zhǎng)石和鉀長(zhǎng)石，少量黑云母。石英自形熔蝕狀，具波狀消光。斜長(zhǎng)石自形板狀，已被絹云母交代呈交代假象，面上見螢石化。鉀長(zhǎng)石半自形板狀，無(wú)雙晶，泥化，常被絹云母、石英交代?；|(zhì)具顯微球粒結(jié)構(gòu)，由直徑為0.02～0.374 mm的球粒組成?；|(zhì)具絹云母化、螢石化，絹云母顯微鱗片狀，螢石粒狀。巖石中金屬礦化明顯，具錫石礦化、黃鐵礦化、黃銅礦化、銣礦化、閃鋅礦化、方鉛礦化。

3 礦體地質(zhì)

3.1 礦體特征

3.1.1 礦化帶特征

區(qū)內(nèi)銣礦體產(chǎn)于北東向石英斑巖及其兩側(cè)構(gòu)造蝕變巖中，部分賦存于花崗斑巖、花崗巖中。共圈定了2條銣礦化帶，編號(hào)分別為Ⅰ、Ⅲ。

Ⅰ號(hào)銣礦化帶規(guī)模較大，分布于礦區(qū)北西部，往北東端延伸，南東端呈尖滅狀，產(chǎn)于F1斷裂帶中及其兩側(cè)，明顯受F1斷裂控制。礦化帶長(zhǎng)度大于1 500 m，寬度為0.54～82 m，礦化帶走向北東，總體傾向北西，局部?jī)A向南東，傾角為65°～88°，在走向和傾向上均呈“S”形態(tài)，礦化帶以銣礦化為主。

Ⅲ號(hào)礦化帶分布于礦區(qū)中部，往兩端延伸出圖，受F2斷裂控制，長(zhǎng)度大于2 500 m，寬度為1～70 m，礦化帶走向北東，總體傾向北西，傾角為48°～79°，礦化帶中主要為銣礦化，局部伴生鉛鋅礦化。

3.1.2 礦體地質(zhì)特征

區(qū)內(nèi)圈定銣礦體9個(gè)，低品位銣礦體22個(gè)。其中Ⅰ號(hào)礦體為本區(qū)主礦體，其特征為：Ⅰ銣礦體產(chǎn)于Ⅰ號(hào)礦化帶中，分布于23～48線，由19個(gè)鉆探工程和11條槽探工程控制；礦體呈似層狀、大透鏡狀，局部膨脹縮小，受F1斷裂控制，其形態(tài)、產(chǎn)狀隨F1斷裂面起伏變化而變化；礦體長(zhǎng)度大于1.5 km，控制最大斜深450 m，總體傾向北西，傾角64°～88°；Rb2O品位一般為0.10%～0.14%，平均為0.15%，Rb2O品位變化系數(shù)為102.66%，屬較均勻類型；礦體厚度為0.55～27.06 m，平均為5.33 m，厚度變化系數(shù)為107.26%，屬較穩(wěn)定類型；礦體兩側(cè)為低品位礦體或蝕變中細(xì)粒黑云母二長(zhǎng)花崗巖。

據(jù)研究，Ⅰ號(hào)銣主礦體在600～700 m標(biāo)高，礦體傾向北西，傾角大，近直立；在500～600 m標(biāo)高，礦體傾向南東；在300～500 m標(biāo)高，礦體傾向北西，傾角較陡，總體呈“S”形態(tài)。

3.2 礦石質(zhì)量特征

3.2.1 礦石物質(zhì)組分

(1)礦物成分。礦石中主要礦物成分為鉀長(zhǎng)石、斜長(zhǎng)石、石英、黑云母、絹云母等，其中銣主要賦存于長(zhǎng)石和云母中。

鉀長(zhǎng)石，主要分布于花崗巖型、花崗斑巖型礦石中，呈肉紅色，他形板狀，粒徑0.2～5 mm不等，無(wú)雙晶，具泥化、絹云母化，交代斜長(zhǎng)石。局部在應(yīng)力作用和熱液蝕變作用的雙重影響下，被絹云母交代殆盡，晶形基本消失。

斜長(zhǎng)石，主要分布于花崗巖型、花崗斑巖型、石英斑巖型、閃長(zhǎng)玢巖型礦石中，呈灰白色，半自形板狀，粒徑0.2～4 mm不等，具聚片雙晶、卡鈉復(fù)合雙晶，絹云母化呈交代殘余或具輕微鉀長(zhǎng)石化。局部在應(yīng)力作用和熱液蝕變作用的雙重影響下，被絹云母交代殆盡，晶形基本消失[4]。

石英，主要分布于花崗巖型、石英斑巖型、花崗斑巖型礦石中，呈灰白色，不規(guī)則粒狀，自形熔蝕狀，無(wú)色透明，粒徑為0.02～4 mm不等，裂紋發(fā)育，少數(shù)晶體破碎分離但仍顯示一致消光現(xiàn)象，沿晶體邊緣亦見被絹云母交代顯現(xiàn)，晶體中含較多的汽液包裹體和熔離包裹體，后期石英呈不規(guī)則圓團(tuán)塊狀細(xì)粒鑲嵌交代石英。

黑云母，主要分布于花崗巖型礦石中，呈灰褐色，鱗片狀，片徑0.2～4 mm不等，白云母化后疊加絹云母化，或直接被高嶺石交代，晶體中包含鋯石和次生綠簾石顆粒?；◢彴邘r中黑云母晶體中可見包含較多的微粒錫石顆粒。

絹云母，區(qū)內(nèi)容礦巖石中均有見及，以交代礦石中礦物成分出現(xiàn)，呈灰綠色，顯微鱗片-鱗片狀，片徑大小不一，少數(shù)被地開石交代。

(2)化學(xué)成分。從區(qū)內(nèi)采集的2件化學(xué)全分析樣品中可以看出，區(qū)內(nèi)巖石化學(xué)組分主要為SiO2、Al2O3、K2O，少量CaF2、Zn、FeO、Fe2O3、Li2O、Rb2O、Sn、燒失量、CaO、MgO、Na2O，微量P2O5、WO3、Cu、Pb、Cd、Sb、Nb2O5、Ta2O5、Cs2O、ZrO2、Ag。巖石具有高硅、鉀，鋁飽和，貧鈣、鎂、鐵，富含揮發(fā)份等特點(diǎn)，銣礦化、鋅礦化、鋰礦化較明顯。

3.2.2 礦石結(jié)構(gòu)、構(gòu)造

(1)礦石結(jié)構(gòu)。礦石結(jié)構(gòu)有他形-自形粒狀結(jié)構(gòu)、角礫結(jié)構(gòu)等，以他形-自形粒狀結(jié)構(gòu)為主。

他形-自形粒狀結(jié)構(gòu)：主要分布于石英斑巖、花崗斑巖、閃長(zhǎng)玢巖和斷裂帶兩側(cè)中細(xì)粒黑云母二長(zhǎng)花崗巖中，鉀長(zhǎng)石、斜長(zhǎng)石、黑云母、石英、絹云母、黃鐵礦、閃鋅礦、方鉛礦、黃銅礦、錫石等呈他形-自形粒狀結(jié)構(gòu)，礦物粒徑一般為0.02～4.364 mm不等。

角礫狀結(jié)構(gòu)：主要分布于構(gòu)造角礫巖中，角礫成分主要為閃長(zhǎng)巖、閃長(zhǎng)玢巖、片麻狀花崗巖以及花崗巖，呈次棱角-次圓狀，角礫與角礫之間被粒徑小于2 mm的長(zhǎng)石、石英破碎物充填，角礫具絹云母化現(xiàn)象，角礫大小不一，一般為2.494～25 mm。磨碎物已重結(jié)為絹云母以及綠泥石礦物。

(2)礦石構(gòu)造主要有浸染狀構(gòu)造、稠密浸染狀構(gòu)造等。浸染狀構(gòu)造:為區(qū)內(nèi)礦石主要構(gòu)造類型，絹云母多呈稀疏星散狀較均勻分布在石英斑巖、中細(xì)粒黑云母二長(zhǎng)花崗巖、花崗斑巖、構(gòu)造角礫巖、閃長(zhǎng)玢巖中，絹云母含量一般為10%～30%。

稠密浸染狀構(gòu)造：為區(qū)內(nèi)礦石主要構(gòu)造類型，絹云母多呈稀疏星散狀較均勻分布在石英斑巖、中細(xì)粒黑云母二長(zhǎng)花崗巖、花崗斑巖中，絹云母含量一般為30%～85%。

3.2.3 礦石類型

(1)自然類型。區(qū)內(nèi)礦體經(jīng)槽探揭露，均有出露到地表，地表礦石多已氧化，局部可見褐鐵礦，氧化帶深度距地表0～10 m，一般為0.5～5 m，混合帶不明顯，氧化帶下部多數(shù)為原生礦石，由鉆孔控制。礦區(qū)氧化深度總體較淺，氧化礦石規(guī)模小，資源儲(chǔ)量占比較少，空間上不能成帶分布，故未能圈定氧化礦、混合礦。

根據(jù)容礦巖石的不同，區(qū)內(nèi)銣礦石分為石英斑巖型、花崗巖型、閃長(zhǎng)玢巖型和構(gòu)造角礫巖型。

石英斑巖型銣礦石容礦巖石為石英斑巖，礦化主要以銣礦化為主，伴生錫礦化，Rb2O品位為0.03%～0.18%，主要分布在F1、F2構(gòu)造破碎帶中及其附近次級(jí)裂隙中。

花崗巖型銣礦石容礦巖石為花崗巖，主要以銣礦化為主，局部伴生錫礦化，Rb2O品位為0.033%～0.18%，主要分布在F1、F2構(gòu)造破碎帶兩側(cè)及其附近次級(jí)裂隙引起的絹云母化花崗巖中。

(2)工業(yè)類型。根據(jù)區(qū)內(nèi)礦石中有用組分的分布含量，區(qū)內(nèi)礦石工業(yè)類型可劃分為銣礦石、銣錫礦石。

銣礦石主要為Rb2O品位達(dá)到工業(yè)品位要求，Rb2O主要賦存于長(zhǎng)石、云母中。根據(jù)相關(guān)化工企業(yè)經(jīng)驗(yàn)，通過選礦技術(shù)，可以將礦石中的云母富集，提取銣化合物。

銣錫礦石主要為Rb2O或Sn品位達(dá)到工業(yè)品位要求，可以將礦石中的云母及錫石通過選礦技術(shù)回收。

4 成礦條件分析與找礦方向

4.1 成礦條件分析

成礦熱液主要來源于燕山晚期巖漿或巖漿期后的氣水熱液。燕山期的構(gòu)造巖漿活動(dòng)，導(dǎo)致銣、錫元素從初始礦源層中析出。巖漿期后的氣水熱液沿構(gòu)造裂隙運(yùn)移，流體運(yùn)移過程中與圍巖發(fā)生交代蝕變，不斷地從天井坪(巖)組中及加里東期花崗巖等礦源層中萃取Rb等成礦元素。巖漿熱液的運(yùn)移過程也是成礦溶液不斷集中富集的過程。隨著溫度、壓力的降低，pH值的變化以及水解作用，金屬溶液難以運(yùn)移，礦質(zhì)在導(dǎo)礦構(gòu)造旁側(cè)的次級(jí)或配套的斷裂裂隙中聚集成礦，形成脈狀銣礦。初步認(rèn)為區(qū)內(nèi)銣礦(化)體產(chǎn)于斷裂帶中及內(nèi)外接觸帶附近，受多期構(gòu)造熱液蝕變作用，與斷裂帶內(nèi)蝕變關(guān)系密切。成因類型為熱液交代型銣礦床。

4.2 找礦方向

綜合分析，礦(化)體主要受北東向斷裂控制的石英斑巖脈、花崗斑巖中控制的，因此在周邊，乃至閩西北等地東坑型銣礦礦床找礦方向?yàn)閿嗔芽刂频氖邘r脈、花崗斑巖脈等地段，具有一定找礦潛力。

5 礦床開發(fā)應(yīng)用意義

銣金屬及其各種化合物由于具有其他物質(zhì)不可替代的極為優(yōu)異的光電效應(yīng)和特殊性能，使它在很多領(lǐng)域中有著不可替代的用途。銣的應(yīng)用可大致分為傳統(tǒng)領(lǐng)域和前沿高科技領(lǐng)域。

傳統(tǒng)領(lǐng)域包括：(1)電子器件；(2)特種玻璃；(3)醫(yī)藥 ；(4)電解質(zhì)。

前沿高科技領(lǐng)域包括：(1)磁流體發(fā)電；(2)激光轉(zhuǎn)換電能裝置；(3)熱離子轉(zhuǎn)換發(fā)電；(4)衛(wèi)星通訊；(5)銣原子鐘；(6)戰(zhàn)略性新興材料。

在電子應(yīng)用領(lǐng)域，由于銣原子失去電子很容易，普通可見光及光電磁輻射即可使銣原子釋放出自由電子，因此銣具備良好的光電特性。人們最先發(fā)現(xiàn)銣的重要性質(zhì),也正是由于銣具有這樣優(yōu)異的光電性能，是“長(zhǎng)眼睛”的金屬。如今，銣應(yīng)用于電子器件，仍然是當(dāng)前主要應(yīng)用領(lǐng)域之一。

為了緩解世界能源緊缺和尋找新能源，各國(guó)都在尋求新的能源轉(zhuǎn)換方法，以提高轉(zhuǎn)化率，節(jié)約燃料，減少污染。由于銣具有易離子化的特點(diǎn)，目前，其在磁流體發(fā)電、熱離子發(fā)電、離子推進(jìn)等方面都具有極其重要的應(yīng)用和發(fā)展。美國(guó)80%的銣(Rb)均用于這些領(lǐng)域的研究和開發(fā)。

銣?zhǔn)侵匾南∮薪饘?，其氫化物和硼化物可作為高能固體燃料，是戰(zhàn)略性新興材料。銣及其化合物所具有的獨(dú)特特性，如輻射頻率的高穩(wěn)定性，易離子化，優(yōu)良的光電特性和強(qiáng)烈的化學(xué)活性等，已在國(guó)防工業(yè)、航天航空工業(yè)、生物工程、醫(yī)學(xué)及能源工業(yè)等高新技術(shù)領(lǐng)域顯現(xiàn)出廣闊的應(yīng)用前景和市場(chǎng)需求，特別是在能源領(lǐng)域中的應(yīng)用更具巨大潛力和想像力[5]。

6 結(jié)語(yǔ)

(1)研究區(qū)內(nèi)銣礦(化)體產(chǎn)于石英斑巖內(nèi)外接觸帶附近的北東向斷裂帶中，與斷裂帶內(nèi)石英斑巖關(guān)系密切，巖體的接觸變質(zhì)及熱液蝕變均較強(qiáng)烈。

(2)區(qū)內(nèi)經(jīng)歷了多階段多期次的成礦過程，從深部、周邊巖層帶來了豐富的成礦物質(zhì)。建議在今后的工作中，加強(qiáng)對(duì)該斷裂帶礦化類型的研究，對(duì)銣的物質(zhì)來源、形成機(jī)理進(jìn)行探索，在尋找銣礦的同時(shí)，加強(qiáng)綜合找礦研究分析，為今后尋找該類型礦產(chǎn)提供更充足的地質(zhì)依據(jù)。

(3)區(qū)內(nèi)銣礦石資源量規(guī)模大，在今后可選性研究中，應(yīng)加強(qiáng)銣的賦存狀態(tài)及伴生有用成分的選礦研究，挖掘其他省市相關(guān)企業(yè)的成功經(jīng)驗(yàn)，研究可行的選礦流程。