張彥鋒，張杰，陶世旭，鄭廣明，李書文，田曉敏，賈寶川，裴滿意，莫家琛，張璜，范云峰

（1.河南省地質礦產勘查開發(fā)局第四地質勘查院，河南 鄭州 450001；2.河南省地質調查院，河南 鄭州 450001；3.三門峽金渠集團有限公司，河南 三門峽 472000）

0 引言

稀有金屬礦床是重要的戰(zhàn)略性礦產資源。其中我國鋰礦資源豐富，以硬巖型為主，其中又以花崗偉晶巖型鋰礦分布最為廣泛。東秦嶺地區(qū)是我國重要的稀有金屬成礦區(qū)（圖1）（郭繼春等，1994；盧欣祥等，2010；王登紅等，2013），發(fā)育多個花崗偉晶巖脈密集區(qū)（圖1）。其中在官坡花崗偉晶巖脈密集區(qū)，稀有金屬元素明顯富集，產出數千條花崗偉晶巖脈，南陽山鋰礦區(qū)在該密集區(qū)內，位于官坡鎮(zhèn)南陽山-百花溝一帶。

圖1 東秦嶺地區(qū)區(qū)域地質簡圖（據陳西京等，1982修改）

礦區(qū)所在的官坡花崗偉晶巖密集區(qū)，先后有陜西省第三地質隊、成都地質學院第七教研室秦東科團隊、河南省豫07地質隊等單位和科研人員進行過勘查和綜合研究工作。其中，1970年7月陜西省第三地質隊對南陽鋰礦區(qū)做了詳細的野外工作和綜合研究，提交了《河南省盧氏縣202（南）礦區(qū)稀有金屬礦床工業(yè)報告》。盧欣祥等（2010）認為東秦嶺花崗偉晶巖具有明顯分異作用，稀有金屬礦化普遍且明顯，且具有鈉長石化、鋰云母化等交代蝕變作用，稀有金屬富集程度與鈉長石化密切相關，同時認為該區(qū)偉晶巖與花崗巖同源，花崗偉晶巖形成及其礦化均為加里東期；陳金鐸等（2014）認為，盧氏地區(qū)的偉晶巖在時空分布上具有連續(xù)演化特征，巖石類型包括黑云母型花崗偉晶巖、二云母型花崗偉晶巖、白云母型花崗偉晶巖和含稀有金屬礦物型花崗偉晶巖，偉晶巖形態(tài)多呈脈狀，具有明顯的分枝、膨大收縮等現象。

綜上，前人對該區(qū)研究主要集中在偉晶巖成礦特征、礦床地質特征、鋰輝石礦物學等方面（陳西京，1982；張國偉，2001；白峰等，2011；李建康等，2014；王盤喜等，2017；周起鳳等，2019；秦克章等，2019），但是針對其他稀有金屬礦物特征研究較為欠缺。本文根據作者在該區(qū)多年的勘查和研究工作，結合前人工作成果，對南陽山地區(qū)稀有金屬礦物學特征進行研究，并系統劃分了該地區(qū)不同的礦化類型，為該區(qū)鋰和其他稀有金屬的開發(fā)利用提供依據。

1 區(qū)域地質背景

研究區(qū)位于華北地臺南緣秦嶺褶皺系，隸屬北秦嶺分區(qū)商南小區(qū)，在瓦穴子斷裂帶與商丹斷裂帶之間（張盼盼等，2017），由北至南出露寬坪（二郎坪）弧后盆地及北秦嶺基底雜巖，地層主要為古元古界秦嶺巖群郭莊組、雁嶺溝組，中新元古界峽河巖群和寬坪巖群，下古生界二郎坪群，中生界三疊系五里川組。秦嶺巖群經歷了多期次的變質變形作用，為一套中深變質的基性火山巖-碎屑巖-碳酸鹽巖組合，下部為麻粒巖-片麻巖變質建造，上部為鈣質片巖-大理巖變質建造（李建康，2012；張盼盼等，2017）。

研究區(qū)域構造表現為疊瓦狀斷裂系統，由北至南至少發(fā)育有4條超巖石圈斷裂帶，各斷裂帶總體走向110°，各斷裂帶間發(fā)育至少5條褶斷帶（林德松和張玲，2004；徐新光等，2010）。

研究區(qū)區(qū)域上出露花崗巖體主要有灰池子巖體（356～388 Ma）、桃坪巖體（450 Ma）、漂池巖體（411 Ma）、蟒嶺巖體（173 Ma），南陽山地區(qū)的花崗偉晶巖ρ363、ρ305脈取樣顯示年齡為396 Ma與410 Ma（成都地質學院第九教研室，1973）。礦區(qū)內偉晶巖的母巖為距離較遠的桃坪巖體而非距離較近灰池子巖體及蟒嶺巖體，研究區(qū)內與成礦有關的花崗巖時代為加里東晚期—海西期（成都地質學院第九教研室，1973；陳西京，1982；周振華等，2016）。

2 礦床地質特征

2.1 花崗偉晶巖特征

研究區(qū)內花崗偉晶巖脈分布較為廣泛，一般多呈平行脈組產出，與圍巖界線清楚。花崗偉晶巖脈總體沿區(qū)域構造格架產出，局部脈體與區(qū)域地層構造線斜交或直交。礦脈形態(tài)有脈狀、透鏡狀、餅狀及不規(guī)則狀，具膨脹、收縮、分枝復合、尖滅側現等特征。規(guī)模大小不一，長度一般為10～1000 m，厚度0.55～235 m。礦區(qū)共發(fā)育200余條礦脈，主要礦脈33條，按空間構造規(guī)律和密集狀況，自西向東劃分9個礦段，各礦段巖（礦）脈密集發(fā)育，全區(qū)巖（礦）脈產狀基本各異。脈巖圍巖為一套透輝石大理巖、斜長角閃片巖夾黑云鈣質片巖，傾向20°～40°，傾角60°～75°，多為一套單斜地層（陳西京，1976；王令全等，2011；陳金鐸等，2014）。

2.2 礦石結構構造

礦石結構主要以自形—半自形板柱狀中粗粒狀偉晶結構（圖2a）、碎裂結構（圖2b）、交代結構、殘余結構為主，次為蠕蟲結構（圖2c）、葉片結構（圖2d）、隱晶質結構、細粒結構。

依據礦石中礦石礦物鋰輝石的集合體特征，礦石常呈塊狀構造、礦物定向構造（圖2d）、團塊狀構造、條帶狀構造。

圖2 南陽山地區(qū)稀有金屬礦礦石結構特征

2.3 礦石化學成分

通過對南陽山地區(qū)不同脈礦體（主要是ρ312、ρ314、ρ366脈）組合取樣并進行了礦石化學全分析（表1）。由表可知礦樣中主要有用元素為鋰，Li2O 含 量1.05%，Ta2O5品 位0.0138%，Nb2O5品 位0.0123%，Rb2O品位0.252%，Cs2O品位0.089%，達到了花崗偉晶巖類礦床伴生礦參考性工業(yè)指標含量的要求。

表1 礦石化學成分分析表

3 礦石礦物學特征

3.1 礦物成分

礦石礦物主要為鋰輝石，次為含鋰白云母，另有少量磷鋰鋁石、腐鋰輝石（鋰綠泥石）、鋰電氣石；鈮鉭鐵礦主要為鈮錳礦和鉭錳礦，偶見鈮鉭鈾礦；其他礦石礦物見錫石、錳鋰礦、鋰閃石、錳鈮礦、曲晶石、綠柱石等。脈石礦物以石英、微斜長石、鉀長石、鈉長石為主，次為黑電氣石、方解石、白云石、磷灰石、高嶺石、綠簾石、金云母、赤鐵礦、磁鐵礦、褐鐵礦、磷鐵錳礦、黃鐵礦、毒砂、石榴子石、榍石、透輝石、透閃石、綠柱石、鋯石等。其礦物組成及相對含量見表2。

表2 礦石的礦物組成及相對含量

3.2 主要礦物嵌布特征

（1）鋰輝石：主要產于礦體中石英微斜長石和石英鋰輝石帶中，次為石英鈉長石交代體中。鋰輝石常以長柱狀產出，呈自形—半自形晶，顏色以白色為主，少量為淺綠色或淺褐色，內部解理、裂理發(fā)育，常與主要脈石礦物石英、鈉長石及白云母呈較均勻嵌生(圖3a,b)，有時可見鋰輝石被白云母沿其邊緣或者裂隙交代；有時可見鋰輝石局部蝕變成腐鋰輝石（鋰綠泥石）（圖3c）；有時可見鋰輝石內包裹有鈉長石、鉀長石等礦物呈嵌晶結構（圖3d）；有時可見鋰輝石與電氣石緊密鑲嵌在一起。產于石英微斜長石鋰輝石帶中的鋰輝石晶體粒度變化大，直徑一般0.1～20 mm，長1～40 mm；產于石英鋰輝石帶的鋰輝石晶體粗大，長1～40 cm，直徑 2～5 cm。

圖3 鋰輝石礦物特征及鏡下嵌生特征

（2）鋰綠泥石：常為鋰輝石蝕變而來，故又稱為腐鋰輝石，淡綠色—藍灰色。鋰綠泥石常呈鱗片狀集合體產出，在鋰綠泥石內有時能見到鋰輝石殘余體（圖4），鋰綠泥石中絹云母化、高嶺石化發(fā)育，常與石英、鉀長石、鈉長石及方解石鑲嵌在一起（圖5）。

圖4 鋰輝石被鋰綠泥石交代呈殘余結構背散射電子及能譜圖

圖5 鋰綠泥石與方解石、鈉長石、石英鑲嵌背散射電子及能譜圖

（3）鋰磷鋁石：鋰磷鋁石為含鋰的磷酸鹽礦物，其中Li2O的理論含量為10.16%。鋰磷鋁石主要呈自形—半自形粒狀結構，其內部常分布有磷灰石，主要與鋰輝石、鈉長石、電氣石、白云母等共生在一起。由于Li為輕元素，能譜及波譜均無法定量測得其含量，分析結果僅得到Al2O3、P2O5、F等元素的分析數據，成分較穩(wěn)定。

（4）鋰電氣石：粉玫瑰紅色，半自形—自形晶，柱狀，直徑一般為2～52 mm（多數為5～22 mm），較大晶體中包裹有長英質碎粒，零散分布于近圍巖偉晶巖質碎斑巖帶中。通過對鋰電氣石進行單礦物提純，再通過礦物定量確定其中礦物組成為鋰電氣石（80%）和石英（20%），化學分析測得其中的Li2O含量為0.45%。電氣石裂理非常發(fā)育，常呈自形柱狀嵌布于鈉長石、石英、鋰云母等脈石礦物中（圖6a～b）。

圖6 鋰電氣石礦物特征及鏡下嵌生特征

（5）綠柱石：綠柱石是礦石中最主要的含Be礦物，其中BeO的理論含量為14.1%。主要產于粗粒石英-微斜長石帶中，與石英、鉀長石及鈉長石緊密鑲嵌在一起，淡綠色—黃色（圖7a），產于交代體中的綠柱石多為白色、淡黃色晶體，自形—半自形結構，呈柱狀或者粒狀零星分布，晶體較完整的長約2～10 mm，但多被溶蝕交代，在石英溶穴中出現硅鈹石（圖7b），其粒度主要分布于0.05～0.50 mm 之間。

圖7 綠柱石礦物特征及背散射電子圖

（6）含鋰白云母（鋰云母）：紫紅色—銀白色，常呈片狀或者鱗片狀集合體，自形—半自形結構，含鋰白云母常嵌布于鈉長石、鉀長石及石英等礦物中（圖8a）；有時可見白云母呈細粒鱗片狀沿鋰輝石邊緣及裂隙交代呈殘余結構（圖8b）；有時可見鉀長石局部蝕變成細粒的白云母。集合體呈脈狀和團塊狀產出。呈脈狀者，脈寬0.5～9 cm，長數十厘米至一米余，鋰云母平行脈壁產出，呈團塊狀者鋰云母集合體常沿板、塊狀鈉長石和石英間隙充填。

圖8 鋰云母礦物特征及鏡下特征

（7）鈮鉭錳（鐵）礦：產于石英微斜長石原生帶中者多為黑色板狀，與石英、微斜長石嵌生（圖9a），粒度0.1～5 mm；產于石英白云母和石英鈉長石交代體中的鈮鉭鐵礦一般呈針狀或板狀，晶體長約0.05～1 mm，與石英和鈉長石嵌生或呈包裹體（圖9b）。有時在高嶺土集合體、高嶺土-石英集合體中見到鈮鐵礦交代現象，還可看到鈮鐵礦與錫石連生或生于白云母節(jié)理之中。

圖9 鈮鉭錳（鐵）礦礦物特征及鏡下特征

（8）鈉長石：鈉長石是礦石中含量較高的礦物，多呈（0.2～0.6）mm×1 mm左右的半自形板柱狀集合體產出，常不均勻分布在石英集合體中，是鈉質交代產物，鈉長石多發(fā)育有聚片雙晶（圖10b），常與鉀長石、石英、白云母及鋰輝石鑲嵌在一起（圖10a），其中有部分粗粒鈉長石內部包裹有鉀長石、石英及白云母顆粒（圖10c）；有時可見鈉長石邊緣及裂隙被絹云母交代（圖10d）。

圖10 鈉長石礦礦物特征及鏡下特征

（9）鉀長石（多為微斜長石）：礦石中的鉀長石常呈淺灰黃色—淺紅色，部分因含有銣銫成分呈綠色（天河石），長柱狀或者厚板狀，自形—半自形結構，常發(fā)育有卡氏雙晶。鉀長石常與鈉長石、石英等礦物緊密共生在一塊，其中有少量鉀長石以單晶形式包裹于鈉長石中（圖11a）。有時可見鉀長石蝕變成絹云母，主要表現為絹云母呈星點狀或者微脈狀分布于鉀長石中（圖11d）。鉀長石的粒度較粗，粒度多在0.15 mm以上。

（10）石英：石英含量較多，在礦石中多呈他形粒狀，粒度0.05～10 mm大小不等，多以齒狀邊緣相緊密接觸，常和板柱狀鈉長石集合體不均勻混雜一起分布?？梢妰善谑?，早期石英，他形粒狀，包裹于鉀長石、電氣石晶體中（圖11c）。晚期石英，他形變晶粒狀，沿破碎的長石、鋰云母、電氣石間空隙充填，與鈉長石、鋰云母、電氣石接觸處呈櫛殼狀生長。

（11）石榴子石（部分為銫榴石）：粒狀，常呈紅褐色（圖11b），粒徑在0.8～3 mm，多數晶體被后期碳酸鹽礦物交代，只有少量殘留，但其粒狀晶型保留，散布在晚期石英中。石榴子石常呈條帶狀或浸染狀分布在偉晶巖中，局部脈中有銫榴石出現，但含量很少，為銫的獨立礦物；也呈他形粒狀產出，粒度較細，主要分布于0.05 mm以下，主要與鋰輝石共生在一起，有時可見其嵌布于石英及鉀長石中。

圖11 鉀長石、石榴子石和石英等礦物特征及鏡下特征

3.3 鋰、鈮、鉭、鈹、銣、銫在礦石礦物中賦存特征

礦石中的鋰主要賦存在鋰輝石中，其占有率為62.78%，其次為含鋰白云母和鋰磷鋁石，鋰在二者中的占有率為22.72%和11.39%，另有少量鋰賦存在鋰綠泥石和鋰電氣石中（表3）。礦石中的銣基本上以分散形式賦存于白云母和鉀長石中；銫主要以分散形式分布于白云母和鉀長石中，但也有少量以獨立礦物銫榴石的形式存在（表4～5）。鉭、鈮主要賦存在獨立礦物鈮鉭鐵礦中，微量的分布在鈮鉭鈾礦中。鈹主要賦存在獨立礦物綠柱石中。

表3 鋰在不同礦物中的平衡配分

表4 銣在不同礦物中的平衡配分

表5 銫在不同礦物中的平衡配分

4 礦化類型

4.1 礦化類型劃分

根據南陽山地區(qū)不同花崗偉晶巖的礦物學特征、分異交代作用及含礦性，其礦化類型可劃分為四類：（Ⅰ）黑電氣石微斜長石型（圖12a），（Ⅱ）含黑電氣石鈉長石型（圖12b），（Ⅲ）白云母鋰輝石鈉長石型（圖12c），（Ⅳ）鋰云母鈉長石型（圖12d）；依次對應的礦石工業(yè)類型為非礦化型、含鈮鉭稀有金屬礦石、含鋰鈮鉭銣銫稀有金屬礦石、含鋰鈮鉭鈹銣銫稀有金屬礦石。

圖12 南陽山地區(qū)花崗偉晶巖的礦石類型

4.2 不同礦化類型分布規(guī)律

（1）Ⅰ-Ⅳ不同礦化類型的花崗偉晶巖脈在平面展布上由南至北、由西至東結晶分異程度逐漸增強，交代作用逐漸增強，甚至第Ⅳ類型中出現鋰云母交代鋰輝石但還保留了鋰輝石的原始晶型，可以說交代作用是巖漿結晶分異的高級階段和延續(xù)（劉麗君等，2017）。

（2）平面上由南至北、由西至東偉晶巖脈結構分帶增強，在礦脈延伸上深部減弱。

（3）稀有元素（尤其Li、Ta、Cs）和揮發(fā)組分含量顯著升高，K2O/Na2O比值減小。

（4）從指示性不同礦化類型的礦物來看，非礦化偉晶巖型—含鈮鉭礦石型—多種稀有金屬礦石型，典型指示性礦物也在變化，由黑電氣石—藍（綠）色電氣石—紅色電氣石，由白云母—含鋰白云母—鋰云母，磷灰石及螢石含量由少到多。

5 結論

（1）鋰礦石中主要元素為鋰、鉭、鈮，鈹、銣、銫達到了伴生含量要求。

（2）礦石中的含鋰礦物主要為鋰輝石，其次為含鋰白云母。鉭鈮礦物絕大部分為鈮鉭鐵礦（主要為鈮錳礦和鉭錳礦）。其他礦物主要為石英，其次為鈉長石、鉀長石，另有少量的高嶺石、方解石、磷灰石、鋰磷鋁石、鋰電氣石、鋰綠泥石、赤鐵礦、磁鐵礦、磷鐵錳礦、綠柱石等。其中鋰和鉭鈮都以獨立礦物的形式存在，可以單獨生產鋰精礦和鉭鈮精礦，鈹主要賦存在綠柱石中；銣、銫主要賦存在白云母和長石中。

（3）南陽山地區(qū)不同花崗偉晶巖可劃分為四個礦化類型：（Ⅰ）黑電氣石微斜長石型，（Ⅱ）含黑電氣石鈉長石型，（Ⅲ）白云母鋰輝石鈉長石型，（Ⅳ）鋰云母鈉長石型；依次對應的礦石工業(yè)類型為非礦化型、含鈮鉭稀有金屬礦石、含鋰鈮鉭銣銫稀有金屬礦石、含鋰鈮鉭鈹銣銫稀有金屬礦石。