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江西省宜丰县花桥地区含锂瓷石矿矿床特征及找

 
来源:稀有金属与硬质合金 栏目:期刊导读 时间:2021-04-08
 
锂在玻璃陶瓷、电子、核工业和航空航天领域具有广泛的应用,被誉为 “推动世界进步的能源金属”。在化石燃料逐渐枯竭以及环境污染问题日益严重的背景下,新能源的研究取得了飞跃式的发展。锂作为新能源中应用最广的金属元素,是保证当前社会与经济可持续发展的关键基础,已经受到全球各国越来越广泛的关注以及加大进行战略储备[1]。锂矿床主要分三种类型:卤水型、硬岩型和其他类型,除卤水型是找锂矿床的重点外,含锂瓷石的开发也具有非常好的前景。 江西是全国4 大锂矿省份之一,锂及稀有金属矿床主要分布于九岭成矿带和武功山成矿带中。主要成矿时代为晚侏罗世、早白垩世和中侏罗世,矿床类型有两类,即锂云母型钠化花岗岩型及脉状细晶岩型,主要赋矿矿物为锂云母和白云母[2]。江西西北部地区锂、钽、铌、铷、铯等稀有金属的成矿地质条件优越,矿床(点)众多,资源潜力大。随着产业的不断发展,以及采选工艺的不断改进提高,目前含锂瓷石的生产加工已经大大提高了对伴生矿物的综合回收利用,其中陶瓷原料(细泥+ 粗砂)Al2O3 回收率90%,锂云母产品Li2O 回收率70-80%。另外,含锂瓷石以低铁、高白度、含锂、铯、铷等稀有金属等优异性能而广泛应用于微晶玻璃及中、高档陶瓷工业,是一种新型而独特的工业原料。因此,含锂瓷石具有广阔的开发利用价值。 1 区域地质背景 本文以宜春市宜丰县花桥乡某含锂瓷石矿区为背景,在此区域内进行不同程度的地质调查工作,并对其矿床特征及成因进行浅析。 (1)区域构造。矿区大地构造位置位于赣北扬子板块近东西向宜丰- 景德镇滑脱断层北侧轴线与断层近平行的三级构造单元九岭逆冲隆起南翼(图1)。区域内主要呈 “两隆夹一坳” 的格局,即九岭隆起带、武功山隆起带和萍乐坳陷带。 (2)区域地层。九岭隆起区以中元古界双桥山群为主。武功隆起区为震旦系浅变质砂岩、粉砂岩等。萍乐坳陷为泥盆系- 三叠系。 (3)岩浆岩。区域内沿宜丰- 景德镇及萍乡- 广丰两条区域性深断裂有较强的燕山期岩浆活动,见有雅山岩体、甘坊岩体等。 (4)区域矿产特征。目前区内矿产均与岩浆岩和断裂构造相关,主要有铌、钽、锂、铷、铯、铍、含锂瓷石、稀土、金、锡矿化等。 (5)区域地球化学特征。区内锂矿床(点)主要位于宜丰县高岭- 白水洞锂异常区。异常元素组合以 Be、Li、Nb、Ta、Sn、W 为主,伴有 Hg、Ce、Y 元素异常,锂异常值794×10-6 以上。Li 含量在花岗岩、富斜长石花岗岩、花岗二长岩等中酸性偏碱性的岩浆岩偏高,说明锂富集与酸性偏碱性的岩浆岩有关,赣西地区的钠化、锂云母化白云母花岗岩中锂含量最高,具有明显的成矿优势。 图1 江西西北部构造区划及钽铌锂成矿带分布图(据吴学敏等,2016) 1- 晋宁期蛇绿岩片;2- 宜丰- 景德镇滑脱断层;3- 萍乡-广丰推覆断层;4- 二级构造分区界线;5- 三级构造分区界线;6-构造盆地界线;7- 蚀变花岗岩型钽铌锂矿床;8- 花岗细晶岩型钽铌锂矿;9- 钽铌锂稀有金属矿集区(矿田)界线。 2 矿床地质特征 2.1 矿床构造 矿区外围,西侧见两条断裂呈近北东向延伸,北侧见有东西向断裂(棋坪- 靖安断裂)分布,受其影响钠长石化白云母花岗岩内部节理发育(图2)。根据现场测量,两组主要节理面产状分别为305 °∠50 °、175 °∠60 °。 图2 钠长石化白云母花岗岩内部节理 2.2 岩浆岩 矿区内大面积出露燕山早期第二阶段中细粒钠长石化白云母花岗岩(2-3mγ52-2),多为含锂瓷石,表层风化为瓷土,下部为瓷石,呈细- 中粒结构,块状构造,新鲜面多为白色[3]。燕山早期第一阶段中粒黑云母花岗岩(2bγ52-1),主要分布于矿区采坑南侧和矿区北东部,上伏于钠长石化白云母花岗岩上部,钻孔中见少量捕虏体,新鲜面多为灰白色夹杂黑色- 黄褐色。另有花岗斑岩(γπ)、伟晶岩(ρ)和石英脉(q)等脉岩出露。 图3 钠长石化白云母花岗岩型含锂瓷石矿照片 2.3 蚀变 矿区蚀变主要为钠长石化,次为绢/ 白云母化、粘土化,局部见钾化。钠长石化主要交代钾长石、石英,钠长石部分由斜长石去钙化形成,结晶相对较好[4]。粘土化主要分布于岩石表面以及风化淋滤层,少量分布于岩石节理裂隙部位,粘土化程度随风化淋滤程度变化。 2.4 矿体特征 矿区内可分为含锂瓷石和瓷石两种矿体,以含锂瓷石矿为主。矿体可分为钠长石化白云母花岗岩型和花岗斑岩型,以钠长石化白云母花岗岩型为主[5]。区内含锂瓷石矿体主要赋存于燕山早期侵入的钠长石化白云母花岗岩体中,属热液成因的内生矿床,整体呈近东西走向,向南侧伏,倾角40-50°,岩体基本上都是矿体,厚度稳定,连续性较好。 本 次 共 施 工12 个 钻 孔, 除ZK0701 钻 孔 为 瓷 石 外, 其余11 个钻孔均见含锂瓷石矿体。含锂瓷石矿见矿厚度21.62-148.88m,平均厚度77.97m,厚度变化系数6.26-90.95%,平均变化系数38.84%,厚度变化原因主要为地形高差不同。 2.5 矿石特征 矿石主要矿物为石英、钾长石、白云母、钠长石,次要矿物为锂云母、锆石、磷灰石、萤石等[6]。经取样6 件进行光谱分析,其化学成分结果见表1,此外,矿石内部还伴生有Rb、Sn、Nb、Ta等成分,但LiO2 含量呈现由地表往深部品位逐渐降低的变化趋势。 表1 矿石化学成分分析结果表(%)Li2O Al2O3 Fe2O3 TiO2 SiO2 K2O Na2O最大值 0.70 20.53 1.62 0.110 74.42 3.78 4.54 最小值 0.30 16.73 0.56 0.011 69.22 2.19 1.79 平均值 0.51 18.12 0.78 0.022 72.13 2.81 3.46 图4 宜丰县大港矿区含锂瓷石矿1 号勘探线剖面图 3 找矿前景分析 矿区分布的花岗岩主要为燕山期早期花岗岩,构造相对简单,成矿过程起主导作用的主要是岩浆活动。矿床的形成受岩浆岩的性质、稀有元素的丰度、分异作用的演化发展、岩体的侵入规模、产状、剥蚀深度等因素控制。矿床的形成与燕山期岩浆的多次侵位上升以及分异演化有关[7]。矿区钠长石存在交代钾长石现象,白云母存在多次交代现象,说明矿区成矿过程中存在反复交代的特点。在岩浆自变质作用过程中,碱交代作用同步发生,形成富含 Li、Rb、Nb、Ta 的钠长石化花岗岩矿床。 本次勘查施工的12 个钻孔,除钻孔ZK0701 未见含锂瓷石矿外(只见瓷石矿),其余11 个钻孔在开采标高以下仍为含锂瓷石矿,其中钻孔ZK0000 开采标高+530m 以下60m 仍为含锂瓷石矿,矿区深部仍有较大的资源储量[8]。矿区外围全部为含锂瓷石矿探采矿证,且矿区位于此地最高位置,从而往深部开采具有可行性,因此,矿区深部具有较大的远景资源。 4 结语 (1)矿区瓷石矿体主要为钠长石化白云母花岗岩,为浅色花岗岩,该特征是最直接的成矿岩体标志,钠长石化、白云母化等蚀变现象也是直接找矿标志。 (2)本文认为该地区的含锂瓷石矿成因主要是钠长石反复交代导致自变质从而形成富含 Li、Rb、Nb、Ta 的钠长石化花岗岩矿床。区内含锂瓷石矿体主要赋存于燕山早期侵入的钠长石化白云母花岗岩体中,属热液成因的内生矿床。 (3)该矿床相当于1 个特大型矿床、3 个大型矿床、1 个中型矿床、1 个小型矿床。矿体在平面上及空间上均未封边,找矿前景良好。 [1]何英才,王国武.浙江高岭土(瓷土)矿床成因类型及其应用途径探讨[J].浙江地质.1987(4):53-64. [2]罗微.江西宜春地区锂矿床地质特征及找矿远景分析[J].东华理工大学学报(自然科学版).2014(3):57-61. [3]刘邦秀,李永明,左祖发.江西不同构造单元成矿地质背景分析[J].东华理工大学学院.2006(1):45-50. [4]刘丽君,王登红,刘喜方.国内外锂矿主要类型、分布特点及勘查开发现状[J].中国地质.2017,4(44):263-278. [5]张利先.中国锂矿开发利用现状、锂矿床特征及找矿模式[J].世界有色金属.2017(6):93-94. [6]刘够生,王林林,刘跃龙.温敏聚合物捕收剂用于细粒锂瓷土浮选的试验研究[J].有色金属(选矿部分).2020(4):118-122. [7]赵亚军,许哲.某含锂瓷土矿矿体三维可视化建模研究[J].现代矿业.2017,6(6):41-43. [8]高强.江西省锂资源分布特征[J].科技咨询,2015(15):230. 锂在玻璃陶瓷、电子、核工业和航空航天领域具有广泛的应用,被誉为 “推动世界进步的能源金属”。在化石燃料逐渐枯竭以及环境污染问题日益严重的背景下,新能源的研究取得了飞跃式的发展。锂作为新能源中应用最广的金属元素,是保证当前社会与经济可持续发展的关键基础,已经受到全球各国越来越广泛的关注以及加大进行战略储备[1]。锂矿床主要分三种类型:卤水型、硬岩型和其他类型,除卤水型是找锂矿床的重点外,含锂瓷石的开发也具有非常好的前景。江西是全国4 大锂矿省份之一,锂及稀有金属矿床主要分布于九岭成矿带和武功山成矿带中。主要成矿时代为晚侏罗世、早白垩世和中侏罗世,矿床类型有两类,即锂云母型钠化花岗岩型及脉状细晶岩型,主要赋矿矿物为锂云母和白云母[2]。江西西北部地区锂、钽、铌、铷、铯等稀有金属的成矿地质条件优越,矿床(点)众多,资源潜力大。随着产业的不断发展,以及采选工艺的不断改进提高,目前含锂瓷石的生产加工已经大大提高了对伴生矿物的综合回收利用,其中陶瓷原料(细泥+ 粗砂)Al2O3 回收率90%,锂云母产品Li2O 回收率70-80%。另外,含锂瓷石以低铁、高白度、含锂、铯、铷等稀有金属等优异性能而广泛应用于微晶玻璃及中、高档陶瓷工业,是一种新型而独特的工业原料。因此,含锂瓷石具有广阔的开发利用价值。1 区域地质背景本文以宜春市宜丰县花桥乡某含锂瓷石矿区为背景,在此区域内进行不同程度的地质调查工作,并对其矿床特征及成因进行浅析。(1)区域构造。矿区大地构造位置位于赣北扬子板块近东西向宜丰- 景德镇滑脱断层北侧轴线与断层近平行的三级构造单元九岭逆冲隆起南翼(图1)。区域内主要呈 “两隆夹一坳” 的格局,即九岭隆起带、武功山隆起带和萍乐坳陷带。(2)区域地层。九岭隆起区以中元古界双桥山群为主。武功隆起区为震旦系浅变质砂岩、粉砂岩等。萍乐坳陷为泥盆系- 三叠系。(3)岩浆岩。区域内沿宜丰- 景德镇及萍乡- 广丰两条区域性深断裂有较强的燕山期岩浆活动,见有雅山岩体、甘坊岩体等。(4)区域矿产特征。目前区内矿产均与岩浆岩和断裂构造相关,主要有铌、钽、锂、铷、铯、铍、含锂瓷石、稀土、金、锡矿化等。(5)区域地球化学特征。区内锂矿床(点)主要位于宜丰县高岭- 白水洞锂异常区。异常元素组合以 Be、Li、Nb、Ta、Sn、W 为主,伴有 Hg、Ce、Y 元素异常,锂异常值794×10-6 以上。Li 含量在花岗岩、富斜长石花岗岩、花岗二长岩等中酸性偏碱性的岩浆岩偏高,说明锂富集与酸性偏碱性的岩浆岩有关,赣西地区的钠化、锂云母化白云母花岗岩中锂含量最高,具有明显的成矿优势。图1 江西西北部构造区划及钽铌锂成矿带分布图(据吴学敏等,2016)1- 晋宁期蛇绿岩片;2- 宜丰- 景德镇滑脱断层;3- 萍乡-广丰推覆断层;4- 二级构造分区界线;5- 三级构造分区界线;6-构造盆地界线;7- 蚀变花岗岩型钽铌锂矿床;8- 花岗细晶岩型钽铌锂矿;9- 钽铌锂稀有金属矿集区(矿田)界线。2 矿床地质特征2.1 矿床构造矿区外围,西侧见两条断裂呈近北东向延伸,北侧见有东西向断裂(棋坪- 靖安断裂)分布,受其影响钠长石化白云母花岗岩内部节理发育(图2)。根据现场测量,两组主要节理面产状分别为305 °∠50 °、175 °∠60 °。图2 钠长石化白云母花岗岩内部节理2.2 岩浆岩矿区内大面积出露燕山早期第二阶段中细粒钠长石化白云母花岗岩(2-3mγ52-2),多为含锂瓷石,表层风化为瓷土,下部为瓷石,呈细- 中粒结构,块状构造,新鲜面多为白色[3]。燕山早期第一阶段中粒黑云母花岗岩(2bγ52-1),主要分布于矿区采坑南侧和矿区北东部,上伏于钠长石化白云母花岗岩上部,钻孔中见少量捕虏体,新鲜面多为灰白色夹杂黑色- 黄褐色。另有花岗斑岩(γπ)、伟晶岩(ρ)和石英脉(q)等脉岩出露。图3 钠长石化白云母花岗岩型含锂瓷石矿照片2.3 蚀变矿区蚀变主要为钠长石化,次为绢/ 白云母化、粘土化,局部见钾化。钠长石化主要交代钾长石、石英,钠长石部分由斜长石去钙化形成,结晶相对较好[4]。粘土化主要分布于岩石表面以及风化淋滤层,少量分布于岩石节理裂隙部位,粘土化程度随风化淋滤程度变化。2.4 矿体特征矿区内可分为含锂瓷石和瓷石两种矿体,以含锂瓷石矿为主。矿体可分为钠长石化白云母花岗岩型和花岗斑岩型,以钠长石化白云母花岗岩型为主[5]。区内含锂瓷石矿体主要赋存于燕山早期侵入的钠长石化白云母花岗岩体中,属热液成因的内生矿床,整体呈近东西走向,向南侧伏,倾角40-50°,岩体基本上都是矿体,厚度稳定,连续性较好。本 次 共 施 工12 个 钻 孔, 除ZK0701 钻 孔 为 瓷 石 外, 其余11 个钻孔均见含锂瓷石矿体。含锂瓷石矿见矿厚度21.62-148.88m,平均厚度77.97m,厚度变化系数6.26-90.95%,平均变化系数38.84%,厚度变化原因主要为地形高差不同。2.5 矿石特征矿石主要矿物为石英、钾长石、白云母、钠长石,次要矿物为锂云母、锆石、磷灰石、萤石等[6]。经取样6 件进行光谱分析,其化学成分结果见表1,此外,矿石内部还伴生有Rb、Sn、Nb、Ta等成分,但LiO2 含量呈现由地表往深部品位逐渐降低的变化趋势。表1 矿石化学成分分析结果表(%)Li2O Al2O3 Fe2O3 TiO2 SiO2 K2O Na2O最大值 0.70 20.53 1.62 0.110 74.42 3.78 4.54 最小值 0.30 16.73 0.56 0.011 69.22 2.19 1.79 平均值 0.51 18.12 0.78 0.022 72.13 2.81 3.46图4 宜丰县大港矿区含锂瓷石矿1 号勘探线剖面图3 找矿前景分析矿区分布的花岗岩主要为燕山期早期花岗岩,构造相对简单,成矿过程起主导作用的主要是岩浆活动。矿床的形成受岩浆岩的性质、稀有元素的丰度、分异作用的演化发展、岩体的侵入规模、产状、剥蚀深度等因素控制。矿床的形成与燕山期岩浆的多次侵位上升以及分异演化有关[7]。矿区钠长石存在交代钾长石现象,白云母存在多次交代现象,说明矿区成矿过程中存在反复交代的特点。在岩浆自变质作用过程中,碱交代作用同步发生,形成富含 Li、Rb、Nb、Ta 的钠长石化花岗岩矿床。本次勘查施工的12 个钻孔,除钻孔ZK0701 未见含锂瓷石矿外(只见瓷石矿),其余11 个钻孔在开采标高以下仍为含锂瓷石矿,其中钻孔ZK0000 开采标高+530m 以下60m 仍为含锂瓷石矿,矿区深部仍有较大的资源储量[8]。矿区外围全部为含锂瓷石矿探采矿证,且矿区位于此地最高位置,从而往深部开采具有可行性,因此,矿区深部具有较大的远景资源。4 结语(1)矿区瓷石矿体主要为钠长石化白云母花岗岩,为浅色花岗岩,该特征是最直接的成矿岩体标志,钠长石化、白云母化等蚀变现象也是直接找矿标志。(2)本文认为该地区的含锂瓷石矿成因主要是钠长石反复交代导致自变质从而形成富含 Li、Rb、Nb、Ta 的钠长石化花岗岩矿床。区内含锂瓷石矿体主要赋存于燕山早期侵入的钠长石化白云母花岗岩体中,属热液成因的内生矿床。(3)该矿床相当于1 个特大型矿床、3 个大型矿床、1 个中型矿床、1 个小型矿床。矿体在平面上及空间上均未封边,找矿前景良好。参考文献:[1]何英才,王国武.浙江高岭土(瓷土)矿床成因类型及其应用途径探讨[J].浙江地质.1987(4):53-64.[2]罗微.江西宜春地区锂矿床地质特征及找矿远景分析[J].东华理工大学学报(自然科学版).2014(3):57-61.[3]刘邦秀,李永明,左祖发.江西不同构造单元成矿地质背景分析[J].东华理工大学学院.2006(1):45-50.[4]刘丽君,王登红,刘喜方.国内外锂矿主要类型、分布特点及勘查开发现状[J].中国地质.2017,4(44):263-278.[5]张利先.中国锂矿开发利用现状、锂矿床特征及找矿模式[J].世界有色金属.2017(6):93-94.[6]刘够生,王林林,刘跃龙.温敏聚合物捕收剂用于细粒锂瓷土浮选的试验研究[J].有色金属(选矿部分).2020(4):118-122.[7]赵亚军,许哲.某含锂瓷土矿矿体三维可视化建模研究[J].现代矿业.2017,6(6):41-43.[8]高强.江西省锂资源分布特征[J].科技咨询,2015(15):230.

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