0 引言

葛源稀有金属矿床位于江西省横峰县境内，属隐伏蚀变花岗岩型铌钽矿床（参见图 1），隐伏铌钽矿床上部已完成详查，探获Ta₂O₅资源量达特大型，深部资源量远景为超大型。笔者在参加矿床详查过程中对该矿床Nb、Ta的矿化特征及赋存状态进行了初步研究。

1 矿床地质特征

葛源稀有金属矿床地处江南复合地体与华夏复合地体碰撞增生带次级怀玉地体内^{[1, 2]}，赣东北深大断裂带东侧，灵山花岗岩体西缘外接触带，矿区出露地层为震旦系，按其岩石地层单位，自下而上划分为休宁组、南沱组、兰田组和皮园村组。

隐伏岩体顶部距地表约180m^[3]，工程控制面积0.8km²左右。岩石为中细粒黑云母花岗岩、钠长石化中细粒黑云母花岗岩，据K-Ar法测定，年龄值为124-131Ma。在剖面上，岩体呈“钟”状，分别以48~ 55°、65°、45°、35°向北西、南、南东和正东方向倾斜，东缓西陡。岩体自交代作用发育，钠长石化、云英岩化强烈而普遍，各种蚀变作用在时间上有先后，在空间上具有分带规律，稀有元素矿化与岩体自交代作用密切相关，矿（化）体赋存于各种蚀变岩带中，蚀变类型和强度差异决定了稀有金属矿化类型及空间分布。

铌、钽矿体赋存于隐伏蚀变岩体内^[3]。以Ta₂O₅ 0.01%为边界圈定矿体，矿体形态特征与隐伏岩体基本一致，矿体分带与岩体蚀变分带对应，接触带往下依次出现伟晶岩型、钾化花岗岩型、云英岩化花岗岩型、钠长石化花岗岩型矿化分带。除了顶部零星分布伟晶岩带外“，钟”状隐伏花岗岩体内各矿化带及矿石类型同属渐变过渡关系，其中，钠长石化花岗岩型矿石占主体，赋存于矿体中、下部，呈厚大似层状分布。

(1) 伟晶岩型铌钽矿化带(ρ)

位于岩体最顶部，与千枚岩、中细粒黑云母碱长花岗岩和弱钠长石化花岗岩接触，产状与接触带一致，形态为一岩壳，厚度0~18m，厚度变化大。矿化岩石为伟晶岩，由粗晶肉红色微斜长石、石英、铁锂云母及钠长石组成，矿物粒度变化不大，一般5~7mm，个别达15mm，见钠长石呈叶片状单晶细脉状集合体沿微斜长石解理和裂隙交代、充填。矿化岩石具花岗结构，局部具伟晶结构。伟晶岩型铌钽矿化体规模小，不具工业意义。

(2) 钾化花岗岩型铌钽矿化带(γd)

隐伏于伟晶岩型矿带之下，连续性差，厚度1~ 35m，矿化岩石为钾化花岗岩。几乎全由肉红色自形-半自形细粒微斜长石（90%以上）组成，矿物颗粒细小，粒径1.3~3mm，往深部逐渐过渡为云英岩化花岗岩。矿化岩石具残余中细粒花岗结构，块状构造。矿化体连续性差，规模较小。

(3) 云英岩化花岗岩型铌钽矿化带(γg)

位于钾化花岗岩型铌钽矿化带之下，最大厚度170m，最小厚度15m，产状似鞍状。矿化岩石为钾化（钠长石化）云英岩化花岗岩，岩石主要由石英、微斜长石、铁锂云母、钠长石、黄玉组成，次为绢云母、萤石、锆石。岩石呈灰色，块状构造。此带局部强云英岩化作用形成云英岩，岩石主要由石英、铁锂云母、黄玉、微斜长石组成，次为绢云母、萤石。矿化岩石出现大量的铌铁矿、钽铌铁矿、细晶石、锡石、钨铁矿、闪锌矿、方铅矿、黄铜矿、黄铁矿、辉钼矿、毒砂、锆石等。该矿带规模大，厚度稳定，是浅部矿段主要工业矿化类型。

该矿化带交代结构发育，石英、黄玉和云母交代较早期形成的微斜长石和钠长石，而黄玉又被白云母交代，具变余花岗结构和鳞片变晶结构，此带的上下部均可见到钾长石被第一、二阶段钠长石交代，而钠长石又被后期形成的钾长石交代，钾长石和钠长石交代残余极为发育。

(4) 钠长石化花岗岩型铌钽矿化带

位于矿化岩体下部，矿带规模大，厚度稳定，是中、深部矿段主要工业矿化类型。按钠长石含量由少至多划分从上至下出现弱钠化花岗岩型-中钠化花岗岩型—强钠化花岗岩型三个亚带，同大多数已知含矿岩体对比有明显的差别，呈反相分带特征，是多期、多种蚀变叠加的结果。

弱钠化花岗岩型亚带（γc）：位于云英岩化花岗岩型矿化带之下，中钠化矿带之上，于二者呈过渡关系，厚度40~60m，呈马鞍状或似层状。矿化岩石主要由浅红色中粒微斜长石、石英及细粒钠长石组成，含少量黄玉和铁锂云母。呈自形-半自形、似斑状结构，斑晶为再生加大的六方锥柱状石英和微斜长石，石英斑晶有细小的钠长石条晶平行石英生长面作规则的排列，形成特征的“雪球”结构，局部见气孔构造。金属矿物有细晶石、钽铌铁矿、锡石、闪锌矿和黄铁矿。

中钠化花岗岩型亚带（γb）：位于弱钠化矿带之下，强钠化矿带之上，厚度40~180m。岩石为灰白色-灰色，中细粒结构，局部具气孔构造，主要矿物为微斜长石、石英、钠长石、铁锂云母，次为黄玉。钠长石化较强，钠长石呈细小板条状或不规则状集合体交代微斜长石，形成包含结构和筛状变晶结构，石英六方双锥发育，边部呈犬齿状，铌钽矿物主要为铌铁矿、钽铌铁矿、细晶石，其它副矿物为锆石、独居石、黄铁矿、钍石等。

强钠化花岗岩型亚带（γa）：位于中钠化矿带之下，属钻孔所揭露到的最下部矿化岩石，钻孔未揭穿，厚度不详，与中钠化矿带呈渐变关系。岩石呈灰白色，中细粒似斑状结构，块状构造，岩石受钠长石化作用强烈，钠长石中常见有石英和早阶段钠长石残留体，交代残留结构发育，以出现氟化物-冰晶石为特征。岩石由钠长石、微斜长石、石英、铁锂云母组成，其次为黄玉。铌钽矿物为铌铁矿、钽铌铁矿，副矿物有大量的黄铁矿、磁铁矿，见有钍石、锆石、冰晶石等。

2 矿石中钽、铌含量及其赋存状态 2.1 矿石中Nb、Ta的含量

对矿石的测试分析显示，葛源稀有多金属矿床中矿石的Nb₂O₅品位为0.015%~0.037 4%（平均0.021 6%），Ta₂O₅为0.011 0% ~0.019 6%（平均0.013 9%）。在不同矿石类型中，Ta₂O₅和Nb₂O₅的含量相差很大（表 1）。总体而言，由岩体底部到上部，从钠长石化花岗岩→钾长石化、钠长石化云英岩化花岗岩→云英岩型矿石，Ta₂O₅的品位逐渐升高，而Nb₂O₅则逐渐下降。因此，该矿床矿化岩体中不同蚀变带，其铌、钽矿化强度有如下特征：岩体中各蚀变带均可构成工业矿体，上部以钽矿化为主，下部以铌矿化为主，两者呈反消长关系，自上而下Ta/Nb比由大变小。

2.2 矿石中Nb、Ta的物相分析

对该矿不同类型矿石的物相分析表明，Nb、Ta两种元素以独立矿物、类质同象和包体三种形式存在（表 2）；不同类型矿石，其Nb、Ta的存在形式，存在较大差异。

2.2.1 独立矿物

在葛源稀有多金属矿床中，Nb、Ta两种元素主要以钽铌铁矿和细晶石独立矿物形式存在，在各类矿石类型中占有率最大。Ta₂O₅占有率从42.1%~ 82.5%，平均为67.5%；Nb₂O₅占有率从54.9% ~ 83.5%，平均为69.7%。其中以钠长石化花岗岩最高，钾长石化钠长石化云英岩化花岗岩、云英岩次之，伟晶岩为最低。

2.2.2 类质同象

Nb、Ta呈类质同象赋存于铁锂云母中，在各类矿石类型中呈分散状态，占有率小。Ta₂O₅占有率从0.6%~4.5%，其中以钠长石化花岗岩、钾长石化钠长石化云英岩化花岗岩最高，云英岩次之，伟晶岩最低。Nb₂O₅从2.2%~22.2%，其中以云英岩为最高，钾长石化钠长石化云英岩化花岗岩、钠长石化花岗岩次之，伟晶岩为最低。

2.2.3 包体

部分Nb、Ta形成细微独立矿物包裹于黄玉、锡石及造岩矿物中，占有率小，与类质同象态Nb、Ta占有率相近。

包裹于黄玉中Ta₂O₅占有率从2.7%~17.6%，Nb₂O₅占有率从0.3%~3.6%，其中以伟晶岩为最高，钾长石化钠长石化云英岩化花岗岩、云英岩次之，钠长石化花岗岩最低。

包裹于锡石中Ta₂O₅占有率从8.0%~37.2%，Nb₂O₅占有率从3.2%~25.0%，其中也以伟晶岩为最高，云英岩、钾长石化钠长石化云英岩化花岗岩次之，钠长石化花岗岩最低。

包裹于造岩矿物中Ta₂O₅占有率从2.3% ~ 3.9%，Nb₂O₅占有率从1.8%~9.5%，其中石英中含Nb₂O₅0.008%~0.001 4%，Ta₂O₅0.004 2%~0.007 8%；钠长石含Nb₂O₅0.001 1%~0.001 7%，Ta₂O₅0.000 3% ~0.003 5%；钾长石含Nb₂O₅0.001 5%~0.007 4%，Ta₂O₅0.004 3%~0.007 3%；铁锂云母含Nb₂O₅0.008 3% ~0.010 9%，Ta₂O₅0.008 3%~0.017 2%。

2.3 铌、钽矿物特征

由Ta平衡分配表（表 3）可知，钽主要以钽铌铁矿，其次以细晶石矿物形式存在，两者约占70%。锡石中含钽量比浅部矿石高，锡石中的钽约占8%。钽的分散在长石、石英中较大，占原矿总钽量的20%。分散于铁锂云母中的钽仅占2%~3%。

由Nb平衡分配表（表 4）可知，铌主要以矿物形式赋存于钽铌铁矿中，约占87%，铀细晶石中的铌仅占1%~2%。分散于铁锂云母和石英、长石中的铌，约占9%。

因此，该矿床中的铌、钽矿物主要为钽铌铁矿、细晶石。

(1) 钽铌铁矿(FeMn)(NbTa)₂O₆

该矿中钽铌铁矿呈亮黑色，不透明，金属-半金属光泽，双锥板状或双锥板柱状晶体，颗粒长短径之比为2.8:1。钽铌铁矿密度随钽含量增加而增加，一般为5.37~7.85 g/cm³，本钽铌铁矿实测为5.52g/cm³。硬度也随钽含量增加而增大，为4.2~7。具电磁性，含铁越高，磁性越强，本钽铌铁矿磁性范围在300~ 400mT之间。研究表明，钽铌铁矿矿物中，铁与锰，铌与钽分别为完全类质同象，有钛、锡、钨、锆等混入。矿石中钽铌铁矿的成分及含量变化见表 5和表 6，分属富铁和富铌亚种，根据铁/锰和铌/钽原子比>1，定名为钽铌铁矿。其单矿物化学分析的结果为：Ta₂O₅18.16%，Nb₂O₅54.65%，Sn2.88%，Fe 16.31%，TiO₂1.59%，WO₃ 0.71%。

矿石中，钽铌铁矿嵌布关系见表 7，主要嵌布于钠长石和微斜长石中，其次嵌布于长石与云母之间或云母中，有时见钽铌铁矿与细晶石连生。钽铌铁矿多数单个晶粒出现，有时也见多个晶粒相互嵌连。

从钽铌铁矿粒度测定结果来看，长径粒度主要分布在0.08~0.6mm，短径粒度主要分布在0.04~ 0.3mm范围；镶嵌粒度主要集中在0.04~0.32mm。不同钠化程度矿石中钽铌铁矿粒度变化不大，可是钠化矿石中钽铌铁矿较浅部矿石的钽铌铁矿粒度增大，尤其是晶粒厚度增大显著，多大于0.04mm。长短径之比由浅部矿石的4.4:1变化为2.8:1。

(2) 细晶石(Ca, Na)₂(Ta, Nb)₂O₆(O, OH, F)

细晶石呈黄褐色，少数呈黄白色、黑色，具八面体或四角三八面体的聚晶，或呈不规则粒状。玻璃-油脂光泽，密度5.9~6.4 g/cm³，硬度5~6。细晶石A组阳离子为Ca和Na，但常为U⁴⁺代替Ca²⁺，并有Pb、Ba等替代，B组阳离子为Ta和Nb，以Ta为主，Nb含量不超过10%。本矿石细晶石富含铀，为细晶石的富铀变种，并含Pb，细晶石电子探针测定结果见表 8。

细晶石主要嵌布于长石中或长石与云母之间，少数嵌布于云母中，粒度主要集中在0.02~0.16mm。亦可见少量细晶石与钽铌铁矿连生。

3 结论

（1）葛源稀有矿床中矿石的Nb₂O₅品位为0.015%~0.037 4%，Ta₂O₅为0.011 0%~0.019 6%。由岩体底部到上部，Ta₂O₅的品位逐渐升高，而Nb₂O₅的品位则逐渐下降，两者呈反消长关系。

（2）物相分析表明，葛源矿床中Nb、Ta两种元素主要以独立矿物、类质同象和包体三种形式存在，Nb、Ta独立矿物是其最主要的赋存形式；在各类矿石类型中占有率最大，其中以钠长石化花岗岩最高。

（3）葛源矿床中钽主要以钽铌铁矿，其次以细晶石矿物形式存在，两者约占70%，钽分散在长石、石英中较大，占原矿总钽量的20%。铌主要以矿物形式赋存于钽铌铁矿中，约占87%，分散于铁锂云母和石英、长石中的铌，约占9%。钠化花岗岩型矿石钽铌铁矿的粒度和形状较浅部云英岩化花岗岩型矿石的粒度增大，尤其是晶粒厚度增大显著，比浅部矿石更有利于重选回收。