0 引言

稀有金属是中国重要的战略性矿产资源，东秦岭地区是中国重要的稀有金属成矿区（郭继春等， 1994；卢欣祥等，2010；王登红等，2013），发育多个花岗伟晶岩脉密集区。其中官坡—瓦窑沟一带是河南省最大的花岗伟晶岩脉密集带，分布有官坡、龙泉坪、瓦窑沟及陈阳坪密集区（秦克章等，2019）。叶家沟—桃花坪稀有金属矿区位于豫陕交界处的灰池子岩体南部（图1），处在龙泉坪密集区内，区内稀有金属矿产与花岗伟晶岩脉关系密切。

多年来国内外对花岗伟晶岩型稀有金属矿产的成矿规律及成矿作用有多种探讨，成矿理论的不同导致其勘查技术与找矿方法也不尽相同。研究总结该类型矿床的成矿规律及成矿作用，对在花岗伟晶岩地区勘查该类型矿产具有很好的指导意义。前人在该地区进行了一定的区域地质、矿床勘查及科研工作，取得了丰富的勘查成果和理论经验（王令全等，2011；陈金铎，2014；谈乐等，2019；张彦锋等，2021）。研究区周边已发现伟晶岩型稀有金属矿床（点）共5处，其中中型3处、小型2处，矿种多为铍、锂、铌钽，并伴生有铷、铯、锡、电气石、长石等金属和非金属矿产（包民伟等，2018a，2018b）。

笔者在该区开展找矿工作过程中，对该区伟晶岩脉进行了系统的调查、分类和评价工作，在发现的 158条伟晶岩脉中圈出稀有金属矿体 29个，其中锂-铌-钽-铷矿体 1 个，铌-钽-铷矿体 1 个，铷矿体 27个。本文在此次勘查成果的基础上，结合前人研究成果，总结了矿区伟晶岩脉特征、稀有金属矿化规律及找矿标志，指出了下一步找矿方向，为研究区及区域伟晶岩的找矿与研究提供一定的借鉴作用。

1 区域地质背景

研究区位于华北板块与扬子板块两大构造单元的过渡地带——秦岭造山带的东秦岭地区，地层属华北地层大区之北秦岭地层分区，区域上出露地层中与伟晶岩关系密切的主要有古元古界秦岭岩群、中元古界峡河岩群；其次为中—新元古界宽坪岩群、下古生界二郎坪群、中生界上三叠统五里川组，中生界上白垩统等。

区域构造表现十分复杂，挤压现象极为强烈。区域构造线及岩层主体呈 NWW 向展布，并具压性特征。褶皱主要为捷道沟—马山口巨型复式背斜及其次一级褶皱，南翼宽，北翼窄，北侧被朱夏断裂所切。这一巨型复背斜控制着花岗岩基的分布和整个伟晶岩带。

区域上发育了大量二长花岗岩体，在这些岩体的内外带形成了花岗伟晶岩密集区。研究区所在的卢氏南部，花岗岩成岩时代为382 Ma（Rb-Sr法）、 399 Ma（K-Ar法）、457 Ma（U-Pb法）、437 Ma（Pb-Pb 法），为加里东晚期—海西早期产物（严阵，1986）。花岗岩与含稀有金属的花岗伟晶岩具有密切的关系，花岗岩与伟晶岩岩石化学、地球化学、稀土配分和氧同位素等具有一致或相似的特点，表明伟晶岩与花岗岩是同源的（卢欣祥等，2010）。在空间上，伟晶岩与同源花岗岩紧密共生，伟晶岩常在同源花岗岩外围形成密集区，如加里东期伟晶岩在其外围形成多个密集区（张盼盼等，2017；张杰等，2021）。区内稀有金属矿化与古生代（加里东期）花岗伟晶岩关系密切（卢欣祥等，2010；何玉良和黄岑杨，2012； 陈金铎等，2014a、b），主要稀有金属矿（床）点有南阳山、七里沟、白庙沟、蔡家沟等锂、铌钽矿（图1）。

1—第四系；2—上白垩统；3—上三叠统五里川组；4—下古生界二郎坪群小寨组；5—下古生界二郎坪群干江河组；6—下古生界二郎坪群火神庙组；7—下古生界二郎坪群大庙组；8—新元古界宽坪群四岔口组；9—新元古界宽坪群广东坪组；10—中元古界峡河群界牌组；11—中元古界峡河群寨根岩组；12—古元古界秦岭岩群未分；13—古元古界秦岭岩群雁岭沟组；14—古元古界秦岭岩群石槽沟组；15—燕山期早期二长花岗岩；16—华力西期花岗岩；17—华力西期二长花岗岩；18—加里东期中期混合花岗岩；19—加里东期花岗岩；20—加里东期石英闪长岩； 21—加里东期石英二长岩；22—加里东期辉长岩；23—晋宁期花岗岩；24—晋宁期超基性岩；25—花岗伟晶岩脉；26—断层； 27—稀有金属矿产地；28—省界线

2 矿床地质特征

2.1 地层

矿区地层主要为古元古界秦岭岩群 b 岩段和 c 岩段，中元古界峡河岩群寨根岩组、界牌岩组及第四系（Q）。秦岭岩群 b岩段主要岩性为黑云（二云） 斜长片麻岩夹少量斜长角闪岩薄层或透镜体，c 岩段岩性为大理岩及薄层不纯大理岩、钙硅酸盐岩夹斜长角闪片岩；峡河岩群寨根岩组主要为黑云（二云）斜长片麻岩、灰紫色黑云斜长变粒岩夹二云片岩，及薄层长石石英岩、斜长角闪片岩；界牌岩组岩性为钙硅酸盐岩夹斜长角闪片岩，少量黑云斜长变粒岩、二云石英片岩及薄层大理岩、含黑云母长石石英岩。

2.2 构造

矿区发育 NWW、NNW、NE 向 3 组断裂构造，与成矿关系密切的断层主要为 NWW 向大茅河断层 （F8）和杨树沟断层（F1）。主要韧性构造为牌路沟脑强变形带（F2）。褶皱发育在杨树沟—石灰窑沟一带，为一组规模较小的背斜和向斜，轴向 NWW。这些褶皱构造运动所产生的张性裂隙及次级小断裂，为岩浆上升提供了良好的通道，也为后期热液的交代作用及稀有元素富集成矿提供了有利条件，伟晶岩在这一带发育最为密集（图2）。

1—古元古界秦岭岩群b段；2—古元古界秦岭岩群c段；3—中元古界峡河岩群寨根岩组；4—中元古界界牌岩组；5—牌楼沟中细粒含二云母二长花岗岩；6—电气石强钠长石化锂辉石伟晶岩；7—电气石强钠长石化绿柱石伟晶岩脉；8—铷矿化白云母伟晶岩脉；9—白云母型花岗伟晶岩脉；10—二云母型花岗伟晶岩脉；11—黑云母型花岗伟晶岩脉；12—地质界线；13—变质岩层早期构造界面；14—逆冲断层及编号；15—千糜岩带—浅构相韧性剪切带；16—伟晶岩类型分界线；17-勘查线及编号；18—研究区

2.3 岩浆岩

矿区岩浆岩主要有松树沟岩体、灰池子岩体，牌楼沟中细粒含二云二长花岗岩和花岗伟晶岩脉，局部见少量花岗岩脉。与稀有金属矿产密切相关的为灰池子岩体，该岩体也被认为是东秦岭花岗伟晶岩的母岩（栾世伟，1979；陈西京，1982）。

区内共发现 158 条伟晶岩脉，伟晶岩类型自灰池子岩体向南具有规律的演化分带现象，首先划分为 3种基本的伟晶岩类型：Ⅰ黑云母型（距岩体 0～900 m）→Ⅱ二云母型（距岩体 300～1450 m）→Ⅲ白云母型（距岩体>500 m）。

其中，白云母型伟晶岩自北向南进一步交代演变，交代作用逐渐加强，Li₂O、Rb₂O、Nb₂O₅、Ta₂O₅含量逐渐增多。根据标志矿物和矿化特征，进一步划分为 4 种类型：Ⅳ铷矿化白云母伟晶岩（距岩体>1600 m）→Ⅴ₁含电气石铷矿化白云母型伟晶岩（距岩体>3100 m）→Ⅴ₂电气石强钠长石化绿柱石伟晶岩 （距岩体 3100 m）→Ⅴ₃电气石强钠长石化锂辉石伟晶岩（距岩体4300 m）。具体伟晶岩脉特征见表1。

3 矿体地质特征

3.1 矿体特征

该矿床共圈出稀有金属矿体29个，其中锂、铌、钽、铷矿体 1 个，铌、钽、铷矿体 1 个，铷矿体 27 个。矿体主要分布在矿区的中部和南部，以杨树沟—石灰窑沟一带最为密集，其他地区零散分布。矿体形态简单，以脉状为主，部分局部收缩或膨胀，出露长度65~1168 m，矿体在空间上大致呈线状平行展布，总体走向NWW，总体和地层走向一致，仅ρ1001和ρ 1002为直交和斜交（图3）。矿体受到地层褶皱和次级小断裂控制，在杨树沟—石灰窑沟一带密集区，总体倾向为 354°～30°，倾角 40°～72°；其他地区矿脉倾向与地层相同，大致顺地层产出，倾向为 168°～208°，倾角35°～67°。矿体厚度为0.86～9.66 m， Rb₂O平均品位0. 041%～0.191%，Li₂O品位0.93%， Nb₂O₅品位 0. 009%～0. 018%，Ta₂O₅品位 0. 006%～0. 016%。多数矿体中部厚度较大，在矿体的两端和深部，矿体变薄。矿体品位在走向上变化不大，无明显规律，在倾向上往深部品位变低。主要矿体特征见表2。

3.2 矿石及矿物特征

区内稀有金属矿石的自然类型为花岗伟晶岩型矿石，依矿物组合可进一步分为微斜长石-钠长石型、钠长石型、锂辉石-钠长石型及过渡类型；矿石工业类型可分为白云母型铷矿石，绿柱石型铌、钽、铷矿石（图4a），锂辉石型锂、铌、钽、铷矿石。

矿石结构主要以细—粗粒状自形—半自形结构为主，次为隐晶质结构、交代残余结构。矿石构造主要有块状构造、包含构造、稀疏浸染状构造。包含构造：金属矿物见微量磁铁矿，分布在白云母晶体缝隙中。稀疏浸染状构造：金属矿物黄铁矿、磁铁矿和铌钽铁矿多呈星散状稀疏浸染于脉石矿物间，构成稀疏浸染状构造（图4b）。

矿石的主要工业矿物有锂辉石、铌钽铁矿、绿柱石；金属矿物有铌钽铁矿、黄铁矿、磁铁矿、黄铜矿；脉石矿物主要为钠长石、微斜长石、石英、白云母、黑云母、石榴子石及少量电气石。锂辉石呈板状，柱状和纤维状，粒径 0.1～30. 0 mm，浅灰绿色，辉石式解理发育，在 ρ1001 矿脉中一般分布于粗粒石英长石带中（图5a），是含锂的主要矿物；铌钽铁矿呈半自形板状，粒径0.10～0.55 mm，灰色微带浅棕色（比磁铁矿浅）或红褐色，高硬度，弱非均质性 （图4b、图5b）；绿柱石呈长柱状，粒径 5～65 mm，淡黄绿色，解理不完全（图4a）。

1—古元古界秦岭岩群c段；2—斜长角闪岩；3—大理岩；4—透辉岩；5—矿体及编号；6—产状；7—老硐位置及编号；8—钻孔位置及编号

稀有元素的赋存状态：区内矿石中，锂主要分布在锂辉石中；铍主要分布在绿柱石中；铌钽主要分布在铌钽铁矿中；未发现铷的单独矿物，野外采集 3 件铷矿石样品 B24、B25、B27，分选出主要矿物白云母、长石和锂辉石，再单独对各矿物进行 Rb₂O 含量分析，结果显示，铷主要分布于白云母中，少量分布于长石中（表3）。

3.3 围岩及围岩蚀变

矿体围岩为中深变质程度的黑云（二云）斜长片麻岩、斜长角闪片岩、二云石英片岩、黑云斜长变粒岩、大理岩、透辉岩等。伟晶岩的形成主要受到围岩及次生结构面的控制，围岩的性质对矿体的成分影响极微弱。

注：测试单位为河南省岩石矿物测试中心（2015）。

接触带上围岩常产生一定程度的扭曲现象，但范围很窄小，接触带分界明显，无烘烤现象，产状多与矿脉体产状一致。围岩蚀变较弱，仅个别处略有显示。地表主要有硅化、绿泥石化等，深部见有硅化、黄铁矿化、绿泥石化。

4 讨论

4.1 控矿因素

（1）伟晶岩控矿。灰池子复式岩体及花岗伟晶岩直接控制稀有金属矿产的产出空间位置（胡呈祥等，2016；冯建涛等，2021）。多数研究者认为，灰池子岩体是东秦岭花岗伟晶岩的母岩（栾世伟，1979； 李伍平等，2001；卢欣祥等，2010），整个伟晶岩脉群围绕灰池子岩体成带状分布，伟晶岩类型自岩体向外，由黑云母型—二云母型—白云母型逐渐过渡，分异和交代作用程度也逐渐加强，区内的铷、锂、铍、铌钽矿物全部产出于白云母型伟晶岩中。

（2）构造控矿。褶皱构造运动所产生的张性裂隙及次级小断裂，为岩浆溶液的上升提供了良好的通道，是伟晶岩脉和稀有金属矿产很好的赋存空间 （曲凯等，2014），伟晶岩密集区及矿体常位于褶皱变形最剧烈的部位。

4.2 找矿标志

（1）矿物标志：锂辉石和绿柱石在野外较易分辨，是锂和铍矿石的直接找矿标志，该类矿石中常常伴生铷、铌钽等稀有金属。

（2）蚀变标志：与成矿相关的交代蚀变主要为钠长石化、云英岩化、高岭土化、电气石化和白云母化，矿区的稀有金属含量与蚀变强度呈正相关，一般蚀变越强烈部位，铌、钽、铷含量越高。

（3）伟晶岩标志：①粒度分异：经样品粒度分类统计分析，稀有金属矿物多含在细粒—粗粒伟晶岩内，粒度一般0.5~10. 0 cm，而粒度小于0.5 cm的细晶岩带和粒度在大于10 cm的块体带不含矿。②规模：伟晶岩规模小者对矿化有利，矿化伟晶岩脉比无矿者规模要小，区内锂、铍、铌钽矿脉 ρ1001 和 ρ1002 规模均较小，长度分别 65 m、160 m，厚度分别为 1.30～2.26 m、1.22～4.80 m。③产状：以斜交或直交区域构造线，或斜切地层侵入的岩脉矿化较好，平行区域构造线或顺地层侵入的岩脉矿化较差，矿体ρ1001、ρ1002均为斜切地层侵入，与区域构造线直交和斜交。④分布：分布于伟晶岩密集区及边缘，离灰池子岩体较远的矿区南部的伟晶岩是成矿的有利部位。

4.3 找矿方向

（1）矿体的产出受容矿构造和伟晶岩交代作用双重控制，在矿区南部贺家沟一带褶皱构造发育，其产生的张性构造为岩矿溶液的上升提供了良好的通道，伟晶岩脉在此处最为密集，该区域含电气石白云母伟晶岩是稀有金属成矿的有利地段。

（2）矿区南部靠近省界一带的伟晶岩脉离灰池子岩体约 5 km，其中秦岭岩群 c 段的大理岩和松树沟岩体的超镁铁岩由于渗透性差，为稀有矿产的形成提供更密闭的围岩空间，其中的张性构造裂隙更有利于伟晶岩的分异和成矿，往往形成分异良好的透镜状脉，可作为下一步的工作方向。

5 结论

（1）研究区伟晶岩类型自灰池子岩体向南具有规律的演化分带现象，根据标志矿物和矿化特征可划分为黑云母型→二云母型→白云母型3种基本的伟晶岩类型。其中，白云母型伟晶岩自北向南进一步交代演变，交代作用逐渐加强，Li₂O、Rb₂O、Nb₂O₅、 Ta₂O含量逐渐增多，可进一步划分为铷矿化白云母伟晶岩→含电气石铷矿化白云母型伟晶岩→电气石强钠长石化绿柱石伟晶岩→电气石强钠长石化锂辉石伟晶岩4种类型。

（2）在张性构造发育部位，伟晶岩脉常常较为密集，密集区内及远离灰池子岩体的含电气石白云母型伟晶岩是成矿的有利地段，其中规模较小、斜切地层侵入的伟晶岩，矿化蚀变最为强烈，往往形成具强钠长石化、云英岩化、高岭土化的锂、铌、钽、铷稀有金属矿体。

参考文献