锂、铍、铌、钽.doc

锂、铍、铌、钽是稀有金属主要品种，用途甚广。在稀有金属分类中，锂、铍为稀有轻金属；铌、钽为稀在难熔金属。 锂Li是自然界中最轻的金属。银白色，比重0.534，熔点180℃，沸点1342℃。锂是由瑞典化学家贝齐里乌斯J.J.Berzelius的学生瑞典人阿尔费德松J.A.Arfvedson于1817在分析研究从攸桃岛Uto采得透锂长石时首次发现的，贝齐里乌斯把这种新金属称为Lithium。1818年英国人戴维H.Davy通过电解碳酸锂制得小量金属锂。1855年德国人本生R.W.Bunsen和马提生A.Matthiessen通过电解熔融氯化锂制得较大量的金属锂，并较详细地研究了它的性质。1923年德国开始锂的工业生产。 锂是活泼金属，很柔软，在氧和空气中能自燃。锂也是一种重要的能源金属，它在高能锂电池、受控热核反应中的应用使锂成为解决人类长期能源供给的重要原料。锂工业的发展和军事工业的发展密切相关。50年代，由于研制氢弹需要提取核聚变用同位素6Li，因而锂工业得到了迅速发展，锂则成为生产氢弹、中子弹、质子弹的重要原料。锂的化合物还广泛用于玻璃陶瓷工业、炼铝工业、锂基润滑脂以及空调、医药、有机合成等工业。 铍Be是钢灰色轻金属。比重1.848，熔点1287℃，沸点2470℃，具有良好的耐腐蚀性和高温强度，导热率好，γ射线透射性好等性能。1798年法国化学家沃克兰L.N.Vauquelin发现铍的氧化物。1829年，德国化学家沃勒F.Wohler和法国化学家比西A.B.Bussy各自用钾还原氯化铍的方法，分别制得单质的铍。沃勒将它命名为berylliumBe，而比西则命名为gluciniumGl，1957年才由国际纯粉化学与应用化学联合会IUPAC按前者定名。1898年法国人勒博P.Lebeau用电解氟化钠-氟铍酸钠熔体的方法制得小颗粒的铍。 铍是工业上的重要材料。工业用铍大部分以氧化铍形态用于铍铜合金的生产，小部分以金属铍形式应用，另有少量用作氧化铍陶瓷等。特别是在原子能、宇航和航空、冶金等领域具有重要用途。在原子能领域，如利用铍能使中子增殖作试验反应堆的反射层、减速剂和核武器部件等；在宇航和航空工业制造火箭、导弹、宇宙飞船的转接壳和蒙皮，大型飞船、空间渡船的结构材料，制作飞机制动器和飞机、飞船、导弹的导航部件，火箭、导弹、喷气飞机的高能燃料的添加剂；在冶金工业中是合金钢的添加剂，还可制作铍铜、铍镍、铍铝等合金。此外，也用于制作耐火材料与特种玻璃、集成电路、天线等。 铌Nb、钽Ta属难熔稀有金属，钢灰色，具有比重大铌8.6、钽16.6、熔点高铌2467℃、钽2980℃、沸点高铌4740℃、钽5370℃、强度高、抗疲劳、抗变形、抗腐蚀、导热、超导、单极导电及吸收气体等优良特性。铌和钽在元素周期表中同属一族，性质很相似，它们在自然界中共生在一起，赋存在铌、钽酸盐类矿物中。化学家们在19世纪初也正是从铌铁矿钶铁矿-钽铁矿系列矿物中发现了铌、钽这两个元素。 1801年英国化学家哈奇特C.Hatchett在分析矿石时发现了一种新元素，命名为Columbium钶，这个矿石也就称为Columbite钶矿，现称为钶铁矿，即铌铁矿。1844年德国化学家罗瑟H.Rose宣称他发现了一种“新”元素，因其性质和钽tantalum相似，在自然界和钽共生，钽是按希腊神话人物Tantalus坦塔罗斯命名的，于是就按Tantalus女儿Niobe的名字命名为Niobium铌。1866年确定钶和铌是同一个元素，这样在很长的一段时间里，同一元素出现了两种不同的名称，在美国采用钶，元素符号定为Cb；而在欧洲则用铌，元素符号定为Nb，直到1951年国际纯粉化学与应用化学联合会IUPAC决定将其名称统一为niobium铌，但有些国家仍沿用Columbium钶，如在一些美国的有关化学书籍中还看到Cb钶。 钽是由瑞典化学家爱克柏格A.G.Ekeberg于1802年发现的。他是从芬基米托Kimito地方出产的一种矿石里分析出一种新金属，按希腊神话中的英雄人物Tantalus坦塔罗斯的名字命名为tantalum钽，因为这种新金属具有英雄的特征，能够抵抗多种酸的侵蚀。 铌、钽具有耐腐蚀、冷加工性能好和氧化膜电性能好等优点，有许多重要用途。铌具有细化钢中晶粒的能力，广泛用于钢铁工业、电子工业、航天航空、原子能、海洋开发等领域，主要用作合金钢的添加剂、超导材料、高温合金、氧化物单晶、陶瓷电容器等。钽在酸性电解液中形成稳定的阳极氧化膜，用钽制成的电解电容器，具有容量大、体积小和可靠性好等优点，制电容器是钽的最重要用途，70年代末的用量占钽总用量2/3以上。用钽制的抗腐蚀设备用于生产强酸、溴、氨等化学工业。金属钽可作飞机发动机的燃烧室的结构材料等。钽钨、钽钨铪、钽铪合金用作火箭、导弹和喷气发动机的耐热高强材料以及控制和调节装备的零件等。钽易加工成型，在高温真空炉中作支撑附件、热屏蔽、加热器和散热片等。钽还可作骨科和外科手术材料。碳化钽用于制造硬质合金。钽的硼化物、硅化物和氮化物及其合金用作原子能工业中的释热元件和液态金属包套材料。氧化钽用于制造高级光学玻璃和催化剂。 一、锂、铍、铌、钽矿石原料特点 锂为稀碱元素之一，在自然界分布比较广泛，在地壳中平均含量为2010-6泰勒，1964，在主要类型岩浆岩和主要类型沉积岩中均有不同程度的分布，其中在花岗岩中含量较高，平均含量达4010-6维诺格拉多夫，1962。在自然界中目前已发现锂矿物和含锂矿有150多种，其中锂的独立矿物有30多种，大部分是硅酸盐占67及磷酸盐占21.2，其他则很少。作为制取锂的矿物原料主要是锂辉石含Li2O5.8～8.1、锂云母含Li2O3.2～6.45、磷锂铝石含Li2O7.1～10.1、透锂长石含Li2O2.9～4.8及铁锂云母含Li2O1.1～5，其中前3个矿物最为重要。 铍是碱土金属元素之一，在地壳中平均含量为2.810-6。在岩浆岩和沉积岩中均有不同程度的分布，其中在酸性岩中含量较高，在花岗岩中铍的平均含量5.510-6维诺格拉多夫，1962，尤其在酸性岩浆活动晚期形成的花岗岩含量更高。在自然界中已发现的铍矿物和含铍矿物约计60多种，其中常见的有20多种。矿物种类以硅酸盐类最多，分布也较广，其次为磷酸盐类，仅有少数为简单氧化物、硼酸盐、砷酸盐和锑酸盐等。作为制取铍的矿物原料，主要是绿柱石含BeO9.26～14.4、硅铍石似晶石含BeO43.67～45.67、羟硅铍石含BeO39.6～42.6、金绿宝石含BeO19.5～21.5、日光榴石含BeO8～14.5。 我国首次发现两个含铍新矿物。一个是香花石含BeO15.78～16.3，于1958年在湖南香花岭含铍条纹岩中发现的；另一个是顾家石含BeO9.49，于1959年在辽宁地区的一个与碱性岩有关的夕卡岩中发现的。 铌、钽共生密切，它们的物理性质、化学性质、地球化学性质以及矿物学性质等，都有许多类似之处，因而常在同一矿物中出现。所有的铌矿物中都含有钽，钽的矿物中都含有铌，只是有主次之分。有的形成完全的类质同象系列矿物，如铌铁矿-钽铁矿系列矿物Ta2O5＜15称铌铁矿，Nb2O5＜10称钽铁矿，Nb2O5＞Ta2O5称钽铌铁矿，Ta2O5＞Nb2O5称铌钽铁矿，Fe/Mn＜1时则称为铌锰矿-钽锰矿系列。 铌在地壳中平均含量为2010-6，钽210-6，Nb/Ta值为10。铌、钽在主要岩浆岩和主要沉积岩都有不同程度的分布，其中在花岗岩中含量较高。目前，已发现的铌钽矿物和含铌钽矿物有130多种，其中较常见的有30多种。但作为铌钽工业矿物原料的只有10种，即铌铁矿-钽铁矿系列矿物铌铁矿含Ta2O5＜14.55，Nb2O5＞63.77；钽铁矿含Ta2O5＞72.18,Nb2O5＜10.33、褐钇铌矿含Ta2O5为2.5～11.09,Nb2O5为33.64～42.9、易解石含Ta2O5为0.26～3.3，Nb2O5为21～35、铌易解石含Ta2O5为0.51，Nb2O5为41.13、铌铁金红石含Ta2O5为0.31，Nb2O5为6.71～23.67、烧绿石含Ta2O5为1.44～6.65，Nb2O5为56.01～67.77、锰钽矿含Ta2O5为70～86，Nb2O5为1.91～10.33、重钽铁矿含Ta2O5为73.98～86.01，Nb2O5为1.17～1.37、黄钇钽矿含Ta2O5为49.4～55.5，Nb2O5为9.15、细晶石含Ta2O5为55～77，Nb2O5为0.4～10.13。 二、矿石工业要求 锂、铍、铌、钽矿石的工业要求，在1984年我国颁布的稀有金属矿地质勘探规范试行中，制定了锂、铍、铌、钽矿床参考性工业指标表3.20.1。其中，锂、铍矿床的边界品位和工业品位又分为手选矿石和机选矿石，并分别确定了品位指标。手选与机选矿石的划分，根据生产实践经验，若矿体中锂辉石粒径＞3cm，矿石品位在2～3以上；绿柱石的粒径＞0.5cm，矿石品位在0.1～0.2以上，就适于手选，划分为手选矿石，并进行手选矿物储量计算。铌钽铁矿粒径＞0.3cm，在开采过程中，可附带手选。手选矿石的尾矿具有机选价值的和不适于手选矿石的，均属机选矿石。 由于锂、铍、铌、钽等有时共伴生一起组成综合性矿床，或伴生在钨锡等多金属矿床中并具有综合开采、综合利用价值，在地质勘探过程中应进行综合评价。为此，还制定了伴生铍锂铌钽综合回收参考性工业指标表3.20.2。 表3.20.1锂、铍、铌、钽矿一般工业要求参考性工业指标 t3-20-1.jpg 表3.20.2伴生铍、锂、铌、钽综合回收参考性工业指标 t3-20-2.jpg 三、矿业简史 锂、铍、铌、钽是稀有金属的重要组成部分。这4个元素虽然在18世纪末、19世纪初由化学家、冶金学家从分析矿石中发现的，并提取出金属。但当时并没有认识到它们的重要用途，加之它们的物理化学性质特殊，难以分离提取和矿物原料稀少，而未能进行规模开发与应用。直到第一次和第二次世界大战时，它们的用途与作用才显现出来，并由工业较发达的一些少数国家进行开发和利用，如德国、美国、原苏联等。第二次世界大战后的几十年来，锂、铍、铌、钽等稀有金属在一些工业和科学技术发达的国家中广泛应用于冶金、机械、化工、陶瓷、玻璃建材等工业，特别是在导弹火箭、核武器、电子技术、宇航和航空、原子能等诸多领域里广泛应用，成为新型材料的重要部分。因而，许多国家进行了大量矿产勘查与开发，作为重要的战略资源。 中国的锂、铍、铌、钽矿业开发，在新中国成立之前，仅有新疆地区开展过稀有金属矿产勘查与开发。30至40年代原苏联地质工作者对阿尔泰山南缘地区进行稀有金属矿产勘查和开采工作，产品全部运往原苏联。其中，对富蕴县可可托海锂、铍、铌、钽矿区的伟晶岩1、2、3号脉进行地表勘探，开采了绿柱石铍的主要矿物原料、铌钽铁矿铌钽主要矿物原料、锂辉石锂的主要矿物原料。此外，在个别省区我国地质学家仅做过稀有、稀土元素矿物学的研究，由于当时经济、技术条件有限，也未能进行勘探和开发，更谈不上选冶生产和产品技术加工。因此，在旧中国时没有稀有金属工业。新中国成立后，根据国民经济建设和国防军工的需要，大力发展锂、铍、铌、钽等稀有金属工业。五六十年代进行了大规模的矿产地质勘查工作和开展选冶试验研究，建设了矿山选厂、冶炼厂、加工厂或车间。如今已形成采选冶和加工具有一定规模和水平的稀有金属工业体系。稀有金属产品已基本上满足了国民经济各部门的需要，而且锂、铍、铌、钽等产品还适当出口，为国家换取外汇做出了重要贡献。 一、资源状况 我国锂、铍、铌、钽矿产资源丰富。截至1996年末，已探明的矿石锂的矿区多数为锂、铍、铌、钽综合性的内生矿床有32处。现保有储量Li2O，下同达百万吨以上，其中工业储量ABC级占53。盐湖卤水锂储量LiCl，下同极为丰富，探明的矿区11处，其中青海省10个，湖北省1个，两省合计探明的储量达千万吨以上，其中工业储量占52。铍矿探明储量的矿区有66处，现保有储量BeO，下同达数十万吨，其中工业储量占9.3。铌、钽探明储量的矿区，以铌为主的矿区有99处，现保有储量Nb2O5，下同达数百万吨，其中工业储量占26.5；以钽为主的矿区有87处，现保有储量数万吨Ta2O5，下同，其中工业储量占44.3。 据美国矿业局1981～1994年估计，世界锂、铍、铌、钽矿产储量基础锂金属量840万t，铍金属量72.6万t，铌金属量420万t，钽金属量3.5万t。中国这4种矿产的储量在世界居于前列，据地质矿产部举办的新中国成立四十周年地矿工作成就展览统计资料地质出版社，1992年出版钽矿占第1位，铌矿、铍矿、锂矿均占第2位。 二、地理分布 锂矿分布在9个省区，其中矿石锂主要分布在7个省区，以1996年末保有储量Li2O排序依次为四川占51.1，江西占29.4，湖南占15.3，新疆占3因主要矿区经40多年来的大规模开采，故保有储量大量减少，4省区合计占98.8，其次是河南、福建、山西，3省合计仅1.2。盐湖卤水锂主要分布在青海、西藏和湖北等省区，其中青海盐湖锂储量占80以上。 铍矿分布在14个省区，依次为新疆占29.4，内蒙古占27.8主要伴生铍矿，四川占16.9，云南占15.8，4省区合计占89.9，其次为江西、甘肃、湖南、广东、河南、福建、浙江、广西、黑龙江、河北等10个省区，合计占10.1。绿柱石矿物储量，主要分布在新疆占83.5、四川占9.6，两省区合计93.1，其次为甘肃、云南、陕西、福建，4省合计仅占6.9。 铌矿分布在15个省区，依次为内蒙古占72.1，湖北占24，两省区合计占96.1；其次为广东、江西、陕西、四川、湖南、广西、福建，以及新疆、云南、河南、甘肃、山东、浙江等。砂矿储量广东占99.4，其次是江苏、湖南；褐钇铌矿储量主要分布在湖南、广西、广东、云南。 钽矿分布在13个省区，依次为江西占25.8，内蒙古占24.2，广东占22.6，3省区合计占72.6，其次湖南占8.6，广西占5.9，四川占5.3，福建占5.1，湖北占1.2，5省区合计占26.1，以及新疆、河南、辽宁、黑龙江、山东等5省区合计占1.3％。砂矿储量钽铁矿矿物主要分布在广东，细晶石矿物分布于湖南和广东，前者占55.5，后者占44.4。 表3.20.3和图3.20.1示出了我国主要的锂、铍、铌、钽矿床及其开发利用情况。 表3.20.3锂、铍、铌、钽矿主要矿产地一览表 t3-20-3.jpg t3-20-3-A.jpg 图3.20.1 中国锂、铍、铌、钽矿分布图 m3-20-1.jpg 三、资源特点 从矿业开发来看，我国锂、铍、铌、钽矿产资源有以下主要特点 1.分布高度集中，有利于建设大型采选冶联合企业。矿石锂集中分布在四川、江西、湖南、新疆4省区，占全国锂储量的98.8；卤水锂主要分布在青海柴达木盆地盐湖发育区和湖北潜江凹陷油田内，其中柴达木盆地盐湖区占全国卤水锂储量的83.4。铍矿集中分布在新疆、内蒙古、四川、云南4省区，占全国铍储量的89.9。铌矿分布更是高度集中，内蒙古和湖北两省区的铌储量占全国铌储量的96.1。钽矿主要分布在江西、内蒙古、广东3省区，占全国钽储量的72.6。由此可见，锂、铍、铌、钽矿不仅集中分布在少数几个省区里，而且在省区里的分布又高度集中在几个大型、特大型或称超大型矿床田中，如四川矿石锂储量占全国1/2以上，其储量主要集中在川西高原的康定和金川两个特大型花岗伟晶岩型矿床田中，探明的储量占四川锂储量90以上；新疆锂储量主要集中在富蕴可可托海和柯鲁木特两个矿床中，占新疆锂储量的80以上。新疆铍矿储量占全国1/3，其中可可托海锂、铍、铌、钽矿区探明的铍储量占新疆铍储量的87。全国铌储量高度集中于内蒙古白云鄂博、扎鲁特旗巴尔哲和湖北竹山庙垭3个超大型、大型矿床田中，占全国铌储量的96。全国钽储量有1/2以上分布在江西宜春钽铌矿床、内蒙古扎鲁特旗巴尔哲铌钽稀土矿床和广东泰美钽铌矿床。 实践证明，矿产资源高度集中分布有利于集中投资建设大型采选冶联合企业，集中开发，易于发挥经济、社会效益。如新中国成立之初，鉴于新疆阿尔泰山南缘蕴藏丰富的稀有金属矿产资源，1953年开始对富蕴县可可托海等矿区进行大规模地质勘探工作，并迅速建设矿山，开发锂、铍、铌、钽等资源，60年代即建成稀有金属采选冶联合大型企业，成为我国锂、铍、铌、钽重要生产基地，又经逐步扩大形成年产锂辉石精矿3万t生产能力。以锂辉石为原料的新疆锂盐厂成为世界三大厂家之一，生产单水氢氧化锂和碳酸锂的产量占全国锂产量80以上，不仅满足了国民经济建设和国防军工需要，而且还大量出口创汇。在江西60年代末发现并迅速勘探的江西宜春特大型富钽稀有金属矿床，70年代集中投资建设我国最大的钽铌厂矿江西宜春钽铌矿和九江钽铌冶炼厂，钽精矿产量占全国产量一半以上，成为我国钽铌工业的主要采选冶企业。 2.单一矿床少，共伴生矿床多，综合利用价值大。我国锂、铍、铌、钽矿经勘探表明大部分是综合性矿床，其储量以共伴生矿床为主。如铍矿储量，据统计与锂、铌、钽矿伴共生占48，与稀土矿伴生占27，与钨矿伴共生占20，尚有少量与钼、锡、铅、锌等有色金属和云母、石英岩等非金属矿产相伴生。铌储量，共伴生矿床的储量约占全国铌储量的70以上，主要是从白云鄂博铁、稀土、铌综合性矿床中探获的。还有一部分铌的储量伴生在钨锡矿床中。综合性矿床综合利用价值巨大，如新疆可可托海大型花岗伟晶岩型矿床共伴生锂铯铷铍铌钽，在采选冶过程中进行综合回收、综合利用，取得显著的经济效益。江西宜春钽铌矿山除生产钽铌精矿、锂云母精矿等外，还综合开采、综合利用长石粉、高岭土精矿、石英砂和白花岗岩石料等副产品，矿山取得的经济与社会效益十分可观，1986～1996年的10年中，综合利用现价工业产值达到近9000万元，占矿山总产值的40。 3.品位低、储量大。我国锂、铍、铌、钽矿除少数矿床或矿段、矿体品位较高外，大多数矿床品位低，因而制定的矿产工业指标较低，故勘探以低品位指标计算的储量则很大。 一、矿床时空分布及成矿规律 我国锂、铍、铌、钽等稀有金属矿床的成矿规律在时空分布上呈现一定的规律，基本上是从北到南成矿期由老到新，北方以海西期为主，南方以燕山期为主，印支期、海西期次之。 从成矿时代来看，燕山期是稀有金属矿床成矿的极盛时期，在南方几乎所有的特大型、大中型矿床都与燕山期岩浆构造活动有关，属燕山期成矿。仅有少数矿床，如川西锂辉石伟晶岩型矿床印支期成矿和广东广宁、福建西坑伟晶岩型钽铌矿床属海西期成矿。北方的稀有金属矿床成矿期主要是海西期。在兴安岭-内蒙古区、阿尔泰区、天山-北山区、昆仑-祁连山区、东秦岭及黑吉辽胶区等都有海西岩带存在。白云鄂博型铌、稀土矿床，海西期偏碱性岩浆活动可能提供部分铌、稀土的物质来源。阿尔泰区锂、铍、铌、钽、锆的伟晶岩以及天山-北山与昆仑-祁连山北西西构造带的大部伟晶岩是属于海西期的。 从空间分布来看，目前已发现并勘探的特大型、大中型稀有金属矿床主要分布在以下成矿区带 华南成矿区是稀有、钨锡多金属矿床的重要成矿区域。主要矿床类型有花岗岩型，如特大型江西宜春钽铌锂矿床、广西栗木钽铌锡矿床钽为大型，伟晶岩型也是华南的主要矿床类型之一，如福建南平西坑钽铌矿床钽为大型等；其次有云英岩型如广东万峰铍矿床、夕卡岩或条纹岩型矿床如湖南香花岭铍矿床以及石英脉型矿床等。砂矿主要分布在东南沿海地区，如广东台山残坡积、河流冲积型铌钽砂矿床、增城派潭铌铁矿河流冲积型砂矿铌为大型等。 阿尔泰山南缘成矿区是我国重要的稀有金属矿产集中区。主要矿床类型为伟晶岩型锂铍铌钽矿床。在阿尔泰褶皱系的中间隆起区卡拉额尔齐斯复背斜带内，有许多伟晶岩矿田，是我国稀有金属生产主要基地。其中，有开采多年的新疆富蕴县可可托海锂铍铌钽矿、柯鲁木特锂铍铌钽矿、福海县库卡拉盖锂矿、青河县阿斯卡尔特铍矿、福海县群库尔绿柱石钽铌矿等。近年来在阿尔泰成矿区，还陆续发现一些花岗岩型、火山沉积型及砂矿等类型稀有金属矿床。 兴安岭-内蒙古成矿区蕴藏着丰富的稀有、稀土矿产资源。其中以白云鄂博铁铌稀土矿床著称，铌、稀土均达到超大型规模，是世界上最大的稀土矿床。70年代在哲里木盟扎鲁特旗地区又发现并勘查出碱性花岗岩型巴尔哲大型铌钽、稀土矿床。 川西伟晶岩密集区成矿区带在四川西部康定、石渠、金川和马尔康等地分布有大量而密集的稀有金属伟晶岩矿脉，并形成大型、特大型锂铍矿床，如康定甲基卡锂铍矿锂为特大型、铍为大型；金川地区锂铍矿锂为大型、铍为中型位于金川、马尔康两县接壤地带，以可尔因为中心，锂铍矿化花岗伟晶岩脉成群分布，是川西锂铍等稀有金属的重要成矿区带之一。 东秦岭成矿区稀有金属矿化分布较广，其中以陕西商南和河南卢氏等地矿化较好，有找矿远景；蓝田潼关嵩县，是一条与正长岩和偏碱性花岗岩有关的铌、稀土金属矿化带，也具有找矿潜力；特别是在秦岭东段南坡，鄂陕交界的竹园沟贺家山一带，于80年代初勘查出一个特大型的湖北庙垭碳酸岩型铌稀土矿床。 盐湖锂成矿区，由盐湖形成的锂矿资源主要分布于青藏高原。现已查明大型、特大型盐湖锂矿床，分布在青海柴达木盆地中部的一里坪，东、西台吉乃尔湖及西端的尕斯库勒湖。矿床中锂均以晶间卤水、孔隙卤水及地表卤水的形态出现，赋存于上更新统至全新统的地层中。在西藏的西北部地区有众多的盐湖区，也是我国卤水锂资源的重要成矿区之一。此外，卤水锂还见湖北潜江凹陷油田内，其锂资源规模也极其可观。 二、矿床类型 我国锂、铍、铌、钽矿床按成矿岩石类型和有关成矿作用划分，有以下类型 1.与酸性岩类有关的成矿系列的矿床类型 1花岗岩型稀有、稀土元素矿床〔如江西宜春钽铌-锂矿床、广西栗木钽铌矿床、江西大吉山钽铌-钨矿床、江西横峰黄山铌钽矿床、广东仑山钽铌矿床、内蒙古巴尔哲铌、稀土矿床等〕。 2花岗伟晶岩型稀有、稀土元素矿床〔如新疆可可托海锂铍铌钽矿床、四川康定甲基卡锂铍矿床和金川可尔因锂铍矿田、福建南平西坑钽铌矿床等〕。 3接触交代型稀有、稀土矿床如湖南香花岭条纹岩铍矿床等。 4气成热液型稀有、稀土矿床如广东万峰山云英岩铍矿床等。 5脉岩型稀有元素矿床如湖南香花岭细晶岩钽矿床等。 2.与碱性岩类有关的成矿系列的矿床类型 1碱性岩和碱性伟晶岩型稀有、稀土元素矿床〔如四川米易含褐钇铌矿碱性花岗岩矿床、四川路枯碱性伟晶岩和碱性细晶岩钠长岩稀有元素矿床〕。 2碳酸岩型稀有、稀土元素矿床如湖北竹山庙垭铌、稀土矿床。 3.与火山岩类有关的成矿系列的矿床类型 如浙江青田石溪钠长流纹斑岩铌矿床、青田坦头凝灰岩铍矿床。 4.与沉积作用有关的成矿系列的矿床类型 盐湖型锂矿床伴生硼、钾、镁、铷等多种有益组分，如青海柴达木盆地中部的一里坪锂矿床，东、西台吉乃尔湖锂矿床等。 5.与风化作用有关的成矿系列的矿床类型 残坡积冲积型稀有、稀土矿床如广东台山残坡积、冲积铌钽砂矿床，增城派潭河流冲积型铌铁矿砂矿等。 6.与变质作用有关的成矿系列的矿床类型 混合岩型稀有、稀土元素矿床，目前仅发现有稀土矿床。 7.与多种作用有关的成矿系列的矿床类型 这种类型矿床，是指具有成矿物质多来源、成矿阶段多期次、成矿作用多成因的稀有、稀土矿床，或简称复合成因矿床。如内蒙古白云鄂博铁铌稀土矿床。 以上各类型矿床地质特征，将结合下述的典型矿区予以简要介绍。 三、典型矿区 一新疆可可托海锂铍铌钽矿 可可托海矿区位于新疆富蕴县可可托海镇，距县城50km，是国内外著名的大型稀有金属花岗伟晶岩矿床，富含锂、铷、铯、铍、铌、钽等，为我国开发最早的稀有金属矿产资源的基地。累计探明储量据中国矿床发现史新疆卷，地质出版社，1996锂Li2O15.5万t、铍BeO6.5万t、钽铌TaNb2O5 1314t。探获手选矿物绿柱石32.3万t、锂辉石50万t、铯榴石432.1t。 新中国成立后，为开发可可托海丰富的稀有金属资源，从1953年开展了大规模地质勘探工作，1960～1961年编制了可可托海矿床的总储量计算报告，为矿山开采和选冶提供了一份较完整的地质成果。1 其时代尚有争议，有的认为是奥陶系，也有的认为是寒武系。 可可托海矿床处于阿尔泰褶皱带额尔齐斯地背斜的中南部。矿区内出露的地层有泥盆系黑云母石英片岩、二云母石英片岩、十字石黑云母石英片岩及变粒岩等呈残山状分布于矿床的南部，其次是第四系残坡积及河流冲积物。岩浆岩为海西期侵入的辉长岩、角闪辉长岩、片麻状黑云母斜长花岗岩，脉岩有花岗伟晶岩脉、细晶岩脉等图3.20.2。矿区主要构造方向为北西向，控制片理、片麻理、岩体分布及岩脉的走向。矿区内已发现花岗伟晶岩脉25条，其中盲脉14条，经勘探提交储量的有6条矿脉，其中3号脉最大，也是最典型的稀有金属伟晶岩脉，著称国内外。 图3.20.2 3号脉矿区地质图 1.第四系冲积层；2.奥陶系片岩、片麻岩；3.片麻状黑云母花岗岩；4.片麻状黑云母花岗闪长岩、闪长岩；5.辉长岩-闪长岩；6.角闪辉长岩；7.角闪岩；8.花岗伟晶岩；9.断层线 m3-20-2.jpg 3号脉是成带性良好、规模巨大的锂辉石-钠长石型花岗伟晶岩脉，富含锂、铍、铌、钽、铷、铯等多种稀有金属，已开采多年。脉体顶部出露于地表，其余均隐伏地下，探明脉长2250m，宽1500m，厚20～60m，平均厚度40m，呈阶梯状向西220渐次倾斜，倾角10～15。 3号伟晶岩脉主要矿石矿物有锂辉石、锂云母、绿柱石、铌铁矿、钽铁矿、细晶石、铯榴石等，并伴生可综合回收铷、铯、锆、铪等。矿床锂、铍、铌、钽平均品位Li2O为0.9824，BeO为0.051，Nb2O5为0.0056，Ta2O5为0.0245。伟晶岩的围岩蚀变主要有黑鳞云母化、锂白云母化、锂蓝闪石化和萤石化等。矿床类型为花岗伟晶岩型稀有金属矿床。 二四川甲基卡锂铍矿 甲基卡锂铍矿床位于四川省西部康定、雅江、道孚三县交界处，是我国70年代初期勘查的特大型锂矿，探明氧化锂储量92万t，共生的氧化铍储量也达到大型矿床规模，矿石锂储量居全国之首中国矿床发现史四川卷，地质出版社，1996。 该矿床发现于1959年，四川省地质局四○四队于1974年提交了康定县甲基卡稀有金属花岗伟晶岩矿床详细普查报告，并进行了选矿试验，证明矿石易选。 矿床地处松潘甘孜地槽褶皱系东缘、石渠雅江地向斜核心部位四级构造单元甲基卡穹隆状短轴背斜中。矿区内出露地层为三叠系西康群砂页岩，经区域变质和接触变质而形成的黑云母石英片岩、二云母石英片岩和红柱石、十字石石英片岩等中浅变质岩系。印支期含锂二云母花岗岩株沿甲基卡短轴背斜侵入。围绕花岗岩内外接触带派生出一系列花岗伟晶岩脉，其中已查明含锂、铍、钽伟晶岩脉114条锂矿脉78条、铍矿脉18条、铌钽矿脉18条，并选择其中矿化较好的134、9、528等9条矿脉进行了初勘。查明矿脉多呈脉状、不规则脉状或透镜状产出，一般长100～300m，厚3～20m，延深25～300m，其中规模大的134号脉长987m、宽35～370m、厚48.96m、埋藏0～200m，获氧化锂储量51.22万t，占全区总储量的55.65。矿脉除锂辉石外，尚有绿柱石、铌钽铁矿和锡石等。锂辉石主要赋存在细、中粒石英钠长石锂辉石交代带中。矿石平均品位Li2O为1.2、BeO为0.043、Nb2O5为0.013、Ta2O5为0.009。矿床类型为花岗伟晶岩型稀有金属矿床。 三江西宜春钽铌矿 宜春钽铌矿床又名414矿位于江西省宜春市东南20km处，矿区面积7km2，是以钽为主的特大型稀有金属矿床。累计探明储量钽Ta2O51.85万t、铌Nb2O51.49万t、矿石锂Li2O75.22万t、铷Rb2O40.17万t、铯Cs2O5.43万t中国矿床发展史江西卷，地质出版社，1996。 该矿床由江西冶金地质勘探公司六一二队于1968年底发现并开展地质工作。1969年4月14日，公司化验室报出第一批人工重砂鉴定成果，确定铌钽矿物的存在，故此得名“414矿”，并采取快速评价方法，肯定了矿床的工业价值，继而转入勘探。1973年11月由江西冶金地质勘探公司七队提交了江西414矿区地质勘探总结报告。 矿山建设始于1973年，一期基建工程于1976年完成，成为国内钽铌精矿主要生产矿山，如今生产钽精矿Ta2O5占全国产量一半以上，经济与社会效益十分显著。 矿床处于华南加里东褶皱系桂湘赣褶皱带北缘的武功山隆起区，武功山复背斜的北东端东南翼，并有北东向断裂通过矿区。矿区出露地层有震旦系老虎塘组及第四系残积、冲积层。矿区构造骨架主要由银子岭背斜及其次级向斜和北东、北西、北东东、北北东4组断裂构成。区内岩浆活动频繁，侵入期次甚多。与成矿有关的岩体为燕山早期第二阶段第三次侵入形成的雅山花岗岩复式岩体。钽铌锂矿主要赋存在细粒白云母花岗岩相中。矿化面积2.8km2，矿床由银子岭、工人村、朱楼冲3个区段组成，其中银子岭为主矿体区段图3.20.3。工人村区位于银子岭区段西北，朱楼冲位于银子岭之南。银子岭主矿体区段，矿体规模大、品位富，且出露部位高，为开采的主要对象，已进行了详细勘探。此外，在主矿体边部还有一些小矿体。 图3.20.3宜春矿床地质略图 1.变质岩；2.似伟晶岩；3.云英岩；4.花岗斑岩脉；5.细粒似斑状富锂云母钠长石花岗岩；6.细粒锂云母钠长石花岗岩；7.细粒锂铁白云母钠更长石花岗岩；8.中粗粒二云母花岗岩；9.张扭性断层；10.含黑钨矿石英脉 m3-20-3.jpg 主矿体南北长1700m，东西平均宽644m，地表出露面积0.65km2。矿体厚度，最大196m，平均60m。形态简单，呈似层状。富矿体居于岩体上部，长1300m，平均宽551m，最宽达900m，平均厚度30.1m，最厚处42m。贫矿体位于富矿体的下部和边部，长1500m，最大宽度950m，平均572m，最大厚度62m，平均厚度36.2m。 矿石类型有原生钽铌矿和残坡积型砂矿两种，其中原生矿约占全区储量的99.2。原生钽铌矿体赋存于钠长石化、锂云母化的花岗岩中。矿石品级分为富矿体，含Ta2O5＞0.01、贫矿体含Ta2O50.008～0.01；二级贫矿体含Ta2O5＜0.008～0.001。矿床主要矿石矿物有细晶石、富锰铌钽铁矿、含钽锡石、锂云母、铯榴石及绿柱石等。本区花岗岩有明显的变质交代作用，钠长石化、锂云母化强烈而普遍，还有黄玉化、云英岩化、白云母化等。矿床有明显的垂直分带现象。矿床类型属花岗岩型稀有金属矿床，为岩浆晚期分异矿床。80年代以来，随着该矿床的开采和对其成矿研究的深入，提出了新的认识，如王成发1986认为是花岗岩化过程中碱质交代作用的产物，即非岩浆成因。 四广西栗木钽铌-锡矿 栗木钽铌-锡矿区位于广西恭城县城北偏东37km处，由老虎头、水溪庙、金竹源钽铌矿床组成。就钽矿规模而言，老虎头为中型，水溪庙为大型、金竹源为大型。 栗木矿区原为锡钨矿，它是有60多年开发史的老矿山。栗木矿区是1959年初从分析锡钨精矿和炉渣中发现钽、铌元素开始，于是进行了地质调查，60年代中期在矿区内发现了老虎头花岗岩型钽铌锡矿床，之后又相继找到了水溪庙、金竹源两个同类型的隐伏矿床。1967年、1974年由广西冶金地质勘探公司二七一队先后提交了广西栗木矿区老虎头含钽铌花岗岩型矿床储量总结报告和广西栗木锡矿田水溪庙钽铌花岗岩矿床储量报告。从此矿山转为主要开采花岗岩型钽铌锡矿。目前，老虎头矿床已开采完毕，金竹源矿床作为老虎头矿的接续矿山正在筹建中，水溪庙矿现已投产。 栗木矿区位于湘桂粤海西印支拗陷区之内、栗木-莲花复式向斜的北部扬起端。矿区出露地层有寒武系浅变质岩、泥盆系砂页岩和碳酸盐岩，下石炭统砂页岩和条带状灰岩。花岗岩体受构造控制，属燕山期产物。矿化强烈，以钨、锡、钽、铌矿产为主。已勘探的3处花岗岩型钽铌-锡矿床，即老虎头表露矿床、水溪庙隐伏矿床和金竹源隐伏矿床，（图3.20.4）。这3个矿床均位于第三阶段花岗岩体的顶突部位，矿体即是岩体的一部分。矿体呈厚薄不均的似层状或皮壳状。钽矿体厚度变化较大，老虎头矿床为3.8～72m；水溪庙矿床为2～80.47m平均厚20m；金竹源矿床1.65～45.12m平均厚26.64m。矿床品位老虎头的似伟晶岩中富矿Ta2O5为0.0327，矿体花岗岩中Ta2O5为0.0126；水溪庙花岗岩脉及花岗伟晶岩脉平均含Ta2O5为0.0188。矿体花岗岩中Ta2O5为0.0104；金竹源富钠长石花岗岩平均含Ta2O5为0.0145，矿体花岗岩中Ta2O5为0.0145。矿床中的主要矿物为铌钽锰矿和锡石，其次为细晶石、钽金红石、黑钨矿、胶态锡石、黝锡矿、毒砂、磁黄铁矿、黄铁矿、白钨矿等。矿床围岩蚀变主要有硅化、大理岩化、绢云母化、电气石化等。矿床类型为花岗岩型稀有金属矿床。 图3.20.4栗木矿区地质略图 1.下石炭统大塘阶；2.下石炭统岩关阶；3.上泥盆统融安县组；4.中泥盆统东岗岭组；5.下泥盆统郁江组；6.下泥盆统那高岭组；7.下泥盆统莲花山组；8.寒武系水口群；9.燕山早期花岗岩下标字母为侵入阶段编号；10.实测和推测逆断层；11.实测和推测正断层；12.实测和推测地质界线；13.隐伏岩体顶板等高线；14.不整合界线；15.断层破碎带 m3-20-4.jpg 五湖北庙垭铌稀土矿 庙垭铌稀土矿区位于湖北省竹山县境内，南距竹山县城89km，处于鄂陕交界地段，是一个与正长岩-碳酸岩杂岩体有关的特大型铌稀土矿床，累计探明储量铌Nb2O592.95万t、轻稀土氧化物121.5万t中国矿床发展史湖北卷，地质出版社，1996，并伴生大量磷灰石及铀、锆石、金红石等，可综合回收利用。 1960年陕西省区测队在1∶20万平利幅区调时，发现庙垭地区放射性伽马异常，认为值得进一步检查。1961～1981年，先后由该区测队、湖北省地质局鄂西北地质队、七○一地质队、第十四地质队、第五地质队、省局中心实验室和地质部第九实验室等，对庙垭地区的铌稀土矿做了大量颇有成效的地质普查评价、详查、初勘和矿石可选性试验研究。1981年由第五地质大队提交了湖北省竹山县庙垭铌稀土矿区详查-初勘地质报告，探明了国内最大