张旭，张照荷，何平

(1.山东省鲁南地质工程勘察院，山东 兖州 272100；2.武汉工程科技学院，湖北 武汉 430200)

微山稀土矿是鲁西地区已发现的一处中型稀土矿床，主要产出稀土金属氟化物，以氟碳铈矿、氟碳钙铈矿为主，是我国三大内生轻稀土基地(内蒙古包头、山东微山、四川冕宁)之一[1]，也是目前山东省唯一一处正在开采的稀土矿山。在对该矿床成矿预测分析的基础上，圈定了3个成矿预测区，经钻探验证，3#成矿预测区新发现了较好的矿体，显示出该区具较好的找矿前景，为开展稀土找矿指明了方向。

1 矿床地质概况(1)山东省鲁南地质工程勘察院，山东省微山稀土矿成因类型及成矿规律研究报告，2018年。

微山县郗山稀土矿床位于微山县城东南约17km的微山湖畔郗山村及其周缘，地处鲁中隆起区之尼山凸起西南边缘[2]，其东侧为近SN向的峄山断裂，北侧为近EW向的峄城断裂。区内岩浆活动发育，燕山期沙沟序列郗山碱性杂岩体[3]岩性主要为正长岩类(石英正长岩、霓辉石英正长岩)和碱性花岗岩，出露面积0.5km2，总体呈NE—SW向带状延伸，平面上呈枝杈状，与新太古代片麻岩的侵入接触界线清楚，使围岩发育不同程度的碱性交代[4]。稀土矿主要受NW向和NE向断裂控制，呈不规则脉状分布于新太古代片麻岩和燕山期石英正长岩及其侵入接触带中。矿体呈脉状、网脉状、透镜状成群分布，根据产出特点，将矿体分为单脉状、网脉状及浸染状[5]。主体为单脉状矿体，按产出方向可分为NW—NNW向、NE—NEE向、近EW向、近SN向4组，以NW—NNW向和NE—NEE向矿体为主体；近EW向和近SN向矿体规模小，不规则，变化大。矿脉类型以含稀土石英重晶石碳酸盐脉为主。

2 放射性异常特征

2.1 航空放射性异常特征

1956—1959年，地质部航测大队在该区开展了1∶10万航空放射性测量工作，确定了郗山航空放射性异常，该放射性异常可分为Г-22-61，Г-22-62，Г-22-63 3个次级异常。呈NW向的椭圆形，形状规则。区内航测放射性背景值一般在9γ以下，Г-22-61，Г-22-62次级异常最高峰值在18γ以上，Г-22-63次级异常峰值最高，在21γ以上，形态较规则。具有典型的矿致异常特征，1965年在检查放射性异常时发现了该郗山稀土矿床，与异常对应较好。

2.2 地面能谱测量异常特征

(1)1970—1975年，在郗山地区开展了地面放射性测量，共发现100γ以上的放射性异常254处，大于1000γ的异常25处，大于2000γ的异常8处。多数放射性异常的分布与含稀土石英重晶石脉有直接关系，γ值高，稀土含量高，而钍、铀的含量也高。一般而言，稀土含量与钍、铀含量呈正相关关系，但钍、铀含量特高时，稀土含量反而低[4]。

(2)2016年，山东省鲁南地质工程勘察院在实施“山东省微山县郗山地区稀土矿深部及外围普查”项目中开展了1∶1万γ能谱测量工作，圈定了综合放射性异常10处，其中Ur05(Th05)异常钍含量最大值为139.5×10-6，仅次于发现郗山稀土矿的Th01异常。Ur04(Th04，U04)异常中钍含量最大值为61.9×10-6，U04最大值为23.2×10-6。Ur02(Th02，U02)异常中钍含量最大值为72.1×10-6，U02铀含量极大值为16.6×10-6。Ur03(Th03，U03)异常中钍含量最大值为75.5×10-6，U03最大值为17.0×10-6。Th03异常区周边发育数条含稀土矿脉。这些放射性异常具有形态规则，异常峰值高的特征。

2.3 放射性异常与已查明稀土矿脉的对应关系

从平面数据中截取3条伽玛能谱剖面，与已知5线、39线、48线地质剖面进行对比，从曲线形态看，3条剖面的Ur，Th，U数据曲线形态较为一致，部分区段存在明显的高值异常，与稀土矿脉对应；K曲线与三者差异较大，整体较为平缓，高值异常不明显，对稀土矿脉的指示作用不强。从曲线与地质剖面的对应关系来看，39，48勘探线含稀土矿脉位置与测量曲线对应效果较好。39勘探线Ur，Th，U数据曲线自240点开始呈上升趋势；380～560段明显上升，至520～540段达到最大值，该区段第四系盖层明显变薄，与⑥⑧③号稀土矿脉相对应。48勘探线Ur，Th，U数据曲线在320～360段明显为高值段，与号矿脉位置对应；5勘探线部分吻合，在380～440段U，Th，Ur数值偏高，为异常段，对应③号矿脉，其他稀土矿脉则不明显(图1)。

3 深部成矿预测分析

微山稀土矿成矿规模为中型矿床，赋矿特征与川西牦牛坪大型稀土矿床存在一定差异，微山稀土矿区及周边未发现大规模的碳酸盐岩及伟晶岩；缺少熔融包裹体及大量的熔体-流体包裹体；氟碳铈矿等稀土矿物主要形成于成矿流体发生沸腾的中温阶段(320℃～240℃)，成矿流体温度剖面初步揭示了高温区域随深度增加明显收窄的趋势(图2)，说明成矿流体的通道向深部收敛变窄，表明微山稀土矿目前的开采深度处于岩体顶部的脉状矿体。

根据稀土矿脉产出特征综合分析认为，稀土矿脉系富含稀土的含矿热液由深部上侵，在构造裂隙等成矿有利部位充填交代形成稀土矿脉。经近期勘查工程验证，稀土矿脉向深部厚度明显加大，矿脉数量增多，揭示出深部矿化强度增强，找矿前景良好。

已有工程控制的绝大部分矿体沿走向倾向方向仍未封闭，特别沿倾向深部继续延伸趋势非常明显，以号矿脉群为例，号矿脉与其平行分布的⑥、1矿脉及其-1矿脉倾向上延深及厚度较稳定，-500m以深矿体仍未尖灭。

4 成矿预测分析

4.1 成矿规律

微山县郗山轻稀土矿是中生代燕山期碱性岩有关的岩浆期后中—低温热液稀土矿床[6]。从空间上看，已发现的稀土矿脉均位于放射性异常区内，并受NW向、NE向断裂控制。从成矿地质条件分析，矿脉与中生代燕山期中偏碱性侵入岩关系密切，幔源的碱性岩浆沿深大断裂上侵，活动后期形成含稀土的成矿热液，在断裂等成矿有利部位充填交代，形成含稀土矿的石英重晶石碳酸盐岩脉。

4.1.1 成矿要素分析

成矿要素依据矿床的地质环境和矿床特征进行划分[7]。地质环境要素又细分为构造背景、成矿环境、成矿时代、岩石类型及岩石结构5类；矿床特征要素又细分为矿物组合、结构构造、变质作用及控矿构造4类，共划分9类。郗山稀土矿矿床成矿要素分为必要要素4类、重要要素3类、次要要素2类(表1)。

1—含砾砂质黏土；2—中粒花岗闪长岩；3—细粒霓辉正长岩；4—氟碳铈矿石英重晶石脉；5—实测地质界线；6—断层及编号图1 郗山稀土矿地质-γ能谱综合剖面图

表1 山东微山稀土矿床预测要素

1—第四纪含砾石砂质黏土；2—郗山单元细粒霓辉石英正长岩；3—太平顶单元片麻状中细粒花岗闪长岩；4—蚀变碎裂岩；5—角砾岩；6—矿化体；7—实测地质界线；8—矿体位置及编号；9—倾向/倾角；10—探槽位置及编号；11—浅井位置及编号；12—已施工钻孔位置及编号；13—取样位置及编号；14—矿体平均品位/矿体水平厚度；15—基点 位置及编号；16—温度等温线图2 包裹体均一温度等温线剖面图 (据山东省微山稀土矿成因类型及成矿规律研究报告，2018年)

4.1.2 找矿信息标志

(1)正长岩(正长岩、石英正长岩、含霓辉石英正长岩)。早白垩世侵入的正长岩为成矿母岩，稀土矿体呈脉状分布于岩体附近[8]。碱性正长岩与稀土矿脉有成因上的密切关系，是重要的找矿标志。

(2)含稀土石英重晶石碳酸盐脉。该区已发现的含稀土矿体多以含稀土石英重晶石碳酸盐脉产出，在地表为含稀土褐铁矿化石英重晶石脉，为矿区主要的稀土矿脉，石英重晶石碳酸盐脉或褐铁矿化石英重晶石脉可作为稀土矿直接的找矿标志。

(3)放射性异常。郗山稀土矿最初是通过检查放射性异常发现的。经以往勘查证实，稀土矿中伴生含钍、铀等放射性元素矿物，能引起明显的放射性异常，最高强度达2000γ以上，放射性异常与稀土矿脉空间对应关系较好，因此放射性异常是寻找稀土矿的重要地球物理标志[9]。

4.2 成矿预测

4.2.1 预测模型的建立

根据《山东省微山县郗山地区稀土矿深部及外围普查1∶1万γ能谱测量总结报告》成果资料，分别编制了典型矿床预测要素表和预测模型图。

在成矿要素划分的基础上，叠加了地球物理特征(放射性异常特征)，选择10个预测要素(表1)，选择郗山稀土矿区第39勘探线，叠加放射性异常，编制预测模型(图3)。

1—含砾砂质黏土；2—太平顶单元片麻状中细粒含黑云花岗闪长岩；3—郗山单元细粒霓辉石英正长岩；4—实测地 质界线；5—矿化体及编号；6—矿体及编号；7—已完工见矿钻孔位置及编号图3 矿床预测模型图 (据山东省微山稀土矿成因类型及成矿规律研究报告，2018年)

1—第四纪含砾石砂质黏土；2—郗山单元细粒霓辉石英正长岩；3—太平顶单元片麻状中细粒含黑云花岗闪长岩；4—正长斑岩脉；5—闪长玢岩脉；6—煌斑岩脉；7—石英脉；8—含稀土石英重晶石碳酸盐脉；9—矿体位置及编号；10—断层位置及编号；11—Th异常区范围及异常下限；12—Th异常区编号/最大值；13—U异常区范围及异常下限；14—U异常区编号/最大值；15—K异常区范围 及异常下限；16—K异常区编号/最大值；17—总量异常区范围及异常下限；18—总量异常区编号/最大值；19—预测成矿靶区 位置及编号；20—勘探线位置及编号图4 微山县郗山地区稀土矿成矿预测图 (据山东省微山稀土矿成因类型及成矿规律研究报告，2018年)

4.2.2 成矿预测区的圈定及找矿前景分析

根据预测区内取得的1∶1万γ能谱测量成果，结合以往地质勘查成果资料，在微山县郗山稀土矿区及外围共筛选圈定出3个最小预测成矿靶区，编号分别为1#，2#，3#(图4)。

(1)1#成矿预测区：位于郗山稀土矿采矿权北东方向，规模较大，区内有石英脉出露，其产状与矿区构造线、稀土矿脉方向一致。推测石英脉与稀土矿脉具有同源性，均为岩浆热液填充裂隙形成，石英脉向深部渐变为含稀土石英重晶石碳酸盐矿脉。

(2)2#成矿预测区：位于矿区的西北部，包含2个物探放射性异常，该区面积为采矿权外围各个钍含量异常区中的最高值，第四系覆盖，距采矿权较近，南东部为号含稀土石英重晶石矿脉群，推测号含稀土石英重晶石矿脉群沿NW方向延伸至该预测区内。

(3)3#成矿预测区：位于矿区的西南部，号含稀土石英重晶石矿脉的上盘，地表被第四系覆盖。该成矿预测区有4个放射异常，区内发育郗山单元细粒霓辉石英正长岩，异常区周边发育号含稀土矿脉。距F2推测断层较近，推测稀土矿脉受F2及其平行断裂的控制，成矿地质条件有利，是稀土矿找矿的最有利地段。

5 钻孔验证

2017年3月—2017年8月，山东省鲁南地质工程勘察院对郗山稀土矿深部及外围开展了普查评价，施工了ZK5-1钻孔，对3#成矿预测区东南部的一处γ能谱异常区进行了钻探验证。

1—第四系；2—细粒霓辉石英正长岩；3—中粒花岗闪长岩；4—矿体及编号；5—推测矿体边界；6—实测断 层；7—推测断层；8—已完工钻孔位置及编号；9—采矿权边界；10—钻孔终孔倾角及钻孔深度图5 微山县郗山地区稀土矿第5勘探线剖面图

6 结语

(1)微山稀土矿目前的开采深度处于岩体顶部的脉状、网脉状矿体，经近期的勘查工程验证，稀土矿脉向深部厚度明显增大，矿脉数量增加，表明深部矿化强度增强，找矿前景良好。

(2)根据区内取得的1∶1万γ能谱测量成果，结合以往地质勘查成果，综合分析研究各项找矿信息，在微山县郗山稀土矿预测区范围内圈定出3个最小成矿预测区，编号分别为1#，2#，3#。

(3)通过对3#成矿预测区内γ能谱异常钻探验证，揭露了多层矿体，厚度为2.35～8.90m，稀土氧化物品位(TRE2O3)为2.35%～6.40%，显示成矿预测区内具有较好的稀土矿找矿潜力。

致谢:该文在撰写过程中，得到了山东省第五地质矿产勘查院唐好生研究员的指导，在此表示感谢！