广东城口地区离子吸附型稀土矿矿床特征及找矿前景分析

2022-12-17刘浏

世界有色金属 2022年18期

刘浏

（广东省有色地质勘查院，广东广州 510000）

离子吸附型稀土矿床是我国20世纪60年代发现的一种新的稀土矿床类型，该类型矿床自发现到现在不断在福建、江西、广东、云南等地发现此类矿床和矿点，已经成为我国第二大稀土产量的矿床类型[1]。离子吸附型稀土矿在广东省分布十分广泛，北起与湘、赣两省交界的边境，南到粤西电白，而以清远韶关河源梅州等地矿化最为集中[2]。

城口地区离子吸附型稀土矿床位于仁化县北部，是广东省有色地质勘查院近些年勘查发现的。通过地质勘查工作，发现了花岗岩风化壳离子吸附型稀土矿，大致了解矿体的分布情况及成矿地质条件，矿床规模已达中型。通过研究，认为矿区及外围具有较大的找矿前景。

1 区域地质背景

本区处于粤北诸广岩体南部西侧，在大地构造位置上位于南岭东段岩浆弧-陆内盆地，属于九峰W-REE-U成矿带，成矿条件有利（图1）。

图1 矿区区域地质简图

区域出露地层主要有震旦系、寒武系、奥陶系、泥盆系及中新生界地层。震旦系以巨厚的浅海-次深海相砂泥质类复理石建造为特征，寒武系为浅海相复理石建造。

区内岩浆岩活动比较频繁，自印支期至燕山期均有活动。侵入的岩体主要有：诸广山、城口、猪高洞、高峰寨等。岩石多为粗、中、细粒斑状黑云母花岗岩或二云母花岗岩。该岩石为风化壳型稀土矿的成矿母岩，通过全岩分析显示，其稀土元素含量普遍较高，稀土元素含量可达0.037%。

岩石化学特征：岩石化学成分SiO273.49%～75.86%，Al2O312.51%～13.41%，K2O+Na2O 7.70%～7.79%，K2O＞Na2O。里特曼指数σ介于1.81～1.97之间，属高钾钙碱性花岗岩类。

在区域上，诸广岩体受北东向、北西向及东西向三组深（大）断裂的交汇控制。这种多方向深大断裂构造带交汇复合部位既是早期的岩浆活动中心、幔源基性岩浆上涌中心，又是成矿期的构造热液活动中心。诸广岩体主要构造以北东向（北北东、北东东）为主，次为北西向构造。。

岩体形成后，在长期强烈风化作用过程中，燕山期花岗岩中富含稀土元素的副矿物残留在风化壳中，为风化壳型稀土矿矿床的形成提供了有利的地质条件。

2 矿区地质特征

勘查区位于诸广岩体西南缘及燕山期岩浆岩与寒武系地层接触部位，整体以出露花岗岩岩体为主，其为该矿区的稀土矿提供了成矿母岩。

2.1 地层

主要出露地层有第四系（Q）。主要分布在上寨、峃村、土洞以及东罗乡等河谷及山沟低洼地段。由粘土、砂质粘土、粗砂、砾石组成。其成因以冲洪积为主。

2.2 构造

勘查区内断裂构造普遍发育，主要出露有北东东向城口断裂、黄洞断裂，北北西向塘湾断裂，北东东向南水断裂，以及近南北向上寨断裂、上洞断裂。

不同方向的构造组合，反映了不同应力作用方式。断裂对稀土矿体影响不大，断裂经过岩体处仅有厚度不大的硅化岩出现，硅化和石英脉充填的地方，不利于花岗岩的风化。但硅化岩经强烈风化作用后，多呈碎石颗粒状分布,对花岗岩的风化影响不大。断裂带的次级裂隙、破劈理等构造，有利于岩石风化作用、矿液的运移、富集，有利于稀土成矿。另一方面，沟谷多顺构造方向发育，不同方向的沟谷将风化壳矿体切割成不同形态。

2.3 岩浆岩

区内岩浆岩出露有燕山期花岗岩，其侵入期次及各期次岩浆岩的岩性、产状列于表1中。

表1 上寨地区岩浆岩侵入期次划分表

2.3.1 燕山早期花岗岩（γ52）

岩性以粗中粒黑云母花岗岩为主，呈岩基状产出，分布于矿区中东部和西南部。岩石为灰白色带肉红色，中粗粒花岗结构，块状构造。具有中粗粒花岗结构，块状构造。岩石矿物成分主要由斜长石、石英、条纹长石、微斜长石、黑云母、金属矿物、绿帘石和微量锆石、磷灰石组成。

（1）岩石化学特征：岩石化学成分SiO273.49%～75.86%，Al2O312.51%～13.41%，K2O+Na2O 7.70%～7.79%，K2O ＞Na2O。里特曼指数σ介于1.81～1.97之间，属高钾钙碱性花岗岩类。

（2）稀土元素特征：对区内钻孔揭露的未风化花岗岩，采取了三个样品分别进行了全相稀土氧化物配分和离子相稀土氧化物配分，微风化花岗岩全相稀土氧化物总量在131.04μg/g～288.67μg/g（0.0131%～0.0289%），平均值为0.0223%，离子相稀土氧化物总量在5.45μg/g～19.17μg/g（0.0005%～0.0019%），平均值为0.0012%。

（3）该岩体划属重熔型花岗岩，其全相稀土氧化物配分中轻稀土元素（La2O3+CeO2+Pr6O11+Nd2O3）占比在74%～79%，平均值为76%，可见轻稀土元素相对富集，轻重稀土比值8.16～15.62，平均值为11.80，重稀土分异不明显，铕负异常较高（Eu＊/Eu介于3.47～7.20之间，平均值为5.77）。

图2 中粒黑云母花岗岩镜下特征

2.3.2 燕山晚期花岗岩（γ53）

主要为细粒二云母花岗岩，多呈小岩株（枝）产出，分布于矿区中部、东北角和西部。具有含斑结构，基质为细粒结构，并具有明显的显微文象结构，块状构造。

2.3.3 辉绿岩（βμ）

多成脉状产出，规模一般较小。岩石为灰黑色，风化后则为红褐色，致密坚硬，矿物颗粒较粗，一般粒径为1mm，矿物成分为斜长石、黑云母、辉石等。

3 矿体地质特征

3.1 矿体特征

本区稀土矿产类型属花岗岩风化壳离子吸附型矿床，矿体呈似层状赋存于燕山期花岗岩体风化壳中。矿体边界系地质填图，针对风化壳和第四系或基岩界线所勾勒出来。

矿体总体受地形地貌控制，多数分布于丘陵地段。矿区内南北向、北东向沟谷发育，同乡道和溪（河）流一起将花岗岩风化壳切割成块。各矿体划分主要以一、二级水系，沟谷和勘查许可证边界为界，结合1∶5000地质填图风化壳自然边界，据此，将矿区内共圈定9个矿体。

3.2 矿石质量

3.2.1 矿石矿物成分

勘查区花岗岩风化壳离子吸附型稀土矿床的矿石类型主要是全风化花岗岩矿石。矿体系由成矿母岩风化而成，由于在整个风化过程中基岩不断解离，元素迁移、吸附并富集成矿，故与原岩矿物成分不尽相同。

造岩矿物主要为中粗－中细粒石英、钾长石、云母及暗色副矿物等。次生矿物主要为高岭土类粘土矿物，含量一般40%以上。从地表往下，含量逐渐减少。在风化壳离子吸附型稀土矿床中，粘土矿物是稀土元素的吸附剂，矿石中的稀土元素有74.73%吸附在粘土矿物中，是提取稀土元素的主要矿物。根据电子显微镜下观察和X射线粉晶衍射结果，粘土矿物主要有高岭石、埃洛石、伊利石、少量蒙脱石等。

3.2.2 矿石化学成分

较之原岩岩石化学成分，矿石（或风化壳）SiO2含量普遍高于70%，平均值为73%；Al2O3含量12.51%～20.03%（平均值为15.29%）；Na2O含量普遍偏低，平均值为0.51%；K2O含量较原岩变化不大，介于2.57%～6.43%，平均值为4.23%；CaO含量降低，平均值为0.16%。总体上，在风化过程中，化学性质稳定的组分相对富集，化学性质活泼的组分因迁移而减少。客观地反映了风化壳与原岩的化学成分的变化。

3.2.3 矿石稀土配分特征

针对不同稀土矿体，本期共做了30件矿石组合样稀土氧化物配分分析（离子相）。

（1）本次对30件样品进行了稀土元素标准化处理。由图中曲线可见（图3），矿区矿石的稀土元素具有重稀土富集、Eu负异常中等，总体为平缓型的特征，(La/Yb)N比值1.10～16.01，Eu/Eu⋆为0.11～0.31。其稀土分配特征与成矿原岩燕山期花岗岩不相似，反应出轻稀土配分类型母岩风化形成重稀土矿床，风化过程中，重稀土特别是钇元素富集，而轻稀土特别是铈元素损失。

图3 矿区矿石稀土球粒陨石标准化分配模式图

（2）矿区矿石的稀土氧化物配分总体属重稀土富集类型。离子相LREE/HREE普遍较小，介于0.30～4.43之间，平均值为0.98。轻、中、重稀土配分在离子相稀土氧化物总量占比为：

轻稀土（La2O3+CeO2+Pr6O11+Nd2O3）平均值为38.14%；

中稀土（Sm2O3+Eu2O3+Gd2O3）平均值为10.16%；

重稀土（Tb4O7+Dy2O3+Ho2O3+Er2O3+Tm2O3+Yb2O3+Lu2O3+Y2O3）平均值为51.70%。

（3）轻稀土La2O3配分平均值151.37μg/g，中稀土Eu2O3配分平均值2.92μg/g，Tb4O7配分平均值9.81μg/g，Dy2O3配分平均值54.46μg/g，重稀土Y2O3配分平均值340.76μg/g。矿区稀土矿配分类型属高钇～低铕型重稀土矿。

4 富集规律探讨

4.1 与地形地貌有关

矿区各矿体稀土氧化物（离子相）品位值0.048%～0.069%，品位变化系数6.34%～69.56%。总体上，稀土组分分布较均匀，品位变化稳定。矿体已有控制地段，离子相REO相对浓集中心在地形上主要集中于平缓的山脊（顶），要求这些部位具有一定海拔高度，且地形地势相对平缓，等高线疏缓，利于离子状态的稀土元素吸附沉淀富集。

4.2 与风化壳部位有关

6个深部钻探工程品位数据显示，随深度变化，矿石品位具上、下贫，中间富特征。这种规律性的变化，直接反映了风化壳离子吸附型稀土矿床的成矿作用。显示了稀土元素在风化作用下迁移特征，其在垂直方向上，贫富品位相差3～5倍，稀土元素在垂向的富集规律，与风化壳以及其厚度有很大关联性。具体是：风化壳分层愈完整、厚度越大，上述品位变化的规律愈明显，品位变化曲线的波峰愈突出，风化壳缺失腐殖土层或全风化花岗岩层、厚度愈薄，品位变化曲线越平缓。