基于多目標區域地球化學調查的稀土資源潛力評價

鄧　賓，陳　彪，鄭國東，覃建勛

（廣西地質調查院，南寧　530023）

基于多目標區域地球化學調查的稀土資源潛力評價

鄧賓，陳彪，鄭國東，覃建勛

（廣西地質調查院，南寧530023）

通過開展廣西北海地區多目標區域地球化學調查，研究了深層土壤稀土元素含量分布特征、異常特征以及異常成因，并對研究區稀土儲量進行估算。結果表明，深層土壤La、Ce和Y元素為本異常區稀土找礦的重要指示元素，其含量與成土母質有密切關系，二疊紀和三疊紀侵入巖為主要找礦標志；K2O、Na2O、CaO、MgO和鹽基總量等粘土礦物成分為影響離子吸附型稀土富集的重要因素。圈劃出7個稀土礦遠景預測區，計算出預測區稀土礦總儲量達288.8萬t。

多目標；地球化學；稀土；資源潛力評價；廣西

多目標區域地球化學調查評價，是針對在第四系覆蓋區開展的以基礎地質、資源潛力與生態環境等為主要內容的基礎性調查與評價工作。其主要任務是系統采集具有代表性的土壤地球化學樣品，利用大型精密儀器測定樣品中數十種無機和有機地球化學指標，編制有關地球化學圖件，查明元素地球化學分布、分配特征，對發現的有關重要元素地球化學異常進行查證，為農業、資源、環保等多個領域提供豐富的基礎資料，調查比例尺為1∶25萬。

1　研究區概況

研究區位于廣西壯族自治區南部，南臨北部灣，北接南寧市，東鄰廣東省湛江市，西南與越南毗鄰，地跨東經108°00'—109°45'、北緯 21° 20'—22°30'，涉及的城市有欽州市、北海市、玉林市等，面積13 000 km2。本區地處廣西沿海中低山丘陵地區、北回歸線以南，屬南亞熱帶季風型海洋性氣候，年均氣溫22～23℃，年均降雨量1 600～2 300 mm，土被、植被發育，四季常青。主要出露地層有志留系、泥盆系、石炭系、二疊系、三疊系、侏羅系、白堊系、新近系、古近系、第四系，其中志留系—二疊系彭久組、三疊系南洪組為海槽相沉積；侏羅系—古近系為陸內斷陷盆地沉積；古近系—第四系主要為新生代凹陷沉積。區內侵入巖規模大、分布廣，主要有華力西期（二疊系）中酸性、酸性侵入巖和印支期（三疊系）中酸性、酸性侵入巖，局部發育燕山期侵入巖。其中華力西期侵入體分布于中部和東北部，主要為堇青黑云二長花崗巖、含紫蘇堇青黑云二長花崗巖，其次為含褐簾黑云角閃二長（鉀長）花崗巖；印支期侵入體分布于西北部，主要為堇青黑云二長花崗巖、含紫蘇石榴堇青石黑云母二長花崗巖、含紫蘇石花崗斑巖、黑云二長花崗巖等；燕山期侵入巖僅防城至靈山一帶零星見花崗巖、石英斑巖小巖株或巖脈［1］。研究區范圍內已知礦點主要有錳礦、鐵礦、鈦礦等 （圖1）。

2　樣品采集與分析

本次工作的樣品采集采用雙層網格化布點，分別采集深層和表層土壤樣品：深層土壤采樣密度為1個點/4 km2，采集地表以下150～200 cm的連續土柱；表層土壤采樣密度為1個點/km2，采集地表以下0～20 cm的連續土柱［1］。采樣物質選擇能代表單元網格內主要土壤類型的土壤，采樣時避開人為污染和近期搬運的堆積土，土壤樣品干燥后過20目（0.85 mm）篩。本次共采集深層土壤樣品3 383件，組合分析樣品850件，覆蓋總面積達13 000 km2。

圖1　研究區地質礦產簡圖Fig.1　Geology and mineral resources map of research area

本次研究涉及到的稀土元素和氧化物均利用大型精密儀器測定，并嚴格按照《區域地球化學勘查樣品分析方法》［2］要求進行，其中La、Ce、Y、Sc等稀土元素和CaO主要采用電感耦合等離子發射光譜法（ICP-OES），試樣用氫氟酸、硝酸、鹽酸、高氯酸分解并趕盡高氯酸，王水溶解后定容，在全譜直讀ICP光譜儀（Iris advantage）測定。而K2O、Na2O、MgO等氧化物采用 X射線熒光光譜法（XRF），試料經壓力機壓成片狀，用荷蘭帕納科測試儀（PANalypical，型號Axios）測定熒光強度，并計算各氧化物含量。樣品分析測試單位：安徽省地質實驗研究所（國土資源部合肥礦產資源監督檢測中心）。

3　土壤稀土元素區域地球化學特征

根據《礦產資源工業要求手冊》［3］，因鈧（Sc）與其他稀土元素性質相近，將其劃入稀土類中。本項目對La—Lu、Sc和Y等17種稀土金屬元素全部都作了分析測試，數據量巨大，因La、Ce、Y、Sc元素異常有較好的代表性，且與稀土總量的相關性較好，故本文只選取這4種元素作分析研究。

3.1含量分布特征

研究區深層土壤稀土元素經迭代剔除離群數據后統計結果顯示，各元素離散程度均較大（表1），變異系數介于29.3%～41.5%，呈不均勻分布?？梢姡緟^各元素區域分布和空間變異特征差異較為明顯，其主要原因可能是研究區空間上存在不同成土母質的原因。從元素的分布形態來看，迭代剔除離群數據前，La元素服從正態分布，Ce、Y元素服從對數正態分布，Sc元素呈偏態分布；但剔除離群數據后服從對數正態分布，數據符合概率統計概念，具有統計意義。

表1　稀土元素參數特征Table 1　Parametric feature table of REE

計算K1值，即深層土壤稀土元素平均值與全國土壤豐度［4］的比值。從K1值變化情況來看，各元素平均值與全國土壤豐度值相當，各元素K1值從大到小的順序為Y＞Sc＞Ce＞La。

對La、Ce、Sc和Y元素的異常區樣品進行加密抽樣分析，抽樣后密度為1個/km2，共抽取樣品128件，分析項目包括La、Ce、Pr、Nd、Sm、Eu、Gd、Tb、Dy、Ho、Er、Tm、Yb、Lu、Sc、Y 共16種稀土元素。結果顯示，土壤稀土總量平均值為364×10-6，其中大于離子吸附型礦石邊界品位（500×10-6）的樣品 16件，占總樣品數的12.50%；總量在（100～300）×10-6的樣品61件，占總樣品數的47.66%，表明本異常區土壤稀土元素含量較高，有一定的找礦潛力。

La、Ce、Y、Sc與稀土元素總量的相關性分析顯示，各元素與總量呈正相關性（圖2），其中以La、Ce、Y元素較為明顯，相關系數分別為0.96、0.67和0.88，Sc元素相關系數相對較低（0.366），表明La、Ce、Y為本異常區稀土找礦的重要指示元素，Sc元素可作為參考指標。

圖2　La、Ce、Sc、Y等4種稀土元素與稀土總量相關性散點圖Fig.2　Relevance scatter chart of La，Ce，Sc，Y and total REE content

表2　不同成土母質稀土元素平均值Table 2　Average REE in different parent materials wB/10-6

圖3　不同成土母質稀土元素平均值Fig.3　Average REE in different parent materials

3.2成因分析

成土母質是巖石經過風化作用后，就地殘積或搬運再沉積在地殼表層的，可形成未來土壤的疏松堆積物［1］。筆者依據不同形成時代和巖石類型劃分了研究區的成土母質，統計了不同成土母質深層土壤La、Ce、Y和Sc元素平均值 （表2、圖3），結果顯示：以二疊紀和三疊紀侵入巖母質的La、Ce、Y和Sc元素含量均相對較高；其次為泥盆系灰巖硅質巖和石炭系灰巖硅質巖母質；第四系全新統海積層母質的Y元素含量亦比較高。因此，深層土壤中La、Ce、Y和Sc元素含量與成土母質有密切關系，二疊紀和三疊紀侵入巖為研究區稀土主要找礦標志。

研究區位于離子吸附型稀土遠景調查區范圍內，離子吸附型稀土礦的稀土元素在全風化層內以離子吸附相賦存于粘土礦物表面，粘土礦物富集部位，一般為稀土礦化部位，花崗巖風化程度高，全風化層的厚度大，賦存稀土的可能性大［5-10］。K2O、Na2O、CaO、MgO和鹽基總量與稀土元素相關性研究結果（表3）表明，Ce、La元素與K2O、Na2O、CaO、MgO、鹽基總量在0.01水平（雙側）上均表現為顯著性正相關，相關系數范圍為0.211～0.353，其中Ce、La元素與鹽基總量相關系數相對較大，分別為0.328和0.353；Sc元素與K2O、MgO、鹽基總量顯著性正相關，相關系數分別為0.210、0.263和0.254；Y元素與各粘土礦物成分之間的相關性相對較弱，與鹽基總量相關系數僅為0.093，但亦在0.01水平（雙側）上表現正相關關系，因此，粘土礦物成分也是影響稀土元素富集的重要因素之一。

3.3異常分布特征

剔除離群數據后，用“X（平均值）+1.65×S（標準差）”求得各元素異常下限（表4），圈出研究區La、Ce、Sc、Y元素及鹽基總量異常區。由圖4可以看出，各稀土元素的異常套合性比較好，異常濃集中心主要位于工作區西北部和東北部的花崗侵入巖地區，其中La元素異常區主要分布在大寺鎮-太平鎮、大垌鎮-平南鎮以及武利鎮-張黃鎮等地帶，最大值108.30×10-6，異常區平均值68.66×10-6，為全區平均值的2.01倍；Ce元素異常區主要分布在大垌-青塘鎮、陸屋鎮-平南鎮、武利鎮-張黃鎮等地帶，異常區平均值146.05×10-6，為全區平均值的2.07倍；Sc元素異常區以條帶狀呈北東向展布，主要分布在大垌鎮-平南鎮之間，最大值25.22×10-6，異常區平均值15.67×10-6，為全區平均值的1.85倍；Y元素異常區面積相對較小，主要分布在青塘鎮、煙墩鎮、張黃鎮等地。

表3　稀土元素與粘土礦物成分、鹽基總量相關系數 （N=850）Table 3　Correlation coefficients of REE，clay mineral composition and total base（N=850）

表4　研究區土壤稀土元素及鹽基總量異常參數統計Table 4　Anomaly parameters statistics of REE and total base in soil of research area

鹽基總量異常區相對較分散，主要呈帶狀分布在小董鎮-太平鎮、欽州市-平南鎮等地，最大值為4.09%，異常區平均值3.28%，為全區平均值的1.70倍，與各稀土元素異常區有一定的重合性，主要表現在小董鎮-太平鎮、平吉鎮、煙墩鎮和武利鎮等地。

4　稀土資源潛力評價

根據La、Ce、Sc、Y元素及鹽基總量異常分布，結合二疊紀和三疊紀侵入巖的空間分布特征，圈劃出7個稀土礦遠景預測區（圖4），編號分別為XTbh1、XTbh2、XTbh3、XTbh4、XTbh5、XTbh6和XTbh7，各異常區異常參數及礦石儲量計算見表5。

根據調查區范圍內已知礦區稀土含量及單位面積稀土氧化物總量統計結果，含礦巖體風化殼均達2 000 t/km2以上，按此含量標準估算，研究區稀土礦總儲量達288.8萬t，各稀土元素異常區均與侵入巖有關，在各異常區中，XTbh1和XTbh2號異常組合元素較多，均為La、Ce、Y、Sc和鹽基總量，位于二疊紀侵入巖地區，稀土礦石均超過60萬t，其中XTbh1資源儲量最大 （114萬t），為本工作區的一級稀土成礦遠景區；XTbh3、XT-bh4、XTbh5、XTbh6和XTbh7號異常組合元素均有指示元素La和Ce，且稀土礦石均超過5萬t，為本工作區的二級稀土成礦遠景區。

圖4　研究區稀土礦遠景預測圖Fig.4　Prognostic map of rare earth ore in research area

表5　各異常區異常參數及稀土礦儲量統計Table 5 Exception parameters and reserves statistics of rare earth ore in each abnormal region

5　結論

（1）研究區La、Ce、Y和Sc與稀土元素總量呈正相關性，其中較明顯為La、Ce、Y元素，相關系數分別為0.96、0.67和0.88，為本異常區稀土找礦的重要指示元素。

（2）深層土壤中La、Ce、Y和Sc元素含量與成土母質有密切關系，二疊紀和三疊紀侵入巖為本研究區稀土主要找礦標志。

（3）K2O、Na2O、CaO、MgO和鹽基總量等粘土礦物成分為影響離子吸附型稀土富集的重要因素。

（4）根據La、Ce、Sc、Y元素及鹽基總量異常分布，結合二疊紀和三疊紀侵入巖的空間分布特征，圈劃出7個稀土礦遠景預測區，計算出預測區稀土礦總儲量達288.8萬t。

［1］鄭國東，劉枝剛，李杰，等.廣西北海地區多目標區域地球化學報告［R］.南寧：廣西地質調查院，2012.

［2］葉家瑜，江全林.區域地球化學勘查樣品分析方法［M］.北京：地質出版社，2004.

［3］《礦產資源工業要求手冊》編委會.礦產資源工業要求手冊［M］.北京：地質出版社，2010.

［4］遲清華，鄢明才.應用地球化學豐度數據手冊［M］.北京：地質出版社，2011.

［5］王守中.廣西離子吸附型稀土資源遠景調查研究報告［R］.南寧：廣西地質礦產勘查開發局，1990.

［6］梁國興，池汝安，朱國才.風化型稀土礦的礦石性質研究［J］.稀土，1997（5）：7-11.

［7］徐立春，羅允義，楊志強.廣西稀土礦資源現狀及開發前景研究［R］.南寧：廣西地質勘查總院，2005.

［8］鄧賓，潘華，周府生，等.廣西稀土礦資源潛力評價成果報告［R］.南寧：廣西地質礦產勘查開發局，2011.

［9］潘羅忠，周府生，龍愛林，等.1∶25萬南寧市、北海市（1/2幅）區域地質調查報告［R］.南寧：廣西地質調查研究院，2009.

［10］劉枝剛.廣西壯族自治區稀土等礦產資源遠景調查與勘查工作重點選區研究［R］.南寧：廣西壯族自治區國土資源廳，2010.

Assessment of rare earth resources potential based on multi-purpose geochemical survey

DENG Bin，CHEN Biao，ZHENG Guo-dong，QIN Jian-xun
（Guangxi Insititute of Geological Survey，Nanning 530023，China）

Based on the multi-purpose geochemical survey in the area of Beihai of Guangxi，an investigation of rare earth elements（REE）in deep soil was carried out measure the distribution，abnormal features，influent factors and reserves.It is shown that the La，Ce and Y are the important indicating elements of rare earth prospecting in the abnormal region，and closely associated with the parent materials of Permian and the Triassic period.The constituent elements of clay mineral，such as K2O，Na2O，CaO，MgO and total base，are the important influent factors of REE adsorption type.Finally，7 prospect forecast areas of REE were circled，and the total REE reserve of 2.888 million tons was estimated.

multi-purpose；geochemistry；rare earth；resource potential evaluation

P618.7

A

1674-9057（2016）01-0118-06

10.3969/j.issn.1674-9057.2016.01.016

2015-09-01

中國地質調查局全國土壤現狀調查及污染防治專項項目 （GZTR20080110）；中國地質調查局地質礦產調查評價專項項目 （1212011220818）

鄧賓 （1965—），男，高級工程師，研究方向：基礎地質調查與礦產勘查，416069109@qq.com。

引文格式：鄧賓，陳彪，鄭國東，等.基于多目標區域地球化學調查的稀土資源潛力評價［J］.桂林理工大學學報，2016，36（1）：118-123.