廣東省五華縣周江地區稀土礦床地質特征及成因研究

關利進 董紅偉 楊遠東 包久榮

（天津華北地質勘查總院 天津 300170）

1 引言

隨著科學技術的不斷發展和稀土新材料的不斷研發，稀土已成為當今世界各國改造傳統工業、發展高新產業和國防尖端技術不可或缺的戰略資源[1]。現今，稀土已在農業、國防軍工、冶金工業、電子、高新材料等13個領域的40多個行業中取得了廣泛的應用[2]。廣東省是我國稀土資源的重要產區之一，省內稀土礦以離子吸附型稀土礦最具特色，其含礦原巖分布廣，成礦條件優越[3]。本區大面積出露燕山期花崗斑巖巖體，富含稀土元素的巖漿巖為離子吸附型稀土礦的形成提供了條件[4]。

2 區域地質

研究區處于惠陽-梅縣凹陷成礦帶的中部，近北東向蓮花山深大斷帶的北西側，即五華-安流北北東向紅色盆地的南西邊緣。區域上出露地層主要有中生界侏羅系、白堊系和新生界新近系、第四系（圖1）。

2.1 地層

區域內地層從老到新簡述如下∶

侏羅系下統橋源組(J1qy)∶巖性為石英砂巖、砂巖、粉砂巖，與下伏地層漳平群呈不整合接觸。

侏羅系中統漳平組(J1z)∶為一套紅色碎屑巖系。巖性分兩段：下段紫紅、紫灰、淺灰色為主的雜色細砂巖、粉砂巖、泥頁巖；上段黃、灰、淺紫等雜色砂巖、粉砂巖夾含礫雜砂巖。

侏羅系上統高基坪群(J3KG)∶噴發不整合于中侏羅統，漳平群地層之上，巖性為一套陸相中酸性、酸性火山巖系。

白堊系下統合水組(K1h)∶以紅色湖泊相碎屑巖為主，上部見酸性火山熔巖，與上伏地層呈不整合接觸。

白堊系上統葉塘組(K2yt)∶以紫紅色鈣質粉砂巖、泥巖為主，夾層狀細砂巖及透鏡體狀凝灰巖，底部見厚層約40m的凝灰巖及流紋質、花崗質礫巖。與上伏地層呈不整合接觸。

新近系(N)∶未分統，巖性為礫巖、砂礫巖、細砂巖、粉砂巖、砂質泥巖夾凝灰巖。

第四系(Q)∶未分統，不整合于基巖風化殼之上，為一套下粗上細的河流相碎屑沉積層。

圖1 廣東省五華縣周江一帶區域地質圖

Qdw-大灣鎮組；Kyt-葉塘組；Ky-優勝組；Kh-合水組；JKG-高基坪群；Jz-漳平組；Jqy-橋源群；Jq-青坑村組；Jjs-吉水門組；J3γπ-花崗斑巖；J3γ-黑云母花崗巖；γπ-花崗斑巖脈；q-石英脈；Sn-輝綠巖脈；W-鎢礦脈；F6-斷層

2.2 構造

褶皺：在區域南部上侏羅統高基坪群地層中發育有周江向斜，區內出露僅為該向斜的北東段，長約3km。

斷裂：本區區域位于惠陽-梅縣凹陷成礦帶上的中段，區內斷裂構造發育，以北北東-北東走向斷裂為主，其次為北西向斷裂，兩者互切割，引起數十至數百米的地層錯動。

2.3 巖漿巖

研究區巖漿巖活動強烈且頻繁，其中燕山期是本區巖漿活動的強盛期，尤以燕山三（晚侏羅世）、四期（早白堊世）巖體分布最廣，多沿北東向呈巖基、巖株等產出，巖性主要為黑云母花崗巖、花崗巖和花崗斑巖，上覆于下侏羅統金雞組地層。

2.4 變質巖

由于燕山期花崗巖侵入時的熱力作用，使接觸帶附近的下侏羅統金雞組及上三登統小坪組地層經受淺變質作用。主要表現為巖石角巖化成紅柱石石英角巖，部分淺變質成變質石英砂巖、砂巖等。

3 礦區地質

3.1 地層

研究區出露地層較簡單，主要為中生界侏羅系下統橋源組（J1qy）、侏羅系中統漳平組（J2z）、侏羅系上統高基坪群(J3KG)、白堊系下統合水組(K1h)以及新生界第四系大灣鎮組（Q4dw）以及第四系坡積、沖積、洪積物等。各地層巖性特征如下：

3.1.1 中生界侏羅系（J）

本區主要出露侏羅系下統橋源組（J1qy）、侏羅系中統漳平組（J2z）和侏羅系上統高基坪群(J3KG)。分述如下：

侏羅系下統橋源組（J1qy）：位于研究區北部田背、黃天坑-溪口、墩下一帶。與上伏中侏羅統漳平組不整合接觸。巖性以紫灰、深灰、灰黑色中-細粒長石石英砂巖及粉砂巖和泥巖為主。

侏羅系中統漳平組（J2z）：位于研究區北部橋田、羅屋-松子坪、上車一帶。與上伏高基坪群不整合接觸。巖性分兩段：下段紫紅、紫灰、淺灰色為主的雜色細砂巖、粉砂巖、泥頁巖；上段黃、灰、淺紫等雜色砂巖、粉砂巖夾含礫雜砂巖。

侏羅系上統高基坪群(J3KG)：位于研究區北部岐嶺賽-叔柯窩、高排一帶。該地層噴發不整合于中侏羅統漳平組地層之上，巖性為一套陸相中酸性、酸性火山巖系，主要為流紋質晶屑凝灰巖、凝灰質泥巖、凝灰質細砂巖、流紋巖。

3.1.2 中生界白堊系（K）

區內主要出露下白堊系合水組（K1h），位于研究區東部安流鎮一帶。巖性為一套碎屑巖，其下部為礫巖；中上部為砂巖、粉砂巖。

3.1.3 新生界第四系（Q）

第四系大灣鎮組（Q4dw）：為一套下粗上細的河流相碎屑沉積層，巖性主要為淺灰色亞砂土、黃色亞砂土、灰黃色含礫石中粗粒砂或砂粒石層、卵石。

第四系沉積物（Q4）：主要沿溝谷水系分布，此外，在沖溝內山腳或地形較陡的山腳位置分布少量。

3.2 構造

研究區內斷裂構造不甚發育，僅在研究區北部芋子坪一帶發育一條北西向的斷裂構造F6，走向330°，傾向北東，南端斷于上侏羅統高基坪群（J3KG）地層中，向北繼續延伸至區外，地表出露不明顯，性質不明。

3.3 巖漿巖

研究區大面積出露燕山期花崗斑巖巖體，屬新塘花崗斑巖巖體，呈巖基、巖株狀，約占研究區總面積的74%。巖性以花崗斑巖為主，少量花崗閃長斑巖、二長斑巖。與北部侏羅系高基坪群火山巖呈侵入接觸關系，與東南角的白堊紀合水組呈沉積接觸關系。本區花崗斑巖風化強烈，普遍發育風化殼，原巖主要沿山腳位置出露，局部山頭、山腰位置出露少量原巖。

4 礦體地質特征

4.1 礦體特征

全區共計圈出十個礦帶和41個稀土礦體，其中圈出了37個工業礦體。大型礦體有3個，中型礦體有30個；小型礦體有4個。稀土礦體主要賦存于花崗巖風化殼內全風化層之斑雜粘土層下部、淺色粘土層和構造殘積層上部，即風化殼的中下部位置，剖面上呈層狀、似層狀產出，平面上呈面狀分布。

4.1.1 礦體賦存部位及分布情況

本稀土礦床為花崗巖風化殼離子吸附型稀土礦床，礦體的分布與形態，與花崗斑巖風化殼相依相存，由于花崗斑巖的風化程度不同，相應引起稀土富集程度有較大的差異，具有工業意義的稀土礦體主要賦存于花崗斑巖風化殼內全風化層之斑雜粘土層下部、淺色粘土層和構造殘積層上部，即風化殼的中下部位置，極少量賦存于腐殖層、磚紅粘土層中，半風化基巖層內一般不含。

礦體主要分布于海拔176～296m之間的平緩丘陵區，除部分礦體直接裸露地表外，大部分礦體上部均有1～26.5m不等的非礦蓋層，極個別非礦該層達到40.6m。礦體的非礦蓋層主要為腐殖層，部分為全風化層，礦體底板以半風化層為主，部分為全風化層之構造殘積亞層。

4.1.2 礦體的產狀、形態及規模

礦體呈似層狀，大致沿巖體風化殼全風化層分布，剖面上受地形起伏變化控制，一般多隨地形起伏而變化，但其起伏變化小于地形。礦體在剖面上呈層狀、似層狀產出，平面上呈不規則面狀分布，形態受風化殼形態的控制。礦體形態的完整程度與所處的地形有關，一般地勢相對較高的地方，礦體的完整性較好。礦體底板一般傾角5～35°。

表1 研究區主要稀土工業礦體特征表

主要礦體特征如表1：

Ⅰ-3號礦體：分布于西區田凹～松樹窩一帶。礦體賦存于花崗巖風化殼之全風化層中，規模大，形態隨地形起伏而起伏，剖面上呈層狀、似層狀產出，平面上呈面狀分布。北西方向長1870m左右，北東方向最寬890m，最窄90m，平均600m，呈長條狀形態，面積為1.02km2。礦體厚度2.10～23.70m，平均厚度11.13m，其厚度變化系數為57%，較穩定。

Ⅱ-3號礦體：分布于中區西側保林士～對門嶺一帶。礦體賦存于花崗巖風化殼之全風化層中，規模中等，形態隨地形起伏而起伏，剖面上呈層狀、似層狀產出，平面上呈面狀分布。北西走向長1000m左右，北東方向最寬262m，最窄140m，平均197m，呈近長條狀形態，面積為0.79km2。礦體厚度4.90～13.20m，平均7.65m，其厚度變化系數為22%，穩定。

Ⅲ-3號礦體：分布于中區東側牛角塘、完塘～百步滑一帶。礦體賦存于花崗巖風化殼之全風化層中，規模大，形態隨地形起伏而起伏，剖面上呈層狀、似層狀產出，平面上呈面狀分布。北西走向長1235m左右，北東方向最寬1070m，最窄710m，平均958m，呈近長條狀形態，面積為1.28km2。礦體厚度2.00～16.00m，平均厚度8.08m，其厚度變化系數為69%，較穩定。

Ⅶ-4號礦體：分布于西區中部水坑塘一帶。礦體賦存于花崗巖風化殼之全風化層中，規模較小，形態隨地形起伏而起伏，剖面上呈層狀、似層狀產出，平面上呈面狀分布。近東西走向長1272m左右，南北方向最寬582m，最窄222m，平均487m，呈近似馬蹄狀形態，面積為0.56km2。礦體厚度3.00～12.70m，平均厚度8.10m，其厚度變化系數為57%，較穩定。

Ⅷ-2號礦體：分布于中區東側寨塘、保林士～正塘、竹連塘～心寨一帶。礦體賦存于花崗巖風化殼之全風化層中，規模中等，形態隨地形起伏而起伏，剖面上呈層狀、似層狀產出，平面上呈面狀分布，面積為1.20km2。礦體厚度6.50～10.20m，平均厚度8.52m，其厚度變化系數為59%，較穩定。

4.2 礦石質量特征

4.2.1 礦石結構構造

礦石大部分已風化，呈顯微鱗片～片狀結構、殘余半自形～他形粒狀結構，松散砂土狀構造、疏松塊狀構造及殘余塊狀構造。

4.2.2 礦石物質組成

礦體主要賦存于全風化層之斑雜粘土層下部、淺色粘土層和構造殘積層上部，礦物組分以粘土礦物和碎屑狀石英、長石及少量云母為主。礦石大部分已風化，主要由粘土礦物及風化殘留的花崗斑巖礦物組成，呈松散砂土狀、疏松塊狀及殘余塊狀。

4.2.3 礦石化學成分

礦石中有益組份為氧化稀土，稀土呈離子吸附狀態賦存于花崗巖風化巖粘土礦物中。依據基本分析結果，本區稀土氧化物以Ce組稀土氧化物為主，認為本區稀土礦為輕稀土礦。礦體由上而下，粘土質礦物含量降低，粘土中稀土含量占有率也相應降低。但就粘土礦物中的稀土含量而言，其含量由上而下呈增加的趨勢。

4.2.4 礦石類型

區內礦體呈似層狀，礦石質地疏松，礦石中的有用組分為稀土。根據稀土的賦存狀態，初步認為研究區礦石類型為離子吸附型礦石；根據風化程度，礦區礦石類型為全風化稀土礦石。

4.3 礦體圍巖與夾石

礦體與圍巖接觸界線不明顯，呈漸變過渡關系。在垂向上由腐殖層→全風化層→半風化層過渡，其界線是根據樣品的測試結果結合工業指標劃分。因此，礦體圍巖及夾石為腐殖層和全風化層之磚紅粘土層、斑雜粘土層以及構造殘積層和半風化基巖層。

5 礦床成因及找礦標志

5.1 礦床成因

研究區稀土礦體賦存于花崗巖風化殼中，呈似層狀產出。礦石的礦物組分與圍巖大致相同。礦體與圍巖呈漸變過渡關系，在垂向上可看到由腐殖層→全風化層→半風化層過渡。推斷礦體的形成與長期的風化作用有關，同時與其下伏的花崗巖中的稀土元素豐度或礦物成分有著十分密切的關系。

研究區為低緩丘陵地貌，氣候溫暖潮濕，有利于巖石風化殘留形成風化殼，在這過程中稀土元素可能被粘土礦物所吸附，在風化殼中富集，從而形成稀土礦床。研究區已發現的稀土礦體與風化殼的發育程度密切相關，風化殼厚度大，礦體厚度隨之增大，稀土礦體常富集在風化殼的中、下部。

綜合上述，認為礦床成因屬風化殼離子吸附型稀土礦床。

5.2 找礦標志

（1）花崗巖風化殼：由于礦體賦存于風化殼內，因此在風化殼厚度較大，且有較強的稀土礦化地段，存在礦體的可能性較大[5]。

（2）地形地貌標志：多為低山丘陵區，海拔100～350m，相對高差100～250m，最有利有利于花崗巖風化殼離子吸附型稀土礦床的形成[6]。

（3）稀土民采坑：直接找礦標志。

6 結論

（1）本區內含礦花崗斑巖風化殼發育，分布范圍約為45km2，共計圈出了十個礦帶和41個稀土礦體，其中圈出了37個工業礦體，顯示該區稀土具有較大的找礦潛力及進一步工作的良好前景。

（2）本區稀土礦體主要賦存于花崗巖風化殼內全風化層之斑雜粘土層下部、淺色粘土層和構造殘積層上部，即風化殼的中下部位置，剖面上呈層狀、似層狀產出，平面上呈面狀分布。礦體規模以中小型為主，礦化以不連續為主，呈似層狀，產狀穩定，局部夾石，形態以不規則狀為主，礦體厚度變化穩定，品位變化較均勻。

（3）本區稀土與花崗巖風化殼關系十分密切，研究認為本區礦床成因屬風化殼離子吸附型稀土礦床。

（4）本區稀土礦成礦地質條件十分優越，找礦前景非常好，若繼續開展工作，定能突破大型風化殼離子吸附型稀土礦床的目標。