河北省張家口地區稀土礦地質特征及成礦規律研究

崔丙志

（河北省地礦局第九地質大隊，河北 邢臺 054000）

稀土是化學元素周期表中鑭系15個元素和21號元素鈧、39號元素釔的總稱，目前據地質學家們已經發現的稀土礦物有250種以上，而其中最具有價值并且已經運用到商業中產生商業價值的稀土礦有50種～60種[1]，其中因稀土的雜質含量而對稀土的一些性能產生影響，最突出的影響是隨著雜質含量的升高稀土材料的導電性能下降，而稀土雜質含量一般以稀土礦地相關，因此本文提出了河北省張家口地區稀土礦地質特征成礦規律的研究。本文通過了解稀土礦床特征，了解相關礦體特征、礦石組構以及礦床成因等找到成礦規律，對稀土成礦進行預測，從而完成本文的研究，了解相關稀土礦的雜質含量等并進一步實現其商業價值等。

1 稀土礦床特征

在河北省張家口地區的礦床大多存在于稀土礦體巖體的風化殼中，尤其是經過數億年風化的全風化層。據地質學家的相關研究分析出礦床中的礦體規模、位置、表面形態產出狀況以及外部的風化殼分布等差異微小，大多呈現層片狀、似層片狀。風化殼常年受地表水分子的沖刷以及外部暴露部分受到的風化作用使其剝蝕和切割。礦體在地平表面上方以各種不規則的形狀呈不連續的曲平面型分布[2]。礦床中的七個礦體分別以港灣狀、透鏡狀、鏈條狀以及橢圓狀等呈現，其中橢圓狀礦體分布的短軸方向與礦床山體走向相同，并且有著風化殼礦床的一些形態特征。通過對著七大礦體形態研究發現礦體分布大部分是受巖石風化以及地形地貌的影響，其中在低緩的山體礦體中，風化殼厚度通常較大以及稀土的分布大多比較均勻，并且稀土的雜質含量較高，這一礦體通常用于工業生產較多；而處于山坡等位置的則相反，其風化殼厚度通常較小，大多是非礦體。因此在這部分通過了解礦體特征，相關礦石組構以及礦床的成因，從而確定礦床中礦體的分布及走向等，能夠對張家口地區稀土礦床進行更加準確的勘查。

1.1 礦體特征

河北省張家口地區的賦礦巖性為黑云母石英片巖、二云母石英巖等，其形成原因是三疊系西康群砂頁巖經歷了部分區域變質以及與地下水長年累月的接觸變質作用漸漸形成，其分布在礦區中部。礦區中賦存七個礦體，雖然這七個礦體大小相差較大，礦體延展面積在0.027km2～1.527km2之間。礦體的平均厚度在5.32m～13.7lm之間，礦床平均厚度為8.69m，其厚度變化系數多集中在52%，礦體厚度總體呈穩定程度。礦體品位變化情況表如表1所示，品位變化系數在21.6%～60%之間，稀土組分分布呈均勻程度。

表1 礦體品位變化情況表

1.2 礦石結構

經過對七個礦體的分析發現，其礦石存在三種類型，分別是浸染狀礦石、斑雜狀礦石、條帶狀礦石。

浸染狀礦石，這類礦石肉眼觀察為細顆粒狀，在顯微鏡下分布稀疏且呈浸染狀，由于這類礦石的特殊結構以及礦物顆粒細小等決定了選取時不可通過手選，只能使用相關的機器進行選擇。斑雜狀礦石，這類礦石顆粒較粗，大部分呈綠色，選取這部分礦石時可通過手選進行，有部分礦石也可通過細晶機和粗晶機混合進行選擇。條帶狀礦石，這類礦石由微晶顆粒礦石與粗晶顆粒礦石相間排列成帶并分布。

肉眼觀察發現其形狀有板狀的巨型晶體，也有梳狀緊密排列的細小晶體，而顯微鏡下，這類礦石與石英、長石共生連接，以板條狀和顆粒狀分布，如圖1所示，通過觀察發現從細微晶的絲狀到粗晶狀，礦物顆粒的大小相應發生變化，這位之后的勘查工作奠定了一定的基礎。

圖1 顯微鏡下條帶狀礦石

1.3 礦床成因

河北省張家口地區的稀土礦床成因大多是風化殼離子吸附稀土礦床。花崗巖風化殼通過離子吸附作用使部分稀土離子依附在粘土礦物中從而形成礦床。同時花崗巖是由于原來的稀土礦物以及含有依附型離子礦物同時經過風化作用以及自然水的沖刷作用而形成，其中稀土元素通過和水的融合首先形成弱堿性的水合離子，之后成巖礦物長石等粘土礦物與水合滲透融合的水合離子在稀土中進行離子吸附與置換富集等，在這一過程中高嶺石的物質結構成為稀土離子的有效載體，另外隨著風化的剝蝕作用以及風化作用使得離子逐漸富集，從而形成風化殼離子吸附稀土礦床。

2 成礦規律研究

（1）成礦規律。通過研究發現礦床形成規律在時間上、空間上存在差異，同時礦床形成與地形地貌相關以及成礦物質來源等也影響著礦床的形成，在時間上主要是風化時間長短的影響以及風化的時間段等對礦床的形成產生影響，一般風化時間長的以及處于第四紀的風化時間段通常礦床較易形成，在空間上，通常是遠古時代樹木較多的地區經過長時間的風化、沉淀以及掩埋和水沖刷等作用形成礦床。這樣的礦床在全風化層的稀土元素分布較為稀疏，并且不同部位稀土礦程度也不盡相同，同時其礦化程度還呈現一定的規律性。

（2）成礦預測。通過對這一礦床規律的研究發現產生礦物的區域氣候較為溫暖且周圍環境較為潮濕，以及周圍被較多植被覆蓋，同時具有良好的離子吸附效果以及礦床成礦的地理環境的一個地域，因此在這種環境下極易形成稀土礦體，從而對于尋找稀土礦床時可依照這種環境進行探索。

3 結語

本文提出了河北省張家口地區稀土礦地質特征及成礦規律研究，在這一研究中，通過了解礦體特征，分析礦石組構以及探索礦床成因確定稀土礦床特征，另外找到成礦規律，進行成礦預測，從而有效的提高稀土礦勘查工作的效率，為國家戰略性礦產資源勘查事業做出貢獻。