閩西南地區離子吸附型稀土礦床成礦地質特征淺析

林 健

（福建省第八地質大隊，福建 龍巖 364012）

離子吸附型稀土礦是巖體長期遭受化學、生物風化，巖石中稀土元素析出，長石類礦物大部分變為粘土類礦物作為稀土陽離子的吸附劑，而稀土礦物中的稀土元素呈離子狀態游離出來。閩西南地區的離子吸附型礦產資源豐富，對其進行研究，有利于資源的合理開發和利用。地處亞熱帶，氣候濕熱，雨量充沛，加上地形、地貌條件等有利因素，使酸性、中酸性花崗巖遭受強烈風化，形成大面積的風化殼，為離子吸附型稀土礦富集提供了有利條件。

1 區域地質特征

龍巖市區域地質構造位置上處于閩西南拗陷帶，區域內地層發育較齊全，燕山期花崗巖分布廣泛。

構造—巖漿活動強烈，自晚元古代開始，地殼演化各主要階段均有巖漿活動。巖漿侵入活動時期主要為印支期及燕山早、晚期，其次為晉寧期、加里東期和喜馬拉雅山期，呈現出多階段、多期次侵入活動特征。侵入巖分布廣泛，其展布受區域構造控制明顯，主體多呈北東向、北西向帶狀，其次呈北北東向、北東東向。區域地質構造位置上處于閩西南拗陷帶，區內地質構造以斷裂為主，褶皺為輔。斷裂構造控制了侵入巖和地層的分布格局，從而控制了現代地貌的分布，斷裂帶方向以北北東向為主，北西向為次，主要有光澤-武平斷裂帶、政和-大浦斷裂帶連江-永定斷裂帶、泰寧-龍巖斷裂帶、上杭-云霄斷裂帶。褶皺主要發生在沉積巖出露區，形成軸向北北東向的復式向斜和復式背斜，主要有明溪-武平復式向斜、胡坊-上杭復式背斜和大田-龍巖復式向斜[1]。

2 離子吸附型稀土礦床分布性特征

2.1 地質背景

據以往調查資料，與花崗巖風化殼密切相關的離子吸附型稀土礦各期次侵入的花崗巖體均具有稀土礦（化）現象，但主要集中分布于燕山早期侵入的花崗巖體[2]。含礦巖體的巖石特征，稀土元素豐度及風化程度等直接控制著本類型稀土礦產的生成和展布。

2.2 風化殼特征

離子吸附型稀土礦床的形成不僅與成礦母巖有關，而且與風化殼的發育程度和保存程度也密切相關，含礦巖體風化殼特征，主要包括風化殼的面型特征和垂直分層特征。根據獨立地貌單元（山頭、山腰、山腳）的微地貌因素將風化殼分為全復式、裸腳式、半裸式、裸露式四種類型。含礦巖體風化殼完整的垂直分層從上到下可分表土層（A）、全風化層（B）、半風化層（C）、基巖（D）四層，各層厚度隨巖體所處的地貌類型及微地貌部位不同而變化，造成各礦區風化殼發育程度及分層完整性也不盡相同。

2.3 礦體特征

由于離子吸附型稀土礦的形態主要受風化殼形態的控制，其礦床形態多數一致，多數呈從山脊向山腳逐漸變薄的趨勢，但部分礦床因后期地形等的變化而略有不同。礦體一般分布于全風化層的中上部，其形態及產狀與風化殼分布形態和保存情況有密切的關系。

礦體呈層狀或似層狀賦存于風化殼結構層中的全風化層（即B層）的中上部，平面上分布形態受風化殼分布形態控制。因此在不同地貌單元和不同切割深度的地形中，風化殼內礦體有較大的差異。低丘區地貌多呈饅頭狀，礦體順地形分布，規模大，形態簡單，連續性好；中丘區礦體主要分布于山頂及山腰，呈港灣狀等復雜形態；高丘區地形切割深，礦體主要分布于山脊，呈狹長條帶狀、樹枝狀等不規則形態，礦體規模較小，多呈不連續的自然塊段。礦體在垂直剖面上賦存形勢大致可分為隱伏式、半隱伏式兩種。

2.4 礦石成分、品味及賦存狀態

離子吸附型稀土礦床的表生礦物以粘土類礦物為主，如高嶺石、埃洛石、蒙脫石、伊利石、水云母等，含量一般45%～80%，表生稀土礦物（氟碳鈰礦、氟鈰礦、釔易解石、釔螢石、褐簾石等）含量少。殘留礦物以石英為主，含量35%～40%，其次是少量的殘留長石、云母和少量的副礦物（磁鐵礦、鈦鐵礦、榍石、獨居石、鋯石、鈮鉭鐵礦等）。從地表往地下，表生礦物種類多，含量漸減少，殘留原生礦物增多。

從各地重點工作區看，稀土平均品位（REO）一般為0.0725%～0.0963%，高為0.1079%。礦石品位變化與含礦母巖的豐度、風化殼發育程度等有關。

各礦區稀土礦體大多賦存于全風化層中，發育完整的風化殼剖面中REO含量呈典型的“凸字形”[3]，但隨著地形地貌差異，曲線呈多種形態。稀土元素在花崗巖風化殼的賦存狀態，根據前人工作研究結果有離子吸附相、類質同象、微固體混入相、膠體相和礦物相等幾種類型。在長汀縣南塘稀土礦區作過稀土元素賦存狀態分析研究，從全風化層至半風化層，離子吸附相、礦物相稀土遞減，類質同象或微固體混入相稀土含量增加[4]。

表1 龍巖地區部分稀土礦稀土配分表

3 礦床成因分析

閩西南地區稀土資源豐富，離子吸附型稀土礦廣泛分布于加里東期—燕山期中酸性—酸性侵入巖中。離子吸附型稀土礦床的成礦地質條件和成礦作用是地幔和地殼物質在內、外營力作用的產物。內生稀土成礦條件主要來自于花崗巖漿的分異、運移、自變質等綜合作用下形成含稀土元素花崗巖（含礦花崗巖），為離子吸附型稀土礦成礦提供物質基礎。外生稀土成礦條件是含稀土元素花崗巖在表生（外營力）作用下，因風化，使含稀土的礦物解體、運移和次生富集。

3.1 內生成礦條件

龍巖市區域地質構造位置上處于閩西南拗陷帶西南段，加里東期、華力西—印支期及燕山期形成的桂坑、茶地、桃溪、宣和、古田、中都、才溪、中堡、武平、姑田、蛟洋、河田、永定、羊古嶺等一系列含礦巖體。這些含礦巖體稀土元素總量一般在202ppm～360ppm，平均252ppm，鈰族稀土元素總和明顯大于釔族稀土總量。含礦巖體的巖石稀土元素豐度普遍接近或高于南嶺地區REE的平均值（229ppm），給離子吸附型稀土礦的形成提供了必備物質基礎。（表1）

3.2 表生成礦條件

表生風化作用的強弱和化學風化程度與地形、氣候、水文地質條件，以及巖石的結構、構造和受風化的時間有關。一般說來，準平原化地形、潮溫而溫暖的氣候條件有利于風化殼的發育和化學風化作用的進行?；瘜W風化作用的強弱通常用常量元素Al、Fe+3等的富集率和稀土富集度及Ca、Na等常量元素的流失率加以表示。如長汀南塘礦區Al、Fe+3富集率分別為18.8%和259.8%，Ca、Na等的流失率分別為-88.3%和-93.09%，稀土富集度為2.56。

風化殼保存狀態有三種：①蓋層剖面結構完整，礦體保存完整，品位變化具上、下貧，中間富；②蓋層剝蝕殆盡，礦體基本保存完整，品位變化與①相同，但不太明顯；③蓋層剝蝕殆盡，礦體保存不完整，品位變化上富、下貧。區內多數礦屬②種保存狀態，表明風化殼遭到一定程度的剝蝕，礦體裸露于地表。從區域上看，除植被破壞、水土流失等因素，更重要的可能是與新構造運動地殼上升活動頻繁有觀。因而風化殼保存狀態，已經成為找礦工作中重要調查內容。

綜上所述，花崗巖風化殼離子吸附型稀土礦床的形成與第四紀新構造運動有關，含礦巖體在亞熱帶潮濕氣候條件下，長石被水解，經脫堿去硅，吸水變成高嶺石—埃洛石，稀土礦物也被水解形成離子狀態，被粘土礦物所吸附，部分形成新礦物被水帶走流失，隨著風化作用不斷進行，稀土礦物元素的遷移富集，最后形成了有一定厚度、規模的富含稀土并能夠回收利用的花崗巖風化殼。

離子吸附型稀土礦其成礦條件是：①母巖稀土含量，是成礦的內生物質基礎；②稀土元素載體的易解離程度是成礦的必要條件；③中溫中濕的亞熱帶氣候是成礦的關鍵條件；④地表水滲淋形成的pH值梯度，控制著稀土分溜富集和礦體定位的決定因素；⑤新構造運動的地殼上升速率和剝蝕率大體持平衡狀態，是風化殼發育和礦體保存的根本條件。由此，花崗巖風化殼離子吸附型稀土礦的形成，受稀土內生條件和表生條件雙重控制，其成礦機理表現為有利的成礦母巖與有利的古氣候、地貌條件相結合，促使母巖礦物中的稀土元素大量轉變為風化殼中的呈吸附狀態的稀土離子，從而富集成礦。

4 總結

稀土資源是我國重要的關鍵戰略性資源，而閩西南地區是繼贛南之后我國又一重要的稀土礦產區。HREE型花崗巖富硅，銪異常顯著，輕、重稀土分餾顯著。富Y的LREE型花崗巖LREE/HREE比值介于1～3之間，風化易形成HREE型風化殼，是今后重要的稀土資源之一。加強對該地區稀土資源成礦條件的研究，有利于資源的合理開發和利用。