山東省稀土礦產(chǎn)資源特征及找礦方向研究初探

張鵬,蘭君

(山東省地質(zhì)礦產(chǎn)勘查開發(fā)局第五地質(zhì)大隊(duì),山東 泰安 271000)

0 引言

稀土元素包括15種鑭系元素：鑭、鈰、鐠、釹、钷、釤、銪、釓、鋱、鏑、鈥、鉺、銩、鐿、镥，以及與鑭系的15種元素密切相關(guān)的2種元素——釔和鈧，共計(jì)17種元素。稀土元素可廣泛應(yīng)用于軍工、航天等多個(gè)領(lǐng)域，是全球重要的戰(zhàn)略礦產(chǎn)資源。中國是稀土大國，山東是稀土大省。2018年，在稀土產(chǎn)量占比方面，全球稀土氧化物產(chǎn)量為17萬t，其中中國稀土氧化物產(chǎn)量為12萬t,約占全球稀土氧化物產(chǎn)量的71%。在儲(chǔ)量上，山東微山郗山稀土礦以占國內(nèi)稀土資源儲(chǔ)量8%的規(guī)模，位居全國第二。山東省各稀土礦床(點(diǎn))的礦化元素主要為鈰和鑭，而微山郗山稀土礦除了鈰和鑭之外，還含鐠、釹和重稀土元素釔，對(duì)山東省具有非常重要的意義。

1 山東省稀土礦產(chǎn)資源現(xiàn)狀

山東省稀土礦產(chǎn)資源主要分布在3個(gè)成礦亞帶中(表1、圖1)，自1962年以來，全省開展了一系列的稀土礦勘查評(píng)價(jià)工作，發(fā)現(xiàn)大型稀土礦床1處(微山郗山稀土礦床)，小型礦床2處(蘭陵龍寶山稀土礦床、萊西塔埠頭稀土礦床)，稀土礦點(diǎn)4處(薛城關(guān)帝廟稀土礦點(diǎn)、萊蕪胡家莊稀土礦點(diǎn)、淄博八陡稀土礦點(diǎn)、五蓮大珠子稀土礦點(diǎn))。省內(nèi)幾處輕稀土礦床(點(diǎn))產(chǎn)出的地質(zhì)背景不同，成因各異，按其成因類型可主要?jiǎng)澐譃?類：與堿性巖—碳酸巖有關(guān)的巖漿熱液型稀土礦床(微山郗山[1-3]、蘭陵龍寶山[4]、薛城關(guān)帝廟[5]、萊蕪胡家莊[6]和淄博八陡(1)山東省第七地質(zhì)礦產(chǎn)勘查院，山東省博山縣八陡地區(qū)稀土礦普查報(bào)告，2011年。)，以及花崗偉晶巖型稀土礦床(萊西塔埠頭[7]、五蓮大珠子)。目前，僅微山郗山稀土礦床經(jīng)過系統(tǒng)勘查評(píng)價(jià)，達(dá)到大型稀土礦床的規(guī)模。

表1 山東省稀土礦床類型劃分

1—稀土礦床(點(diǎn))；2—Ⅳ級(jí)成礦區(qū)劃；3—Ⅴ級(jí)成礦區(qū)劃；4—Ⅲ級(jí)成礦帶邊界；5—Ⅳ級(jí)成礦帶邊界；6—Ⅴ級(jí)成礦帶邊界

山東省已開發(fā)利用的稀土礦山為微山郗山稀土礦和蘭陵龍寶山稀土礦，目前微山郗山稀土礦正在申請(qǐng)深部擴(kuò)界開采，蘭陵龍寶山稀土礦已閉坑停采。山東省目前只有一個(gè)稀土礦山企業(yè)，但稀土加工企業(yè)在淄博、威海、青島、煙臺(tái)、泰安、濟(jì)南、濰坊、萊蕪、濟(jì)寧、東營、聊城等各地均有分布，對(duì)稀土需求量較大。總體來說，山東省稀土礦的開發(fā)利用程度較低。

2 山東省稀土礦床地質(zhì)特征

山東省稀土礦礦床按其成因主要分為與堿性巖-碳酸巖有關(guān)的巖漿熱液型稀土礦床和花崗巖偉晶巖型稀土礦床(表2)，本文選取微山郗山稀土礦和萊西塔埠頭稀土礦床作為典型礦床進(jìn)行簡要論述。

表2 山東省稀土礦床(點(diǎn))分類

2.1 與堿性巖—碳酸巖有關(guān)的巖漿熱液型稀土礦床

山東省內(nèi)此類成型礦床只有1處，為微山縣郗山稀土礦床，以往該礦床規(guī)模僅為中型，經(jīng)2018—2020年山東省第五地質(zhì)礦產(chǎn)勘查院勘查評(píng)價(jià)后，礦床規(guī)模達(dá)到大型。礦體呈脈狀或板狀賦存于含稀土石英重晶石碳酸巖脈(照片1a)[8-9]、含稀土花崗閃長巖(照片1d)和堿性雜巖體中，形成于中高溫環(huán)境[10]，礦體厚度品位不穩(wěn)定。礦體中礦物種類繁多(表3)，共有11大類56種礦物。礦石礦物為氟碳鈰礦、氟碳鈣鈰礦、碳酸鈰鈉礦、菱鈣鍶鈰礦和鈰磷灰石等[11-12]，稀土礦物多呈板狀、柱狀賦存于脈石礦物中(照片1b、照片1e)，脈石礦物主要包括方解石、白云石和石英等[13-14]。另含較多金屬礦物呈粒狀分布(照片1c、照片1f)。礦石呈白色、蠟黃色，半自形—他形粒狀結(jié)構(gòu)、自形粒狀結(jié)構(gòu)及交代殘余結(jié)構(gòu)，塊狀構(gòu)造、條帶狀構(gòu)造、浸染狀構(gòu)造[15]。依據(jù)礦石結(jié)構(gòu)、構(gòu)造特點(diǎn)，礦區(qū)內(nèi)礦石自然類型劃分為3大類：主要為含稀土石英重晶石碳酸鹽型、含稀土花崗閃長巖型和含稀土堿性巖型。不同類型礦石中稀土的含量差別較大，脈型礦石中稀土含量最高，一般為9%～20%，最高可達(dá)23%，但分選有難度。含稀土花崗閃長巖型和含稀土堿性巖型礦石中稀土含量比較均勻，礦體形態(tài)呈板狀，品位一般在0.5%～10%左右，規(guī)模大、易分選。

表3 山東微山郗山稀土礦床礦石綜合礦物分類

a—碳酸鹽脈型礦石巖心；b—碳酸鹽脈型礦石中氟碳鈣鈰礦；c—碳酸鹽脈型礦石金屬礦物；d—花崗閃長巖型礦石巖心；e—花崗閃長巖型礦石中氟碳鈣鈰礦；f—花崗閃長巖型礦石金屬礦物；Pas—氟碳鈣鈰礦；Cal—方解石；Ga—方鉛礦；Py—黃鐵礦

礦石中TRE2O3含量在不同礦石類型中變化較大，產(chǎn)出部位不同，變化也較大，反映了礦化的不均勻性。

2.2 花崗偉晶巖型稀土礦床

山東省內(nèi)此類礦床規(guī)模較大的為萊西塔埠頭稀土礦，該礦床共探明4個(gè)工業(yè)礦體，提交稀土氧化物資源量398t，平均品位1.60%。礦體呈脈狀賦存于花崗偉晶巖(鉀長偉晶巖、斜長偉晶巖和塊體狀鉀長石巖)中(2)山東省第一地質(zhì)礦產(chǎn)勘查院，山東省稀土礦資源潛力評(píng)價(jià)報(bào)告，2011年。，形成于中高溫環(huán)境，礦體品位1.12%～2.47%，最高4.35%。礦體厚度1.57～3.66m，最高7.47m，礦體厚度品位不穩(wěn)定。

礦體中礦物較多，礦石礦物主要為褐簾石、氟碳鈰鑭礦、鋯石、釷石、榍石等，礦物特征見表4，脈石礦物有鉀長石、斜長石、石英和黑云母等礦物。礦石呈白色、淺肉紅色，粒狀結(jié)構(gòu)、偉晶結(jié)構(gòu)，塊體狀結(jié)構(gòu)、塊狀構(gòu)造。

表4 萊西塔埠頭稀土礦床礦石礦物特征

礦石中含有稀土、稀有及放射性元素，稀土元素主要為Ce，La，Nd，Y；稀有元素Nb，Ta，Hf，Rb，Cs；另含Th,U等放射性元素。

依據(jù)礦石結(jié)構(gòu)、構(gòu)造特點(diǎn)，礦區(qū)內(nèi)礦石僅有1種類型，為花崗偉晶巖型礦石。

3 找礦方向初探

魯西地區(qū)稀土礦分布于魯中隆起嶧城凸起、尼山凸起和博山凸起的邊部，而魯東地區(qū)稀土礦分布于萊陽凹陷與荊山凸起相接地帶和諸城凹陷的邊部。

山東省稀土礦床(點(diǎn))主要有微山郗山、蘭陵龍寶山、薛城關(guān)帝廟、萊蕪胡家莊、淄博石馬、萊西塔埠頭和五蓮大珠子，前人已對(duì)以上礦床(點(diǎn))開展了多次勘查。通過山東省第五地質(zhì)礦產(chǎn)勘查院對(duì)微山郗山稀土礦床的調(diào)查研究，認(rèn)為極有必要再對(duì)其進(jìn)行系統(tǒng)深入地研究，結(jié)合就礦找礦及在已知礦床的深部和(或)外圍進(jìn)行找礦的思路方法，綜合采用物探、鉆探等手段，開展更為嚴(yán)謹(jǐn)細(xì)致的勘查，有望在該稀土礦床的深部和(或)外圍探獲更多的稀土資源。

(1)對(duì)微山郗山稀土礦床進(jìn)行全面勘查，系統(tǒng)連續(xù)采取鉆孔及井下樣品，以期發(fā)現(xiàn)更多潛在的稀土資源，進(jìn)一步擴(kuò)大該稀土礦床的規(guī)模，并對(duì)圍巖和礦體中的主、微量元素和稀土元素等開展全巖地球化學(xué)分析，研究該區(qū)中生代堿性巖和碳酸巖巖體演化的繼承性[17]。

(2)對(duì)蘭陵龍寶山稀土礦床開展地面γ能譜測量掃面工作，選取有價(jià)值的高值異常區(qū)開展淺孔驗(yàn)證。

(3)對(duì)薛城關(guān)帝廟稀土礦床的賦礦巖體與微山郗山稀土礦床的賦礦巖體—郗山堿性雜巖體的地球化學(xué)性質(zhì)進(jìn)行綜合對(duì)比研究，采用多種物探手段圈定該區(qū)出露的中生代堿性侵入巖體，輔以鉆探取樣驗(yàn)證，以期探獲更多的稀土氧化物資源量。

(4)將萊蕪胡家莊和淄博石馬稀土礦床作為一個(gè)整體，綜合開展調(diào)查工作，重點(diǎn)尋找中生代鹿野巖體和腰關(guān)巖體露頭，以期實(shí)現(xiàn)該區(qū)域稀土找礦新突破。

(5)萊西塔埠頭、五蓮大珠子花崗偉晶巖型稀土礦床在山東省乃至全國的研究程度均不高，需要進(jìn)一步加大此類礦床的成礦機(jī)制研究，為下一步在省內(nèi)進(jìn)行該類型稀土礦床的找礦工作提供科學(xué)依據(jù)。

4 結(jié)論

(1)魯西地區(qū)稀土礦床類型分為與堿性巖-碳酸巖有關(guān)的巖漿熱液型稀土礦床和花崗偉晶巖型稀土礦床。礦床規(guī)模以微山郗山稀土礦最大，為大型稀土礦，其他均為小型礦床或礦點(diǎn)。稀土礦體多以侵入體的形式侵位于第四系、沉積地層或巖體中，富含鑭、鈰等輕稀土元素，多伴生放射性元素，使得在近地表引起放射性異常。

(2)綜合運(yùn)用各種勘查手段，對(duì)全省稀土礦床的礦床地質(zhì)特征、成礦流體的物理化學(xué)性質(zhì)及其演化過程、成巖成礦時(shí)代、產(chǎn)出的大地構(gòu)造背景等方面的異同進(jìn)行全面梳理，綜合對(duì)比研究，闡明省內(nèi)各類型稀土礦床的成礦機(jī)制并建立各自的找礦模式，厘清省內(nèi)不同成礦區(qū)帶內(nèi)稀土礦床的成礦規(guī)律，圈定找礦靶區(qū)，為以后的勘查工作指明方向。