離子吸附型稀土多金屬礦圍巖蝕變特征及其與礦化的關系

蒲 東

（甘肅省地質礦產勘查開發(fā)局第四地質礦產勘查院，甘肅 酒泉 735000）

稀土是元素周期表中17 種元素的總稱，其主要包含了原子序數(shù)從57 至71 的15 種鋼系元素以及與其同處于第三副族、電子結構和化學性質相近的鈧（Sc）和釔（Y）兩種元素。目前，對稀土的研究正在不斷的深入，并將研究的重點逐漸轉化為離子吸附型稀土礦。通過文獻研究可知，離子吸附型稀土礦又稱風化殼淋積型稀土礦，這是一種我國特有的新型稀土礦床[1]。在多面的稀土開采過程中，此礦床均有分布地面廣，儲量大，放射性低，開采容易，提取工藝簡單、制作成本低，產品質量好等多種優(yōu)勢，逐漸成為我國的主要稀土來源。

離子吸附型稀土礦是世界中重稀土的主要來源，對其進行開發(fā)利用可有效解決氟碳石礦、混合型稀土礦等多種礦物中僅含有輕稀土而不含重稀土的問題。基于目前的稀土開發(fā)水平，在離子吸附型稀土礦的開發(fā)與利用中多采用以硫酸銨作為浸取劑吸取原礦中的稀土。然后，采用碳酸氫銨對上述獲取的礦物剔除雜質，最終得到離子型稀土精礦。為更好的利用離子吸附型稀土礦，在此次研究中對離子吸附型稀土多金屬礦圍巖蝕變特征及其與礦化的關系進行分析，通過此次研究結果為日后的稀土礦利用與開發(fā)提供經驗。

1 離子吸附型稀土多金屬礦圍巖蝕變特征分析

通過文獻研究可知，離子吸附型稀土多金屬礦圍巖蝕變活動較為強烈，且類型復雜多變，主要可分為由火山噴流導致的熱液蝕變系統(tǒng)與花崗斑巖巖漿相關的熱液蝕變系統(tǒng)[2]。將其通過組合類型主要可分為以硅化、黃鐵礦化、碳酸鹽化等多種組合形式。不同的圍巖具有不同的特征，為對稀土多金屬礦圍巖蝕變特征進行分析，首先對稀土元素展開測試與化學分析，具體稀土元素與化學分子如下表所示。

表1 離子吸附型稀土元素分析結果

上述表格中的數(shù)據(jù)來自多種數(shù)據(jù)均值計算結果，具有一定的代表性與真實性。使用上述表格中的內容，可作為離子吸附型稀土多金屬礦圍巖蝕變特征的數(shù)據(jù)來源。

1.1 圍巖蝕變類型研究

多金屬圍巖的蝕變作用會造成稀土圍巖成分、結構、內部元素構造發(fā)生一系列的變化。文獻中表明，圍巖成分、熱液性質、構造、環(huán)境條件或是礦區(qū)自然環(huán)境、溫度的變化都會對稀土的成礦情況造成影響[3]。尤其是熱液成礦作用在發(fā)生時總是伴隨著熱液的蝕變作用。因此，對圍巖的蝕變作用進行研究，可成為日后稀土礦的重要找礦線索。

在多種金屬圍巖的蝕變過程中，主要以高溫蝕變?yōu)橹鳎@種蝕變作用屬于氫交代的一種。在流體的活動中，氫元素的活性得到提升，從而堿元素活性下降。在圍巖中如含有黑云母花光閃長巖，圍巖的蝕變主要表現(xiàn)為酸性蝕變。如圍巖中含有黑云母花崗巖，圍巖的蝕變主要表現(xiàn)為堿性蝕變，具有強烈的鉀化作用。

1.2 圍巖流體特征分析

離子吸附型稀土多金屬礦圍巖流體特征方面存在明顯的差異。圍巖的成礦流體多為中高溫和中高鹽度，部分稀土流體為中低溫和高鹽度，其中中低溫的成礦流體可能制約了離子吸附型稀土多金屬礦圍巖的規(guī)模，大部分的離子吸附型稀土多金屬礦圍巖流體與稀土圍巖流體相似，主要成分由中高溫和低鹽度組成，保證了稀土多金屬圍巖的發(fā)展規(guī)模。在此流體作用下，稀土圍巖中具有大量的大氣降水會導致圍巖流體鹽度偏低的情況。

此外，離子吸附型稀土多金屬礦圍巖流體與普通礦體的多金屬圍巖流體相比，還存在較大的區(qū)別。普通礦體的多金屬圍巖流體內部成分多為高鹽度，而文中研究的稀土圍巖流體未達到普通礦體高溫和高鹽度的特征。通過文獻分析可知，此特征為導致稀土圍巖與稀土成礦規(guī)模總體偏低的主要原因。

1.3 圍巖礦化特征

通過顯微鏡研究可見到離子吸附型稀土多金屬礦圍巖呈現(xiàn)出水云母化，少許綠泥石化，部分圍巖中可發(fā)現(xiàn)斑狀黑色包體，根據(jù)以往研究可推測出此部分圍巖中含有大量的深部變質巖碎屑，其波紋與流紋英安巖相似。碎屑物質的形成與圍巖中的流體活動與侵入作用相關。與此同時，圍巖中含有大量的赤鐵礦化，此部分礦化屬于以鈉交代作用為主的堿性蝕變，但此種蝕變下產生的礦石品位較低。且圍巖中還包含少量的黃鐵礦化，在圍巖的巖心位置，通過鉆孔可得到品位較高的礦石。在此類礦石附近可見大量的黃鐵礦化，此部分礦石主要根據(jù)裂隙面發(fā)育，其作用下的圍巖呈現(xiàn)出呈片狀、顆粒狀，具有明顯的外貌特征。

圖1 圍巖礦化特征電顯微鏡顯示結果

在部分圍巖中，還存在強烈螢石化的碎斑熔巖，此部分熔巖與礦心較近。根據(jù)研究可知螢石化有強、弱明顯的區(qū)別，且其多為淺紫色、深紫色，呈脈狀、團塊狀，并主要在圍巖裂隙或周圍產出。通過電顯微鏡觀察可看到，圍巖中存在明顯的碳酸鹽化、水云母化。此部分圍巖蝕變主要由集合體的形式出現(xiàn)，具有小顆粒特征，一般出現(xiàn)在長石邊緣。大部分的碳酸鹽化呈不規(guī)則圓形，覆蓋于石英顆粒之上，呈現(xiàn)出團塊狀。

通過上述分析過程，將三部分特征分析結果相結合，得到離子吸附型稀土多金屬礦圍巖蝕變特征。

2 離子吸附型稀土多金屬礦圍巖礦化關系分析

在上述部分中，完成了離子吸附型稀土多金屬礦圍巖蝕變特征的分析過程，在此部分中將采用上述分析結果作為研究基礎，實現(xiàn)離子吸附型稀土多金屬礦圍巖礦化關系分析過程。

2.1 離子吸附型稀土多金屬礦圍巖成礦特征

在離子吸附型稀土多金屬礦圍巖礦化關系分析前，首先對離子吸附型稀土多金屬礦圍巖成巖特征進行分析。

離子吸附型稀土礦的原石大部分屬于酸性巖漿巖，其中以花崗巖或是火山巖為主。但花崗巖與火山巖的巖性不同，花崗巖為侵入巖，火山巖為噴出巖。在相同的地貌與成礦環(huán)境下，圍巖中的各種硅鋁礦物在物理風化和弱酸性地下水介質的長期共同侵蝕下，其結構遭到了破壞，最終形成顆粒度較小的巖石結構，例如蒙脫石、云母等粘土礦物均由上述作用得到。而圍巖中的易風化稀土礦物與圍巖也在各種物理化學作用下不斷分離，形成質量較輕的水合稀土離子，并流向地下水體系。隨著地下水的流動作用，稀土元素與圍巖中部分物質相結合并吸附于圍巖粘土礦物的表面，形成多金屬礦圍巖。通過上述成礦特征作為接下來礦化分析的基礎。

2.2 多金屬礦圍巖蝕變與礦化關系

在此部分分析中，將成礦過程分為成礦前、成礦過程中以及成礦后。通過時間關系，完成多金屬礦圍巖蝕變與礦化關系分析。

在成礦前期，圍巖的蝕變主要表現(xiàn)為堿性巖石中的面型蝕變或是線狀蝕變。圍巖中的巖漿流體對圍巖進行鉀長石化和鈉長石化，得到部分蝕變產物，此部分產物在圍巖中廣泛分布，但與礦化關系不明顯。線狀蝕變主要分布于方解石、石英、重晶石呈粒狀礦物中，蝕變程度較弱，與礦化具有一定關系。

隨著時間的推移，巖漿的侵入活動不斷增加，圍巖中的含礦物質通過流體作用，使其活性不斷增加，形成含礦熱液。此部分熱液沿著構造運動所形成的裂隙不斷運動并向圍巖中的縫隙擴散，形成主要礦期中的螢石、方解石、石英等礦體以及弱礦期中的硅化、黃鐵礦化、方鉛礦化、黃銅礦化，使圍巖主蝕變其具有強烈的礦化作用，成為主成礦期。

在成礦期間的后期，隨著地質運動的不斷加劇，礦體被抬升至地表遭受氧化，金屬礦物地表出現(xiàn)大量的次生氧化物，并呈現(xiàn)出金屬礦的次生富集。

2.3 成礦原因分析

通過研究可知，離子吸附型稀土多金屬礦圍巖與離子吸附型稀土多金屬礦形成上時間較為接近、空間為交互式結構、礦物元素來源相同，且礦體空間的分布空間與礦化有關的成礦溫度、熱液蝕變等均呈現(xiàn)出有規(guī)律的變化。在深層的圍巖中不斷有成礦流體侵入圍巖中，由于圍巖巖性層序具有不透水層夾可溶性巖層的特點，因此圍巖深部不斷上涌的成礦流體大量聚集在巖體頂部邊部及附近圍巖中，成為成礦的有利條件。

在成礦的過程中，成礦流體在封閉地或半封閉地構造空間中不斷循環(huán)變化，隨著流體溫度的降低，流體與巖體和圍巖發(fā)生反應，大量的金屬礦體析出。與此同時，圍巖中的方石不斷沉淀，對金屬礦中的縫隙進行填充，逐漸形成多金屬礦。

3 結語

此次研究中選用離子吸附型稀土礦作為研究的對象，對其多金屬礦圍巖蝕變特征及其與礦化的關系展開分析。此次研究由于時間與技術的問題，分析結果具有概括性，在日后的研究中，將使用更加先進的技術對其展開分析，獲取更加有效的分析結果，為日后的離子吸附型稀土礦開發(fā)與利用提供寶貴的經驗。