稀土礦床地質(zhì)勘查特征及找礦途徑簡析

余哲慶

（河南省航空物探遙感中心，河南 鄭州 450000）

稀土元素是元素周期表中第ⅢB族原子序數(shù)為57-71的17種元素。隨著新材料的不斷研發(fā)，稀土元素已經(jīng)成為了當今世界工業(yè)發(fā)展不可或缺的資源，在農(nóng)業(yè)、工業(yè)、國防、電子等諸多高科技領域都得到了廣泛應用。

在世界各國中，只有中國、美國、澳大利亞、印度等少數(shù)國家才有稀土礦床的存在。其中，唯有中國稀土資源最為豐富，自20世紀70年代起便占據(jù)了全球74%的產(chǎn)量，供應著全球90%以上的用戶，也因此掌握著對全球的稀土資源分配。但是，自20世紀90年代末，我國開始限制稀土資源出口，對世界的稀土資源供應份額下滑到了全世界的45%左右。國外很多擁有稀土礦藏的國家和地區(qū)開始在稀土市場上崛起。

為了更好地了解稀土資源出產(chǎn)情況，分析未來的稀土供應局勢，本文選定國外某地的稀土礦床作為研究對象，對該礦床的地質(zhì)勘查特征及找礦途徑進行簡要分析。

1 地質(zhì)勘查概況

澳大利亞威爾德山稀土礦床位于澳大利亞西澳大利亞州拉沃頓鎮(zhèn)南行40km，該區(qū)域的稀土礦體大多位于風化的花崗巖體內(nèi)，間歇與鉭、鈮等稀有元素共生，年產(chǎn)量約21000噸/年。

1.1 礦區(qū)地質(zhì)分析

礦區(qū)內(nèi)的地層由下及上可以概括為侏羅紀下統(tǒng)橋源組、侏羅紀中統(tǒng)漳平組、侏羅紀上統(tǒng)高基坪組、侏羅紀下統(tǒng)合水組、白堊紀上統(tǒng)葉塘組、新近系、第四系等，其中以侏羅紀中統(tǒng)漳平組和白堊紀上統(tǒng)葉塘組為主要地層。在侏羅紀中統(tǒng)漳平組中，以紅色碎屑巖為主，其下方為紫色與灰色相交的細砂巖，上方為黃色、灰色相交的雜色砂巖。在白堊紀上統(tǒng)葉塘組中，以泥巖為主，夾層中間歇伴隨透體狀凝灰?guī)r和花崗巖。

在礦區(qū)內(nèi)部的構造帶中，褶皺帶由礦區(qū)西部的侏羅紀上統(tǒng)高基坪組中發(fā)育著的向斜為主，地表裸露的向斜為該段向斜的東北段，長度約為4km。斷裂層位于本礦區(qū)的西段，主要為Z型、V型、M型斷裂走向。其中Z型的斷裂帶主要分布于西北方，V型和M型的構造帶主要分布在南方偏西的位置，兩者互相切割，數(shù)千米內(nèi)的地層交相錯動。

該礦區(qū)內(nèi)巖漿巖活動十分頻繁，尤其是晚侏羅紀和早白堊紀的巖漿活動最為劇烈。巖體分布多為由北向東，其內(nèi)分布稀土礦石十分廣泛。在晚侏羅紀時期，由于熱力入侵等作用，漳平組的地層受到變質(zhì)作用的影響，變?yōu)樯百|(zhì)巖和石英，因此本區(qū)域內(nèi)以砂質(zhì)巖為主要巖石構造。

1.2 礦體地質(zhì)特征

全區(qū)共圈定了11個礦帶和52個稀土礦體，其中工業(yè)礦體為41個。本礦區(qū)的稀土礦體主要分布在花崗巖內(nèi)部，其剖面上呈層狀分布，平面上呈面狀分布。在花崗巖風化離子吸附型的礦床內(nèi)，礦體的走向分布與花崗巖的風化殼呈正相關。花崗巖上的風化程度不同，會導致稀土礦石的密集程度發(fā)生變化，因此能夠應用在工業(yè)領域的稀土礦一般分布于花崗巖風化殼的下部位置，只有極少量位于地表的腐殖層中，而半風化的基層巖中一般不含有稀土礦。該礦區(qū)內(nèi)花崗巖與風化殼之間的關系如圖1所示。

圖1 礦區(qū)內(nèi)花崗巖與風化殼的關系示意圖

由于該礦區(qū)位于澳大利亞威爾德山，地勢起伏不平，海拔差異明顯，因此礦體的分布具備極大的海拔分布差異。一般情況下，稀土礦石在170m～300m內(nèi)有較大規(guī)模，低于或高于這個海拔區(qū)間，稀土資源的含量逐漸減小，在這個海拔區(qū)間內(nèi)，甚至有直接裸露在外的稀土礦，只在表面覆蓋一層腐殖質(zhì)風化層。

該稀土礦的礦體呈層狀或面狀分布，一般沿風化殼的風化層高低起伏的變化而變化，但是其最終的走向分布趨勢變化小于地勢變化。在剖面結構中，礦體呈層狀或似層狀分布，平面上的面狀分布十分不規(guī)則，大部分情況下受到風化殼的狀態(tài)影響。由于該地區(qū)地勢海拔相對較低，因此礦體的完整性保存較好，礦體的底板傾角一般不超過40°。本礦區(qū)內(nèi)的主要礦體特征如表1所示。

表1 礦區(qū)主要工業(yè)稀土礦體特征

如上表所示，五種典型的稀土礦體均是能夠應用于工業(yè)的稀土礦體，其中Ⅰ-3號礦體主要分布在礦區(qū)西南角的花崗巖風化殼中，規(guī)模最大，形態(tài)跟隨地勢起伏而變，剖面結構中呈層狀，東西長約2740m，南北寬約744m，整體為不規(guī)則的平行四邊形狀，面積約2.04km2。平均厚度13.46m，厚度系數(shù)變化約為61%，相對較穩(wěn)定。Ⅱ-3號礦體主要分布在礦區(qū)的東部，同樣位于風化層中。規(guī)模較小，形態(tài)受地勢影響不大，且該地區(qū)的地勢較緩，為山區(qū)中心的盆地地帶，平面上呈面狀產(chǎn)出。東西寬約240m，南北長3160m，總面積約為0.76km2。平均厚度10.01m，厚度系數(shù)變化約為41%，為穩(wěn)定結構。Ⅲ-3號礦體主要分布在礦區(qū)的北部偏東，規(guī)模中等。該區(qū)域為山區(qū)內(nèi)部，海拔變化極大，形態(tài)與地勢呈正相關，剖面結構中呈層狀。東西寬約1020m，南北長1200m，呈三邊形分布。總面積約為1.23km2。平均厚度9.78m，厚度系數(shù)變化約為57%，為穩(wěn)定結構。Ⅶ-4號礦體主要分布在礦區(qū)中心地區(qū)的花崗巖風化殼中，規(guī)模中等。位于山區(qū)的山腳地帶，海拔較低且變化不明顯，剖面結構中呈層狀。其整體呈多邊形的不規(guī)則狀，東西長約2220m，南北寬約648m，面積約1.44km2。平均厚度6.56m，厚度系數(shù)變化約為45%，相對較穩(wěn)定。Ⅷ-2號礦體主要分布在礦區(qū)東南角，規(guī)模中等，該礦區(qū)已遠離山區(qū)，為小平原的地形結構，地勢基本沒有起伏，因此礦體的形態(tài)也為平面結構。東西長約1180m，南北寬約860m，整體為不規(guī)則的平行四邊形狀，面積約1.02km2。平均厚度11.24m，厚度系數(shù)變化約為59%，相對較穩(wěn)定。

2 找礦途徑分析

該礦區(qū)為低緩山地構成的丘陵地帶，氣候較為干燥，有利于花崗巖經(jīng)風化作用留下風化殼。在這個漫長的過程中，因為地球化學等因素的作用，稀土元素很容易被半風化的風化殼吸引，從而吸附到黏土礦物中，從而聚集在花崗巖的風化殼中。而半風化的風化殼因為吸附力較小，其引力所吸附的稀土元素較少，因此很難留下能夠被大規(guī)模利用的稀土礦石。因此，本礦區(qū)內(nèi)的稀土礦石與花崗巖的風化程度密切相關，為典型的風化殼離子吸附性稀土礦床。

綜上所述，日后在該類型的風化殼離子吸附性稀土礦床中尋找稀土礦時，可以通過花崗巖風化層的走向尋找礦體。一般風化殼較厚的區(qū)域，其蘊含稀土礦體的概率就越大。且大規(guī)模的稀土礦體一般蘊藏在海拔較低且地勢變化較大的低海拔丘陵地帶。

3 結束語

本區(qū)內(nèi)稀土礦體主要伴隨花崗巖的風化層發(fā)育，分布范圍較為集中，以上共圈出了11個礦帶和52個稀土礦體，其中工業(yè)礦體為41個，標志著該礦區(qū)潛力極佳，具備良好的工作前景。