扎魯特旗八0一（巴爾哲）稀有稀土礦床特征淺析

［關鍵詞］八0一；稀有稀土；堿性花崗巖；大型礦床

扎魯特旗八0一（巴爾哲）稀土礦床位于內蒙古通遼市扎魯特旗烏蘭哈達鄉巴爾扎拉格北側，巴仁哲里木鎮南西約30 km處，地處大興安嶺東南坡。該礦床為1975年吉林省地質局區測二分隊發現的礦點，之后由吉林省地質局化探大隊（原第八地質隊）三分隊進行詳查，內蒙古一一五地質隊、內蒙古地質實驗測試中心、包頭稀土研究院與包鋼礦山研究所等單位聯合進行可選性試驗，但是由于礦石中放射性元素含量較高，目前還未找到合適的提取分離方法，因此該礦床目前尚未開發利用。

1. 區域地質概況

八0一稀有稀土礦床大地構造位置屬西伯利亞板塊興蒙古生代造山帶錫林浩特古生代巖漿弧艾里格廟—大石寨古生代陸緣弧，其上疊加中生代大興安嶺巖漿巖帶。成礦區帶屬大興安嶺成礦省突泉—翁牛特鉛鋅銀銅鐵錫稀土成礦帶神山—大井子銅鉛鋅銀鐵鉬錫稀土鈮鉭螢石成礦亞帶。礦床處于大興安嶺—燕山火山巖帶南段。

地層主要出露有上侏羅統滿克頭鄂博組（J₃mk）酸性火山熔巖、酸性火山碎屑巖夾中性火山巖與瑪尼吐組（J₃mn）中性火山熔巖、中酸性火山碎屑巖夾碎屑沉積巖。滿克頭鄂博組在礦區周圍出露面積較大，巖石在近含礦侵入巖附近遭受不同程度的硅化、角巖化、黃鐵礦化。此外，在溝谷與坡麓地帶發育有第四系松散堆積。

區內侵入巖較為發育，主要為燕山期中酸性、酸性、酸堿性侵入巖，多呈巖株或巖脈產出，顯示構造侵位特征。規模較大的巖株均出露在巴爾哲扎拉格東西向構造與北北東向構造的復合部位。巖石類型主要有鈉閃石花崗巖（賦礦母巖），其次為閃長玢巖、安山玢巖、長石斑巖、石英斑巖、花崗細晶巖等。脈巖主要有花崗細晶巖脈、閃長玢巖脈、二長斑巖脈等，呈北北東向雁行狀排列，西部多呈近南北向鋸齒狀延伸。

礦區位于霍林河近東西斷裂帶的南側，區域斷裂構造較發育，以北北東向（壓扭性）與近東西（壓性）向為主，次為近南北向（張性）向、北西向（扭性）與北東向（扭性）。區內晚侏羅世與早白堊世火山巖為主的地層形成有北東向開闊性短軸背、向斜褶皺構造。

2. 礦區地質

2.1 地層

礦區內地層較為單一，主要發育上侏羅統滿克頭鄂博組（J₃mk）灰黑色巖屑晶屑凝灰巖夾薄層流紋巖，構成背斜核部。巖石普遍硅化，在近巖體處硅化、角巖化強烈（圖1）。

2.2 侵入巖

主要為早白堊世鈉閃石花崗巖，為稀有稀土元素的工業礦體。黃褐色，半自形晶粒狀結構、斑狀結構、包含結構，斑雜狀構造、稀疏浸染狀構造[1]。侵入于滿克頭鄂博組背斜核部和兩翼，深部侵入中下二疊統大石寨組。

2.3 構造

礦區處于八0一東西向壓性斷裂帶與北北東向開闊背斜構造的復合部位。該背斜位于礦區中部，軸向25°～35°，由滿克頭鄂博組下段構成，在背斜兩翼發育有北北東向片理化帶與壓性斷裂。該背斜北東傾伏端控制了礦區含礦鈉閃石花崗巖體侵位（圖2）。

3. 礦體特征

賦礦母巖鈉閃石花崗巖呈巖株產出，出露于礦區東部和西南端。東部鈉閃石花崗巖呈灰白色，風化面黃褐色或赭色，斑狀結構，斑雜狀構造。主要礦物有石英、微斜條紋長石、鈉長石、鈉閃石、鋯石、硅鈹釔礦、磁鐵礦物[2]，出露面積約0.24 km²。西南端鈉閃石花崗巖呈灰白色，中細粒花崗結構、偉晶結構、文象結構，晶洞狀構造。主要礦物有條紋長石、石英、鈉長石、鈉奧長石、霓石，副礦物有磁鐵礦及赤鐵礦，出露面積約0.11 km²。

含礦巖體中普遍具鈮、鈹、釔等稀有、稀土金屬礦化，巖體頂部交代作用發育地段相對富集。分布于礦區西南端鈉閃石花崗巖，巖性單一，只有Y₂O₃、Nb₂O₅達到了工業品位。分布于礦區東部的鈉閃石花崗巖，巖性變化較大，交代作用普遍，礦化范圍大，Be₂O₅、Y₂O₃、Ta₂O₅與Nb₂O₅等都達到了工業品位。交代作用隨深度增加而減弱，稀有稀土元素含量逐漸降低，根據元素組合分布特征將其分解為上部釔—鈮—鉭礦體和下部釔—鈮礦體。

花崗巖的頂部，富含羥硅鈹釔鈰礦的石英—螢石—鈉長石—鈉閃石網狀巖脈中，BeO品位達到0.15%[3]。

3.1 釔—鈮—鉭礦體

釔—鈮—鉭礦體產于東部巖體上部，與強蝕變帶相吻合。地表出露長1090 m，出露寬為90～347 m，厚度為自地表向深部110～150 m，平面呈啞鈴形，向四周傾伏，傾角35°～60°，礦體東南側略陡，北西側略緩，底板界線與釔—鈮礦體呈漸變關系。礦體周圍頂板向上依次出露偉晶狀花崗巖（厚8 m左右）、流紋質巖屑晶屑凝灰巖。后者普遍具有硅化、角巖化，且近含礦巖體處普遍見有細晶石、鈉閃石、螢石、長石、石英等不規則細脈。礦體在水平方向，自南西向北東逐漸增厚，且有用元素組分含量略有增高；在垂向上，礦化強度與含礦巖體的蝕變強弱呈正消長關系。

釔—鈮—鉭礦體主要工業礦物有羥硅鈹釔鈰礦、鈮鐵礦、鋅日光榴石、燒綠石、獨居石、鋯石。平均品位：Y₂O₃0.295%、Nb₂O₅0.258%、Ta₂O₅0.016%。伴生組分BeO0.051%、ZrO23.11%、Ce₂O₅0.300%。

3.2 釔—鈮礦體

釔—鈮礦體產于釔—鈮—鉭礦體的下部，為中弱蝕變鈉閃石花崗巖及似斑狀鈉閃石花崗巖。礦體長1090 m，寬300～478 m，礦體厚206～245 m。礦化自上而下逐漸減弱。

釔—鈮礦體主要工業礦物有羥硅鈹釔鈰礦、鈮鐵礦、燒綠石、獨居石、鋯石等[4]。礦體平均品位：Y₂O₃0.076%、Nb₂O₅0.048%。

4. 礦石特征

礦石自然類型為鈉閃石花崗巖（稀疏浸染狀礦石）。

4.1 稀有稀土礦物種類、礦物組合

中國地質科學院礦床地質研究所礦物組分研究結果表明，礦體礦石共含礦物44種，其中12種稀有、稀土、放射性礦物，17 種金屬礦物[5]，11 種硅酸鹽礦物，4種其他礦物。稀有稀土主要工業礦物是羥硅鈹釔鈰礦、鋅日光榴石、鈮鐵礦、鈰燒綠石、釔易解石、氟碳鈰礦、獨居石和鋯石等。

（1）羥硅鈹釔鈰礦：分子式為（Y，Ce）BeSiO₄（OH），是硅硼鈣石族中的一種新礦物，是由硅硼鈣石中的Ca+B被TR+Be所取代，變為含稀土、鈹的硅酸鹽礦物。

（2）鋅日光榴石：分子式為（Zn，Fe，Mn）₄Be₃（Si，Al）₃O₁₂S。僅見于巖體的內接觸帶或頂部。礦體中因含有硫化物和Ca、Pb、Zn，可形成鋅日光榴石及少量的方鉛礦和閃鋅礦。

（3）鈮鐵礦：是主要鈮礦物之一，黑色，顆粒0.1～0.2 mm，晶體多呈針狀、薄板狀、束狀、放射狀，金屬光澤，比重為5.4。常包裹在興安石、磁鐵礦、霓石和鋯石中。

4.2 礦石結構構造

礦體即鈉閃石花崗巖，主要結構有斑狀結構、中細粒花崗結構、偉晶結構、文象結構，主要構造有稀疏浸染狀構造、晶洞狀構造、斑雜狀構造。

4.3 元素賦存狀態

稀土元素，獨立礦物主要有羥硅鈹釔鈰礦、黑稀金礦、獨居石等，其次為易解石和鈰鈾鈦鐵礦，同時尚有一部分稀土元素呈類質同象分散在鋯石、鈮鐵礦、燒綠石及造巖礦物中。

鈮鉭，主要賦存于鈮鐵礦、燒綠石、黑稀金礦、易解石和鈮鐵金紅石等獨立礦物中，部分鈮、鉭形成細小鈮鐵礦包裹體，包裹在羥硅鈹釔鈰礦、磁鐵礦、鈦鐵礦、鋯石等礦物中。

鋯，主要賦存于唯一的獨立礦物鋯石中，很少分散在其他礦物中。

鈾釷，呈類質同象形式分散在其他礦物質之中，尤以深色鋯石為主。黑稀金礦、易解石、燒綠石等也為鈾、釷的獨立礦物。

4.4 稀有稀土元素的分布

隨垂直深度增加，蝕變由強逐漸變弱，稀有、稀土元素含量由高逐漸降低。但各元素含量降低的速度不是同步的，Nb₂O₅和ZrO₂的含量在中鈉長石化帶快速降低，BeO、Ta₂O₅、Y₂O₃、Ce₂O₃ 含量降低速度較慢。放射性礦物與稀有稀土礦物密切相關，亦隨垂直深度的增加、蝕變由強減弱而減少。

4.5 礦石可選性能評價

根據廣東省第九實驗室初步可選性試驗（1980年），通過重選—磁選—浮選和重選的選礦流程，可以獲得稀土鈹精礦、鋯鉿精礦、含鈾鈮粗精礦及鐵精礦等。由于稀有稀土元素過于分散，各元素的回收率都較低。由于礦床物質組分復雜，有用元素多且分散，選礦所得各種精礦成分較復雜，目前的選礦方法難以達到將其分離的目的，暫沒有較好的選礦流程。

5. 圍巖蝕變

圍巖蝕變發育，主要有硅化、角巖化、鈉閃石化，其次有螢石化，碳酸鹽化，綠泥石化，霓石化等。硅化在外接觸帶近巖體處普遍發育，蝕變有面型滲透交代和細脈狀裂隙充填交代兩種形式，寬度20～30 m。角巖化分布在外接觸帶邊緣，寬5～10 m，局部遭受強烈的同化混染作用，形成混染巖。鈉閃石化呈細脈狀分布在近巖體處，脈寬1～2 mm。在巖體上部及近巖體圍巖中，多見細脈狀螢石化、碳酸鹽化。

在含礦鈉閃石花崗巖體內主要蝕變為鈉長石化，少量見有螢石化與碳酸鹽化等，鈉長石化在含礦花崗巖體上部均勻分布。

6. 礦化階段劃分

礦床的形成，貫串于鈉閃石花崗巖侵位的全過程，經歷了早期巖漿結晶分異作用、巖漿晚期自變質交代作用和巖漿期后熱液作用三個成礦階段。礦物生成順序依次為造巖礦物→鐵礦物→稀有稀土放射性礦物→金屬硫化物礦物→次生礦物。

（1）巖漿早期結晶分異作用階段：先晶出微斜條紋長石、石英及鈉閃石等，少部分稀有稀土元素進入造巖礦物晶格中，大部分則在熔體中呈分散狀態與大量揮發分（F、Cl、H₂O）結合成絡合物溶解在熔體溶液中，呈包體產于造巖礦物中。

（2）巖漿晚期自變質交代作用階段：富含稀有稀土元素及其絡合物與化合物殘余熔漿大量積聚在巖體頂部礦物顆粒間，對早期晶出的微斜條紋長石、石英、鈉閃石等進行交代，使稀有稀土元素呈固相沉淀，從而成為礦床的主要成礦階段。

（3）巖漿期后熱液作用階段：自交代作用晚期，隨著溫度降低，氣熱溶液轉為熱水溶液，沿早期巖體與圍巖的礦物解理或巖石裂隙貫入，形成螢石、方解石、石英及石英鈉閃石等細脈，同時生成少量的黃銅礦、方鉛礦、閃鋅礦等，常與不規則的綠泥石化相關。

7. 成礦機制和成礦模式

八0一稀有稀土礦床類型為巖漿型礦床。礦床形成于造山期后的堿性花崗巖中，富含稀有稀土等元素的堿性花崗巖漿為成礦提供了充足的Be、Nb、TR、Zr等。礦區內東西向斷裂為漿上侵提供了通道，短軸背斜提供了定位空間。

八0一稀有稀土礦床的賦礦巖體為巴爾哲鈉閃石花崗巖，為典型的A1型花崗巖，形成于板內構造環境，區域上呈串珠狀北北東向展布。賦礦巖體從侵位到期后的氣成熱液活動，是稀有稀土成礦作用的全過程。

由于大氣降水的參與，源于地幔的巖漿與圍巖發生交代作用，使不相容的成礦元素和揮發組分富集到與巖漿共存的氣－液流體中，由于封閉條件好，成礦元素不容易逸散，定位在背斜軸部，加之花崗巖漿原生收縮節理裂隙等發育，有利于含礦熔體溶液的移聚和自交代變質、成礦作用的進行，使稀有稀土金屬元素進一步富集形成富礦體[6]，因此巖漿晚期自變質交代作用階段為稀有稀土礦物的主要成礦階段[7-11]（圖3）。

8. 成礦（成巖）時代

多位學者對八0一稀有稀土礦床及賦礦母巖鈉閃石花崗巖進行了同位素測年，分別獲得Rb－Sr等時線，125.2±2 Ma、121.6±2.3 Ma；鋯石206Pb/238U 平均年齡為122.7±1.8 Ma，鈉閃石⁴⁰ Ar/³⁹Ar 平均年齡為122.15± 0.65 Ma（MSWD=0.24）[12-15]，鈉閃石花崗巖成巖年時代與稀有稀土元素成礦時代近于同時，均為燕山晚期（早白堊世）。

9. 結語

扎魯特旗八0一（巴爾哲）稀土礦床，賦礦巖體為巴爾哲鈉閃石花崗巖呈巖株產出，形成于早白堊世，為典型的A1型花崗巖，形成于板內構造環境，礦床類型為巖漿型礦床。礦石中放射性元素含量較高，有用元素多且分散，選礦所得各種精礦成分較復雜，目前的選礦方法難以達到將其分離的目的，暫沒有較好的選礦流程，因此該礦床暫時無法開發利用。