廣東興寧大坪地區(qū)花崗巖風(fēng)化殼離子吸附型稀土礦成礦特征

李 炫

（廣東省核工業(yè)地質(zhì)局二九二大隊(duì)）

粵東北梅州地區(qū)作為我國(guó)南方花崗巖風(fēng)化殼離子吸附型稀土礦的重點(diǎn)成礦區(qū)，是國(guó)內(nèi)較早開采離子吸附型稀土礦的產(chǎn)地之一，具有大的稀土資源找礦潛力，而且礦床開采成本低，開采技術(shù)較簡(jiǎn)單，礦山建設(shè)生產(chǎn)周期短，是我國(guó)重要的稀土礦床類型［1］，具有極大的社會(huì)經(jīng)濟(jì)效益和研究意義。

興寧市大坪地區(qū)位于廣東省梅州市西南部，處于武夷山鈾-鎢-鉬-鉛鋅-稀土-金銀成礦帶東段，屬于羅浮復(fù)式巖體的一部分，羅浮巖體目前已發(fā)現(xiàn)1處大型稀土礦床，多處小型稀土礦床和稀土礦點(diǎn)，是重要的稀土成礦潛力區(qū)。前人對(duì)羅浮復(fù)式巖體的年齡時(shí)代、熱液活動(dòng)期次、巖石地球化學(xué)特征、放射性分布特征和含礦專屬性等方面進(jìn)行了研究［2-3］，主要對(duì)羅浮巖體的鈾-鎢-鉬等多金屬礦產(chǎn)進(jìn)行了成礦規(guī)律研究及成礦預(yù)測(cè)，但是對(duì)于區(qū)內(nèi)離子吸附型稀土礦的稀土賦存特征，含礦母巖、地形地貌、風(fēng)化殼等與礦體關(guān)系特征，以及控礦因素、找礦標(biāo)志等方面研究程度低。以廣東省梅州市興寧大坪地區(qū)羅浮巖體為研究分析對(duì)象，對(duì)花崗巖風(fēng)化殼中的稀土礦成礦地質(zhì)特征、產(chǎn)出位置、富集規(guī)律和找礦標(biāo)志進(jìn)行總結(jié)探討，以期為區(qū)內(nèi)尋找同類型礦產(chǎn)指明方向。

1 區(qū)域地質(zhì)背景

大坪地區(qū)處于河源深斷裂帶的南西端，同時(shí)位于北東向惠陽—蕉梅火山噴發(fā)帶，東西向和平—大埔火山噴發(fā)帶的交匯部位，處于南嶺斷褶構(gòu)造巖漿巖帶東段的羅浮巖體內(nèi)。

大坪地區(qū)處于北東向河源深斷裂帶和大塘斷裂夾持的斷陷帶內(nèi)，區(qū)內(nèi)大面積出露震旦系（Z）淺變質(zhì)巖，少量古近系（E）碳質(zhì)頁巖、白色泥巖和砂巖。區(qū)內(nèi)中三疊世—早白堊世巖漿活動(dòng)強(qiáng)烈而頻繁，屬于多期次巖漿活動(dòng)與多次成礦熱液活動(dòng)中心疊加部位。區(qū)內(nèi)斷裂構(gòu)造從印支期至燕山晚期均有發(fā)育，北西向、北北東、近東西、近南北向次級(jí)構(gòu)造極為發(fā)育，構(gòu)造應(yīng)力場(chǎng)多次擠壓拉張的轉(zhuǎn)變過程，形成對(duì)偶斷裂不發(fā)育的單邊式斷陷帶，且深部地幔成礦流體活動(dòng)明顯，具有理想的成礦環(huán)境（圖1）。

2 礦床地質(zhì)特征

2.1 礦區(qū)地層特征

礦區(qū)位于興寧市大坪鎮(zhèn)東南部，區(qū)內(nèi)出露地層主要為震旦系壩里組（Zb）、下白堊統(tǒng)合水組（K1h）、上白堊—古新統(tǒng)丹霞組（K2E1dx）。震旦系壩里組，中厚層狀，傾向以北西方向?yàn)橹鳎瑑A角50°～69°，主要巖性為石英片巖、云母片巖、變質(zhì)粉砂巖、板巖、千枚巖等，局部夾少量的長(zhǎng)石石英砂巖、石英巖；下白堊統(tǒng)合水組，總體傾向北東向，傾角36°～73°，主要巖性為石英砂巖、長(zhǎng)石石英砂巖、石英巖、石英和長(zhǎng)石，此外還有少量片巖、泥巖、泥灰?guī)r等，下白堊統(tǒng)與下伏地層呈角度不整合接觸關(guān)系；上白堊—古新統(tǒng)丹霞組，總體傾向南東，傾角25°～36°，上部巖性主要為鈣質(zhì)砂頁巖夾泥灰?guī)r，下部巖性為粗砂巖、砂巖、粉砂巖。

2.2 斷裂構(gòu)造特征

區(qū)內(nèi)斷裂構(gòu)造較發(fā)育，按構(gòu)造走向可分為北東向、近東西向和北西向、近南北向4 組，主要以北東向、近東西向?yàn)橹鳎浯螢楸蔽飨颉⒔媳毕颍煌较虿煌?jí)別的斷裂構(gòu)造相交匯部位往往能夠形成良好的成礦空間，控制了區(qū)內(nèi)稀土礦床的分布。

2.3 巖漿巖特征

區(qū)內(nèi)中三疊世—早白堊世巖漿活動(dòng)頻繁，具有明顯的多期、多階段性，巖石種類從基性、中性、酸性到偏堿性均有分布，以早侏羅世花崗巖（γJ1）為主，呈巖基狀產(chǎn)出。按侵入先后順序依次有中三疊世中粒花崗閃長(zhǎng)巖（γδT2）、中三疊世中細(xì)粒黑云母花崗巖（γT2）、早侏羅世斑狀黑云母花崗巖（γJ1）、早白堊世中細(xì)粒黑云母花崗巖（γK1）；區(qū)內(nèi)出露有較多的酸性巖脈和中基性巖脈，為區(qū)內(nèi)提供成礦熱源和礦化劑。

3 礦體特征

3.1 礦體特征

大坪地區(qū)稀土礦體主要賦存早侏羅世中細(xì)粒—中粗粒斑狀黑云母花崗巖（γJ1）和早白堊世中細(xì)粒黑云母花崗巖（γK1）風(fēng)化殼中，主要產(chǎn)于中細(xì)粒花崗巖近地表處的全風(fēng)化層及半風(fēng)化層的上部。中細(xì)粒、中粗粒花崗巖全風(fēng)化、半風(fēng)化的發(fā)育程度與巖體構(gòu)造裂隙發(fā)育程度及地形關(guān)系較為密切。礦體形態(tài)總體呈似層狀，少部分呈透鏡狀，隨地形起伏而變化，其產(chǎn)出及形態(tài)受花崗巖風(fēng)化殼控制。本區(qū)的花崗巖風(fēng)化殼離子吸附型稀土礦主要產(chǎn)于風(fēng)化殘丘型低平小山丘的山脊及緩坡地段，礦區(qū)的地形地貌及花崗巖的風(fēng)化發(fā)育程度嚴(yán)格控制了稀土礦體的規(guī)模、形態(tài)和產(chǎn)狀。離子吸附型稀土礦總體順山勢(shì)產(chǎn)出，一般靠近山頂、山脊處礦體較厚，靠近山溝較薄，甚至無礦。

3.2 礦石質(zhì)量

礦石主要為土狀和砂土狀的全風(fēng)化花崗巖，部分為呈半巖土狀的半風(fēng)化花崗巖。殘坡積土和全風(fēng)化礦石結(jié)構(gòu)松散，原巖結(jié)構(gòu)基本被破壞。

礦石呈土紅色、灰白色、淺灰黃色、褐黃色，礦物成分主要為石英、高嶺土、水云母、蒙脫石等黏土礦物，少量未完全風(fēng)化的長(zhǎng)石殘晶等。稀土礦呈離子狀，主要被黏土礦物所吸附。

3.3 稀土礦的賦存形式

稀土礦在礦石以離子吸附相、礦物相、類質(zhì)同象3 種形式進(jìn)行分布。通過對(duì)稀土礦礦石進(jìn)行人工重砂離子相稀土總量分析結(jié)果（表1），礦石原礦的離子相稀土ω（REO）品位為0.180%；黏土礦物中的離子相稀土ω（REO）品位為0.295%，占全礦物離子相的比例為74.21%。由此可見，礦石中離子相稀土主要賦存在花崗巖風(fēng)化殼的黏土礦物中。

?

對(duì)礦區(qū)6 個(gè)樣品進(jìn)行全相及離子相稀土氧化物分析，ω（REO）品位為0.064%～0.205%，ω（REO）平均品位0.105%，ω（REO）全相品位在0.091%～0.280%，ω（REO）平均質(zhì)量分?jǐn)?shù)0.134%，離子相稀土占全相稀土總量的64.65%～89.83%，平均79.11%。花崗巖風(fēng)化殼發(fā)育程度不同，使得離子相稀土比例發(fā)生變化，且風(fēng)化殼越發(fā)育，離子相稀土占比越大。樣品全相、離子相及二者比值分析結(jié)果見表2。

?

3.4 稀土元素的配分及變化情況

通過在大坪地區(qū)采集的樣品進(jìn)行組合樣稀土元素的配分分析，分析結(jié)果顯示（表3、表4），原礦中輕稀土組占72.11%；重稀土組占27.89%。輕、重稀土比為2.59∶1，其中輕稀土占有率大于50%，本礦屬以輕稀土為主的稀土礦。

本礦輕、重稀土在垂直方向上富集現(xiàn)象明顯，輕稀土主要富集在全風(fēng)化層，重稀土基本富集在半風(fēng)化層上部。由風(fēng)化層的淺部到深部，輕稀土占比逐漸減少，重稀土占比逐漸增加（圖2）。

?

4 花崗巖風(fēng)化殼分布規(guī)律及成礦特征

4.1 花崗巖風(fēng)化殼的分布規(guī)律

礦區(qū)處于亞熱帶溫暖潮濕的季風(fēng)氣候區(qū)，雨水充沛，地表植被茂盛，利于巖石風(fēng)化的有機(jī)酸物質(zhì)豐富，區(qū)內(nèi)硅化帶、硅化破碎帶、中基性巖脈和裂隙等發(fā)育，造成區(qū)內(nèi)巖石風(fēng)化作用強(qiáng)烈，以化學(xué)風(fēng)化為主，從而發(fā)育形成大面積的花崗巖風(fēng)化殼。通過地表花崗巖風(fēng)化殼調(diào)查及鉆孔揭露結(jié)果，并參考其他地區(qū)花崗巖風(fēng)化殼離子吸附型稀土礦資料［4-8］，認(rèn)為花崗巖風(fēng)化殼結(jié)構(gòu)模式自上而下可分為4層（圖3）。

（1）腐殖層為淺灰色，植物根莖發(fā)育，主要由黏土、石英及腐殖土組成。該層發(fā)育不規(guī)則，一般厚0～0.8 m，部分地段不發(fā)育該層，不含稀土礦。

（2）殘坡積層主要為土黃色、淺淡黃色，少量褐紅色，主要由黏土、砂、礫石及花崗巖風(fēng)化碎屑等組成，局部含植物碎屑，層厚0～6.5 m，一般厚度0.5～2.0 m。該層稀土含量較低。

（3）全風(fēng)化層呈黃色—肉紅色、磚紅色；風(fēng)化呈松散土狀，手捏呈團(tuán)狀、土狀，巖心呈泥狀，可塑—硬塑性；原巖結(jié)構(gòu)基本被破壞，除石英外，其他礦物已風(fēng)化為黏土礦物；黏土礦物含量高，主要為高嶺石和絹云母、綠泥石等，厚度0.5～30 m。該層稀土含量最高，為稀土礦主要富集部位。

（4）半風(fēng)化層呈灰白、褐黃色，半巖半土狀，巖石風(fēng)化裂隙發(fā)育，受外力作用巖石易裂開，遇水出現(xiàn)崩解，巖心呈砂土狀、碎塊狀。基本保持原巖結(jié)構(gòu)和顏色，長(zhǎng)石已風(fēng)化成高嶺土和絹云母，黏土礦物含量20%～30%。該層厚度2.8～10.3 m。該層稀土礦品位不均勻，部分地段輕稀土占比減少，重稀土占比和品位有增高趨勢(shì)。

半風(fēng)化層之下為花崗巖基巖，不含離子吸附型稀土礦。

4.2 離子吸附型稀土礦成礦特征

從水平方向上看，離子吸附型稀土礦品位與風(fēng)化殼風(fēng)化發(fā)育程度及厚度呈正相關(guān)。稀土含量在風(fēng)化殼的垂直方向上，有明顯的分帶性，稀土礦主要集中在風(fēng)化殼中部的全風(fēng)化層中。從礦區(qū)稀土礦平均品位看，全風(fēng)化層稀土含量高于半風(fēng)化層稀土含量。稀土礦品位呈現(xiàn)中間富、上下貧的富集特點(diǎn)，這是風(fēng)化殼型稀土礦的典型特征［8］（圖4）。

5 找礦方向分析

5.1 風(fēng)化殼型稀土礦找礦標(biāo)志

根據(jù)大坪地區(qū)花崗巖吸附型離子吸附型稀土礦成礦富集規(guī)律，總結(jié)區(qū)內(nèi)離子吸附型稀土礦的找礦標(biāo)志。

（1）巖體標(biāo)志：大面積出露花崗巖體，以中細(xì)粒和中粗粒花崗巖為主要找稀土礦對(duì)象。

（2）區(qū)域性構(gòu)造標(biāo)志：區(qū)域性構(gòu)造夾持部位的花崗巖體內(nèi)部次級(jí)構(gòu)造裂隙發(fā)育，尤其是不同方向不同級(jí)別的構(gòu)造裂隙發(fā)育，構(gòu)造的破壞作用有利于花崗巖體的風(fēng)化，促進(jìn)花崗巖石的風(fēng)化發(fā)育，為稀土礦風(fēng)化富集提供有利條件。

（3）地形地貌標(biāo)志：平緩的地形地貌是風(fēng)化殼離子吸附型稀土礦富集的主要部位，低山丘陵地貌及相對(duì)高差小平緩的山脊、山坡的風(fēng)化殼發(fā)育程度較高，風(fēng)化土保存較好，有利于稀土礦吸附在黏土礦物中，富集形成礦體。

（4）風(fēng)化殼標(biāo)志：含礦母巖的風(fēng)化殼厚度越大，越有利于稀土礦的富集，形成的稀土礦體越厚，礦床的規(guī)模越大。

5.2 找礦方向

根據(jù)找礦標(biāo)志分析，區(qū)內(nèi)大范圍發(fā)育的羅浮復(fù)式巖體是富含稀土礦的含礦母巖，在巖體的中部大坪地區(qū)以及北東部平遠(yuǎn)縣黃畬地區(qū)均有好的找礦成果。根據(jù)成礦規(guī)律，分別在大坪地區(qū)外圍的嶺北河、大塘等地段，羅浮巖體北部的羅浮地區(qū)以及西南部的龍川回龍地區(qū)一帶圈出風(fēng)化殼發(fā)育部位，并對(duì)風(fēng)化殼進(jìn)行刻槽取樣分析，均發(fā)現(xiàn)了較好的稀土礦化，大部分達(dá)到離子吸附型稀土礦工業(yè)品位，找礦前景和找礦潛力大。

6 結(jié) 論

（1）大坪地區(qū)花崗巖風(fēng)化殼稀土礦屬于離子吸附型輕稀土礦，礦體主要產(chǎn)于早侏羅世至晚白堊世中細(xì)粒花崗巖風(fēng)化殼中，礦體主要賦存在全風(fēng)化層中，少量賦存在半風(fēng)化層中，礦體的分布受地形地貌及風(fēng)化殼發(fā)育程度控制，在平緩的山坡（脊）中風(fēng)化殼厚度較厚，稀土礦品位較高，溝谷處則風(fēng)化殼厚度較薄，品位較低。

（2）花崗巖風(fēng)化殼垂直方向上總體分為4 層，稀土含量在垂直方向上有明顯的分帶性，稀土礦主要集中在風(fēng)化殼中部的全風(fēng)化層，中輕稀土元素（LREE）主要富集在風(fēng)化殼中下部的全風(fēng)化層中，而重稀土元素（HREE）更趨于富集在風(fēng)化殼下部的半風(fēng)化層中，稀土元素（REE）總體富集在風(fēng)化殼的中下部。

（3）花崗巖風(fēng)化殼離子吸附型稀土礦的找礦標(biāo)志可以概括為區(qū)域性構(gòu)造、大面積出露的花崗巖巖體、平緩的地形地貌以及風(fēng)化殼厚度四大標(biāo)志。以區(qū)域性構(gòu)造夾持范圍內(nèi)的各種裂隙發(fā)育，尤其是風(fēng)化裂隙發(fā)育的花崗巖巖體為主要找礦對(duì)象，重點(diǎn)調(diào)查低山丘陵地貌及相對(duì)高差小的平緩山脊、山坡的花崗巖風(fēng)化殼發(fā)育程度較高的成礦遠(yuǎn)景區(qū)。

（4）根據(jù)找礦標(biāo)志分析認(rèn)為，羅浮復(fù)式巖體是富含稀土礦的含礦母巖，具有極大的找礦前景和找礦潛力，為區(qū)內(nèi)找礦突破指明了方向。