广东省大埔县平原矿区稀土矿地质特征及成因探讨.pdf

世界有色金属2023年8月上82矿产资源Mineral resources广东省大埔县平原矿区稀土矿地质特征及成因探讨梁志鹏（广东省有色地质勘查院，广东 广州 5 1 0 0 8 0）摘 要：广东省大埔县矿区稀土矿赋存于大埔岩体风化壳中，岩体规模大，成矿条件好，全风化层为主含矿层；属低钇中铕型轻稀土矿。文章通过分析研究该矿床的地质特征矿和矿化富集规律，总结了区内风化壳淋积型轻稀土找矿标志，认为在平原地区周边的大埔岩体风化壳中仍具有较大的找矿前景的结论。关键词：风化壳淋积型稀土矿；地质特征；大埔县平原中图分类号：P 6 1 8.7 文献标识码：A 文章编号：1 0 0 2-5 0 6 5（2 0 2 3）1 5-0 0 8 2-3Geological characteristics and genesis of rare earth deposits in the plain mining area of Dapu County,Guangdong ProvinceLIANGZhi-peng(G u a n g d o n g No n f e r r o u s Me t a l s G e o l o g i c a l E x p l o r a t i o n I n s t i t u t i o n,G u a n g z h o u 5 1 0 0 8 0,C h i n a)Abstract:Ra r e e a r t h mi n e r a l s i n t h e mi n i n g a r e a o f D a p u C o u n t y,G u a n g d o n g P r o v i n c e o c c u r i n t h e w e a t h e r e d c r u s t o f t h e D a p u r o c k ma s s.T h e r o c k ma s s i s l a r g e i n s c a l e a n d h a s g o o d mi n e r a l i z a t i o n c o n d i t i o n s.T h e f u l l y w e a t h e r e d l a y e r i s t h e ma i n o r e b e a r i n g l a y e r;I t b e l o n g s t o t h e l o w y t t r i u m me d i u m e u r o p i u m t y p e l i g h t r a r e e a r t h o r e.T h e a r t i c l e a n a l y z e s a n d s t u d i e s t h e g e o l o g i c a l c h a r a c t e r i s t i c s a n d mi n e r a l i z a t i o n e n r i c h me n t l a w s o f t h e d e p o s i t,s u mma r i z e s t h e p r o s p e c t i n g i n d i c a t o r s o f w e a t h e r e d c r u s t l e a c h i n g t y p e l i g h t r a r e e a r t h i n t h e a r e a,a n d c o n c l u d e s t h a t t h e r e i s s t i l l a s i g n i f i c a n t p r o s p e c t i n g p o t e n t i a l i n t h e w e a t h e r e d c r u s t o f t h e D a p u r o c k ma s s a r o u n d t h e p l a i n a r e a.Keywords:w e a t h e r i n g c r u s t l e a c h i n g t y p e r a r e e a r t h o r e;G e o l o g i c a l c h a r a c t e r i s t i c s;D a p u C o u n t y P l a i n收稿日期：2 0 2 3-0 5作者简介：梁志鹏，男，生于1 9 8 9 年，汉族，湖南益阳人，本科，工程师，研究方向：矿产勘查。风化壳淋积型稀土矿床是全球主要的稀土矿床类型之一，华南地区因已成为世界上最重要的风化壳淋积型（又称离子吸附型）稀土资源基地，而受到众多学者的广泛关注和研究1。平原矿区风化壳淋积型稀土矿床位于大埔县城近正南方向，平距约15km处，是广东省有色地质勘查院通过普查工作新发现的一处稀土矿床；通过总结平原矿区稀土矿体的分布情况和成矿地质条件，认为在平原矿区及周边所属的大埔岩体具有较大的找矿前景。1 区域地质背景平原矿区处于北西向丰顺大埔成矿构造带内，区内北西、北东向两组断裂发育，且规模大(图1)。本区出露地层主要有新元古界三叠系、中生界侏罗系，其中三叠系为一套较粗的含煤碎屑岩，而侏罗系则为一套典型的内陆湖泊相红色碎屑岩。区内火山岩十分发育，分布面积较大，位于东南沿海火山岩带的粤东喷发带上，主要为晚侏罗世中酸性火山岩；大埔岩体侵入于晚三叠世及侏罗纪地层中,为多期次侵入,按照先后侵入期次分别为细-中-粗粒斑状黑云母二长花岗岩和细粒黑云母二长花岗岩，属中酸性侵入岩。该岩石为稀土矿的成矿母岩，其中稀土矿化最强烈的岩浆岩为中粒斑状黑云母二长花岗岩，稀土总量介于131.0410-6至855.8310-6，平均值为250.5310-6。Ce介于60.4510-6至647.7210-6，平均值为167.4410-6；Y介于41.6110-6至208.1110-6，平均值为8310-6；Ce/Y介于0.47至4.45。通过区域调查在稀土配分三角图中，样品结果显示为轻稀土富集型；特征值Eu为0.04至0.43，Ce为0.1至0.98。在稀土元素/球粒陨石标准化图中，分布曲线总体表现为右倾的轻稀土富集型，Eu值均处呈现较明显的尖谷型，说明Eu负异常1。图1平区域地质简图1.大湾镇组砂、泥、卵石混杂；2.热水洞组流纹斑岩、晶屑凝灰岩、熔结凝灰岩；3.漳平组下段长石石英砂岩、石英砂岩；4.小坪组岩屑石英砂岩、含砾砂岩；5.晚白垩世花岗闪长岩；6.早白垩世第一阶段第四次侵入细粒黑云母二长花岗岩；7.早白垩世第一阶段第三次侵入粗粒斑状黑云母二长花岗岩；8.早白垩世第一阶段第二次侵入中粒斑状黑云母二长花岗岩；9.早白垩世第一阶段第一次侵入细粒斑状黑云母二长花岗岩；1 0.断层；1 1.矿区位置2023年8月上 世界有色金属83矿产资源Mineral resources2 矿区地质特征平原矿区位于大埔岩体西南部，全区出露花岗岩岩体，为平原矿区稀土矿的成矿母岩。2.1 地层平原矿区出露的地层单一，仅见第四系（Q）冲洪积层；分布于平原村周边的耕地及低洼地带，由砂（砾）和粉砂及粘土组成。2.2 构造区内构造不发育，仅见一隐伏构造F1，呈北西走向,倾向北东，倾角74 79，为矿区内控矿构造且是赋矿构造。2.3 岩浆岩白垩世岩浆岩为平原矿区范围内出露的主要岩体，其各期次岩浆岩岩性详见表1。表1 平原地区岩浆岩侵入期次划分表侵入时代岩性产状世阶段代号早白垩世第一阶段第二次K11b中粒斑状黑云母二长花岗岩岩基第一阶段第四次K11d细粒黑云母二长花岗岩岩脉晚白垩世K2花岗闪长岩岩株（1）单偏光下显微照片（2）正交偏光下显微照片图2中粒斑状黑云母二长花岗岩镜下特征早白垩世花岗岩岩性以中粒斑状或细粒黑云母二长花岗岩为主；呈岩基状产出，在矿区范围内广泛分布，出露面积又以中粒斑状黑云母二长花岗岩为主（90%）；岩石多为浅肉红色，中粒结构，块状构造；主要矿物成分：斜长石、钾长石、石英、黑云母（图2）；而细粒黑云母二长花岗岩呈岩脉状产出，出露面积占比小（3%）；岩石具似斑状结构，基质为中细粒花岗结构，块状构造；岩石由斑晶和基质组成，基质矿物成分：条纹长石、石英、斜长石；二者的副矿物组合类型也存在差异，前者为：锆石-褐帘石-独居石-磁铁矿型；后者为锆石-磁铁矿-磷灰石型。晚白垩世花岗闪长岩呈条带状北西向展布在矿区南东部，约占全区面积7%。岩石呈紫红色、棕红色，中细粒结构，块状构造；主要矿物成分：长石、石英、黑云母、角闪石；副矿物组合类型：锆石-褐帘石-磁铁矿-黄铁矿型。3 矿体地质特征3.1 矿体特征因受地形地貌控制，矿体多分布于丘陵地段，以岩体风化壳的自然边界为矿体的边界；在平面上呈面状沿北西-南东展布，在垂向上大致呈似层状赋存于白垩世花岗岩体的风化壳中；在平原矿区范围内以水系、沟谷等为边界，共圈定4个矿体（V1V4）,其中V1为主矿体，占矿区总资源量的80%(SREO)。3.2 矿石质量3.2.1 矿物成分平原矿区稀土矿床的矿石类型：全风化的中粒斑状黑云母二长花岗岩矿石和花岗闪长岩矿石；矿石矿物成分与母岩矿物成分不尽相同，因为在风化过程中随着基岩持续的解离和元素的活化-迁移-分异。矿石主要矿物成分：石英、钾长石、云母、高岭土类粘土矿物等；其中高岭土类粘表2 平原矿区离子相稀土矿石稀土配分特征表项目La2O3Nd2O3Pr6O11CeO2Sm2O3Gd2O3Eu2O3Y2O3Dy2O3离子相稀土氧化物总量（%）36.4520.976.611.73.883.720.5919.262.91项目Er2O3Yb2O3Tb4O7Ho2O3Tm2O3Lu2O3轻稀土中稀土重稀土离子相稀土氧化物总量（%）1.411.090.550.550.180.1465.728.1926.09备注轻稀土元素：La2O3、Nd2O3、Pr6O11、CeO2；中稀土元素：Sm2O3、Gd2O3、Eu2O3；重稀土元素：Y2O3、Dy2O3、Er2O3、Yb2O3、Tb4O7、Ho2O3、Tm2O3、Lu2O3；图3大埔县平原矿区离子相稀土矿配分图世界有色金属2023年8月上84矿产资源Mineral resources土矿物含量普遍高于40%，但随着深度的增加，含量呈递减趋势。在风化壳淋积型稀土矿床中，稀土元素多呈阳离子状态吸附在粘土矿物中，使得粘土矿物成为了稀土离子的吸附载体，为稀土的富集提供了负载条件。3.2.2 稀土配分特征本次普查工作，共做了5件矿石组合样稀土氧化物配分分析。由图3、表2可知，离子相轻稀土元素和重稀土元素的比值普遍较小，在1.852.97之间，均值为2.40；轻、中、重稀土平均值分别为65.72%、8.19%、26.09%；稀土矿配分类型：低钇中铕型轻稀土矿。4 成矿规律探讨平原矿区岩体风化壳中稀土的富集是在受风化淋滤作用的条件，通过粘土矿物对稀土离子的吸附来实现的，在空间上具有一定分布规律，其成矿地质条件受多种因素控制，概括起来有如下几点。4.1 地貌因素本次对V1矿体离子相含量和厚度分布规律进行研究，矿 区 V1 矿 体 SREO 含 量 0.02%0.116%，平 均 含量为 0.053%；由图 4 可知，其相对浓集中心主要位于矿体西北部、南东部，沿着矿体自然边界线展布，厚度、SREO大致呈现正相关趋势；而矿体西北部、南东部的地形特征为平缓的山脊（顶）；因此具有一定海拔高度（海拔高程660m242m），地貌上表现微细地形起伏（坡度10 30）的低山丘陵地形地貌，更有利于风化壳的形成和保存，同时也便于稀土元素（离子相）的富集。4.2 原岩（母岩）因素在白垩世的各期次侵入岩中，中粒斑状黑云母二长花岗岩和花岗闪长岩中的副矿物褐帘石、独居石等含量高于其它期次的黑云母花岗岩；而岩体中的东西向构造带和新华夏系构造带复合控岩控矿，主导含矿母岩的产出，次级构造裂隙的发育，有利于大面积风化壳的形成。4.3 风化壳位置因素如图5所示，在风化淋滤作用下，显示了稀土元素的迁移特征；即随深度加深，矿石离子相含量总体呈现中间富两端贫的特征；在垂向上，其富集规律，与风化壳有很大关系；当风化壳完整度越高、厚度越厚，离子相含量变化的曲线就越规律、波峰越突出；当风化壳层位缺失越严重、厚度越薄，其曲线就越平缓；这种特征直接放映了风化壳淋积型稀土矿床的成矿作用。1广东地质矿产勘查开发局区调队.1995.1/20万上杭幅（广东部分）、梅县幅地球化学说明书.2李社宏，潘新奎，滘秉魁，姚明，皮乔辉，刘祥，张青伟.离子吸附型稀土矿床成矿规律及找矿潜力J.矿物学报，2011（增刊）：253-254.4.4 气候因素平原矿区地处亚热带的地理区域，具有湿热潮湿雨多的气候，植被发育，且有机酸来源丰富，物理、化学和生物的风化作用更加强烈，对于风化壳的发育、成矿和提高稀土含量也起到了十分关键的作用2。图5矿石品位垂向变化趋势图5 结论（1）平原矿区稀土矿床的稀土配分类型:低钇中铕型轻稀土矿。（2）在横向上，对比山顶、山腰、山脚，稀土矿体在山顶呈现出厚度大、品位高的特点；在纵向上，对比残坡积层、全风化层、半风化层，风化壳中的全风化层具有明显富集特征，为稀土矿体的赋矿层位。（3）本区大面积出露白垩世侵入岩中粒斑状黑云母二长花岗岩体为风化壳淋积型稀土矿的成矿母岩。（4）该类稀土矿床的形成受诸多因数的影响，如原岩稀土元素含量、地形地貌、气候等，而相应的地貌类型、岩性特征、风化壳发育情况及民采点等都可以成为找矿的标志。（5）平原矿区周边的大埔岩体，稀土成矿地质条件较好，寻找风化壳淋积型稀土矿（轻稀土矿）的潜力巨大。（a）V 1矿体S R E O(离子相)等值线图(b)V 1矿体厚度等值线图图4V1矿体离子相、厚度等值线图