吳濤濤，柴 璐，鮑慶中，周永恒，吳大天，劉金龍

(中國地質(zhì)調(diào)查局沈陽地質(zhì)調(diào)查中心，遼寧 沈陽 110034)

稀土是珍貴的戰(zhàn)略金屬資源，主要應(yīng)用于石油、化工、冶金、紡織、陶瓷玻璃、永磁材料等領(lǐng)域，被譽為“工業(yè)味精”、“工業(yè)維生素”和“新材料之母”。隨著稀土在新能源、航空航天、電子信息等高端技術(shù)領(lǐng)域應(yīng)用日益廣泛，全球圍繞稀土的爭奪進入白熱化階段[1-3]。中國是世界第一稀土大國，稀土資源儲量、產(chǎn)量以及出口量均居世界首位，但存在稀土資源消耗嚴重、產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)不合理、稀土價格波動明顯、礦產(chǎn)品單一且流向較為集中等顯著問題，與此同時，俄羅斯、美國、澳大利亞、印度、蒙古國等國稀土礦藏不斷被發(fā)現(xiàn)，中國稀土占全世界份額不斷下降，在未來的國際市場上面臨著越來越嚴峻的考驗[4-11]。

蒙古國與中國毗鄰，其稀土礦產(chǎn)資源十分豐富，據(jù)美國地質(zhì)調(diào)查局公布的數(shù)據(jù)及搜集蒙古國相關(guān)數(shù)據(jù)顯示[12]，其稀土儲量為3 100萬t，占全球稀土總儲量的20%(圖1)，已成為僅次于中國的世界第二大稀土礦蘊藏國家，足以看出稀土資源在蒙古國具有十分廣闊的找礦前景。因此，適時研究蒙古國的稀土礦產(chǎn)地質(zhì)特征，對其資源潛力進行分析，可為指導(dǎo)中國境內(nèi)稀土資源的開發(fā)管理提供基礎(chǔ)信息資料，同時還有助于改變我國現(xiàn)有稀土礦生產(chǎn)供給方式，為我國稀土資源的可持續(xù)發(fā)展提供理論依據(jù)。

圖1 全球探明稀土礦儲量在各國家的分布

1 蒙古國成礦地質(zhì)背景

蒙古國地處中亞造山帶的中心部位，狹于西伯利亞板塊和華北板塊之間，主要由一系列古生代向南凸出的弧形地塊拼貼而成，其間被一些近EW向的弧形深大斷裂和NW向、NE向斷裂分割，這些斷裂系將蒙古分割成北蒙褶皺系、蒙古阿爾泰褶皺系、蒙古外貝加爾褶皺系、中蒙褶皺系、南蒙褶皺系、南戈壁褶皺系和內(nèi)蒙褶皺系等7個構(gòu)造分區(qū)(圖2)[13-14]。

蒙古國出露地層從太古界-新生界均有分布。前寒武紀地層最老的為上太古界變質(zhì)雜巖，主要由經(jīng)歷了高溫角閃巖相變質(zhì)的片麻雜巖和古蛇綠巖套組成，其形成時代在2 646±45 Ma；下元古界地層分布相對較廣，主要由變質(zhì)程度較高的中級、高級區(qū)域變質(zhì)巖系組成，其時代在600～1 500 Ma，大致相當于我國北方的長城系——青白口系。古生界地層在蒙古國分布最為廣泛，主要由一套巨厚海相碎屑-碳酸鹽巖-火山巖系組成，反映了地殼沉陷-隆起造山階段的沉積特點，該時期還形成了大部分貴金屬、有色金屬以及本文研究的三稀礦產(chǎn)。中生界地層主要由一套海相-陸相碎屑巖系夾一些碳酸鹽巖及中基-中酸性火山巖、火山碎屑巖組成，反映了陸內(nèi)構(gòu)造發(fā)育階段特點，受造山運動影響，使蒙古地區(qū)在白堊紀時形成北部為隆起區(qū)、南部為下沉區(qū)的地形南北差異，在南部的一些盆地中形成了煤等有機礦產(chǎn)及非金屬礦產(chǎn)。新生界主要為陸內(nèi)河湖相紅層及冰川沉積，在蒙古中北部局部地區(qū)還伴隨著新生代玄武巖噴發(fā)活動。

蒙古國火成巖分布廣泛，巖漿活動時代從晚元古代一直延續(xù)到新生代，晚元古代末期逐步形成了西伯利亞、華北、塔里木板塊的雛形，以及中亞褶皺帶內(nèi)部的基底突起，主要表現(xiàn)在這些地區(qū)出現(xiàn)前寒武紀花崗巖塊體和中酸性火山巖；古生代巖漿活動最為強烈，形成了若干個面積較大的巖漿巖帶，反映該區(qū)經(jīng)歷了大陸裂谷-微洋盆-坳陷封閉-褶皺造山的特點，在造山過程中伴有大量花崗巖侵入和同源火山噴發(fā)作用，該期巖漿活動形成的堿性花崗巖、偉晶巖等侵入巖與稀土礦關(guān)系密切；中生代巖漿活動也較為強烈，主要表現(xiàn)為晚三疊世-早侏羅世在蒙古國中部有強烈的花崗巖侵入和陸相玄武-流紋質(zhì)火山噴發(fā)作用及晚侏羅-早白堊世在蒙古最東部的大興安嶺等地發(fā)育大片的造山期酸性巖漿侵入和噴發(fā)活動。

2 蒙古國稀土礦分布特征

2.1 時空分布特征

蒙古國境內(nèi)稀土礦產(chǎn)分布廣泛[15-16]，主要分布在蒙古國烏布蘇省、庫蘇古爾省西部和東戈壁省西南部等地?，F(xiàn)已發(fā)現(xiàn)稀土元素礦床5處，稀土礦點71處、稀土礦化區(qū)超過260處，典型稀土礦床有哈勒贊布熱格泰、魯根高勒、木希蓋胡達格等(圖2)。

蒙古國稀土元素(REE)礦床主要分布在晚中生代、早中生代到中-晚古生代的長英質(zhì)礦物和堿性巖石中。已知的稀土礦床(點)成因可以細分為五種類型：①與堿性花崗巖有關(guān)的稀土元素礦床；②與偉晶巖有關(guān)的稀土元素礦床；③與碳酸巖有關(guān)的稀土元素礦床；④離子吸附型稀土元素礦床；⑤含稀土砂礦型。其中以堿性花崗巖型和碳酸巖型稀土礦床最具有經(jīng)濟意義。

2.2 成礦帶劃分

根據(jù)時空分布特征，蒙古國境內(nèi)共劃分為3個稀土元素成礦省和7個稀土元素成礦帶，分別為圖瓦-庫蘇古爾稀土元素成礦省(Ⅰ)、中央蒙古邊緣稀土元素成礦省(Ⅱ)和南蒙古稀土元素成礦省(Ⅲ)，其中圖瓦-庫蘇古爾成礦省可進一步劃分為德倫-阿爾泰成礦帶(D-AKh)、烏蘭克木-阿萊格額爾德尼成礦帶(Ukh-AE)，中央蒙古邊緣成礦省包含北杭愛-色楞格成礦帶(Nkh-S)、沙爾嘎-戈壁阿爾泰成礦帶(Sh-GA)以及東戈壁-克魯倫成礦帶(EG-Kh)，南蒙古成礦省可劃分為蒙古構(gòu)造縫合線成礦帶(MMLZ)及戈壁-天山成礦帶(G-Tsh)。根據(jù)現(xiàn)有勘查和研究數(shù)據(jù)顯示，德倫-阿爾泰成礦帶和戈壁-天山成礦帶最具發(fā)現(xiàn)鉭(Ta)、鈮(Nb)、鋯石(Zr)、釔(Y)和其他稀土元素礦床的潛力。

圖2 蒙古國稀土礦床(點)分布及成礦帶劃分圖

3 典型稀土礦床地質(zhì)特征

3.1 哈勒贊布熱格泰(Khalzan Burged)稀土礦床

哈勒贊布熱格泰稀土礦床位于蒙古國西部科布多省，東北距科布多市45 km，距科布多至烏拉固木公路15 km。中心地理坐標為：E91°57′00″，N48°23′00″(圖2)。

哈勒贊布熱格泰稀土礦床位于德倫-阿爾泰成礦帶，該帶中有數(shù)個中泥盆紀的稀有金屬/稀土金屬礦床，哈勒贊布熱格泰礦床是其中規(guī)模最大的一個。該礦床發(fā)現(xiàn)于1983年，位于由堿性侵入巖組成的哈勒贊布熱格泰山，礦床的形成與板內(nèi)堿性基性到酸性巖漿活動有關(guān)，其成礦年齡為393 Ma(K-Ar法)。侵入巖侵入到新元古代-早古生代的蛇綠雜巖中，侵入巖為淺成-次火山巖相(圖3)。

根據(jù)地質(zhì)勘探結(jié)果，礦化堿性花崗巖侵入到無礦的堿性正長巖中，因而遭受強烈的稀土和稀有金屬礦化疊加。兩期侵入巖均被晚期玄武巖和偉晶巖巖墻所穿切，且?guī)r石發(fā)生強烈破碎。早期的勘探結(jié)果發(fā)現(xiàn)巖石具有放射性(U、Th、K)越強和海拔越高，礦化品位則越高的規(guī)律。海拔1 900 m以上，ZrO2品位可達2.18%，Ta2O5品位可達0.254%;海拔1 800～1 900 m，所有的巖石均發(fā)生礦化，但是品位較低；海拔1 700～1 800 m，品位更低，ZrO2品位1.16%，Ta2O5>0.05%，局部未發(fā)生礦化；海拔1 700 m以下，礦化不明顯。

該礦床主要的礦石礦物有燒綠石、鈳鐵礦、鈉鋯石-水矽鈣鋯石、氟碳鈰礦、鋯石和鋯-硅酸鹽，次要的礦石礦物為多硅鋰云母、獨居石、釷石、褐簾石、磷釔礦、氟菱鈰鈣礦、赤鐵礦等，與礦化密切相關(guān)的蝕變是堿性花崗巖中的石英-鈉長石交代作用。

綜合研究認為，該礦床為形成于中泥盆世的堿性花崗巖型稀土礦床。

3.2 魯根高勒(Lugiin gol)稀土礦床

魯根高勒稀土礦床位于蒙古國南部東戈壁省的哈坦布拉格蘇木，距離烏蘭巴托750 km，距離最近的火車站賽因山達300 km，距離世界最大的稀土礦床中國內(nèi)蒙古白云鄂博礦175 km。中心地理坐標為：E108°32′04″，N42°58′45″(圖2)。該地區(qū)為半沙漠丘陵地區(qū)，大陸氣候，人口稀少，目前無公路和電力系統(tǒng)，但在國家的規(guī)劃中，將有一條主要的鐵路線，貫穿塔旺陶勒蓋煤礦和查干蘇布爾加銅-鉬礦床。

該礦床最早由蘇聯(lián)地質(zhì)學家于1971年在魯根高勒巖體內(nèi)發(fā)現(xiàn)1條碳酸巖脈，隨后蒙古國和波蘭聯(lián)合地質(zhì)隊于1984～1987年對碳酸鹽巖墻進行了詳細勘查。通過研究，發(fā)現(xiàn)了Ce2O3、La2O3、Nd2O3等氧化物。兩國專家通過不同方式對該礦床進行了經(jīng)濟評估。

該礦床位于南戈壁堿性巖帶東部的魯根高勒巖體內(nèi)，巖體位于晚二疊世變質(zhì)沉積巖中，出露面積12 km2，形成一直徑約3.5 km的圓形巖體。巖體由含霞石正長巖、堿性霞石正長巖和含霞石暗色正長巖組成。巖體邊緣500 m內(nèi)為角巖化頁巖和長霓巖，圍巖為早二疊紀魯根高勒組黑頁巖，后期的侵入巖為碳酸鹽巖墻(圖3)。

圖3 典型稀土礦床地質(zhì)簡圖(資料來源：圖3(b)文獻[17])

碳酸巖巖墻可分為兩個階段：早期巖墻和晚期巖墻。早期巖墻侵入到沉積巖圍巖中，在霞石正長巖巖株侵入之前；晚期巖墻侵入到沉積巖和霞石正長巖巖株中。長3.5 km、寬20 m的堿性花崗斑巖巖墻切過魯根高勒霞石正長雜巖，氧化帶深度大約25 m。

碳酸巖巖墻主要由200～400個小巖墻和一些更小的巖脈組成，位于魯根高勒巖體與圍巖的接觸帶中，主要分布在雜巖的北部，東部和西部。目前已圈出了21個巖墻和巖脈礦體。巖墻和巖脈寬幾厘米到2.5 m，平均35 cm，長1 500 m。碳酸巖主要為粗-中粒的塊狀巖石，主要由方解石、鐵白云石、螢石、氟碳鈣鈰礦、石英、云母、白云石和黃鐵礦組成。稀土礦物主要為氟碳鈣鈰礦和少量氟菱鈣鈰礦，多呈細脈浸染狀或小巢狀產(chǎn)出，此外還有各種硫化物作為副礦物。計算的稀土礦礦石資源量為505 822 t，平均品位2.67%，稀土礦礦石量13 505 t。

魯根高勒深成巖體不僅含有稀土礦的碳酸鹽巖墻，還含有豐富的其他礦物，如藍寶石、黑石榴石、鋯石等。藍寶石呈扁平狀或棱鏡狀，直徑0.8～1.0 cm，顏色從純藍色到黑藍色。藍寶石出露于硬巖和沖積碎巖中。巖體中還有形態(tài)完美的黑石榴石(黑電氣石和黑榴石)，黑電氣石直徑達2.5 cm。該巖體中含有晶體形態(tài)完好的黃鐵礦(直徑大于25 cm)、磁鐵礦(大于20.0 cm)、白榴石(直徑大于25.0 cm)、鈉沸石、彩虹色的晶石等，在礦物標本市場，具有較大的潛力。同時，該巖體的霞石中含有黃色和藍色的方鈉石，可以作為比較昂貴的建筑材料進行開采。

綜合研究認為，魯根高勒礦床的稀土礦成因類型為碳酸巖型。

3.3 木希蓋胡達格(Mushgai Hudag)稀土礦床

木希蓋胡達格稀土礦床位于南戈壁省曼達勒敖包蘇木，西南距曼達勒敖包蘇木32 km，東北距布爾干蘇木55 km，北距達蘭扎爾格德蘇木110 km。中心地理坐標為：E104°10′00″，N44°20′00″(圖2)。到礦區(qū)交通條件較差，現(xiàn)在沒有任何基礎(chǔ)設(shè)施。

該礦床位于顯著的木希蓋隆起西部，賦礦圍巖為泥盆紀-志留紀的沉積巖和火山巖。木希蓋胡達格火山-侵入雜巖形成直徑27 km的環(huán)形構(gòu)造，由晚侏羅紀(142±3Ma)的堿性侵入和次火山巖組成。堿性巖由正長巖、花崗正長斑巖等組成，這些侵入巖以小巖體、巖墻和巖株等形態(tài)產(chǎn)出，面積在幾十平方千米到一千平方千米不等。礦化被走向北東、東西向和北西向的斷層控制，主要的礦化為P、Ba、Sr、REE和Fe，空間上和成因上與正長巖侵入相關(guān)。

該礦床已圈定17條礦體，礦體間距100～1 200 m，均具不同的形狀、構(gòu)造和成分，其中礦化較強的礦體分為以下幾類：①陡傾斜的透鏡狀和柱狀的礦體，長900 m，厚200 m；②巖株狀和不規(guī)則形狀的礦體面積(10～30 m)×(20～70 m)；③脈型礦體厚3 m，長100 m；④網(wǎng)脈狀礦體面積30 m×200 m；⑤近平行的火山席面積0.3 m×0.5 m，厚幾十米，礦體向下延伸50～150 m，未見尖滅。

礦化可分為以下四種類型：碳酸鹽膠結(jié)的礦化角礫巖型、礦化碳酸巖型、磁鐵礦-磷灰石型礦和磷灰石型礦。其中含磷灰石-氟碳鈰礦的碳酸巖型和磁鐵礦-磷灰石型這兩種類型的礦體稀土礦最為富集。

含磷灰石-氟碳鈰礦的碳酸巖型礦體有兩種形態(tài)——脈型和礦化角礫巖型。這兩種類型含方解石和白云石(50%)、天青石和重晶石(10%～15%)、螢石(10%)、磷灰石以及稀土金屬礦物(稀土含量可達3.5%，平均1.5%)。

綜合研究認為，木希蓋胡達格礦床的成因類型為碳酸巖型。

4 蒙古國稀土礦資源潛力分析

根據(jù)蒙古國稀土礦成礦地質(zhì)條件、分布規(guī)律，以及蒙古國稀土礦產(chǎn)資源勘探開發(fā)程度、交通設(shè)施等因素，將蒙古國稀土礦產(chǎn)資源分布區(qū)分為圖瓦-庫蘇古爾稀土礦潛力區(qū)、肯特稀土礦潛力區(qū)和達蘭扎達嘎德稀土礦潛力區(qū)等3個稀土礦勘查開發(fā)潛力區(qū)(圖2和表1)。

表1 蒙古國稀土礦資源潛力預(yù)測區(qū)主要特征

4.1 圖瓦-庫蘇古爾稀土礦潛力區(qū)

圖瓦-庫蘇古爾稀土礦潛力區(qū)位于蒙古國西北部烏布蘇省和庫蘇古爾省，有公路相通，交通較為便利。該區(qū)處在圖瓦-庫蘇古爾稀土元素成礦省內(nèi)，區(qū)內(nèi)主要發(fā)育前寒武紀和早古生代沉積，見有以泥盆紀花崗巖類為主的前寒武紀、加里東期和海西期侵入體，其中與稀土金屬成礦關(guān)系密切的是海西期堿性花崗巖，目前已勘探發(fā)現(xiàn)以哈勒贊布熱格泰為代表的堿性花崗巖型稀土礦床。

4.2 肯特稀土礦潛力區(qū)

肯特稀土礦潛力區(qū)位于蒙古國中東部肯特省，距首都烏蘭巴托市約200 km，交通便利。該區(qū)大地構(gòu)造位置處在中蒙褶皺系東段，位于中央蒙古邊緣稀土元素成礦省內(nèi)，區(qū)內(nèi)主要出露以新元古代變質(zhì)火山-陸源巖系和硅質(zhì)-碳酸鹽為主的褶皺基底，蓋層為中奧陶統(tǒng)和志留系酸性-中性火山巖和海相碎屑沉積巖，區(qū)內(nèi)稀土礦化與蓋層沉積巖關(guān)系密切，以尋找稀土砂礦型礦床為主。

4.3 達蘭扎達嘎德稀土礦潛力區(qū)

達蘭扎達嘎德稀土礦潛力區(qū)位于蒙古國南部南戈壁省和東戈壁省，有公路相通，且距離中國邊境較近，交通和運輸較為便利。該區(qū)大地構(gòu)造位置處在南戈壁褶皺系東段，位于南蒙古稀土元素成礦省內(nèi)，區(qū)內(nèi)出露地層主要為志留紀-早石炭世火山巖系，部分屬綠巖建造，并伴生有硅質(zhì)-頁巖碳酸鹽建造，區(qū)內(nèi)代表性礦床有木希蓋胡達格和魯根高勒碳酸巖型稀土礦床，以尋找碳酸巖型和偉晶巖型稀土礦床為主。

5 結(jié) 論

1) 蒙古國稀土礦床成因類型主要有堿性花崗巖型、碳酸巖型、偉晶巖型、離子吸附型、稀土砂礦型等五種成因類型，其中堿性花崗巖型和碳酸巖型是蒙古國稀土礦床的主要成因類型。

2) 根據(jù)時空分布特征，將蒙古國劃分為3個稀土元素成礦省和7個稀土元素成礦帶，其中德倫-阿爾泰成礦帶和戈壁-天山成礦帶稀土元素礦床成礦潛力最大。

3) 總結(jié)蒙古國稀土礦地質(zhì)特征及成礦規(guī)律，圈定了圖瓦-庫蘇古爾稀土礦潛力區(qū)、肯特稀土礦潛力區(qū)和達蘭扎達嘎德稀土礦潛力區(qū)等3處稀土礦勘查開發(fā)潛力區(qū)。

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