易元順， 劉陽生， 黎 原， 肖穎斌， 黎傳標

(湖南省湘南地質(zhì)勘察院，湖南 郴州 423000)

早禾埂礦區(qū)離子吸附型稀土礦床位于汝城縣南東部，是湘南地質(zhì)勘察院近些年勘查發(fā)現(xiàn)的。通過地質(zhì)預查工作，發(fā)現(xiàn)了花崗巖風化殼離子吸附型稀土礦，大致了解礦體的分布情況及成礦地質(zhì)條件, 礦床規(guī)模已達中型。通過研究, 認為礦區(qū)及外圍具有較大的找礦前景。

1 區(qū)域地質(zhì)背景

位于華南褶皺系(Ⅰ)湘東南加里東褶皺帶(Ⅱ)中南部。區(qū)內(nèi)地層自震旦系-白堊系除志留系外均有分布，分布面積以震旦系-奧陶系為主，次為泥盆-白堊系(圖1)。

圖1 汝城—桂東地區(qū)區(qū)域地質(zhì)略圖

區(qū)內(nèi)構造活動頻繁，經(jīng)歷了雪峰運動、加里東運動、印支運動、燕山運動及喜山運動等5期主要的構造運動。構造形跡的顯著特點是以北東向的三隆三凹為骨架，即三條北東向的加里東褶皺隆起帶為主，間夾三條北東向印支凹陷，點綴燕山斷陷盆地。

區(qū)內(nèi)巖漿巖活動頻繁，自加里東至燕山期均有活動。侵入的巖體主要有：彭公廟、九峰、益將、熱水、苦蕨嶺等。巖性主要為斑狀黑云母花崗巖、花崗閃長巖，次為偉晶巖、輝綠巖等。巖石中SiO2含量70.01%～73.93%，屬酸性花崗巖類。巖石中副礦物種類較多，共有40余種，并以普遍出現(xiàn)鈮、鉭、鎢、錫、稀土、鈾釷礦物及電氣石、石榴石、鋯石等為特征。巖石中稀土元素總量(∑REE)在198.31～347.88之間，輕重稀土比(∑LREE/∑HREE)在1.92～3.70之間，屬輕稀土富集型花崗巖。

2 礦區(qū)地質(zhì)特征

2.1 地層

僅礦區(qū)北面見小范圍的震旦系正圓嶺組(Z2z)地層出露，巖性主要為淺變質(zhì)泥質(zhì)粉砂巖、淺變質(zhì)石英砂巖夾板巖等。

2.2 構造

礦區(qū)構造以斷層為主，褶皺不甚發(fā)育。斷裂構造有北東向、北東東向和近南北向三組，以北東向為主。

北東向斷裂：主要為F1，性質(zhì)為壓扭性逆斷層。整體呈北東—南西方向展布，走向30°～45°，傾向南東，傾角60°～75°。斷層長約11.5 km，可見0.3～1.3 m寬的硅化破碎帶，由構造角礫巖及熱液石英等組成，多數(shù)地段地貌上形成負地形，擠壓片理發(fā)育，局部地段可見糜棱巖。破碎帶中見硅化、綠泥石化、絹云母化等蝕變。

2.3 巖漿巖

區(qū)內(nèi)巖漿巖分布廣泛，為九峰巖體的一部分。屬燕山早期第一階段(γ52-1)和第二階段 (γ52-2)產(chǎn)物。

2.3.1 巖石特征

燕山早期第一次花崗巖(γ52-1)：巖性為中粒斑狀黑(二)云母二長花崗巖：灰白色，似斑狀結構，塊狀構造，主要礦物成分為石英(30%)、鉀長石(32%)、斜長石(33%)、黑云母(3%～5%)，局部見少量白云母，由后期的蝕變作用而形成。

燕山早期第二次花崗巖(γ52-2)：侵入于中侏羅紀第一次侵入花崗巖中，巖性為中細粒少斑黑云母二長花崗巖：灰白色，灰色，似斑狀結構，塊狀構造，主要礦物成分為鉀長石(39%)、斜長石(28%)、石英(25%)、黑云母(3%)，斑晶成分為鉀長石、斜長石及石英等，斑晶含量為5%～8%?；|(zhì)為中細粒花崗結構。

2.3.2 巖石化學特征

巖石化學成分上有著某些相似性, 并受不同程度的鈉長石化、高嶺土化等。本次共采取17個巖石化學樣，化學成分如表1。

燕山早期第一次花崗巖(γ52-1)： SiO2含量在66.88%～69.47%之間，平均68.37%，屬于巖石SiO2過飽和，與中國花崗巖(黎丹)的71.27%和南嶺花崗巖(王聯(lián)奎)的72.06%相比較，巖石中SiO2平均含量稍低；Al2O3>Na2O+K2O+CaO，屬于鋁過飽和的S型花崗巖；里特曼指數(shù)2.24～2.76，平均2.58(<3.3)，屬于鈣堿性花崗巖。

燕山早期第二次花崗巖(γ52-2)： SiO2含量在66.27%～75.64%之間，平均72.05%，屬于巖石SiO2過飽和，處于中國花崗巖(黎丹)的71.27%和南嶺花崗巖(王聯(lián)奎)的72.06%之間；Al2O3>Na2O+K2O+CaO，屬于鋁過飽和的S型花崗巖；里特曼指數(shù)1.15～3.92，平均2.23(<3.3)，屬于鈣堿性花崗巖。

2.3.3 巖石稀土元素特征

巖石稀土元素總量(288.1～303.33)×10-6，平均295.54×10-6，略高于維諾格拉多夫(1962)酸性值(表2)，其中輕稀土總量∑LREE>∑HREE，屬于輕稀土富集型。稀土配分結果：輕稀土總量∑LREE約占稀土總量的59.53%，Eu占0.28%，銪顯著虧損，Y占24.30%(見表3)，屬于中釔輕稀土型。

3 礦床地質(zhì)特征

3.1 風化殼特征

3.1.1 風化殼的垂直分層

區(qū)內(nèi)風化殼自上而下一般可分為腐殖層、紅色粘土化層、全風化花崗巖、半風化花崗巖和微風化花崗巖五層。

(1)腐殖層：居于花崗巖風化殼的最上部，呈黑色-黑褐色，由腐殖質(zhì)、亞砂土、石英等組成，表層透氣性較好，干燥時粘性較差，濕潤時粘性較強，厚度0～2.8 m，平均0.4 m。為礦體的覆蓋壤土。

表1 巖石化學成分及含量

表2 早禾埂礦區(qū)巖漿巖巖石稀土分量分析結果表

表3 早禾埂礦區(qū)巖漿巖巖石稀土配分結果表

(2)紅色粘土化層：主要由紅色粘土組成，夾含少量石英砂，有時夾含極少量的花崗巖殘塊。該層粘性強，結塊，滲透性差。自上而下顏色變淺、變雜、粘土含量減少，粘性變差。該層厚度一般在0～2 m之間，主要為礦體的覆蓋壤土。

(3)全風化花崗巖：巖石中的斜長石已經(jīng)全部風化解離為粘土，無風化殘余殘核，但鉀長石殘余仍然可見，有的含量還較高。該層結構疏松、粘性差，滲透性好，濕度較大但又不結塊，厚度一般在15上，最厚可達50余米。該層是稀土礦最重要的含礦層，稀土礦主要賦存于該層的中下部，層內(nèi)粘土是稀土元素的主要載體。

(4)半風化花崗巖：風化程度僅次于全風化花崗巖，無論是顏色、結構構造還是母巖礦物的解離程度都與全風化花崗巖呈漸變過渡關系。判斷該層的唯一標志是以斜長石殘核的出現(xiàn)為標志。該層自上而下，斜長石殘核逐漸增多，鉀長石越來越難于風化，晶形保存越來越完整，粘土礦物越來越少，物質(zhì)結構逐漸不呈全松散狀態(tài)，而呈不甚堅固的團塊狀。厚度一般3～10 m，最厚可達20余米。該層也是稀土礦的重要含礦層，稀土礦主要賦存于該層的中上部。

(5)微風化花崗巖：巖石與母巖的顏色、結構構造基本一致，區(qū)別是斜長石表面具有微弱的粘土化，黑云母具有不同程度的弱風化。該層厚度變化較大，一般3～5 m，但是裂隙發(fā)育處厚度可能很大。

3.1.2 風化殼的平面形態(tài)

風化殼的平面形態(tài)受含礦地質(zhì)體的地形，地貌條件和母巖的風化程度的制約。面型風化殼的平面形態(tài)除與含礦地質(zhì)體輪廓有關外，更主要的是受溝谷第四系堆積物分布的影響。一般是溝谷網(wǎng)絡越復雜，風化殼平面形態(tài)越復雜，相反則較簡單、規(guī)整；而溝谷網(wǎng)絡的復雜程度則與含礦地質(zhì)體較大不連續(xù)結構面及地形的相對切割深度直接相關(圖2)。當含礦地質(zhì)體相對切割較淺時，其風化殼形態(tài)較規(guī)整，分布隨著相對切割深度的增大，其平面形態(tài)愈加復雜多姿，但個體連續(xù)性較好。

3.2 礦體特征

區(qū)內(nèi)共圈出了輕稀土礦體16，重稀土礦體4個，其中輕稀土礦體以1號規(guī)模最大，其他規(guī)模較大的還有2號、5號、8號、9號等礦體；重稀土礦4號和6號礦體規(guī)模最大,現(xiàn)擇要簡述如下：

1礦體：呈似層狀、不規(guī)則的餅狀產(chǎn)出，平面形態(tài)復雜，平面面積達到1.539 km2；根據(jù)工程控制的情況，已經(jīng)控制的礦體頂板賦存標高在481～781 m之間，頂板相對高差達到300 m。單工程礦體厚度在2.10～34.75 m，厚度差達到32.65 m，礦體厚度變化系數(shù)74.36，礦體的平均厚度11.90 m，單工程礦塊平均品位在0.051%～0.245%之間，礦體品位變化系數(shù)81.34。

圖2 不同相對切深下的風化殼平面形態(tài)圖

4礦體：呈似層狀、面積0.124 km2，已經(jīng)控制的礦體頂板賦存標高在594～657 m之間，頂板相對高差63 m。單工程礦體厚度在15.38～38.45 m之間，平均厚度21.87 m；單工程礦體平均品位分別在0.036%～0.039%之間，礦體的平均品位0.038%。

3.3 礦石特征

3.3.1 礦石的礦物成分

稀土礦石為離子吸附性稀土礦石，有用的稀土金屬元素氧化物呈近似簡單陽離子狀態(tài)吸附于粘土礦物表面，因此，礦石的礦物均為脈石礦物。其主要礦物為高嶺石、埃洛石、水云母等粘土礦物，次要礦物為石英、鉀長石殘留體及少量稀土類副礦物。

3.3.2 礦石的稀土元素賦存狀態(tài)

離子吸附型稀土礦石中的稀土元素有42%～90%的總量是以離子吸附相可交換吸附態(tài)存在，主要呈水合稀土陽離子吸附于粘土礦物、云母等常負荷的礦物表面雙電層中，可以被(NH4)SO4、NaCl、HCl等強電解質(zhì)溶液淋洗提取出來。

3.3.3 礦石稀土的浸取率

采用浸泡法獲得的礦石稀土(REO)的平均浸取率為54%，采用淋洗法(圖3)獲得的礦石稀土(REO)的平均浸取率為65%。

圖3 礦石小樣淋洗法流程圖

4 富集規(guī)律的分析

4.1 與風化殼的發(fā)育程度有關

一般情況下花崗巖的風化殼越發(fā)育，風化殼越厚，越有利于稀土礦的富集。礦化富集部位的風化殼平均厚度較未富集部位厚。

4.2 與地形地貌有關

稀土礦一般富集在地形坡度既不太陡也不太平的次圓狀山丘，太陡的山坡及太平的臺地稀土礦富集較差；同一山坡主要富集在山頭和山腰部位，山腳部位礦層最薄。這與風化殼發(fā)育的自然特征及稀土元素的富集成礦特征有關。離子吸附型稀土礦的成礦作用要經(jīng)歷成礦母巖長期的風化、解離、淋溶、滲濾、吸附反復作用，稀土元素逐漸遷移富集而成。地形坡度太陡則風化物不易保存，不但風化殼薄甚至無風化殼，稀土元素也容易淋失而難于富集成礦；相反，如果地形坡度太過平緩，則地下水的下滲深度有限，很快就會以水平運動為主，這樣稀土元素在遷移過程中，在到達一定深度后將難于繼續(xù)下滲，有很大一部分會隨著地下水的水平運動而從風化殼中被帶出。

4.3 與成礦母巖本身的稀土豐度有關

在巖性大致相同(稀土豐度可能大致相當)和有利的賦存狀態(tài)下，含礦巖體的化學風化程度與風化殼的礦體保存程度都會使礦石品位發(fā)生較大的變化。

一般情況下，單工程中輕稀土礦體如果存在工業(yè)礦層，其表現(xiàn)形式常常為工業(yè)-低品位或工業(yè)-低品位-工業(yè)，這表明輕稀土元素一旦富集成礦，礦體上部品位往往較下部高；而重稀土恰恰相反。

4.4 與風化物的顏色有一定的關系

總體來講，淺肉紅色的花崗巖風化物更易形成品位較高的工業(yè)礦體。

5 找礦前景分析

本區(qū)位于南嶺成礦帶中段北緣，大地構造位置處于南嶺東西向構造隆起帶東段北緣。區(qū)內(nèi)巖漿活動頻繁，巖石中稀土豐度高，且大面積分布著厚大的花崗巖風化殼，為稀土礦的富集提供了有利場所。另本區(qū)位于湘、粵、贛三省交界處，周邊粵北、贛西、贛南均有大中型稀土礦分布 ，因而本區(qū)稀土成礦條件極為有利。

區(qū)內(nèi)開展了1∶25000土壤測量，共圈定11處綜合異常，異常中各元素均有不同強度的異常反映。主要稀土成礦元素La、Pr、 Nd 、Sm、 Gd異常范圍較大，異常強度較高，吻合性和相關性較好，濃集中心較明顯。說明該區(qū)是尋找花崗巖風化殼離子吸附型稀土礦床的有利地區(qū)。

通過這幾年的預查找礦工作，已在區(qū)內(nèi)圈出了輕稀土礦體16，重稀土礦體4個，各礦體因工作量有限，并未完全控制。且外圍的大片花崗巖風化殼未開展工作，因此該區(qū)具良好的風化殼離子吸附型稀土礦找礦前景。