孫春霞 贠鵬超 張素超 陳曉明

摘要：太后廟稀土礦區(qū)地層屬華北地層區(qū)豫西地層分區(qū)嵩山地層小區(qū)，區(qū)內(nèi)構(gòu)造較為簡(jiǎn)單，石秤花崗巖體產(chǎn)于嵩山復(fù)式背斜南翼，在區(qū)內(nèi)分布較廣，主要為石秤鉀長(zhǎng)花崗巖體巖脈及小巖株和輝綠巖脈。區(qū)內(nèi)發(fā)現(xiàn)共圈定出48條堿長(zhǎng)花崗巖脈，脈體規(guī)模大小不等，屬于輕稀土富集型堿性花崗巖礦床，在該區(qū)找礦方向主要是尋找堿長(zhǎng)花崗巖脈。伽馬場(chǎng)高背景值、巖性、地表、巖漿巖等找礦標(biāo)志明顯，以后應(yīng)進(jìn)一步加強(qiáng)對(duì)堿長(zhǎng)花崗巖脈的形成機(jī)制研究，擴(kuò)大找礦遠(yuǎn)景。研究結(jié)果為以后的地質(zhì)勘查提供重要的參考。

關(guān)鍵詞：太后廟稀土礦區(qū)；地質(zhì)特征；成礦機(jī)理

1.引言

太后廟稀土礦區(qū)位于華北陸塊中南部、豫皖古陸塊、中條山古元古代活動(dòng)陸緣和太華-登封新太古界巖漿弧上的嵩箕臺(tái)?。▓D1）。區(qū)域地層屬華北地層區(qū)豫西地層分區(qū)嵩山地層小區(qū)，地層出露較全，從新太古界、古元古界、中、新元古界、下古生界、上古生界、中生界和新生界等時(shí)代地層均有出露?；子尚绿沤绲欠鈳r群、古元古界嵩山巖群構(gòu)成；蓋層為中-新元古界薊縣系、震旦系、寒武系、石炭系、二疊系、三疊系等。

2.地層特征

該區(qū)位于河南登封市境內(nèi)，地層出露簡(jiǎn)單，主要為嵩山群羅漢洞組（Pt1l）、寒武系中統(tǒng)張夏組（∈2z）、寒武系上統(tǒng)崮山組（∈3g）、石炭系中統(tǒng)本溪組（C2b）、二疊系上統(tǒng)孫家溝組（P3s）、三疊系下統(tǒng)劉家溝組（T1l）、三疊系下統(tǒng)和尚溝組（T1h）、上統(tǒng)油坊莊組（T2y）及古近系陳宅溝組（E2c）、新近系洛陽(yáng)組（N1l）、第四系。

嵩山群羅漢洞組（Pt1l）主要巖性為石英巖、絹云母石英片巖，與石秤花崗巖體為侵入接觸，與三疊系下統(tǒng)和尚溝組、古近系陳宅溝組為斷層接觸。

寒武系中統(tǒng)張夏組（∈2z）張夏組分為一段、二段及三段，一段為灰色含泥質(zhì)條帶鮞狀灰?guī)r、暗紫紅色頁(yè)巖；二段為灰白色厚層狀鮞?；?guī)r；三段為鮞粒白云巖，上部夾竹葉狀灰?guī)r。與石秤花崗巖體為侵入接觸，與上覆崮山組整合接觸。

寒武系上統(tǒng)崮山組（∈3g）主要巖性為中厚層狀細(xì)晶白云巖，與下伏張夏組三段為整合接觸，與石炭系本溪組為不整合接觸。

石炭系上統(tǒng)本溪組（C2b）主要巖性為雜色鐵鋁質(zhì)泥巖、褐紅色鐵鋁質(zhì)鋁土巖、灰白色鋁土巖。與二疊系上統(tǒng)孫家溝組為斷層接觸。

二疊系上統(tǒng)孫家溝組（P3s）主要巖性為紫紅、灰綠色粉砂質(zhì)泥巖、粉砂巖，中細(xì)粒砂巖夾鈣質(zhì)結(jié)核。與上覆三疊系下統(tǒng)劉家溝組為整合接觸。

三疊系下統(tǒng)劉家溝組（T1l）主要巖性為紫紅色石英砂巖。與上覆和尚溝組為整合接觸。

三疊系下統(tǒng)和尚溝組（T1h）主要巖性為暗紫紅色泥巖夾紫紅色砂巖。與嵩山群羅漢洞組為斷層接觸。

三疊系下統(tǒng)油坊莊組（T2y）主要巖性為米黃色長(zhǎng)石石英砂巖。

古近系陳宅溝組（E2c）主要巖性為紫紅色砂質(zhì)粘土巖與紅色粘土質(zhì)砂礫巖互層夾透鏡狀砂巖。與嵩山群羅漢洞組為斷層接觸。

新近系洛陽(yáng)組（N1l）主要為粘土巖、礫巖鈣質(zhì)結(jié)核層。

第四系主要為河流沖積的淺黃色黃土狀亞砂土粉砂土及礫石層、砂、卵石、亞砂土、粘土等。

3.構(gòu)造特征

區(qū)內(nèi)構(gòu)造較為簡(jiǎn)單，斷裂構(gòu)造主要為預(yù)查區(qū)南部發(fā)育一條走向近北東東向的斷層，斷裂帶北側(cè)為嵩山群羅漢洞組，南側(cè)為中寒武統(tǒng)張夏組—三疊系、新近系。西南部發(fā)育一條小的斷裂構(gòu)造，斷裂走向北東-南西向，斷裂西部為石炭系中統(tǒng)本溪組，東部為二疊系上統(tǒng)孫家溝組，為斷層接觸。

4.巖漿巖

嵩山地區(qū)石秤花崗巖體產(chǎn)于嵩山復(fù)式背斜南翼，在區(qū)內(nèi)分布較廣，占礦區(qū)總面積的85%以上，根據(jù)巖性及分布范圍可分為石秤鉀長(zhǎng)花崗巖體（粗粒正長(zhǎng)巖、堿長(zhǎng)花崗巖）巖脈及小巖株和輝綠巖脈三部分。石秤花崗巖體與稀土礦化體關(guān)系密切，為稀土礦化體成礦母巖，主要依據(jù)如下：稀土礦化體與石秤花崗巖體在空間上不可分，稀土礦化體僅賦存于石秤花崗巖體中，在石秤花崗巖體北部登封巖群、嵩山群及登封變質(zhì)雜巖中未見(jiàn)。因此，在成巖成礦時(shí)代上，稀土礦化體和石秤花崗巖體有先后繼承關(guān)系，為巖漿后期熱液成礦。石秤花崗巖體本身即為輕稀土富集型的堿性花崗巖，稀土礦化體是以石秤花崗巖為成礦母巖，在其后期巖漿演化過(guò)程中含礦熱液沿裂隙充填形成。

5.地球物理特征

5.1巖石伽馬背景場(chǎng)

通過(guò)FD-3013環(huán)境γ輻射監(jiān)測(cè)儀測(cè)量，確定區(qū)內(nèi)主要三種巖性的背景值和分布規(guī)律（表1）。

其次根據(jù)巖性底數(shù)統(tǒng)計(jì)情況，結(jié)合此次測(cè)區(qū)大面積出露的巖性為正長(zhǎng)花崗巖，因此以正長(zhǎng)花崗巖背景值計(jì)算出標(biāo)準(zhǔn)偏差，得出伽馬場(chǎng)的分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)和野外異常點(diǎn)的確定原則。

根據(jù)公式計(jì)算出伽馬正常場(chǎng)、偏高場(chǎng)、高場(chǎng)、異常場(chǎng)的分級(jí)場(chǎng)值（表2）。

5.2伽馬總量異常分布

區(qū)內(nèi)正長(zhǎng)花崗巖正常伽馬背景值為33×10-6，以高出正常背景值3倍（即伽馬場(chǎng)強(qiáng)度90×10-6），受一定巖性或構(gòu)造控制的，確定為最低異常點(diǎn)；其受同一巖層或構(gòu)造帶控制，連續(xù)長(zhǎng)度大于20m，斷續(xù)長(zhǎng)度大于100m的確定為異常帶。

區(qū)內(nèi)完成了伽瑪總量測(cè)量測(cè)點(diǎn)11462個(gè)，圈定了16個(gè)γ異常，伽馬總量等值線圖如下（圖2）。

6.礦（化）體特征

區(qū)內(nèi)發(fā)現(xiàn)共圈定出48條堿長(zhǎng)花崗巖脈，脈體規(guī)模大小不等，主要分布在工作區(qū)中部和北西部，寬度在2m～30m左右，長(zhǎng)度30m～1100m。初步工作后確定4條堿長(zhǎng)花崗巖脈達(dá)到礦化。

M8巖脈：走向北東-近東西，傾向南東-南，傾角50°～ 75°，延長(zhǎng)約300m，厚度1.95m，出露不連續(xù)，Y2O3分析結(jié)果0.033%～0.047%。

M22巖脈：由兩條支脈組成，兩條支脈走向分別為北東向、北西向，長(zhǎng)度分別為400m、380m，礦化巖脈厚度0.70m。TRE2O3分析結(jié)果0.18%、Y2O3分析結(jié)果0.033%。

M25巖脈：出露長(zhǎng)度約240m，寬度約30m，厚度1.79m～ 1.85m，產(chǎn)狀340°∠54°。向北東方向延伸與東西向巖脈相交，東西向巖脈長(zhǎng)約1000m。Y2O3分析結(jié)果0.016%～0.03%。

M31巖脈：脈體規(guī)模小，走向近東西向，巖脈寬5～15m，長(zhǎng)約250m，厚度2.68m。Y2O3分析結(jié)果0.025%～0.035%。

7.成礦機(jī)理

7.1礦床成因

根據(jù)前人研究成果結(jié)合本次工作成果認(rèn)為該區(qū)的成巖成礦時(shí)代上，石秤花崗巖體與稀土礦化體有著先后繼承關(guān)系，石秤花崗巖體為成礦提供了豐富的稀土礦物質(zhì)，后期在熱液影響下發(fā)生活化，最終產(chǎn)生稀土元素并沿裂隙充填富集形成該區(qū)的稀土礦。屬于輕稀土富集型堿性花崗巖礦床。

原巖中稀土總含量是離子型輕稀土礦床成礦物質(zhì)基礎(chǔ)，在別的條件一致的情況下，原巖的稀土含量越高，礦體的品位也越高。原巖中稀土元素的賦存狀態(tài)很大程度上決定了礦石中稀土元素的賦存狀態(tài)，這對(duì)稀土元素的活化，遷移和富集特別是礦體的浸出品位具有很重要的影響。原巖中稀土元素的總量和賦存狀態(tài)與花崗巖的起源，演化和流體交代關(guān)系密切。

7.2找礦方向

（1）伽馬場(chǎng)高背景值標(biāo)志：對(duì)比區(qū)內(nèi)各巖性及稀土礦（化）體的背景值和變化范圍，認(rèn)為該區(qū)尋找伽馬場(chǎng)的高背景值為找礦的物理標(biāo)志。（2）巖性標(biāo)志：區(qū)內(nèi)巖性以粗粒正長(zhǎng)巖、堿長(zhǎng)花崗巖分布廣泛。成礦母巖中礦物的含量限制了稀土元素的來(lái)源。巖石形成礦物中稀土元素的含量按鉀長(zhǎng)石，斜長(zhǎng)石，云母和石英的順序排列。鉀長(zhǎng)石的含量最高，而且鉀長(zhǎng)石比斜長(zhǎng)石更容易風(fēng)化。因此，石秤花崗巖體中的堿長(zhǎng)花崗巖脈為找礦的巖性標(biāo)志。（3）地表標(biāo)志：低山丘陵地貌有利于形成離子吸附型花崗巖風(fēng)化殼輕稀土礦床。最有利的是海拔400m～600m和相對(duì)高度差100～250。（4）巖漿巖標(biāo)志：石秤花崗巖體本身為富含輕稀土的堿性花崗巖，稀土礦化堿長(zhǎng)花崗巖脈為后期巖漿演化過(guò)程中含礦熱液沿裂隙充填而形成，為巖漿后期熱液成礦。以后應(yīng)進(jìn)一步加強(qiáng)對(duì)堿長(zhǎng)花崗巖脈的形成機(jī)制研究，擴(kuò)大找礦遠(yuǎn)景。

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