王 振

（甘肅省地質(zhì)礦產(chǎn)勘查開(kāi)發(fā)局第四地質(zhì)礦產(chǎn)勘查院，甘肅 酒泉 735000）

稀土是化學(xué)走起表中鑭系元素鈧、釔共十七種金屬元素的總稱，根據(jù)稀土元素原子電子層結(jié)構(gòu)和物化性質(zhì)，以及不同的元素在礦物中共生情況和不同的粒子半徑可產(chǎn)生不同的性質(zhì)特征，可以將稀土元素劃分成輕稀土和重稀土兩種類型。對(duì)于大多數(shù)的稀土元素而言，其硅酸鹽沒(méi)有層狀、架狀和鏈狀的構(gòu)造，主要為島狀，且具有較強(qiáng)的親氧性[1]。以稀土元素為主要組成部分的礦物，被稱為稀土礦。這種礦物在地殼中以礦物的形成存在，并攜帶大量的稀土元素，稀土礦主要可以分為作為礦物的基本組成元素、稀土以粒子化合物形式賦存于礦物晶格中一級(jí)構(gòu)成礦物的必要成分三種類型。相比于其他類型的礦石，稀土礦中的稀土元素更加容易被提取，因此具有較高的研究?jī)r(jià)值。

現(xiàn)如今已經(jīng)發(fā)展的稀土礦約有250 中，具有工業(yè)價(jià)值的稀土礦僅有50～60 種，目前具有開(kāi)采價(jià)值的只有10 種左右，由此可見(jiàn)稀土礦在工業(yè)生產(chǎn)中的需求量較大，因此需要加大對(duì)稀土礦的開(kāi)采力度，為工業(yè)生產(chǎn)提供更多的原材料。稀土礦化探是以尋找稀土礦為目標(biāo)的化探方法的總稱，而化探是系統(tǒng)的測(cè)量和研究不同類型天然物質(zhì)中與自然資源有關(guān)的地球化學(xué)指標(biāo)，進(jìn)行資源勘查或預(yù)測(cè)的一種方法。在實(shí)際的稀土礦化探過(guò)程中主要是根據(jù)稀土礦的成礦規(guī)律、礦物特征等因素，確定找礦標(biāo)志和找礦方向，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)稀土礦的開(kāi)發(fā)與挖掘。為了減少稀土礦開(kāi)采工作中消耗的人力和物力，最大程度的降低在稀土礦開(kāi)發(fā)過(guò)程中的安全風(fēng)險(xiǎn)，需要在開(kāi)始開(kāi)采之前對(duì)稀土礦化探的特征進(jìn)行分析，并得出精準(zhǔn)的找礦方向。在此次研究中主要分析的是稀土礦化探異常特征，并在此基礎(chǔ)上得出對(duì)應(yīng)的稀土礦找礦方向。

1 稀土礦化探介紹

稀土礦的成礦的過(guò)程是在巖漿或熱也流體中富集后，在沉淀和礦物形成過(guò)程中進(jìn)行化學(xué)元素的分配，經(jīng)過(guò)長(zhǎng)期風(fēng)化及表生作用下發(fā)生再次富集和分配，經(jīng)過(guò)多次循環(huán)，得出最終的稀土礦。由于稀土礦的成礦，周圍的土質(zhì)特征也會(huì)隨之發(fā)生不變化，形成了稀土礦床和重礦物砂等。稀土礦床既屬風(fēng)化殼類型礦床，也是特殊的礦床，稀土礦化的內(nèi)生因素必須具備母巖稀土豐度與稀土元素賦存、易解的條件，風(fēng)化、氣候、地表水滲透的pH值和構(gòu)造升降持平狀態(tài)等外生因素必須具有利于稀土礦的風(fēng)化殼發(fā)育和保存的條件。綜合稀土礦的成礦過(guò)程以及對(duì)氣候、地形、地貌的要求，得出稀土礦形成的必要條件分別為：母巖的稀土豐富度；稀土在母巖中的賦存狀態(tài)為易風(fēng)化解離的晶格；氣候?yàn)闇貪穸嘤隁夂?；低山及丘陵區(qū)，切割淺的全覆式地貌特征。另外pH 值在[5.5～6.5] 之間最有利于稀土元素的富集[2]。地殼的新構(gòu)造運(yùn)動(dòng)對(duì)形成和包括稀土礦的風(fēng)化殼有著制約性的作用。綜合上述理論可以得出稀土礦床礦石類型以及對(duì)應(yīng)特征的分析結(jié)果，如表1 所示。

2 稀土礦化探異常特征分析

在礦山區(qū)域范圍內(nèi)，稀土礦化探異常特征主要為組合異常，異常區(qū)內(nèi)主要為花崗巖，異常位于侵入巖與地層的接觸帶上，及巖體內(nèi)部。稀土礦化探異常特征組合復(fù)雜，包括多種化學(xué)元素，異常面積較大，峰值較高，具有明顯的濃集中心和濃度分帶，是化探稀土礦產(chǎn)的重要異常因素。結(jié)合稀土礦的成礦類型和特征，分別從多個(gè)異常組成方向進(jìn)行異常特征分析。

2.1 成礦母巖巖相異常特征

稀土礦的成礦母巖以和燕山期花崗巖為主，其中主要為燕山早期花崗巖。母巖巖石類型包括中細(xì)粒- 中粒黑云母二長(zhǎng)花崗巖、中粗粒- 似斑狀黑云母二長(zhǎng)花崗巖等。稀土礦附近的母巖可以分為有色和無(wú)色兩種，其中無(wú)色巖石表面略具淺褐色泥化渾濁，而涉色一級(jí)暗灰色至一級(jí)黃白色。另外黑云母巖石能夠觀察到明顯的淡紅棕色，能夠看到顆粒內(nèi)或邊緣存在稀散分布的不透明礦物。

2.2 礦石的分層異常特征

稀土礦周圍的花崗巖風(fēng)化帶呈現(xiàn)出明顯的分層異常特征，從下至上分別為新鮮基巖層、弱風(fēng)化層、半風(fēng)化層、全風(fēng)化層、亞黏土層和腐殖土層。在稀土礦區(qū)的分層結(jié)構(gòu)中，礦體主要分布在全風(fēng)化層中，根據(jù)稀土礦體埋藏的深度不同，稀土礦體的分布形式可以分為深潛式、表露式和潛伏式。在稀土礦分布的土層中稀土含量最大，通常能夠達(dá)到稀土礦母巖的三到五倍。相比之前重稀土礦的稀土元素的富集程度會(huì)大于清晰圖，并呈現(xiàn)出上部富輕稀土下部重稀土的拋物線型式。

2.3 區(qū)域地球物理場(chǎng)異常特征

稀土礦區(qū)域的物理場(chǎng)異常特征可以分為重力特征和磁場(chǎng)特征兩個(gè)部分，其中重力異常特征就是重力異常平面的等值線圖。觀察重力場(chǎng)的走向，以及重力場(chǎng)值的變化范圍。通過(guò)重力場(chǎng)異常特征的變化能夠反映出稀土礦區(qū)域內(nèi)地質(zhì)構(gòu)造運(yùn)行的強(qiáng)烈程度，而重力的大小和高低程度也代表了不同的構(gòu)造單元[3]。而物理場(chǎng)中的磁場(chǎng)異常特征又可以劃分成航磁異常特征和古地磁特征，在稀土礦區(qū)域范圍內(nèi)搜索正磁異常點(diǎn)，便對(duì)不同的異常位置進(jìn)行標(biāo)記，記錄磁場(chǎng)的正值異常強(qiáng)度、負(fù)值異常強(qiáng)度以及異常范圍。這種航磁異常特征對(duì)于擴(kuò)大稀土礦外圍找礦有著重要意義。古地磁異常特征就是分析稀土礦的巖漿活動(dòng)，以豐山礦田為例，該區(qū)域的巖漿活動(dòng)分為兩期，第一期為花崗閃長(zhǎng)斑巖漿活動(dòng)，第二期為石英閃長(zhǎng)斑巖巖漿活動(dòng)，相比之前第一期巖漿活動(dòng)范圍更大，影響周圍礦石剩磁方向的程度更大，由此可見(jiàn)花崗閃長(zhǎng)斑巖漿是該稀土礦區(qū)成礦的主要熱源來(lái)源。

表1 稀土礦類型與對(duì)應(yīng)特征表

2.4 稀土礦地球化學(xué)異常特征

在稀土礦不同的成礦階段，其內(nèi)部的化學(xué)成分也隨之發(fā)生變化。一般來(lái)講稀土礦中的地球化學(xué)異常特征可以分為主量元素異常特征、微量元素異常特征以及稀土元素異常特征等多種類型，在稀土礦風(fēng)化殼中主量元素具有二氧化硅含量高、強(qiáng)副鋁，原巖堿含量高、鎂、鈣、鈦、錳等金屬含量較低的特征，隨著稀土礦風(fēng)化程度的逐漸增加，其內(nèi)部的鈉和鉀兩種元素的含量均呈現(xiàn)出下降趨勢(shì)。稀土礦在微量元素的組成上，不同的層次中包含的微量元素特征基本一致，均富集銣、釷、鉭、鈰、釹和釤等稀土元素，而虧損鋇、鈮、鍶和銪等元素，其他成礦元素例如鈮、錫和鎢含量較低。

2.5 化探異常特征

根據(jù)稀土礦區(qū)內(nèi)化探掃描袁術(shù)數(shù)據(jù)的統(tǒng)計(jì)和分析，從稀土微量元素異常特征數(shù)據(jù)和異常剖析圖中可以判斷該區(qū)域內(nèi)稀土元素的發(fā)育情況，以及分布特征。從遙感化探的角度來(lái)看，稀土礦區(qū)巖漿巖地貌遙感影像具有淺紫灰、綠、暗綠色彩明顯或隱晦的環(huán)帶或弧線狀特征，環(huán)內(nèi)影紋較粗，水系多呈放射狀。

3 稀土礦成礦規(guī)律與找礦方向

結(jié)合稀土礦的異常特征分析結(jié)果，得出稀土礦的成礦規(guī)律，并確定找礦標(biāo)志與找礦方向。

3.1 成礦規(guī)律

依據(jù)稀土礦不同的地貌特征建立三種成礦模式，分別為平緩山頂、低緩山丘和緩傾山脊，稀土礦體在山體中的成礦分布情況如圖1 所示。

其中平緩商定的整體海拔較高，但延伸較長(zhǎng)且寬度較大，山頂?shù)钠露群推鸱潭容^為平緩，對(duì)于稀土礦巖石風(fēng)化層的保存較好。低緩山丘地形平緩，高度差較小，其中的稀土礦巖石風(fēng)化層以全覆式為主，局部出現(xiàn)裸腳式。稀土礦礦體呈現(xiàn)出一種“一個(gè)山包就是一個(gè)礦體”的特征。在緩傾山脊地貌環(huán)境中，由于海拔較高且分化速率較低，因此稀土礦花崗巖的風(fēng)化層較薄稀土礦體主要賦存在緩傾的山脊上。

3.2 找礦標(biāo)志與找礦方向

參考稀土礦化探異常特征分析結(jié)果以及稀土礦的成礦規(guī)律，分別從地層、構(gòu)造、巖漿巖、圍巖蝕變、物探及地球化學(xué)異常等多個(gè)方面確定找礦標(biāo)志。以物探及地球化學(xué)異常找礦標(biāo)志為例，該類型標(biāo)志的確定就是強(qiáng)度較高的組合異常，與用物探方法探測(cè)的斷裂- 接觸帶構(gòu)造或構(gòu)造交匯部位，是存在隱伏稀土礦礦體的可靠找礦標(biāo)志。同理可以根據(jù)稀土礦礦床內(nèi)勘查線鉆孔中不同標(biāo)高礦石的La、Ce 等稀土元素的質(zhì)量分?jǐn)?shù)與含量，可以判斷稀土礦在礦體中的位置，進(jìn)而推斷礦體的規(guī)模。

圖1 不同地貌類型稀土礦成礦模式示意圖

4 結(jié)語(yǔ)

前人在稀土礦區(qū)圈定的化探異常，濃集中心明顯，濃度分帶性清除，異常強(qiáng)度大，峰值高，個(gè)元素異常相互嵌套，從而在異常區(qū)內(nèi)已有稀土成礦事實(shí)，化探異常為礦致異常。通過(guò)對(duì)稀土礦化探異常特征的分析，并在此基礎(chǔ)上確定對(duì)應(yīng)的找礦標(biāo)準(zhǔn)和方向，為實(shí)際的稀土礦開(kāi)發(fā)提供有價(jià)值的參考數(shù)據(jù)，減少稀土礦開(kāi)發(fā)的勘探成本。