張同林，王俊，溫國棟，張盼盼

(河南省核工業(yè)地質(zhì)局，鄭州 450044)

0 引言

太平鎮(zhèn)稀土礦位于河南省西峽縣太平鎮(zhèn)，是河南省提交的第一個中型輕稀土礦床。經(jīng)三年多的勘查工作，在礦區(qū)內(nèi)共發(fā)現(xiàn)7條稀土礦脈，圈定17個礦體，提交稀土氧化物總量17余萬噸。目前，對該稀土礦的研究主要集中在稀土礦礦物學(xué)、礦床成因等方面[1-6]，對于稀土礦特征、找礦標志及找礦預(yù)測等方面的研究較少。因此，筆者基于在該區(qū)進行野外勘查和取樣測試分析基礎(chǔ)上，系統(tǒng)梳理研究了太平鎮(zhèn)稀土礦礦區(qū)地質(zhì)特征、稀土礦體特征，力圖歸納總結(jié)該類型稀土礦找礦標志和礦找礦方向，為下一步的勘查工作及整體工作部署提供參考。

1 區(qū)域地質(zhì)背景

秦嶺地區(qū)經(jīng)歷了多期次的地質(zhì)構(gòu)造運動，形成北秦嶺造山帶和南秦嶺造山帶，大地構(gòu)造細分為華北南緣陸坡帶、北秦嶺弧后雜巖帶、北秦嶺島弧雜巖帶、中秦嶺弧前盆地系、南秦嶺增生雜巖帶等13個主要構(gòu)造單元[7]。豫西太平鎮(zhèn)稀土礦床就位于北秦嶺造山帶東段北部[1]，也就是位于北秦嶺島弧雜巖(二郎坪弧后雜巖)帶[7]內(nèi)(圖1)；二郎坪弧后雜巖由寬坪群和部分二郎坪群中的基性火山巖與碳酸鹽巖的構(gòu)造塊體與變質(zhì)的古生代深海碎屑巖混雜組成[7]。

圖1 秦嶺造山帶地質(zhì)構(gòu)造簡圖及研究區(qū)位置(據(jù)文獻[7-8]，修編)

研究區(qū)北以欒川斷裂(LLF)為界，與華北陸塊南緣活動邊緣帶相鄰；南以商丹斷裂(SDS：商丹縫合帶)為界。二郎坪構(gòu)造-地層單元呈NW向楔形地體夾持于朱夏斷裂和瓦穴子-喬端斷裂之間，其主要巖性為早古生代二郎坪群變質(zhì)巖和一些花崗巖類，其中早古生代二郎坪群是一套弧后盆地火山-沉積建造[9-10]，是北秦嶺造山帶的重要構(gòu)造-地層單元。區(qū)內(nèi)斷裂構(gòu)造復(fù)雜，巖漿熱液活動頻繁，巖石變形變質(zhì)作用強烈，成礦條件非常有利；二郎坪群海相火山-沉積變質(zhì)巖系，是北秦嶺構(gòu)造帶中重要的鐵銅、鉛鋅等有色金屬成礦區(qū)。

2 礦區(qū)地質(zhì)特征

2.1 地層

太平鎮(zhèn)稀土礦區(qū)出露的地層主要為下古生界二郎坪巖群大廟組、火神廟組，以及沿溝谷、坡地帶出露的新生界第四系(圖2)。

大廟組(Pz1d)在礦區(qū)東南部少量出露，是以黑云石英片巖、黑云斜長片巖等為主的一套變質(zhì)碎屑巖和碳酸鹽巖沉積建造，巖層傾向210°～220°，傾角55°～60°。

火神廟組(Pz1h)出露于礦區(qū)的南部，是礦區(qū)內(nèi)最主要的地層，其主要巖性為斜長角閃片巖、斜長角閃巖、角閃巖、長英質(zhì)巖等，原巖為基性火山巖夾少量碎屑沉積巖[1]。巖層呈單斜產(chǎn)出，傾向210°～230°，巖層傾角因受構(gòu)造活動影響而變化較大，傾角55°～75°，局部可達到80°或近似直立。該地層是礦區(qū)主要的賦礦地層，Ⅲ號、Ⅵ號稀土礦脈賦存在該地層中。

2.2 構(gòu)造

礦區(qū)內(nèi)斷裂構(gòu)造發(fā)育，且有多期次的特點，早期以張性為主，后以壓扭性為主。斷裂構(gòu)造內(nèi)主要被構(gòu)造蝕變巖、角礫巖、碎裂巖、石英脈等充填，沿走向及傾向常見膨脹收縮、分枝復(fù)合等現(xiàn)象。充填的石英脈及斷裂構(gòu)造上下盤圍巖因受后期構(gòu)造的擠壓發(fā)生破碎，在其中發(fā)育了黃鐵礦、褐鐵礦、螢石等礦化。含礦石英脈呈細脈狀，局部石英呈角礫狀。通過對礦區(qū)地質(zhì)填圖發(fā)現(xiàn)，礦區(qū)內(nèi)構(gòu)造主要有NW向、NWW向、NE向三組，其中以NW向構(gòu)造最為發(fā)育，是礦區(qū)的控礦和容礦構(gòu)造，稀土礦體嚴格受NW向構(gòu)造控制。

礦區(qū)內(nèi)發(fā)育的NW向斷裂構(gòu)造主要有6條，其中F2、F3、F4是礦區(qū)內(nèi)主要的控礦斷裂構(gòu)造(圖2)。

圖2 太平鎮(zhèn)稀土礦床礦區(qū)地質(zhì)圖

F3：位于十里溝至李家莊，長約3166 m，寬度0.50～6.35 m，最大寬度約11 m，平均寬度1.92 m，傾向 210°～256°，傾角40°～80°，工程控制礦化帶長度2966 m。該礦化帶產(chǎn)于加里東期斜長花崗巖和火神廟組斜長角閃片巖中，部分地段充填有石英脈，發(fā)育有硅化、黃鐵礦化、螢石化、高嶺土化、褐鐵礦化、綠簾石化、碳酸鹽化等蝕變。

F4：位于草溝至石里溝，長約1380 m，寬度0.88～2.36 m，最大寬度2.58 m，平均寬度1.64 m，傾向 213°～235°，傾角53°～81°，工程控制礦化帶長度約1380 m。該礦化帶產(chǎn)于加里東期斜長花崗巖中，發(fā)育有破碎石英脈和蝕變巖，主要蝕變有硅化、黃鐵礦化、綠簾石化、褐鐵礦化、高嶺土化，局部見有螢石化。

2.3 巖漿巖特征

礦區(qū)內(nèi)侵入巖發(fā)育，主要為燕山期老君山復(fù)式巖體及海西期、加里東期巖體(圖2)。老君山復(fù)式巖體主要出露在礦區(qū)北部，巖性為中斑中粒二長花崗巖、小斑中細粒二長花崗巖、細粒二長花崗巖，形成于早白堊世伸展環(huán)境下。海西期中酸性二長花崗巖位于礦區(qū)南西部，加里東期斜長花崗巖位于礦區(qū)中部，加里東期(輝長)閃長巖位于礦區(qū)東南部。

3 礦床地質(zhì)特征

3.1 礦體特征

太平鎮(zhèn)稀土礦區(qū)共發(fā)現(xiàn)稀土礦脈7條(見圖2)，受北西向構(gòu)造破碎帶控制，其礦化特征、礦化類型基本相同，礦脈呈平行狀分布。其中Ⅰ、Ⅴ、Ⅵ、Ⅶ號礦脈規(guī)模小，Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ號礦脈規(guī)模大，且具有較好的找礦前景。通過工程控制共在礦區(qū)內(nèi)圈定稀土礦體17個，稀土礦體主要賦存于Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ號礦脈中，其中Ⅱ2、Ⅲ5為主礦體，圍巖為斜長角閃片巖和斜長花崗巖。礦體呈脈狀和透鏡狀，產(chǎn)狀與斷裂產(chǎn)狀基本一致。礦體富集出現(xiàn)在產(chǎn)狀變化部位，傾角較陡或平面上轉(zhuǎn)折處富集明顯。

(1)Ⅱ號脈

圈定5個稀土礦體，其中Ⅱ2為主礦體，Ⅱ4為薄脈型礦體。

Ⅱ2礦體位于07號線西148 m，東到08號線東112 m，控制長度1060 m，厚0.69～4.42 m，產(chǎn)狀191°～229°∠50°～76°。礦體控制最低標高+605 m，最高標高+1026 m(圖3)，斜深380 m，最小厚度0.49 m，最大厚度4.42 m，平均厚度2.26 m，均方差1.06，礦體厚度變化系數(shù)46.99%；品位變化區(qū)間為0.943%～5.097%，平均品位2.67%，均方差0.98，品位變化系數(shù)為36.87%。

圖3 西峽縣太平鎮(zhèn)稀土礦Ⅱ號礦體聯(lián)合剖面圖

(2)Ⅲ號脈

圈定6個稀土礦體，其中Ⅲ5為主礦體，Ⅲ6為薄脈型礦體。

Ⅲ5礦體位于32號線以西110 m，東到44號線以東46 m，長度760 m，產(chǎn)狀210°～260°∠50°～84°，礦體控制最低標高+518 m，最高標高+940 m，斜深372 m，最大厚度11.34 m，最小厚度0.89 m，平均厚度3.28 m，均方差2.72，礦體厚度變化系數(shù)82.95%；品位變化區(qū)間為1.17%～7.046%，平均品位2.97%，均方差1.75，品位變化系數(shù)58.93%。

太平鎮(zhèn)稀土礦床礦體基本無后期斷裂破壞及脈巖穿插，反映成礦后基本無斷裂活動；礦體三維空間形態(tài)保存完好，受構(gòu)造影響程度小。礦體與圍巖無明顯的界線，呈漸變過渡關(guān)系，主要通過分析測試劃分確定礦體界線。

3.2 礦石特征

太平鎮(zhèn)稀土礦石呈半自型-自型粒狀結(jié)構(gòu)、鱗片粒狀變晶結(jié)構(gòu)、柱粒狀變晶結(jié)構(gòu)，稀疏浸染狀構(gòu)造和脈狀構(gòu)造(圖4a—圖4b)。主要礦物氟碳鈰礦、石英、重晶石、螢石、方解石、黑云母、綠泥石、黏土礦物、絹(白)云母、斜長石、角閃石、磷灰石、綠簾石、鋯石、黝簾石、高嶺土及少量電氣石、透閃石、陽起石(圖4a—圖4f)，少量氟碳鈣鈰礦，金屬礦物有黃鐵礦(圖4b)、輝鉬礦、磁鐵礦、鈦鐵礦、赤鐵礦、褐鐵礦及黃銅礦、藍輝銅礦。稀土礦物主要為氟碳鈰礦，約占90%，此外在該礦區(qū)中還發(fā)現(xiàn)有直氟碳鈣鈰礦、鈣稀土氟碳酸鹽多體礦物、褐簾石(圖4f)、獨居石、氟鑭礦、羥硅鈰礦、氟鈰礦、富氟硅鈰石、太平石等10多種稀土礦物[1-3,5]。

3.3 圍巖蝕變特征

太平鎮(zhèn)稀土礦圍巖蝕變發(fā)育，多為熱液蝕變，具有蝕變范圍廣泛，蝕變種類多、多期、多次蝕變疊加的特征。主要蝕變有硅化、黃鐵礦化(圖4b)、螢石化(圖4a—圖4b)、重晶石化、碳酸巖化、絹云母化、綠泥石化、綠簾石化等。稀土礦化與硅化、螢石化、重晶石化、黃鐵礦化關(guān)系最為密切。

圖4 太平鎮(zhèn)稀土礦礦石宏觀及微觀照片

礦脈中硅化、黃鐵礦化、螢石化、重晶石、絹云母化、褐鐵礦化發(fā)育地段，稀土礦品位較高。因此，硅化、黃鐵礦化、螢石化、重晶石、絹云母化、褐鐵礦化可以作為該區(qū)稀土礦找礦標志。

3.4 礦石成分特征

太平鎮(zhèn)稀土礦14個稀土礦石樣品的化學(xué)全分析結(jié)果(表1)顯示，礦石主要化學(xué)組成為Si、Al、Fe、Ba、Ca、Na、K、Mg、F、S、La、Ce、Nd和Pr等元素。其中，w(SiO2)=21.25%～82.92%，平均62.96%；w(Al2O3)=2.45%～24.90%，平均11.58%，其變化較大；K2O、Na2O含量較低，w(K2O)=0.30%～2.90%，平均1.55%，w(Na2O)=0.10%～2.96%，平均1.04%，但w(K2O)>w(Na2O)；w(CaO)=0.51%～29.78%，平均5.80%；w(BaO)值較高，一般介于0.20%～6.25%之間，平均1.45%；w(La2O3+CeO2+Nd2O3+Pr6O11)值一般為0.11%～11.38%，平均3.38%。

表1 太平鎮(zhèn)稀土礦石常微量元素含量分析結(jié)果

礦石稀土元素測試分析結(jié)果(表2)顯示，太平鎮(zhèn)稀土礦輕稀土含量w(LREE)=26 187.12×10-6，重稀土含量w(HREE)=82.52×10-6，w(LREE)/w(HREE)=317.34，w(La2O3+CeO2+Nd2O3+Pr6O11)值占稀土總量(w(ΣREE)值)的97.15%，說明太平鎮(zhèn)稀土礦輕重稀土分異明顯，是以Ce、La、Nd、Pr為主的輕稀土礦。

表2 太平鎮(zhèn)稀土礦礦石稀土氧化物化學(xué)分析結(jié)果

3.5 放射性特征

礦區(qū)主要含礦的6條NW向斷裂構(gòu)造，明顯呈現(xiàn)出地面伽瑪總量測值增高現(xiàn)象，一般測值20×10-6～30×10-6，最高值262×10-6，高值區(qū)形態(tài)與含礦構(gòu)造破碎帶基本一致[4]，且和稀土礦化呈明顯的正相關(guān)關(guān)系。因此，高的放射性強度可作為該區(qū)稀土礦找礦的一個重要找礦標志。

同時，經(jīng)取樣分析，礦石中U含量w(U)=0.232×10-6～57.6×10-6，U含量偏低，達不到鈾礦工業(yè)標準；Th元素含量w(Th)值在1.1×10-6～401.8×10-6之間。由圖5可以看出，U與輕稀土元素呈相關(guān)關(guān)系不明顯，但Th與稀土元素曲線非常一致，呈很強的正相關(guān)關(guān)系，由此可以說明稀土礦的高放射性強度與Th含量關(guān)系密切。

圖5 La、Ce、Pr、Nd與Th、U元素強度相關(guān)關(guān)系圖

4 找礦標志及找礦預(yù)測

4.1 找礦標志

通過系統(tǒng)梳理分析太平鎮(zhèn)稀土礦床的礦區(qū)地質(zhì)、礦體特征，并基于野外調(diào)研認識，其區(qū)內(nèi)找礦標志可歸納為以下幾點：

①構(gòu)造環(huán)境標志

從太平鎮(zhèn)稀土礦構(gòu)造環(huán)境看，稀土礦形成于加里東晚期的拉張環(huán)境，秦嶺造山帶的北秦嶺是稀土礦主要找礦位置，其中二郎坪構(gòu)造單元(巖漿島弧)尤為重要。

②斷裂構(gòu)造標志

區(qū)域性深斷裂帶有利于巖漿的侵入，堿性、鈣堿性巖體分布在次一級區(qū)域性深斷裂帶上或其附近，顯示區(qū)域性深斷裂對堿性巖的控制作用，因此斷裂帶附近是有利的找礦位置。拉張環(huán)境下形成的張性斷裂或加里東晚期的分異偉晶巖脈是稀土礦找礦的直接標志。

③巖漿巖標志

二郎坪巖漿島弧是以鈣堿性為主的一套火山巖，屬于裂谷、地塹、地幔上拱帶的拉張環(huán)境，鈣堿性、富堿侵入體的源區(qū)為殼?；煸?。區(qū)內(nèi)早古生代以Ⅰ型為主的花崗巖是稀土礦成礦的巖漿巖前提條件。

④巖性標志

在有利的成礦部位，堿性巖體、鈣堿性巖體和堿性雜巖(碳酸巖)，特別是富含方解石、重晶石和螢石斷裂帶是重要的稀土礦成礦為，可以作為稀土礦找礦的巖性標志。

⑤圍巖蝕變標志

圍巖巖體中廣泛發(fā)育硅化、黃鐵礦化、碳酸巖化、重晶石化、螢石化，尤其是碳酸巖化、螢石化，是該區(qū)稀土礦一種很好的找礦標志。

⑥礦物組合標志

通過野外觀察發(fā)現(xiàn)，礦區(qū)內(nèi)礦石具有典型的4種礦物共生組合特征，分別為：石英-方解石-輝鉬礦礦物共生組合；石英-重晶石-方解石-氟碳鈰礦-黃鐵礦礦物共生組合；石英-螢石-重晶石-氟碳鈰礦石英礦物共生組合；褐鐵礦-褐簾石-黃鐵礦-藍銅礦-氟碳鈰礦-螢石-重晶石-方解石礦物共生組合。這些礦物組合標志可以作為該區(qū)重要的稀土礦找礦標志。

⑦放射性找礦標志

礦區(qū)內(nèi)稀土礦與放射性強度具有密切的正相關(guān)關(guān)系，其主要與Th含量密切相關(guān)，因此高的放射性強度(或地面伽瑪總量測值)可以作為該區(qū)稀土礦找礦的放射性找礦標志。但值得注意的是雖然稀土礦總量與放射性總量存在正相關(guān)關(guān)系，但放射性測值很高(如大于500×10-6)時，其稀土總量未必含量就高。

⑧采礦遺跡標志

稀土礦與螢石、鉬、鋇等具有較好的共生關(guān)系，因此歷史遺留的螢石礦及金礦等采礦坑洞、礦渣堆等采礦遺跡對稀土礦找礦具有指示作用，是該區(qū)稀土礦最直接的找礦標志。

4.2 找礦遠景

呈狹窄條帶夾持于瓦穴子—喬端和朱陽關(guān)—夏館兩大斷裂之間的二郎坪單元，屬被強烈壓縮改造的地體。經(jīng)大量野外調(diào)查和綜合研究表明，區(qū)域主體褶皺構(gòu)造是以太平鎮(zhèn)—板山坪為主背斜，形成南北兩翼大致對稱，緊密線狀復(fù)式倒轉(zhuǎn)褶皺。褶皺呈緊閉線狀、軸面近直立，脊線走向290°，其延伸方向與區(qū)域構(gòu)造方向一致。以太平鎮(zhèn)—瑞源一帶發(fā)育最好(圖6)。背斜軸部出露為火神廟組變細碧巖—石英角斑巖系，太平鎮(zhèn)—瑞源主背斜對區(qū)內(nèi)鐵銅、鉛鋅、金銀礦產(chǎn)具有明顯的控制作用。特別是內(nèi)鄉(xiāng)瑞源、老龍窩、嵩縣油路溝、大青溝一帶，沿背斜軸部及南北兩翼，有多個鐵銅、鉛鋅、金銀等礦帶、礦點、礦化點分布，且以Au、Ag、Cu、Pb、Zn為主的化探綜合異常強度高、規(guī)模大，各元素之間套合的比較好，其找礦意義重大。

圖6 內(nèi)鄉(xiāng)瑞源—嵩縣油路溝太平鎮(zhèn)—板山坪二郎坪群主背斜地質(zhì)構(gòu)造剖面圖

由于太平鎮(zhèn)稀土礦氟碳鈰礦U-Pb年齡介于412 Ma±18 Ma—425 Ma±21 Ma之間，稀土礦與二郎坪群中的加里東期巖體成礦密切，因此該稀土礦成礦時代應(yīng)為加里東晚期，屬俯沖型巖漿晚期的產(chǎn)物。根據(jù)太平鎮(zhèn)稀土礦的成礦地質(zhì)背景、成礦時代及找礦標志等特征的研判，認為在研究區(qū)太平鎮(zhèn)-板山坪復(fù)式背斜核部附近的加里東晚期I型花崗巖張性斷裂帶中開展尋找太平鎮(zhèn)式稀土礦的遠景良好；在研究區(qū)東南外圍對歪頭山組中的加里東期I型花崗巖中張性斷裂帶開展太平鎮(zhèn)式稀土礦找礦工作是今后的找礦方向。

5 結(jié)語

(1)太平鎮(zhèn)稀土礦共發(fā)現(xiàn)稀土礦化帶7條，圈出稀土礦體17個，稀土礦體呈脈狀和透鏡狀，嚴格受北西向構(gòu)造破碎帶控制，產(chǎn)狀與斷裂產(chǎn)狀基本一致。

(2)太平鎮(zhèn)稀土礦是以Ce、La、Nd、Pr為主的輕稀土礦礦床，最主要的礦石礦物為氟碳鈰礦。

(3)稀土礦圍巖蝕變具有蝕變范圍種類多、多期、多次蝕變疊加的特征。其中，硅化、黃鐵礦化、螢石化、重晶石、絹云母化、褐鐵礦化與稀土礦化關(guān)系密切，可以作為該區(qū)稀土礦找礦標志。

(4)稀土礦與放射性強度具有密切的正相關(guān)關(guān)系，是該區(qū)稀土礦的放射性找礦標志。

(5)以加里東期I型為主的花崗巖是稀土礦成礦的巖漿巖前提條件，富含方解石、重晶石和螢石斷裂帶是稀土礦重要的找礦位置；石英-方解石-輝鉬礦、石英-重晶石-方解石-氟碳鈰礦-黃鐵礦、石英-螢石-重晶石-氟碳鈰礦、褐鐵礦-褐簾石-黃鐵礦-藍銅礦-氟碳鈰礦-螢石-重晶石-方解石等四種類型礦物共生組合是該區(qū)稀土礦找礦的礦物組合找礦標志；螢石礦及金礦等采礦遺跡是稀土礦最直接的找礦標志。

(6)太平鎮(zhèn)稀土礦與侵入二郎坪群中的加里東期I型花崗巖體密切相關(guān)，因此，研究區(qū)太平鎮(zhèn)-板山坪復(fù)式背斜核部附近加里東晚期張性斷裂帶及其分布區(qū)是今后尋找太平鎮(zhèn)式稀土礦的找礦方向及遠景區(qū)。