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        礦產資源研究所“三稀”礦產研究與找礦實踐70年歷程*
        ——回顧與啟示

        2021-09-03 07:55:02楊岳清王登紅劉善寶王成輝郭維明
        礦床地質 2021年4期
        關鍵詞:成礦

        楊岳清,王登紅,孫 艷,趙 芝,劉善寶,王成輝,郭維明

        (自然資源部成礦作用與資源評價重點實驗室中國地質科學院礦產資源研究所,北京100037)

        稀有(Li、Be、Rb、Cs、Nb、Ta、Zr、Hf)、稀土(鑭系元素+Y)和稀散元素(Ga、In、Ge、Se、Te、Tl、Sc、Re)(本文中簡稱“三稀”,英文簡稱3R)在地殼中的含量很低,或者主要處于分散狀態(tài),或者較難提取,因此,它們被人類利用的時間都較晚。比如稀土元素,從1794年發(fā)現Y(實際上是ΣY組)、1803年發(fā)現Ce(實際上ΣCe組),到1947年分離出Pm,共發(fā)現16個稀土元素,先后經歷了153年。從1950年代開始,人們才逐步了解到稀土元素的本性,開始了在國民經濟中應用稀土元素。在稀有元素中,Li是1817年瑞典科學家在分析鋰輝石時,確定有一種未知元素的存在,但到1855年才分離出游離狀態(tài)的金屬鋰,而直至在第二次世界大戰(zhàn)中發(fā)現鋰化合物的特殊性后,它才被廣泛應用。1798年科學家在分析綠柱石時,確定了一種未知元素的存在,但直到1828年德國化學家才獲得氧化鈹,鈹的工業(yè)應用也是在第二次世界大戰(zhàn)中得到空前發(fā)展。鈮和鉭分別發(fā)現于1801年和1802年,但直到1864年瑞士化學家才獲得金屬鈮,1903年瑞典科學家Werner Von Bolton首次獲得金屬鉭,2種金屬的廣泛應用直到1950年代,鉭和鈮的分離萃取技術出現后才真正實現。鈧、鎵、鍺、銦、鉈、硒、碲等稀散元素的發(fā)現歷史也普遍較早,但分離出純金屬元素也是很晚的事情,而其應用更是在第二次世界大戰(zhàn)后,由于分析測試技術的提高和純金屬提取成本的下降,才在某些工業(yè)領域中得以應用。

        目前,稀有、稀土和稀散元素礦產品已成為尖端和國防工業(yè)不可缺少的材料,而且也正朝著更廣泛的民生產品邁進。

        1949年后,中國地質學家才認識到稀有、稀土和稀散元素,并考慮尋找和應用它們。1954年中華人民共和國地質部成立,部長為中國著名地質學家李四光,在地質部下屬的各局中匯集了眾多優(yōu)秀的礦產地質專家。1956年,為使礦產地質工作在找礦實踐和成礦理論的結合上更上一層樓,成立了直屬地質部領導的礦物原料研究所,其中“三稀”礦產尋找和研究仍是重點之一,此研究工作一直得到從地質部特調到該所任職的孟憲民、謝家榮、郭文魁、宋叔和、蔣溶、陳正、郭宗山、黃蘊慧等知名專家的關心和指導。幾十年來,礦物原料研究所雖幾次改名,從地質部礦床地質研究所→中國地質科學院地質礦產研究所→中國地質科學院礦產資源研究所,但三稀資源的尋找和研究工作一直在蓬勃進行著,并取得了顯著成績。

        另外,一些工業(yè)部門和中國科學院也有眾多的“三稀”礦產地質學家。在大家的共同積極參與下,中國的稀有、稀土和稀散元素地質勘查和研究工作從此走上了一條既有長遠規(guī)劃、又快速發(fā)展的道路。本文對中國地質科學院礦產資源研究所的科學家們在過去70年在三稀礦產研究方面的主要成果作了回顧性的綜述,以啟未來。

        1 “三稀”研究起步階段

        1950年—1970年是中國礦產資源調查起步階段,有些稀有金屬礦山也創(chuàng)造了奇跡,對促進中國經濟、特別是國防工業(yè)高速發(fā)展做出了巨大貢獻。

        1.1 典型礦床

        (1)新疆可可托海稀有金屬礦床

        可可托海3號花崗偉晶巖脈的勘探開發(fā),開創(chuàng)了中國尋找稀有金屬礦產的先例,奠定了中國稀有金屬成礦理論、地質勘探與采、選、冶工業(yè)的基礎。

        可可托海3號花崗偉晶巖型稀有金屬礦床,發(fā)現于1935年,之后很快受到蘇聯(lián)地質專家和礦業(yè)界的關注,大量綠柱石和鈮鉭鐵礦等稀有金屬礦產被陸續(xù)開采并運往蘇聯(lián)。1950年3月1日,中國和蘇聯(lián)聯(lián)合成立了“中蘇有色及稀有金屬股份公司”,對新疆阿勒泰地區(qū)、以可可托海3號礦脈為主體的稀有金屬礦床開展了有計劃的勘查和開發(fā)。1955年1月1日起,中蘇聯(lián)營的股份公司下屬全部企業(yè)由中國新疆有色公司獨管,雖然采出的巨量稀有金屬礦產品仍全部出口蘇聯(lián)用于抵債,但對這些寶貴礦產品的管控起到了十分重要的作用。從1962年起,稀有金屬礦產品停止了出口,直接提供給中國剛起步的尖端企業(yè)和國防工業(yè)。1964年中國第一顆原子彈成功爆炸;1967年第一顆氫彈成功爆炸及1970年中國第一顆人造衛(wèi)星“東方紅”繞地球運轉,可可托海3號礦脈中的稀有金屬起到了極其重要的作用,也堅定了中國加快尋找稀有金屬礦產、促進高科技工業(yè)發(fā)展的決心。另外,3號脈通過幾十年的開發(fā),它所展現出來的礦物形態(tài)和結構,鋰、鈹、鈮鉭、銣、銫、鋯、鉿等稀有金屬礦產在礦脈中共同富集特征,及其稀有金屬礦物晶體巨大、形態(tài)完美,震驚了全世界,其中,鋰輝石和磷鋰鋁石完整晶體可達數米,綠柱石晶體質量達30 t,鈮鉭鐵礦晶體質量達60余kg,銫沸石的晶體質量達9 t,透明水晶質量達500 kg,黃玉單晶質量達17 kg,海蘭寶石晶體質量達16 kg,等等。3號脈已成為世界稀有礦產品的聚寶盆,為中國深入研究稀有金屬偉晶巖成巖成礦作用提供了極其寶貴的實驗場地。

        在3號脈發(fā)現并開發(fā)的啟示下,新疆阿勒泰地區(qū)偉晶巖型和花崗巖型稀有金屬礦產的尋找也有了較大進展,阿木拉宮、大哈拉蘇、蒙庫卡拉蘇及阿斯喀爾特等礦床就是在20世紀60年代先后發(fā)現的。礦床地質研究所于志鴻等人1960年從蘇聯(lián)留學回國后,也立即投入到新疆阿勒泰地區(qū)稀有金屬偉晶巖的考察和研究工作,為中國稀有礦產資源的探索做出了貢獻。

        (2)內蒙古白云鄂博鈮-鐵-稀土礦床

        白云鄂博鈮-鐵-稀土礦床,最早于1927年由中國地質學家丁道衡先生發(fā)現于,但其中的稀土元素礦物直到7年之后才由何作霖先生確認。1935年,何作霖在《中國地質學會會志》上發(fā)表了《綏遠白云鄂博稀土類礦物的初步研究》,產生很大震動。雖然當時對稀土元素在工業(yè)上的應用還未提到議事日程上,但它在磁、光、電等方面的優(yōu)異性能已逐步被西方國家所關注,促使人們探尋和利用稀土元素資源。

        新中國成立后,中華人民共和國政務院在1950年就專門組建241地質隊對白云鄂博鐵礦開展普查工作。1953年,剛從東北地質局調到241地質隊的著名地質學家陳鑫,根據何作霖先生的鑒定資料,在白云鄂博礦區(qū)的白云巖中發(fā)現高含量的稀土元素。為此他專門設計了地表采樣方案,按200 m線距,25 m為一樣段,在25 m內,每隔2 m采一塊樣,然后累計合為一個樣品,試圖在鐵礦體中及外圍進一步了解稀土元素的分布特征。1954年,241隊就初步圈定出了稀土礦化帶的范圍,指出了稀土資源的成礦遠景,由此,初步揭開了白云鄂博這個全球最大稀土礦床的神秘面紗。1953年初,程裕淇在一些重要地質會議講話和地質學報上發(fā)表論文,提出了白云鄂博礦床屬于“特種高溫熱液交代”成因的觀點。

        為了進一步查明白云鄂博的稀土資源,1963年6月,地質部專門組建105地質隊對白云鄂博鐵礦中的稀土元素開展深入評價工作。地質部礦床地質研究所的白鴿等同志受相關部門委托參與了其中的部分工作。1964年,白鴿在查閱105隊提供的菠蘿頭地區(qū)白云巖中礦化分析資料時,發(fā)現一些白云巖中Nb2O5的含量明顯偏高,第二天,白鴿到原采樣點又采取了15 kg樣品,經分析w(Nb2O5)達到0.32%,再取樣化驗后,其含量更高。后來,白鴿等人通過對樣品礦物組成的查定,發(fā)現了鈮鐵礦,這在白云鄂博礦區(qū)是首次發(fā)現,后經深入工作,在白云鄂博東礦以東到菠蘿頭礦段東部3.5 km長的白云巖分布區(qū)發(fā)現了一個鈮礦化帶,礦化帶中除有鈮鐵礦外,還有鈮鈣礦、易解石、褐鈰鈮礦等鈮稀土元素礦物(白鴿,1965)。這一重大發(fā)現,立即受到相關部門的高度重視。1966年12月,105隊提交了《白云鄂博鐵礦稀有稀土元素綜合評價報告》,其中Nb2O5總儲量為660萬t。

        1.2 香花石和含鈹條紋巖的發(fā)現

        中華人民共和國地質部成立后,在其下屬地質勘查局工作的孟憲民先生認真回顧和研究了他在1935年于湖南香花嶺地區(qū)工作所著的《湖南臨武香花嶺錫礦地質》和系列圖件資料,并將其與美國新墨西哥州的含鈹條紋矽卡巖做了詳細對比后,發(fā)現二者有相似之處,進而大膽提出在香花嶺地區(qū)也可能存在類似的鈹礦。1954年,孟先生再次到香花嶺尋找含鈹條紋巖,并指示同行晚輩黃蘊慧和杜紹華再去香花嶺地區(qū)開展深入工作,1957他又親自帶領黃蘊慧、杜紹華再次赴香花嶺工作,最終確定了含鈹條紋巖在香花嶺地區(qū)的存在,并初步查明了形成環(huán)境和分布范圍。更值得一提的是,這次考查在一條鈹礦細脈中發(fā)現了一種淺褐黃色圓粒狀礦物,將樣品帶回北京剛組建的礦物原料研究所,經多種手段綜合鑒定,確定其為前所未有的新礦物,即后來大名鼎鼎的香花石(圖1a;黃蘊慧等,1958)。該新礦物迅速得到國際新礦物命名委員會的全票認可。這是新中國成立后,中國發(fā)現的第一個新礦物,在國內外備受關注。香花石的分子式為:Ca3Li2[BeSi4]3F2,其w(BeO)高達15.7%,w(Li2O)為5.85%(黃蘊慧等,1958)。

        圖1 香花嶺含鈹條紋巖(據趙一鳴等,2017)a.香花石-金云母交代巖;b.鐵鋰云母-金綠寶石條紋巖Fig.1 Photographs of Beryllium bearing striped rocks in Xianghualing(after Zhao et al.,2017)a.Xianghualite-phlogopite metasomatite;b.Zinnwaldite-chrysoberyl striped rocks

        1959年,地質部礦物原料研究所的趙春林在香花嶺條紋巖中又發(fā)現了一種新礦物,即鋰鈹石,分子式 為:Li[BeSi4],其w(Li2O)為23.43%,w(BeO)為25.47%。該礦物于1964年被國際新礦物命名委員會確認(趙春林,1964)。孟憲民、黃蘊慧等人于1958年前后在香花嶺地區(qū)的工作為后期深入探討香花嶺地區(qū)的成巖成礦作用奠定了良好的基礎,也為在中國尋找鈹資源開辟了新路。在此期間,袁忠信(1958;1959)對中國鈹礦床的成因類型和工業(yè)類型也初步做了總結。

        1.3 其他地區(qū)的稀有、稀土和稀散元素工作

        在此期間,中國其他地區(qū)的三稀礦產資源的勘查和研究也不同程度取得了較大進展。

        (1)廣東首次發(fā)現花崗巖型稀有元素礦床

        1960年前后,廣東省地質局在開展1∶20萬區(qū)調時,在多幅圖的水系沉積物和殘坡積中發(fā)現了鈮鐵礦、褐釔鈮礦等鈮鉭礦物(丁孝石等,1964)。進一步追索,發(fā)現了博羅524、525、紫金白石坑等多處花崗巖風化殼型及其下的花崗巖型鈮鉭礦床。其后,在湖南省姑婆山等地也陸續(xù)發(fā)現了類似礦產地。礦床地質研究所陳德潛、丁孝石、高紀生、李俊華等同志從1961年到1964年積極參與了上述地區(qū)的找礦與研究工作(陳德潛,1963;1964),初步查明含礦巖體屬于黑磷云母-鐵鋰云母堿長花崗巖,巖體中鈮鉭含量雖不是很高,但當露頭經風化后,在其風化殼或附近的殘坡積中可以形成鈮鉭礦物砂礦,由于易采易選,滿足了國家急需。

        (2)江西發(fā)現多種稀有金屬礦化花崗巖

        1966年—1968年,楊岳清和高紀生等在前人工作基礎上,對江西贛南地區(qū)的一些花崗巖和花崗偉晶巖型稀有金屬礦床開展了調查研究,取得了新成果(楊岳清等,1968):①厘定了海羅嶺鋰白云母堿長花崗巖型鈮鉭礦床的成礦特征,含礦巖體的淺成隱爆特征明顯,斑狀結構發(fā)育,鈮鉭礦物與基質中的鈉長石密切伴生,在晚期云英巖中,鈮鉭礦物特別是細晶石也非常富集;②查明了姜坑里黑磷云母-鐵鋰云母堿長花崗巖型鈮鉭礦床的成礦特征,含礦巖體周邊有一個似偉晶巖殼,含礦巖體自下而上出現一定的巖相分帶(圖2),礦化主要發(fā)育在云英巖帶和富鈉長石堿長花崗巖中,稀有元素礦物主要為鈮鉭鐵礦;③對西江排花崗偉晶巖型鈮鉭鋰礦床進行了較深入研究,查明了礦化分帶(路峰等,1975),為拓展找礦前景指明了方向。值得一提的是,偉晶巖中具環(huán)帶結構的粗晶鋰電氣石非常發(fā)育,引人注目,將一般稀有金屬礦床拓展到寶玉石礦床的研究,提升了礦產資源的經濟價值和社會價值。

        圖2 江西姜坑里鈮鉭礦區(qū)1號礦體巖相分帶示意圖1—似偉晶巖帶(Ⅰ);2—云英巖帶(Ⅱ);3—富鈉長石花崗巖帶(Ⅲ);4—鐵鋰云母堿長花崗巖帶(Ⅳ);5—二云母長花崗巖(Ⅴ);6—震旦系淺變質巖;7—鉆孔及編號Fig.2 Lithofacies zoning diagram of No.1 orebody in Jiangkengli Nb-Ta mining area,Jiangxi Province1—Hierographic pegmatoid zone(Ⅰ);2—Greisen zone(Ⅱ);3—Albite-rich granite zone(Ⅲ);4—Zinnwaldite alkali feldspar granite zone(Ⅳ);5—Two mica granite zone(Ⅴ);6—Sinian epimetamorphic rocks;7—Drill holes and number

        1961年—1964年,礦床地質研究所于志鴻、付同泰、馮家麟、邴力夫、甘源明等同志對秦嶺東段稀有金屬花崗偉晶巖開展了深入且較全面的研究工作(于志鴻等,1964),查明灰池子黑云母花崗巖為外圍含稀有金屬偉晶巖的母巖,外圍偉晶巖根據礦物成分的差異,可分成4個類型,灰池子花崗巖接觸帶附近為含稀土元素礦化的偉晶巖,向外依次是含鈹偉晶巖→含鋰偉晶巖和含鈮鉭偉晶巖。1960年—1962年,于志鴻和張慶松等還研究了云南龍陵黃連溝含鈹花崗偉晶巖。1964年—1968年,白鴿、袁忠信和楊岳清對甘肅玉門潘家井的鈮鉭礦化花崗偉晶巖、新疆星星峽鈮鉭礦化花崗巖及青海烏蘭縣北部的含鈹花崗偉晶巖進行了野外考察和綜合研究(白鴿等,1968)。這些工作為其后找礦新突破奠定了基礎。

        早在1959年—1960年,中國地質科學院聯(lián)合長春地質學院、廣東省地質科學研究所等十余個單位100多人組成的大寶山綜合地質普查勘探研究隊開始了對大寶山Te、Re等稀散元素資源的勘查和研究,隊長為中國地質科學院習東光副院長,技術負責為謝家榮、郭文魁、張有正、覃慕陶4人。在大量工作基礎上,編有《廣東韶關大寶山多金屬礦區(qū)綜合地質普查勘探方法研究》。1961年—1963年,胡小蝶、劉夢庚、孫忠和等同志還對當時中國最大的銅礦——甘肅白銀廠銅礦中的Se、Te等稀散元素進行了評價研究,為稀散元素的綜合利用提供了科學數據(劉夢庚,1962;胡小蝶等,1963)。

        在此期間,中國其他部門的稀有金屬礦產勘查工作也有重大進展,包括1967年—1974年期間在廣西探明的老虎頭、水溪廟大型堿長花崗巖型鈮鉭礦床,1968年—1969年在江西宜春探明的414堿長花崗巖型鈮鉭鋰鈹礦床等。四川西部對花崗偉晶巖型稀有金屬礦床的勘察也有重大突破。

        總之,在1950年至1970年的20年間,中國“三稀”地質工作總體上處于起步摸索階段,但可可托海3號稀有金屬礦脈和白云鄂博鈮-稀土-鐵礦床的成功勘探與綜合開發(fā)取得了輝煌成就,相應的科學研究也成績斐然,為中國國民經濟發(fā)展、特別是國防和尖端科技打破國外壟斷奠定了堅實的基礎。

        2 “三稀”研究全面發(fā)展階段

        1971年—2002年,中國三稀資源的探查獲得全面高速發(fā)展,并在多領域取得重大突破。礦床地質研究所的科研人員一直為此奮戰(zhàn)在諸多戰(zhàn)場。

        2.1 稀有金屬礦產領域的重大進展

        2.1.1 對新疆3號脈及阿勒泰稀有金屬成礦帶有了全新的認識

        通過前幾十年對新疆可可托海3號脈的勘探、開發(fā),已逐步走上了一條高效和充分利用稀有金屬礦產資源的道路。礦床地質研究所鄒天人等科研人員從20世紀60年代末開始,對可可托海3號脈、阿勒泰稀有金屬成礦帶及新疆稀有稀土金屬成巖成礦作用和找礦做出了重要貢獻。

        3號脈位于可可托海礦田的北東部位,在空間形態(tài)上呈“草帽狀”,其上部為一接近垂直的橢圓形巖鐘,下部為緩傾斜的脈體(圖3),走向長200 m,沿傾向長1500 m,脈體和圍巖-斜長角閃巖的侵入關系清楚,結構分帶完整,世界上獨一無二(鄒天人等,1986;2006)。在上部的巖鐘體中可以劃分出9個結構帶,由外向內是:Ⅰ帶—文象變文象偉晶巖帶;Ⅱ帶—糖晶狀鈉長石帶;Ⅲ帶—塊體微斜長石帶;Ⅳ帶—白云母-石英帶;Ⅴ帶—葉鈉長石-鋰輝石帶;Ⅵ帶—石英-鋰輝石帶;Ⅶ帶—白云母-薄片狀鈉長石帶;Ⅷ帶—鋰云母-薄片狀鈉長石帶;Ⅸ帶—塊體微斜長石-石英帶。緩傾斜部分可劃分出7個結構帶,由3個連續(xù)的帶和4個不連續(xù)的帶組成。3個連續(xù)帶是:文象變文象偉晶巖帶;糖晶狀鈉長石帶;細粒鈉長石帶。4個不連續(xù)帶是:塊體微斜長石帶;白云母-石英帶;葉鈉長石-石英-鋰輝石帶;鋰云母-薄片狀鈉長石帶。

        圖3 可可托海3號脈1號勘探線剖面圖(據新疆有色勘探局有色701隊)1—第四系;2—斜長角閃巖;3—文象-變文象偉晶巖;4—細粒偉晶巖;5—糖晶狀鈉長石偉晶巖;6—塊體微斜長石偉晶巖;7—白云母-石英偉晶巖;8—鈉長石-鋰輝石偉晶巖;9—石英-鋰輝石偉晶巖;10—白云母-薄片鈉長石偉晶巖;11—石英核;12—鉆孔號及標高Fig.3 Geologic section of exploration line 1 through the No.3 pegmatite vein in Keketuoha(ifrom No.701 Brigade of Xinjiang Nonferrous Exploration Bureau)1—Quaternery;2—Plagioclase amphibolite;3—Graphic-hierographic pegmatite;4—Fine-grained pegmatite;5—Sugar crystal albite pegmatite;6—Massive microcline pegmatite;7—Muscovite quartz pegmatite;8—Albite-spodumene pegmatite;9—Quartz-spodumene pegmatite;10—Muscovite-flaky albite pegmatite;11—Quartz core;12—Borehole number and elevation

        3號脈的不同結構帶中,稀有金屬礦化和相應礦物的發(fā)育程度各不相同。w(Li2O)在3號脈中平均為0.356%,但主要集中在Ⅴ、Ⅵ、Ⅷ帶,其中84%的Li2O構成鋰礦物。w(Rb2O)在全脈平均為0.108%,主要分布在Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅶ、Ⅷ和Ⅸ帶,分散于鉀長石和云母中。w(Cs2O)平均為0.019%,但只有Ⅷ、Ⅸ帶形成銫礦體,大部分銫分散于綠柱石等礦物中。w(BeO)平均為0.063%,主要集中在Ⅱ、Ⅳ帶,賦存礦物主要為綠柱石及少量金綠寶石。Nb2O5和Ta2O5主要集中在Ⅳ、Ⅴ、Ⅵ、Ⅶ、Ⅷ帶,主要形成鈮鉭礦物,尤其是90%的Ta以礦物形式存在。w((Zr,Hf)O2)在3號脈中平均為0.0037%,賦存礦物為鋯石;w(HfO2)在鋯石中從Ⅰ帶到中部的Ⅶ帶,由2.8%→4.19%→4.98%→7.87%→8.09%→8.21%→13.54%,充分反映了鉿向偉晶巖巖漿晚期富集的特征。伴隨同心環(huán)狀構造帶的形成,其稀有元素礦化順序為:Be→Be-Nb-Ta→Li-Be-Nb-Ta-Hf→Nb-Ta-Hf→Ta-Cs-Li-Rb-Hf。

        鄒天人等(1986;2006)通過大量工作,認為3號脈是在一個封閉良好的環(huán)境中,原始巖漿經歷了長時間的分異結晶作用,可能始于海西中期,一直持續(xù)到燕山期。這在世界各地花崗偉晶巖的形成歷程中絕無僅有,乃是世界上最典型的重熔花崗巖漿分異形成的稀有金屬花崗偉晶巖。

        除了3號脈,鄒天人和楊岳清等人在新疆有色706隊的配合下,對阿勒泰柯魯木特112號特大型稀有金屬偉晶巖脈開展了大量工作(鄒天人等,1982)。研究表明,該脈由一條主脈和兩條支脈構成,脈體侵入于震旦系—中-上奧陶統(tǒng)二云母片麻巖中,地表出露長度1200 m,地表平均厚3.81 m,向下有膨脹變寬趨勢。脈體中可劃分出6個礦物組合帶:①中粗粒偉晶巖帶,分布于脈體的上下盤,約占脈體的7.7%,礦物組合以微斜長石和石英為主,伴有少量白云母和鋰輝石;②塊體偉晶巖帶,分布于①帶的內側,約占脈體的13%,較①帶鋰輝石含量較高;③石英-鈉長石-鋰輝石帶,約占脈體的70%,也是主要的含礦帶,分布在脈體中部和偏下部位,礦物組成中既有早期分異結晶的產物,也有晚期流體相交代作用的產物;④白云母-鈉長石集合體,約占脈體的0.20%,是富鈉和揮發(fā)組分的流體結晶產物;⑤鈉長石-白云母-石英集合體,呈不規(guī)則小巢狀或脈體零星分布,約占脈體的0.1%左右;⑥糖晶狀鈉長石集合體,是該脈形成最晚期的產物,呈小巢狀零星布于礦脈下盤。

        柯魯木特112號脈體中,w(Li2O)平均為1.313%,絕大多數來自鋰輝石,鋰輝石數量達18.44%,w(BeO)平均0.055%,主要賦存礦物為綠柱石,w(Nb2O5)平均為0.0134%,w(Ta2O5)平均為0.0127%,主要賦存礦物為鈮鉭鐵礦和細晶石。鋰、鈹和鈮鉭元素構成獨立礦物的概率均高于可可托海3號脈。因此,柯魯木特112號脈也是一條工業(yè)價值很大的Li、Be、Nb、Ta花崗偉晶巖型礦脈。

        可可托海3號脈與柯魯木特112號脈同處于中國非常重要的阿爾泰山稀有金屬、寶石和白云母偉晶巖成礦帶,已發(fā)現偉晶巖脈10萬余條,集中分布在35個偉晶巖礦田中,依據控礦構造單元,可劃分為“哈龍-青河”和“加曼哈巴-大喀拉蘇”兩個成礦亞帶。前者出露的侵入巖主要是加里東晚期和海西中-晚期花崗巖,占該亞帶面積的80%以上,在其周圍分布有22個偉晶巖田,約占阿爾泰偉晶巖脈總數的70%,稀有金屬礦化發(fā)育,是新疆最典型的稀有金屬花崗偉晶巖成礦帶,找礦潛力巨大?!凹勇?大喀拉蘇”成礦亞帶中出露的侵入巖主要是海西中-晚期花崗巖,偉晶巖脈占阿爾泰偉晶巖脈總數的30%,可劃分出13個偉晶巖礦田,以Be、Nb、Ta礦化為主,個別偉晶巖有Li礦化。

        在國家305項目的大力支持下,鄒天人等(2006)對新疆稀有、稀土金屬礦產的區(qū)域成礦規(guī)律進行了全面研究和系統(tǒng)總結,出版了《中國新疆稀有及稀土金屬礦床》,取得了顯著成果:①新疆稀有金屬礦床主要分布于阿爾泰山、天山、帕米爾-昆侖山等造山帶;②稀有金屬礦化與花崗巖具有密切的成因聯(lián)系;③花崗偉晶巖型是新疆稀有金屬礦化的主要類型,但阿斯喀爾特含鈹花崗巖也是非常重要的鈹礦化類型(鄒天人等,1996);④在新疆可劃分出4個稀有金屬成礦帶、11個成礦亞帶、10個礦集區(qū)和47個礦田,是新疆今后尋找稀有金屬礦床的主要地區(qū);⑤新疆的稀土礦床主要與堿性巖漿活動有關,可將它們分為堿性花崗巖型、堿性正長巖型和碳酸巖型,其中稀土礦產不僅價值巨大,鈮(鉭)、鋯等也有很好的綜合利用價值,代表性礦床如下。

        新疆拜城縣的波孜果爾堿性花崗巖型稀土-鈮(鉭)-鋯礦床(鄒天人等,2002),含礦巖體呈東西向展布的巖株,侵入于上志留統(tǒng)的厚層大理巖中,出露面積約3.68 km2。礦石礦物主要為燒綠石和鋯石,次為硅鋯鈣石、獨居石、磷灰石、釷石和硅鈣釷礦。礦床中w(Nb2O5)為0.068%,w(Ta2O5)為0.0057%,w((Zr,Hf)O2)為0.1708%,w(ΣREE)為0.0765%。估算Nb2O5資源量約19萬t,Ta2O5約為1.6萬t,鋯石約為71萬t,ΣREE約21萬t。其潛在資源量巨大。

        新疆尉犁闊克塔格西堿性正長巖型稀土-鈮-鉭-鋯礦床,含礦巖體呈扁平的橢圓形巖株,出露面積17.5 km2。礦石礦物主要為燒綠石、鋯石、硅鈦鈰鑭礦和鈮鈣釷石。w(Nb2O5)為0.0544%,w(Ta2O5)為0.0068%,w(ZrO2)為0.2099%,w(HrO2)為0.01%,w(REE)為0.0984%。根據初步估算,Nb2O5資源量為1.06萬t,Ta2O5為1321 t,ZrO2為4.08萬t,ΣREE為1.91萬t。其潛在資源量巨大。

        新疆巴楚縣瓦吉爾塔格碳酸巖型稀土礦床的稀土元素主要賦存在碳酸巖脈中,稀土元素礦物主要為獨居石,少量氟碳鈣鈰礦,稀土元素氧化物質量分數為1.43%~5.91%。

        2.1.2 對福建南平富鉭礦床的深入研究,顯著提升了花崗偉晶巖型稀有金屬成礦理論水平

        1964年,原福建地質局區(qū)域地質調查大隊二分隊在開展1∶20萬南平幅地質調查時,首次在西坑、上林一帶水系沉積物中發(fā)現錫石、鈮鉭鐵礦等重砂異常,通過對重砂異常追索檢查,發(fā)現了含錫石、鈮鉭鐵礦的花崗偉晶巖,最終于20世紀80年代初勘查確定了中國當時鉭含量最高且規(guī)模最大的花崗偉晶巖型稀有金屬礦床。1982年,根據地質礦產部的指示,礦床地質研究所和福建閩北地質大隊、福建地礦局中心實驗室組成專題組,對南平偉晶巖的成巖、成礦規(guī)律和成礦機制等開展了深入的研究,取得了豐碩成果。

        (1)南平花崗偉晶巖礦田位于閩西北隆起帶東南緣,礦田內花崗巖類約占礦田面積的2/3,是加里東期、印支期和燕山期3期巖漿活動的產物,與南平偉晶巖有成因聯(lián)系的為加里東期西芹花崗 巖。礦田內共發(fā)現偉晶巖脈約500余條,絕大部分產出于巖體西側的中-新元古代黑云斜長變粒巖及二云母片巖中,偉晶巖與圍巖的侵入接觸關系清楚,總體呈北北東向展布,分布面積達250 km2。

        (3)白云母-鈉長石-鋰輝石偉晶巖不僅具有良好的結構分帶,同時還發(fā)育晚期強烈的交代蝕變作用(圖4)。一些邊部的結構帶常由晚期形成的交代蝕變帶構成,在中部也常出現一些不規(guī)則的石英-鈉長石組合疊加在早期結晶分異形成的結構帶上,這在中國眾多花崗偉晶巖礦田中十分少見。鈮鉭等稀有元素礦化既與一定的結晶分異有關,也和強烈的蝕變作用密切相伴。

        圖4 福建南平花崗偉晶巖礦床31-2脈結構圖1—中-新元古代二云母片巖;2—中-新元古代斜長變粒巖;3—石英-疊層白云母帶;4—塊體鉀長石帶;5—塊體石英(核);6—塊狀羥磷鋁鋰石帶;7—蝕變羥磷鋁鋰石+鋰輝石帶;8—糖晶狀鈉長石帶;9—細鱗白云母-薄片狀鈉長石帶(該帶中綠柱石普遍發(fā)育,圖中“+”部位是相對集中區(qū));10—石英-細磷白云母帶;11—晚期石英脈注:不同帶之間實線表明為界線分明,虛線為過渡。Fig.4 Schematictexture diagram of 31-2 vein in Nanping granite pegmatite deposit,Fujian Province1—Middle-Upper Proterozoic two mica schist;2—Middle-Upper Proterozoic plagioclase granulite;3—Quartz laminated muscovite zone;4—Blocky K-feldspar zone;5—Blocky quartz(core);6—Blocky monterbrasite zone;7—Altered monterbrasite+spodumene zone;8—Sugar crystalline albite zone;9—Fine scale muscovite-flake albite zone(beryl is widely developed in the zone,in the figure,“+”is the relatively concentrated part);10—Quartz-fine scale muscovite zone;11—Later stage quartz vein Note:the solid line between different zones having clear boundary,and the dotted line having transition boundary

        (4)礦脈中除銣外,鋰、銫、鈹、鈮鉭、鋯(鉿)等稀有元素均主要以獨立礦物形式產出,種類較多,其中:①鋰礦物有6種(楊岳清等,1995),包括鋰輝石、羥磷鋁鋰石、磷錳鋰礦、磷鐵鋰礦、柱磷鍶鋰礦和磷鋁鈣鋰石,工業(yè)意義較大的是前2種,以粗晶、塊狀形式出現在石英-鋰輝石-鉀長石帶和石英-鋰輝石-羥磷鋁鋰石帶中,其數量可達15%~30%,但由于后期強烈的熱液蝕變,有相當部分轉變成了具鋰輝石和磷鋰鋁石假象的絹云母集合體(腐鋰輝石);②銫礦物有銫沸石和南平石2種:前者出現在偉晶巖的核心部位,構成銫沸石塊體帶,被石英-羥磷鋁鋰石帶及石英-鋰輝石帶所包圍;后者是楊岳清等人(1988)發(fā)現的新礦物(以產地命名為南平石),產于脈體中心、主要發(fā)育在富銫沸石的石英-(鋰輝石)羥磷鋁鋰石帶中。目前在世界還未發(fā)現第二個產地;③鈹礦物有8種:綠柱石、磷鈹鈣石、紅磷鈹錳礦、硅鈹石、羥硅鈹石、硅鈹釔礦、Strontiohurbtite和Minji‐angite。后二個礦物是饒燦于2012年和2013年在南平31號偉晶巖脈中發(fā)現的。綠柱石數量最多,多呈塊體,可分成幾個世代,其w(Cs2O)和w(Na2O)普遍在1%以上,它在礦脈中的含量一般不足0.4%,但卻占據了偉晶巖中鈹含量的82%;④鈮鉭礦物有6種:鈮鐵礦-鉭鐵礦組、重鉭鐵礦、錫錳鉭礦、細晶石、褐釔鈮礦和鉭鐵金紅石,顆粒普遍粗大,是南平偉晶巖中最主要的稀有金屬礦物(楊岳清等,1989);⑤磷酸鹽礦物達20種,其中有14種是在中國首次發(fā)現(楊岳清等,1994)。另外,錫石在偉晶巖礦脈中含量也頗高,顆粒粗大,特別是其中的w(Ta2O5)常在3%以上,有很好的綜合利用價值(Yang et al.,1995)。

        總之,南平偉晶巖成巖成礦作用非常復雜,由此形成的稀有元素礦物種類之多,在中國同類偉晶巖中首屈一指,至今發(fā)現的3個稀有元素新礦物,在世界上仍獨一無二。南平偉晶巖不僅為中國提供了以富鉭為特色的易選稀有金屬礦產品,也為揭示花崗偉晶巖型稀有金屬成礦機制提供了非常寶貴的研究基地。

        另外,對華南地區(qū)大量的稀有金屬花崗巖進行綜合分析研究后,認為這類礦化巖體主要形成于淺成-超淺成環(huán)境,因而,對一些稀有金屬礦化巖體首次提出可將它們歸為斑巖類型的認識(袁忠信等,1981)

        2.1.3 對香花嶺含鈹條紋巖的成巖成礦機制有了更清晰的認識,發(fā)現了特殊的431脈

        自1958年在湖南香花嶺首次發(fā)現含鈹條紋巖和香花石之后,該地區(qū)的找礦和科研工作一直受到中國礦床地質工作者的關注,香花嶺地區(qū)已成為中國一個特殊的以錫、鈹、鈮、鉭為主的多金屬礦田(圖5)。經湖南省有關地勘單位多年工作,錫、鈹資源已達大型規(guī)模,鈮、鉭及其他稀有金屬的探查和研究也取得了可喜成績。其后,黃蘊慧在香花嶺條紋巖中又發(fā)現了一個新礦物,為紀念她的導師孟憲民先生,將其命名為孟憲民石(黃蘊慧等,1989),其分子式為:(Ca,Na)4(Mg,Fe,Zn)5Sn4Al16O41。此外,張德全等通過多年在香花嶺地區(qū)的艱辛工作,對含鈹條紋巖成巖成礦作用的認識又有了提高。

        圖5 湖南香花嶺Sn-Be-多金屬礦田區(qū)域地質圖(據趙一鳴等,2017修改)1—三疊系;2—二疊系;3—石炭系;4—上泥盆統(tǒng);5—中泥盆統(tǒng);6中泥盆統(tǒng)下部砂頁巖;7—寒武系;8—燕山期花崗巖;9—花崗斑巖;10—香花嶺巖;11—中泥盆統(tǒng)下部鐵質層;12—錫礦;13—鎢礦;14—鈮鉭礦;15—鈹礦;16—不整合面;17—斷裂;18—推測斷裂Fig.5 Regional geological map of the Xianghualing Sn-Be-polymetallic orefield,Hunan Province(modified from Zhao et al.,2017,Slightly modified)1—Triassic;2—Permian;3—Carboniferous;4—Upper Devonian;5—Middle Devonian;6—Sandy shale in lower part of Middle Devonian;7—Cambrian;8—Yanshanian granite;9—Granite porphyry;10—Xinghualite;11—Iron bearing bed in lower part of Middle Devonian;12—Tin deposit;13—Tungsten deposit;14—Niobium-tantalum deposit;15—Beryllium deposit;16—Unconformity;17—Fault;18—Inferred fault

        含香花石和鋰鈹石的條紋巖總體是一種含鈹接觸交代巖(張德全等,1988;王立華等,1988;趙一鳴等,2017)。產于癩子嶺花崗巖體中的中泥盆統(tǒng)棋子橋組碳酸鹽巖的捕擄體及巖體外接觸帶的碳酸鹽巖中。條紋構造主要由以金綠寶石或金綠寶石+塔菲石為主的條紋與螢石+鐵鋰云母或螢石+氟硼鎂石的條紋相間組成。根據主礦物組成的差異,還可進一步分成鐵鋰云母條紋巖、氟硼鎂石條紋巖、金綠寶石條紋巖、粒硅鎂石-磁鐵礦條紋巖、金云母-綠泥石條紋巖。這些條紋巖中以發(fā)育螢石和氟鎂石等高氟礦物為特征,還普遍存在數量不等的金綠寶石、塔菲石、鐵鋰云母、鋰霞石等鋰鈹礦物,鈹的含量普遍達到工業(yè)要求。在條紋巖形成之后,晚期的熱液活動又產生了不同成分的交代巖脈,可分成香花石交代巖脈、金云母交代巖脈、粒硅鎂石交代巖脈、符山石脈-磁鐵礦交代巖脈、螢石脈-綠泥石脈交代巖及韭閃石交代巖脈等,其中香花石交代巖脈寬數厘米至20余cm,主要呈不規(guī)則脈體交代鐵鋰云母條紋巖和金綠寶石條紋巖,w(BeO)平均為0.202%。目前在香花嶺條紋巖中已發(fā)現12種鈹礦物,這在中國和世界各類鈹礦床中都是獨一無二的,是世界鈹資源的瑰寶。

        另外,分布于癩子嶺巖體東側一條近東西向的脈巖(431礦脈),因成巖成礦作用的特殊性,曾受到礦床地質工作者的普遍關注。該脈長近1800 m,寬1.4~18.4 m,脈體和圍巖關系清晰,圍巖和脈體中的捕擄體極少產生交代蝕變,而且脈體從邊部到中心還有一定的結晶分帶現象,鈮鉭礦化較均勻,w(Ta2O5)普遍大于w(Nb2O5)。此外,Li、Be、W、Sn的含量也接近工業(yè)指標,但其礦物成分和蝕變作用不論在水平方向還是在垂直方向上均變化較大。黃蘊慧等人通過近10年的研究,總體認為與翁崗巖相似,但差別大于相似,故將431礦脈命名為“香花嶺巖”(杜紹華等,1984)。總之,鈮、鉭元素的這一新礦化類型的確定在理論上和實際應用上都是非常有意義的。

        福州市經過一年的美麗鄉(xiāng)村規(guī)劃設計陪伴式服務實踐,相對以往的改善效果比較明顯,為進一步完善美麗鄉(xiāng)村規(guī)劃設計陪伴式服務體系和機制提供了更多可能性,繼續(xù)推行規(guī)劃設計陪伴式服務是美麗鄉(xiāng)村優(yōu)化建設的必行之路。

        2.1.4 青藏高原鹽湖中鋰,銫等稀有金屬的探尋獲得重大進展

        在中國廣闊的青藏高原,分布著成百上千的鹽湖,其中蘊藏有豐富的鉀-鎂-硼-鋰等資源,中國著名的鹽湖學家、中國地質科學院鹽湖與熱水資源研究發(fā)展中心主任、中國工程院院士鄭綿平先生和他的團隊,數十年堅持不懈探索鹽湖中的鋰等資源做出了巨大貢獻。

        (1)青藏高原鹽湖中的鋰,占中國鋰資源量50%以上,成礦潛力巨大(鄭綿平,1990;2007;趙元藝等,2003)。這種鹵水型鋰礦,可進一步分成碳酸鹽型、硫酸鹽型和鹵化物型3種。碳酸鹽型鋰資源主要分布于西藏西北部的扎布耶鹽湖和東部的班戈-杜佳里鹽湖中,初步探明鋰資源量分別為837萬t和50萬t。扎布耶鹽湖呈南北向展布,分南、北2個湖,北湖為鹵水湖,面積為98 km2,近年有少量鹽類沉積,南湖為半干鹽湖,分鹽灘和鹵水兩部分,面積分別為93 km2和45 km2。該湖為世界罕見的綜合性鹽湖,除富含Li、B、K外,也富含Br、Rb、Cs等元素,鹽類礦物主要有石鹽、鉀石鹽、硼砂,芒硝等,鄭綿平于1987年發(fā)現的扎布耶石(Li2CO3)就產在該湖。該湖也是目前世界上唯一產天然碳酸鋰的鹽湖,因此對它的研究和開發(fā)具有重要意義。班戈-杜佳里湖位于西藏北東部,呈東西向展布,分3個湖,鹵水中鋰含量也較高,折合成LiCl約為430 mg/L,遠高于工業(yè)品位要求,鹽類礦物主要有芒硝、無水芒硝、鉀芒硝、石膏、水菱鎂礦、含鋰菱鎂礦等。

        硫酸鹽型鋰資源主要分布于柴達木盆地和藏北碳酸鹽型鋰湖北側,在柴達木盆地已查明11個鋰含量達工業(yè)品位的硫酸鹽型鹽湖,其中的東臺吉乃爾湖中Li資源就有55萬t,還有33萬t的B2O3。另外,在藏北高原還有扎倉茶卡和鄂雅錯等含鋰的硫酸鹽型鹽湖。

        2種鹽湖鋰資源的開發(fā)已逐步提到議事日程上,大規(guī)模開發(fā)Li2CO3的鹽田工藝技術基本成熟。對硫酸鹽型鋰資源的開發(fā)也有可行的技術方法。

        (2)1991年,鄭綿平曾在西藏高原部分泉水中發(fā)現高含量的銫,引起人們的關注(趙元藝等,2006;2009;2010)。鄭綿平在較長時間里還開展了銫的提取實驗,并取得了較重要的成果,并于1998年獲國家科學技術進步二等獎。根據銫的賦存狀態(tài),可分成硅化型銫礦和鹽湖型銫礦。

        硅化型銫礦又可分為搭格架型和谷露型。搭格架型以熱水成礦作用為主,生物作用為輔,根據礦石中的圈層特征,它們應形成于5個階段,從早到晚,礦石中的w(SiO2)呈降低趨勢,而w(Na2O+Al2O3+K2O+CaO)與w(Cs2O)呈升高趨勢,在礦區(qū)-Na型水體(pH=8.5)中,w(Cs+)為6626×10-9~7395×10-9;在-Na型水體中,w(Cs+)為1422×10-9,w(SiO2)為80.0`%~91.8%,w(Al2O3)為0.03%~8.14 %,成礦物質主要由熱水提供。谷露礦區(qū)含銫硅化物的形成也可劃分為5個階段,早期硅化體中有粗大空隙狀或蜂窩狀構造,角礫狀構造,細小空隙狀構造等,晚期則出現致密塊狀構造與鮞狀構造等。硅化礦物主要為蛋白石,其中w(SiO2)最高達97.48%,w(CaO+Na2O+MgO)最高達3.2%,w(Cs2O)最高可達3.57%。隨時間從早到晚,SiO2呈現出明顯的降低趨勢,而Cs2O含量則呈升高趨勢。

        鹽湖型銫礦主要發(fā)育于扎布耶鈣華島,形成于3個階段,鈣華的構造類型有層狀構造、蜂窩狀構造、鮞狀構造、塊狀構造等。3套鈣華的w(CaO)基本一致,平均值為49.49%~51.16%。鈣華中,w(Cs)出現4.54×10-6→6.68×10-6→5.34×10-6的變化,而w(Li)呈現109.9×10-6→116.5×10-6→136.9×10-6的升高變化趨勢。研究表明,扎布耶鹽湖的Li、Cs、B等組分的源區(qū)是深部的重熔巖漿,泉水為攜帶成礦物質的載體。其中所含的銫、鋰等元素一部分保存在鈣化物中,另一部分隨泉水匯入鹽湖中,由于鹽湖的持續(xù)蒸發(fā),使湖中的銫等稀堿金屬元素含量增高,形成鹽湖型銫礦。

        2.2 稀土礦產領域的突破性進展

        2.2.1 對白云鄂博礦床的成因,首次提出與碳酸巖有成因聯(lián)系的觀點

        白云鄂博礦區(qū)自發(fā)現鈮礦化之后,礦床地質研究所派出以白鴿和袁忠信為首的研究團隊,對白云鄂博礦床中鈮和稀土元素的成礦環(huán)境、成礦條件及其成因機制開展了系統(tǒng)工作(白鴿等,1983;1996;白鴿,2012;袁 忠 信 等,1987;1991;2004;袁 忠 信,2012)。1977年,通過與國內外類似礦床對比之后,他們首次提出了白云鄂博鈮-稀土-鐵礦床的形成與碳酸巖有密切成因聯(lián)系的新認識(中國地質科學院礦床地質研究所稀有組,1977)。后經多年工作,更準確地將其界定為海相火山堿性巖-碳酸巖型礦床。

        白云鄂博礦床在大地構造上處于狼山-白云鄂博裂谷帶,區(qū)域上出露的最老地層為色爾騰山群,其上不整合覆蓋有中元古界白云鄂博群,該群中的白云石大理巖和一套富鉀板巖構成白云鄂博礦區(qū)的主要賦礦層位(圖6)。因此,白云石大理巖和富鉀板巖的成因、礦體在這2種巖層中的產狀也就成了揭示礦床成因的核心問題。白鴿和袁忠信等人的認識可總結為如下幾方面。

        圖6 白云鄂博礦區(qū)地質示意圖(據袁忠信等,2012)1—逆掩斷層及實測斷層;2—推斷斷層;3—地質界線;4—推斷地質界線;5—鐵礦體及其編號;6—隱伏磁異常帶;7—碳酸巖脈;8—大理巖H1~H15—白云鄂博群;C—石炭系;Q—第四系;H—白云鄂博群殘留體;DT—白云石大理巖;ST—板巖;BR—黑云母巖;ε—變質超基性巖;μ—混合片麻巖;γ—花崗巖;γμ—混合巖化花崗巖;δ—中基性巖Fig.6 Schematic geological map of Bayan Obo deposit(after Yuan et al.,2012)1—Thrust fault and measured fault;2—Inferred fault;3—Geologic boundary;4—Inferred geologic boundary;5—Fe orebodies and number;6—Concealed magnetic anomal;7—Carbonate veins;8—Marble H1~H15—Bayan Obo Group;C—Carboniferous;Q—Quaternery;H—Residual of Bayan Obo Group;DT—Dolomite marble;ST—Slate;BR—Biotitite;ε—Metamorphosed ultra-basic rock;μ—Migmatic gneiss;γ—Granite;γμ—Migmatic granite;δ—Intermediate-basic rocks

        (1)白云石大理巖在礦區(qū)呈東西向展布,長約18 km,最寬處有1200 m。下伏巖石為砂質板巖和石英砂巖,三者之間的沉積關系清晰。白云巖中主體為鐵白云石和白云石,次要礦物有方解石、磁鐵礦、螢石、鈉閃石和鈉鐵閃石,少量磷灰石、重晶石、金云母、鈉輝石、菱鐵礦、微斜長石、石英及鎂橄欖石。礦石具重結晶結構和交代結構,條帶狀構造和層狀構造,有時見斑雜狀、塊狀及角礫狀構造。礦物成分之復雜,在正常濱海相沉積的白云巖中是難以見到的,但在海相火山噴溢沉積并受后期變質作用的巖漿碳酸巖中則常見。白云鄂博白云巖和世界碳酸巖的主要化學成分也很相似(表1)。

        表1 白云鄂博的白云巖和世界碳酸巖的成分對比(w(B)/%)Table 1 Composition comparison between dolomite in Bayan Obo and carbonatite in the world(w(B)/%)

        (2)礦區(qū)板巖位于白云鄂博向斜的軸部,與白云巖構成同步褶皺。根據顏色差異,可分為淺色板巖和深色板巖,其共同特征是均富鉀。淺色板巖的w(K2O)在15%左右,深色板巖w(K2O)變化于7.13%~15.75%。2種板巖的組成礦物中微斜長石占80%以上,其他礦物有石英、鈉閃石、霓石、黑云母、磁鐵礦、方解石和磷灰石等。顯然,這不是正常淺海相或濱海相細碎屑沉積產物。此外,這些礦物雖然普遍受到后期熱液蝕變,但火山巖的結構構造仍有顯示,初步認定這種富鉀板巖的原巖可能是富堿的火山粗面巖類。

        (3)白云鄂博礦床中已發(fā)現礦物達190種,鈮(鉭)礦物和稀土元素礦物各約20余種,其礦物組合與堿性巖-碳酸巖雜巖體中的礦物組合基本一致。其中,鈮-稀土-鐵礦石主要有如下幾種:塊狀鈮-稀土-鐵礦石、螢石型鈮-稀土-鐵礦石、霓石型鈮-稀土-鐵礦石、鈉閃石型鈮-稀土-鐵礦石和白云石型鈮-稀土-鐵礦石。鈮-稀土礦石主要有如下幾種:黑云母巖型鈮-稀土礦石;霓石型鈮-稀土礦石;堿性長石、霓石型鈮-稀土礦石;白云石大理巖型霓石型鈮-稀土礦石和矽卡巖型霓石型鈮-稀土礦石。鈮-稀土-鐵礦體主要分布于白云石大理巖和板巖的接觸帶,鈮-稀土礦石主要分散于白云石大理巖和板巖內。礦體的產狀表明,大理巖、板巖及二者中的礦體是在堿性碳酸巖漿和粗面質巖漿噴發(fā)過程中形成的。

        (4)主礦區(qū)、東礦區(qū)賦礦白云巖10個樣品的銣鍶同位素分析結果,87Sr/86Sr=0.703 43~0.705 41,平均0.704 33,與大洋玄武巖很接近,說明白云巖不是在海洋沉積環(huán)境產生的,而是從地殼深部帶上來的。

        (5)主礦區(qū)、東礦區(qū)14件鈮-稀土-鐵礦石和鈮-稀土礦石的釤釹同位素等時線年齡值為(1305±78)(25)Ma,INd=0.510 966±34(25),MSWD=1.18(袁忠信等,1991)。12件樣品的球粒隕石釹模式年齡Tchur=1290 Ma。等時線年齡與球粒隕石模式年齡十分接近,表示εNd(t)值近于0,說明白云鄂博礦床的鈮、稀土元素、鐵等成礦物質直接來自地幔。也曾出現加里東和海西期的年齡,表明在主成巖、成礦期之后,還存在多期構造-巖漿熱事件。

        (6)礦床中大量硫化物的δ34S值多集中于0,白云石大理巖的氫、氧同位素組成與國外碳酸巖的氫、氧同位素組成非常接近,δ18O變化于8‰~12‰,δ13C變化于-1.6‰~-4.9‰。

        根據上述工作,白鴿和袁忠信等提出:在中-新元古代,沿斷裂上升的碳酸巖漿和粗面質巖漿在海底發(fā)生噴溢,鈮、鐵、稀土元素等成礦物質也隨著火山巖漿在海底冷凝沉積過程中,在兩種巖漿的接觸帶或在層間形成含礦地質體(圖7)。這一認識對區(qū)域找礦指出了較明確的方向。

        圖7 內蒙古白云鄂博Nb-Fe-REE礦床成礦模式圖(據袁忠信等,2012)1—古老基底巖石;2—火山噴溢碳酸巖;3—火山噴溢粗面巖-玄武巖;4—幔源熔體-溶液上升通道;5—堿性輝長巖及碳酸巖脈;6—海水及海平面;7—黑云母花崗巖;8—矽卡巖;9—Nb-Fe-REE礦石沉積;10—晚期疊加礦化Fig.7 Schematized mineralization model of Bayan Obo Nb-Fe-REE deposit in Inner Mongolia(after Yuan et al.,2012)1—Ancient basement rocks;2—Volcanic eruption carbonatite;3—Volcanic eruption trachyte basalt;4—Mantle derived melt-solution ascending channel;n5—Alkaline gabbro and carbonatite dikes;6—Seawater and sea level;7—Biotite granite;8—Skarn;9—Nb-Fe-REE ore deposition;10—Late superimposed mineralization

        2.2.2 對內蒙古巴爾哲堿性花崗巖型Y-Be-Nb-Zr礦床成礦作用的深入探討,厘定了成礦物質來源和成礦時代,發(fā)現了新礦物興安石

        1975年,吉林省地質礦產局區(qū)域地質調查大隊在開展1∶20萬吐列毛都幅區(qū)域地質調查工作時發(fā)現了巴爾哲堿性花崗巖型稀土稀有金屬礦床。1980年初,白鴿、袁忠信、丁孝石、孫魯仁等積極參與了該礦床的研究(白鴿等,1981)。巴爾哲堿性花崗巖侵入于下侏羅統(tǒng)富堿流紋質晶屑巖屑凝灰?guī)r中(圖8),礦區(qū)地表出露的2個堿性花崗巖株來自同一巖漿源。西巖體的稀有、稀土金屬礦化較均勻,但品位則明顯偏低,東巖體具有良好的稀土、稀有金屬礦化,出露面積約0.3 km2,斑狀結構,斑雜狀構造。巖體既有良好的結構分帶,又有晚期強烈的交代蝕變作用,從上到下依次是:①偉晶狀花崗巖帶;②鈉長石化硅化堿性花崗巖帶;③弱鈉長石化硅化堿性花崗巖帶;④微弱鈉長石化硅化堿性花崗巖帶;⑤鈉閃石堿性花崗巖。②帶中80%部位構成礦體,礦化和后期鈉長石化關系非常密切。Y、Be、Nb、Zr主要以獨立礦物產出,稀有、稀土元素礦物有興安石、褐釔鈮礦、氟碳鈰礦、獨居石、復稀金礦、鈰燒綠石,以及鈮鐵礦、鈮鐵金紅石、鋅日光榴石、鈮星葉石、鐵釷石、鋯石等。

        圖8 巴爾哲含礦巖體地質示意圖(據袁忠信等,2012)1—第四系;2—凝灰?guī)r夾流紋巖;3—晶洞構造堿性花崗巖;4—鈉長石化硅化堿性花崗巖;5—偉晶狀花崗巖帶;6—細晶巖;7—長石斑巖;8—閃長玢巖;9—斷層;10—片理化帶;11—侵入接觸界線;12—鈉長石化地段;13—硅化及角巖化地段;14—相變界線;15—勘探線;16—火山巖產狀Fig.8 Geological sketch map of Barzhe ore-bearing intrusions(after Yuan et al.,2012)1—Quaternary;2—Tuff with rhyolite;3—Crystallographic alkaline granite;4—Albitization-silicified alkaline granite;5—Pegmatite granite zone;6—Aplite;7—Feldspar porphyry;8—Diorite porphyry;9—Fault;10—Schistosity zone;11—Intrusive contact boundary;12—Albitization section;13—Silicification and hornfelization section;14—Lithofacies transition boundary;15—Exploration line;16—Occurrence of volcanic rocks

        興安石(Xinganite)是丁孝石等(1981)發(fā)現的新礦物,其化學式為(Y,Ce)[BeSiO4](OH);w(BeO)為10.4%,w(ΣCe2O3)為3.6%,w(Y2O3)為15.7%;是巴爾哲礦床中Be和REE的主要載體礦物。興安石與微斜長石、鈉閃石、霓石、多鈦鈮礦等礦物密切共生。另外,在興安石中常包裹有鈮鐵礦、獨居石和鋯石等微晶礦物。鋯石在巖石中的含量可達3.5%。經3個鉆孔309個樣品的分析統(tǒng)計w(BeO)平均為0.175%,w(Nb2O5)為0.269%,w(Ta2O5)為0.015%,w([Y]2O3)為0.355%,w([Ce]2O3)為0.265%,w(ZrO2)為1.99%。鈹、鈮、鉭、鋯、稀土元素,特別是釔的儲量均達超大型-大型規(guī)模。因此,巴爾哲是一個極具潛在價值的稀有、稀土礦床。

        巴爾哲東巖體的δ18O值為-5.61‰~+2.87‰,平均-2.67‰;巖石中的石英δ18O值為+4.16‰~+6.00‰,鉀長石δ18O值為-4.81‰~-10.42‰。據此判斷巴爾哲堿性花崗巖為明顯貧化18O的花崗巖;結合鍶釹同位素組成,判斷其原始巖漿主要來源于地幔。成巖成礦時間為燕山期。

        2.2.3 確定了川西牦牛坪等稀土礦床和在成因上有聯(lián)系的堿性巖-碳酸巖是喜馬拉雅期產物

        牦牛坪稀土礦床由四川省地質礦產局109地質隊于1986年發(fā)現。之后,又陸續(xù)發(fā)現了大陸槽、木落寨、里莊等同類稀土礦床。目前,該地區(qū)已形成一條近南北向、長達270 km、寬約15 km的稀土成礦帶,其重要性僅次于白云鄂博。袁忠信和白鴿等在上世紀90年代初就參與了該礦床的研究(袁忠信等,1993),并出版了《四川冕寧牦牛坪稀土礦床》專著(袁忠信等,1995)。

        牦牛坪等礦床所在的冕寧-德昌地區(qū)處于揚子陸臺西緣的攀西二疊紀古裂谷中,該裂谷在中生代末已封閉,但從牦牛坪等稀土礦床的成礦特征和相關巖漿活動痕跡看,其成巖成礦作用明顯是在裂谷封閉之后發(fā)生的??刂扑鼈兊臉嬙焓且唤M呈NNE向分布的走滑斷裂。

        在牦牛坪礦床內,控巖、控礦斷裂構造總體上表現為一組向北撒開、在南部收斂的NNE向斷裂組,目前見到的火成巖主要有堿長花崗巖、英堿正長巖、堿性流紋巖、堿性花崗斑巖及碳酸巖,其中分布最廣的是堿長花崗巖,而與與稀土成礦關系最密切的是英堿正長巖,主要分布在礦區(qū)北部。

        礦體以多種不同類型、大小不同的脈體分布于英堿正長巖內(圖9),脈體的厚度30 cm左右,細網脈多沿大脈體旁側平行或菱形網格展布。礦石主要有如下幾類:①偉晶狀氟碳鈰礦-霓輝石-螢石-重晶石大脈;②氟碳鈰礦-霓輝石-螢石-重晶石細網脈;③偉晶狀氟碳鈰礦-螢石-重晶石-方解石大脈;④氟碳鈰礦-螢石-重晶石-方解石細網脈;⑤偉晶狀含氟碳鈰礦-霓輝石-微斜長石大脈。以①類型分布最廣,礦化最好,是礦床中最主要的礦體,各礦體的品位變化較大,w(RE2O3)變化于1.04%~9.05%,全礦平均5.156%;礦石中ΣCe2O3占97.42%~98.74%,ΣY2O3占1.26%~2.58%。

        圖9 牦牛坪礦區(qū)地質簡圖(引自袁忠信等,2012)1—泥盆系中統(tǒng);2—堿性流紋巖;3—紫紅色堿長花崗巖;4—淺灰色堿長花崗巖;5—文象堿長花崗巖;6—英堿正長巖;7—礦體及編號;8—勘探線及編號Fig.9 Geological sketch map of Maoniuping mining area(Quoted from Yuan et al.,2012)1—Middle Devonian;2—Alkaline rhyolite;3—Purplish red alkaline feldspar granite;4—Light gray alkaline feldspar granite;5—Graphic texture alkaline feldspar granite;6—Dacite syenite;7—Orebody and its number;8—Exploration line and its number

        與稀土成礦關系最密切的英堿正長巖中鋯石的U-Pb同位素年齡為12.2~22.4 Ma,表明稀土元素成礦及其相關堿性巖-碳酸巖活動均發(fā)生于喜馬拉雅期,牦牛坪碳酸巖的鉛、鍶、釹同位素組成為:206Pb/204Pb=18.162~18.194;207Pb/204Pb=15.536~15.567;208Pb/204Pb=38.283~38.390;87Sr/86Sr=0.70605~0.70691;143Nd/144Nd=0.512 327~0.512 436。碳酸巖的鉛、鍶、釹同位素組成與EMI型地幔源區(qū)的同位素組成基本一致。流體包裹體和穩(wěn)定同位素研究表明,成礦流體來源于地幔碳酸巖-正長巖不混溶巖漿系統(tǒng)。

        候增謙等(2008)認為,冕寧-德昌地區(qū)廣泛分布的堿性雜巖-碳酸巖及相關的稀土成礦作用可能受制于西側印度-亞洲大陸碰撞產生的一系列新生代走滑斷裂活動,來自于地幔的堿性巖-碳酸巖巖漿沿斷裂上升,并切穿了早期形成的古裂谷后冷凝定位,成礦流體來源于不混溶巖漿體系,并在環(huán)境多次變化過程中形成了不同類型的堿性巖-碳酸巖及不同成礦方式的稀土礦床。

        2.2.4 江西足洞離子吸附型稀土礦床的發(fā)現及其成礦機理的揭示,使稀土資源得到廣泛應用,極大的提高了中國在國際市場上的地位

        如果說白云鄂博稀土礦的發(fā)現,在國際上獨占鰲頭,主要是因其規(guī)模巨大;而足洞離子吸附型重稀土礦床的發(fā)現,則填補了世界稀土表生作用風化殼中成礦空白,并且獨領風騷。20世紀70年代初,江西地質礦產局908地質隊在贛南一帶開展區(qū)域地質礦產調查工作時(趙芝等,2017a,圖10),在贛南足洞白云母花崗巖風化殼(即701礦)中發(fā)現稀土元素含量明顯超過國家工業(yè)指標。根據傳統(tǒng)觀念,在風化殼中一定會有大量稀土元素礦物存在,但多次選礦試驗結果卻事與愿違,那么,風化殼中的稀土元素究竟以什么形式存在?這個礦能否利用?就成了一個前無先例,需要努力去攻克的新課題。

        圖10 江西足洞礦床區(qū)域地質簡圖(據趙芝等,2017a)Fig.10 Regional geological map of zudong deposit in Jiangxi Province(after Zhao et al.,2017a)

        1971年初,908地質隊和江西地質實驗室在攻克上述難題過程中,首先向中國地質科學院地質礦產研究所提出了幫助攻關的邀請。地質礦產研究所即派出高紀生、陳德潛和楊岳清前往足洞“701”礦床考察??疾旒s一周后,三人帶回一批風化殼和基巖樣品。不久,江西地質實驗室的胡淙聲來北京,告知江西贛州有色研究所用NaCl溶液浸泡足洞含稀土的風化殼樣品后,NaCl溶液中稀土元素含量明顯增高。楊岳清等在北京多次重復做了實驗,得出類似結論,并在金秉慧的指導下,用草酸很快將溶液中的稀土元素沉淀了下來。但稀土元素在以黏土礦物為主的風化殼中究竟以何種形成存在還不清楚。其后,研究者請教了黏土室的鄭直和呂達人兩位專家,他們告知,黏土有吸附和交換陽離子的性能。那么,稀土元素是否存在于黏土礦物中?他們也未聽說過,建議做一些實驗。在鄭直先生指導下,在3個多月的時間里做了如下實驗:①在自己動手裝建的電滲析和電泳實驗設備上,發(fā)現用NaCl溶液浸泡出來的稀土元素,在開動電滲析和電泳實驗設備后,僅在陰極析出,而在陽極不存在;②鄭直先生提供的無稀土元素含量的蘇州和景德鎮(zhèn)高嶺石黏土樣品,放在含稀土元素的溶液中,兩類黏土均可吸附稀土元素。把這些吸附了稀土元素的黏土再放到NaCl溶液中浸泡,其中90%以上的稀土元素又轉入到NaCl溶液中;③對足洞風化殼中的黏土提純后,發(fā)現其中的稀土元素含量明顯高于原始風化殼中的含量。期間,對在701礦床中新發(fā)現的砷釔礦也開展了深入的礦物學研究工作。

        1971年下半年,原國家地質總局組織中國地質科學院地質礦產研究所、四川峨眉綜合利用研究所和江西地質實驗室協(xié)同908地質隊針對“701”礦勘查中存在的問題進行大會戰(zhàn)。地質礦產研究所派出高紀生、陳德潛、黃典豪和楊岳清等4人參加。通過近半年的野外調查和室內研究,取得了如下成果。

        (1)“701”風化殼型稀土礦的原巖主要為白云母堿長花崗巖,其中鈉長石(An<5)占31.07%,鉀長石為25.05%,石英34.54%,白云母7.38%。含較多稀土元素礦物,包括氟碳鈣釔礦、硅鈹釔礦、砷釔礦、鈦釔礦、獨居石、磷釔礦、鉛燒綠石以及含稀土較高的螢石和磷灰石等。稀土元素在白云母花崗巖中主要賦存在稀土元素礦物中,占巖石稀土元素總量的69.47%,其中氟碳鈣釔礦占到59.88%,長石、云母等造巖礦物占25.78%,螢石等副礦物占4.16%。

        (2)在白云母花崗巖的風化殼中,原巖中的鈉長石、白云母、微斜長石等造巖礦物大部分消失,但黏土礦物含量可達23.46%,而且氟碳鈣釔礦、砷釔礦、鈦釔礦等稀土元素礦物也極少見,而黏土中的稀土元素含量平均達0.304%,占風化殼中稀土元素總量的78.59%。殘存于風化殼中的獨居石、磷釔礦僅占風化殼稀土元素總量的6.83%,鉀長石等殘存礦物中的稀土元素含量僅占風化殼稀土元素總量的4.16%。

        (3)通過大量實驗,進一步確證了風化殼黏土礦物中的稀土元素以陽離子方式被吸附于黏土礦物的表面或層間。稀土元素離子從黏土中轉入鹽類溶液是和溶液中的陽離子發(fā)生交換的結果,其吸附量基本等于解吸量。將陽離子樹脂與含稀土元素的黏土在溶液中混合浸泡數小時之后,黏土中70%~80%的稀土離子被陽離子樹脂所吸附,而陰離子樹脂則不能。進一步的研究還發(fā)現,不同黏土礦物吸附稀土元素的強度及從中浸泡出的稀土元素量比是有差異的,以多水高嶺石的吸附量最大,平均在2.487 mol/kg以上,而高嶺石只有0.8~1.2 mol/kg。另外,黏土礦物的粒度越細,其吸附稀土元素的能力也越強。

        (4)用NH4Cl、(NH4)2SO4和MgSO4等溶液對礦區(qū)風化殼樣品或提純的黏土樣品進行了大量浸取和反吸附試驗,其效果類似NaCl溶液。在大量實驗基礎上,總結出用于浸泡稀土礦石的鹽類溶液濃度,以3%~5%為宜,pH值以5.5為最佳,固液比在1∶3~5為宜。含稀土元素的黏土在常溫下用純凈水浸泡或淋洗,其中的稀土元素幾乎不轉入水介質中。這一系列實驗成果,進一步確證風化殼黏土中的稀土元素是以可交換的陽離子形式存在。目前對離子吸附型稀土礦床的開采,已采取原地浸出技術,提升了對環(huán)境的保護。

        (5)通過對“701”礦3個剖面、6個淺井中不同風化殼層位22個稀土礦石樣品的系統(tǒng)研究,充分表明稀土元素在風化殼中的含量明顯高于原巖,是由于稀土元素在風化殼中產生了次生富集,這種次生富集與黏土礦物在風化殼不同層位的集聚程度及其對稀土的吸附強度明顯有關。在基巖之上的半風化層中,黏土礦物占15.61%,稀土元素氧化物的平均含量為0.04%,黏土中稀土元素氧化物的含量為0.15%;該層樣品在6%NaCl溶液中的浸出率平均僅為46.6%。在全風化層的中部,黏土礦物占比上升到27%,稀土元素氧化物總量可達0.32%,該層樣品在6%NaCl溶液中的浸出率達98%。

        (6)對上述22個礦樣,首次進行了稀土分量的測定,這在國內實屬首次,為深入揭示稀土元素在表生風化過程中的地球化學行為提供了科學數據。

        總之,對“701”礦的研究工作,為風化殼離子吸附型稀土礦床類型的確立打下了堅實的基礎,研究水平在世界上具領先地位,也為離子吸附型稀土礦床的開發(fā)提供了極其重要的理論和實踐基礎(楊岳清等,1981)。

        1973年,江西地質礦產局909地質隊在尋烏縣河嶺中-酸性火山巖風化殼中也找到了具有離子吸附型特征的稀土礦床,909隊邀請楊岳清、陳德潛等人對該礦床進行了考察和研究,通過大量實驗工作,證實其屬于離子吸附型稀土礦床(陳德潛等,1974)。

        河嶺風化殼離子吸附型稀土礦床的母巖主要是早白堊世流紋質凝灰?guī)r,另外還有侵入其中的少量花崗斑巖,前者中的稀土元素主要以異向硅鈦鈰礦、磷釔礦、獨居石的形式存在,在部分蝕變巖中也發(fā)育有氟碳鈰礦。花崗斑巖蝕變較強,在蝕變巖中大量發(fā)育氟碳鈰礦、氟碳鈰鋇礦和水獨居石,在非蝕變巖中主要發(fā)育獨居石和磷釔礦。在河嶺的風化殼礦石中,稀土元素含量也明顯高于原巖,但基本不見稀土元素的氟碳酸鹽類礦物,說明稀土元素在風化殼中也產生了次生富集。運用在“701”礦床中取得的成功經驗和有效方法,研究者確證在河嶺風化殼礦床中,稀土元素也是以離子吸附狀態(tài)賦存于黏土礦物中,全風化殼的稀土元素浸取率普遍在80%以上。進一步定量工作查明,在河嶺礦區(qū)的全風化殼層中,高嶺石等黏土礦物占到43.81%,其中的稀土元素含量占到礦石稀土元素總量的91.06%,獨居石等礦物中的稀土元素占礦石稀土元素總量的6.5%,黑云母+鉀長石等碎屑礦物中的稀土元素僅占到稀土元素總量的1.5%左右。與“701“礦床不同的是,礦石中的稀土元素主要為輕稀土元素,在浸出液中,稀土元素配分比例是(質量分數):La2O331.10%;CeO24.42%;Pr6O118.69%;Nd2O325.95%;Sm2O35.06%;Eu2O30.53%;Gd2O34.79%;Tb4O70.58%;Dy2O32.57%;Ho2O30.40%;Er2O31.24%;Tm2O30.13%;Yb2O30.90%;Lu2O30.13%;Y2O313.47%;因此,河嶺礦床是一個典型的離子吸附型輕稀土礦床(楊岳清等,1981)。

        自1976年起,對離子吸附型稀土礦床的尋找和開發(fā),不僅在贛南,而且在整個華南地區(qū)也蓬勃興起,中國的稀土也從此走向了世界,一度占據了全球95%的稀土市場。

        為了更廣泛地研究華南地區(qū)離子吸附型稀土礦床的形成環(huán)境、制約條件和成礦規(guī)律,白鴿和吳澄宇等人在原地質礦產部支持下,從1986年起開展了為期3年的“南嶺地區(qū)離子吸附型稀土礦床形成條件和分布規(guī)律”的研究。該項研究對中國南嶺地區(qū)離子吸附型稀土礦床成礦分區(qū)、成礦規(guī)律及找礦方向提出了一系列十分重要的建議(白鴿等,1990)。

        (1)在華南地區(qū),離子吸附型稀土礦床從東到西可分成5條北東向成礦帶,每一成礦帶由北而南又分成3個成礦亞帶,對各成礦帶的地質地貌及稀土礦化特征做了詳細論述。

        (2)形成離子吸附型稀土礦床的有利條件是:①從氣候條件考慮,北緯22°~26°地區(qū)較為有利;②從新構造運動考慮,以上升速率略大于剝蝕速率的低緩丘陵區(qū)為有利;③形成風化殼離子吸附型礦床的基巖中,以稀土元素含量較高者有利,一般應在200×10-6以上;④從原巖的稀土賦存狀態(tài)考慮,以發(fā)育易風化的稀土氟碳酸鹽礦物或硅酸鹽礦物者有利;⑤從原巖的形成歷史考慮,經歷過完善的分離結晶作用及熱重力擴散作用形成的巖體,更有利于重稀土元素在晚期得到相對富集;⑥從后期成礦條件考慮,以巖體晚期構造活化和交代蝕變作用強烈者有利于易風化稀土礦物的形成;⑦從不同時代巖體的空間分布特征考慮,以晚期巖體有利于離子吸附型稀土礦床的形成。

        (3)綜合華南地區(qū)離子吸附型稀土礦床的分布規(guī)律和形成條件,指出了8個巖帶是尋找高釔、中釔類型的離子吸附型稀土礦床的有利地區(qū)。

        目前,離子吸附型稀土礦床在中國華南地區(qū),東到福建,西至云南西部,南到海南,北至湖南和浙江均有大量發(fā)現,對推動中國稀土工業(yè)的快速發(fā)展,起到了積極作用。礦產資源研究所的研究人員對這一工業(yè)類型和成因類型的確定作出了重要貢獻。

        2.3 首次發(fā)現具工業(yè)意義的獨立稀散元素礦床

        長期以來,人們普遍認為Ge、In、Tl、Te等稀散元素在地殼中不僅含量極低,也極難形成獨立礦物,因此,對稀散元素的分離提取和工業(yè)利用效率低,首先要分離寄主礦物,再通過選冶提取,以至于延緩了它們的產業(yè)化應用。但隨著中國礦床地質工作者發(fā)現了濫木廠汞-鉈礦、大水溝碲礦等獨立礦床,引起了人們對稀散元素礦床的高度關注。

        1986年,陳代演等人在貴州濫木廠汞礦床中發(fā)現了紅鉈礦。通過對鉈礦物的追索,進而發(fā)現了富鉈礦體。這不僅是中國首次發(fā)現,在世界上也屬首例。濫木廠汞-鉈礦床位于黔西南趙家坪汞-金礦化帶上,該帶上有諸多汞礦床和金礦床,但鉈礦體僅見于濫木廠汞礦。礦床地質研究所楊岳清和蔡愛莉等人也隨即開展了工作,并重點對黔西南地區(qū)卡林型金礦床中Tl與Au、As的成因開展了深入研究。他們通過對黔西南近10個微細浸染型金礦的研究,發(fā)現在各礦床中普遍存在Au-Ag-Tl-Hg-Sb-As的元素組合,但之間并非簡單的線性相關,即不同元素的地球化學行為因存在一定的差異,在不同的環(huán)境中也可分離、富集(楊岳清等,2000)。這對于其后在滇黔桂一系列卡林型金礦的發(fā)現與勘探發(fā)揮了作用,也為尋找獨立的稀散元素礦床提供了依據。

        1991年,四川省地質礦產局在石棉縣大水溝發(fā)現了世界首例獨立碲礦床。這一發(fā)現很快引起了礦床地質研究所的高度重視,并對碲的成礦特征、礦物學、地球化學及成礦機理等開展了大量深入細致的工作,發(fā)表了一系列成果(陳毓川等,1994;毛景文等,1995a;1995b;銀劍釗,1994;1995),受到了國內外的高度重視。

        大水溝碲礦位于揚子地臺西南緣,區(qū)內構造主要為一菱形穹窿(圖11)。出露在穹窿上的環(huán)狀三疊紀變基性火山巖,顯示出與碲關系密切的鉍元素高異常。大水溝碲礦床范圍出露的三疊系大理巖和變基性火山巖,厚30~50 m。13條碲礦脈充填于北東向變基性火山巖層中,但礦脈延伸到大理巖的界面時即消失。其成礦過程可分為磁鐵礦-黃鐵礦階段、輝碲鉍礦階段和黃鐵礦-黃銅礦階段3個階段,其中輝碲鉍礦階段是碲的主成礦階段。礦石類型有塊狀碲礦石、浸染狀磁黃鐵礦-白云石碲礦石和浸染狀白云石碲礦石。在空間上,輝碲鉍礦階段的礦脈總是疊加在早階段礦脈之上。碲礦脈兩側普遍存在圍巖蝕變,其中分布最廣和最主要的蝕變是白云母化或絹云母化,并從礦脈向外,構成蝕變分帶,從早階段到晚階段,成礦流體的溫度和鹽度逐漸降低。δ34S值域相當集中,變化于-2.2‰~2.8‰,呈正態(tài)塔式分布,以0.5‰為塔峰。250~300℃條件下流體的δ18O水為3.6‰~7.4‰。與成礦關系密切的蝕變白云母的K-Ar年齡為(149.86±2.72)Ma。碲的成礦與巖漿活動息息相關,成礦物質來源于深部偏堿性的巖漿巖源區(qū)。

        圖11 大水溝碲礦床區(qū)域地質略圖(據毛景文等,1995a修改)T—中下三疊統(tǒng)板巖、片巖、大理巖;TB—中下三疊統(tǒng)變基性火山巖;P24—上二疊統(tǒng)砂質板巖;P23—上二疊統(tǒng)綠色砂質板巖;P22—上二疊統(tǒng)大理巖;P21—上二疊統(tǒng)變玄武巖;P1—下二疊統(tǒng)大理巖;D2—中泥盆統(tǒng)大理巖和板巖;Z2—上震旦統(tǒng)大理巖與砂質板巖互層;Z1—下震旦統(tǒng)變酸性火山巖;γ51—印支期—燕山期花崗巖;δ51—印支期-燕山期石英閃長巖;χ51—印支期—燕山期霓輝角閃正長巖;N43—海西期基性巖;Pt-Ar—前寒武系基底;五角星為大水溝碲礦Fig.11 Regional geological map of the Dashuigou tellurium deposi(tmodified after Mao et al.,1995a)T—Middle-Lower Triassic slate,schist and marble;TB—Middle-Lower Triassic metabasic volcanic rock;P24—Upper Permian sandy slate;P23—Up‐per Permian green sandy slate;P22—Upper Permian marble;P21—Upper Permian metabasalt;P1—Lower Permian marble;D2—Middle Devonian marble and slate;Z2—Upper Sinian marble interbedded with sandy slate;Z1—Lower Sinian meta acidic volcanic rock;γ 51—Indosinian—Yansha‐nian granite;δ51—Indosinian—Yanshanian quartz diorite;χ51—Indosinian—Yanshanian aegirine hornblende syenite;N43—Hercynian basic rock;Pt-Ar—Precambrian basement;Pentagram is Dashuigou tellurite deposit

        此外,張濤石(1980)、宋學信(1982;1986)等對中國各類巖石和礦床中的稀散元素特別是Sc的地球化學和礦化特征也做了較詳細的研究。

        3.4 從礦床成礦系列角度深化“三稀”成礦規(guī)律認識

        自1975年起,陳德潛等(1978)對贛南地區(qū)稀有、稀土礦床從區(qū)域地質背景和成礦條件角度進行了初步總結。礦床地質研究所稀有組首次開展了全國性稀有、稀土元素成礦規(guī)律的總結,編制了中國稀有稀土礦產分布圖及說明書(中國地質科學院礦床地質研究所稀有組,1974;1977;1978;1981;1983;袁忠信等,2001)。

        中國稀有、稀土礦床總體上可分為三大類,即內生礦床、外生礦床和變質礦床。內生礦床可分為與鈣堿性花崗巖類有關的礦床和與堿性巖-碳酸巖有關的礦床;外生礦床中,在世界上首次劃分出了風化殼離子吸附型稀土礦床。對中國不同類型礦床中的稀土、稀有資源,按當時所占比例做了初步估算,總結了各類型礦床的基本特征,強調了交代蝕變作用與礦化的關系,在總結稀有、稀土金屬礦產成礦規(guī)律基礎上,根據區(qū)域成礦特征和大地構造背景,在中國劃分出4個稀有、稀土一級成礦帶(區(qū)),5個二級成礦帶(區(qū)),7個三級成礦區(qū)(帶)和29個成礦亞區(qū)。4個一級成礦區(qū)帶如下。

        (1)華南成礦區(qū):有良好的工作基礎,也是中國重要的鎢錫成礦區(qū)。稀有、稀土成礦條件有利。最具前景的是花崗巖型、花崗偉晶巖型和離子吸附型礦床?;◢弾r型稀有金屬礦床的典型代表是江西414、葛源等超大型礦床,花崗偉晶巖型礦床有福建南平、湖北通城斷峰山、廣東廣寧等礦床。離子吸附型稀土礦床最典型的代表是江西龍南足洞超大型礦床。

        (2)阿勒泰成礦帶:是中國尋找花崗偉晶巖型稀有金屬礦產的有利地區(qū),已發(fā)現10萬條偉晶巖脈,但只有少數地段開展了深部查證工作,潛力巨大。

        (3)川西和滇西成礦區(qū):是中國花崗偉晶巖型鋰礦床最有前景的地區(qū),也是中國目前最重要的硬巖型鋰資源基地。

        (4)華北地臺北緣和內蒙-興安成礦區(qū):除了白云鄂博和巴爾哲2個超大型礦床外,其外圍和深部仍有良好的找礦前景,非常值得進一步開展工作。另外,內蒙古武川趙井溝堿長花崗巖型稀有金屬礦床深部仍有非常好的找礦前景。

        從1982年到1989年,地質礦產部組織專業(yè)隊伍,對取得找礦重大突破的華南地區(qū)開展了更深入的區(qū)域成礦規(guī)律和成礦預測工作(陳毓川等,1983;1989),為華南稀有、稀土金屬礦產基地的建設與發(fā)展提供了科學依據。其中的創(chuàng)新性成果包括:①通過對南嶺地區(qū)與成礦有關花崗巖產出構造環(huán)境及成因類型的研究,依據礦床成礦系列的概念,將南嶺與花崗巖有關的礦床劃分為5個成礦系列,6個成礦亞系列,21個礦床式,并詳細分析了不同礦床成礦系列和礦床式的地質構造背景與成礦規(guī)律;②在詳細劃分南嶺地區(qū)不同構造層的基礎上,重點研究了中生代構造層的控礦特征,建立了構造-礦化模式;③明確指出,華南地區(qū)與稀有礦產有關的花崗巖以富堿、富硅為特征,主要是殼源花崗巖多期分異演化的產物,具有淺成、甚至是超淺成特征,普遍具似偉晶巖殼,伴有隱爆角礫巖。富稀土元素巖體主要為深源堿性花崗巖。成礦時代以燕山中-晚期居多。花崗偉晶巖型礦床的成礦時代具一老一新的特點,早期偉晶巖以含稀土礦化為特征;與稀有金屬有關的偉晶巖主要形成于早古生代,侵入于前寒武紀變質巖中;④南嶺地區(qū)有色和稀有、稀土金屬成礦作用具有三重模式的復雜礦化分帶特征,即:在大的隆起-凹陷構造和深層地質構造因素控制下的南嶺成礦分帶(一重),以區(qū)域構造-巖基為核心的局域成礦分帶(二重),疊置于前二者之上、以巖漿侵入體為中心的礦床分帶(三重)。

        3 21世紀新階段

        進入21世紀,三稀礦產資源已成為世界各國爭奪的關鍵礦產。加強對三稀礦產的探尋與研究更是勢在必行。礦產資源研究所老一代三稀礦產地質工作者逐漸退出第一線,但三稀礦產資源在國民經濟發(fā)展中的需求卻在不斷增大。中國地質科學院礦產資源研究所為適應新形勢,2012年重新建立了“稀有稀土貴金屬研究室”,眾多新成員沖上了第一線,通過幾年的努力,取得了重大成績。特別是自2010年以來,在國土資源部和中國地質調查局的統(tǒng)一領導和部署下,在科技部的大力支持下,除繼續(xù)深入開展重點三稀礦床的研究外,資源所還組織全國33個單位200余人的專業(yè)隊伍,開展了中國三稀金屬資源的戰(zhàn)略調查和找礦工作。在不到10年的時間里,進一步摸清了中國三稀礦產資源的家底,在區(qū)域成礦規(guī)律和勘查技術、找礦方向等方面取得了重大成果,初步查明了一批新的礦產地,為中國新興產業(yè)的發(fā)展提供了資源保障,也為科技創(chuàng)新奠定了堅實基礎(王 登 紅 等,2013a;2016a;2016b;2017;2019a;2019b;王瑞江等,2015;毛景文等,2019)。

        3.1 地質找礦成果顯著

        幾年來,由礦產資源研究所牽頭的三稀項目組,通過共同奮斗,為國家提交了三稀礦產資源基地7處,礦點21處,礦(化)體42個,找礦線索9條,圈定找礦靶區(qū)144處,重點評價區(qū)5個,找礦遠景區(qū)103個,綜合異常8個。其中,在四川甲基卡稀有金屬礦田外圍首先實現了找礦的重大突破,發(fā)現了新3號脈(王登紅等,2013),獲得334級別Li2O資源量近90萬t,平均品位1.41%,達超大型礦床規(guī)模,且BeO、Nb2O5、Ta2O5、Rb2O、Cs2O和SnO2的資源量也十分可觀。這在新疆可可托海資源危機、行將閉坑的形勢下意義十分重大(王登紅等,2016)。在可爾因礦田,近期還發(fā)現了加達等礦床,Li2O資源量也達大型規(guī)模。

        在福建永定大坪地區(qū),通過對堿長花崗斑巖的深入工作,結合地表和鉆探工程控制,估算333+334級別Nb2O5資源量15 719.60 t,Ta2O5資源量3842.63 t,初具大型以上規(guī)模。在福建福里石礦區(qū)圈定了4個以鈹、鉬為主的綜合異常,通過工程控制圈定了鈹(鉬)工業(yè)礦體,經對9條鈹礦體估算,求得334級別BeO資源量1231.16 t,BeO平均品位0.208%。

        在廣東,新發(fā)現6處遠景規(guī)模可達大型的稀有稀土礦產地。其中,離子吸附型稀土礦點11處,包括重稀土礦點1處。在龍門永漢礦區(qū),新增Nb2O5資源量22 384.62 t,Ta2O51919.25 t;新增稀土氧化物資源量135 110.69 t,包括重稀土氧化物35 048.11 t,新增Rb2O資源量7780.33 t。

        在廣西,圈出20處可供進一步勘查的稀土礦產地,對7處靶區(qū)估算的資源量可達大型規(guī)模,10處估算的資源量為中型規(guī)模,初步估算稀土氧化物資源量(334)約350萬t。此外,還圈定了平水底鈮鉭靶區(qū)。以遙感異常為主,結合成礦地質條件研究,在欽州防港城工作區(qū)圈定了17處稀土找礦遠景區(qū),在憑祥-龍州工作區(qū)圈定了9處稀土找礦遠景區(qū)。

        在湖南尖峰嶺圈定2處鈹礦靶區(qū)。

        在云南,除了在高黎貢山變質帶圈定出稀有金屬鋰、鈹找礦靶區(qū)外,還提交了3處離子吸附型稀土礦產地,其中1處達大型規(guī)模。

        在江西,新發(fā)現礦產地1處(上饒童家山鈮鉭礦),礦點4處(舊路鈮銣礦、滸坑-萬坑鈮鉭銣礦、大港銣銫礦、東槽銣礦)和礦化點3處(上茜槽鋰鈹礦、茅坪銣礦、官田橋鈹鉭礦)。通過遙感等新技術新方法調查,圈定離子吸附型稀土礦找礦遠景區(qū)6處,經實地采樣,43個樣品中有31%達邊界品位。以贛南清溪巖體為重點,圈定了白石、黃屋和上堡3個可供進一步工作的稀土礦靶區(qū),估算資源量超10萬噸,并預測清溪巖體風化殼中稀土遠景資源量在25萬t以上。

        在新疆,劃分了哈龍-青河等多金屬成礦帶和4個重點稀有金屬成礦帶,圈定成礦遠景區(qū)35處,劃定找礦靶區(qū)54處。系統(tǒng)開展了阿勒泰、阿拉山口闊依塔斯、西昆侖大紅柳灘、塔什庫爾干等4個重點調查評價區(qū)的異常查證,并在大紅柳灘一帶圈定鈮鉭、鋰礦靶區(qū)4個,通過槽探等工程估算氧化鋰資源量25 023.16 t,其中探獲資源量7308.73 t,為后期大紅柳灘一帶大型鋰資源基地的找礦突破起到了“公益先行”的引導作用。

        在甘肅,劃分出稀有金屬成礦帶22個,圈定成礦遠景區(qū)32個,找礦靶區(qū)50個。發(fā)現了阿克賽縣玉龍溝鈮鉭礦、余石山西鈮鉭礦、敦煌市火焰山鈮稀土礦及臨洮縣華林坪銣鈮等礦化點多處。通過1∶1萬地質草測并結合槽探,在潘家井銣鈮鉭礦區(qū)圈定鈮鉭礦(化)體7條;在余石山西鈮鉭礦區(qū)圈定鈮鉭礦(化)體19條;在玉龍溝鈮鉭礦點通過1∶1萬地質草測、1∶1萬激電中梯測量、1∶1萬磁法測量及槽探工作,圈定鈮鉭礦化體4條;在熱水泉一帶通過1∶5萬礦產地調查、1∶5萬水系沉積物測量、1∶5萬遙感解譯等工作,圈定了單元素異常98個,綜合異常4個。

        在青海,新發(fā)現偉晶巖型稀有礦化線索6處,砂礦型稀有礦化線索1處,稀土礦化線索1處,分散元素礦化線索1處。

        對中國各地的鋁土礦進行普查,發(fā)現鋰的異常,在貴州大竹園的鋁土礦中發(fā)現有Li的超常富集(王登紅等,2013b),w(Li2O)多在n×100×10-6,有些地區(qū)高達1000×10-6。鐘海仁等(2019)通過后續(xù)大量工作,總結指出:①在各種鋁土礦中,以古風化殼沉積型鋁土礦(巖)最富集鋰;②富鋰的古風化殼沉積型鋁土礦(巖)在中國北方主要形成于晚石炭世本溪期,南方為中二疊世梁山期,其物質來源與其后較長時期內的風化沉積作用有密切的成因聯(lián)系;③鋰一般富集于含礦巖系的中下部;④鋰的富集主要與黏土礦物的含量和組成有關,不排除以離子吸附狀態(tài)存在的可能性。

        從全國看,中國在三稀資源找礦工作中的突出成果還有:①新疆探明白楊河火山巖型鈹礦。這是新疆鈾礦工作者數十年辛勤工作的成果,品位高,儲量大,鈹主要以羥硅鈹石形式存在,BeO儲量在5萬t以上;②發(fā)現具有巨大的資源潛力的新疆大紅柳灘偉晶巖型稀有金屬成礦帶,初步確定Li2O資源儲量在200萬t以上,Nb2O5、Ta2O5、BeO的資源量也非??捎^;③川西偉晶巖中鋰資源和堿性巖-碳酸巖中的稀土資源,不斷取得找礦新突破。

        3.2 重點礦床的研究水平又上新臺階

        3.2.1 對川西甲基卡、可爾因偉晶巖礦田成礦作用有新認識

        在對甲基卡、可爾因等花崗偉晶巖礦田長期深入研究的過程中,李建康等(2006a;2006b;2007)、王登紅等(2013a;2016a;2016b;2017a;2017b;2019a;2019b)、劉善寶等(2020)、代鴻章(2018)、劉麗君等(2016;2017;2019)、熊欣(2019)、楊岳清等(2020)等突破了前人對甲基卡礦田中稀有金屬成礦作用的認識,初步建立了鋰成礦的“多旋回、深循環(huán)內外生一體化”理論,提出了甲基卡式“五層樓+地下室”勘查模型(王登紅等,2017a),提出了“3定2參”的大比例尺找礦方法(劉善寶等,2020),對于指導熱穹窿構造區(qū)偉晶巖型稀有金屬礦床的勘查工作,具有重要的指導作用和現實意義;發(fā)現了成礦作用的多期性,特別是花崗巖型鋰輝石礦石(體)的發(fā)現,不僅擴大了找礦視野,而且在鋰的成礦理論方面也具有十分重要的意義。

        (1)甲基卡礦田在大地構造上位于松潘-甘孜造山帶的外圍,主要受到單向構造應力的影響,構造運動期次較單一,構造環(huán)境相對封閉,為巖漿液態(tài)不混溶作用的發(fā)生提供了可能。區(qū)域內廣泛分布的地層為上三疊統(tǒng)西康群,礦田內的侵入巖主要為馬頸子二云母二長花崗巖。伴隨巖體的定位,在巖體外圍西康群淺變質巖系中形成了熱接觸變質帶:紅柱石十字石帶→紅柱石帶→黑云母帶。由馬頸子花崗巖體晚期派生的巖漿,經分異演化在熱接觸變質帶中依次形成了不同類型的花崗偉晶巖脈(圖12)。

        圖12 甲基卡礦田地質礦產簡圖(據付小方等,2015,稍有修改)1—二云母花崗巖;2—微斜長石型偉晶巖;3—微斜長石鈉長石型偉晶巖;4—鈉長石型偉晶巖;5—鈉長石鋰輝石型偉晶巖;6—鈉長石鋰云母型偉晶巖;7—偉晶巖脈編號;8—類型分帶線及編號:Ⅰ—微斜長石偉晶巖帶,Ⅱ—微斜長石鈉長石帶,Ⅲ—鈉長石帶,Ⅳ—鋰輝石帶,Ⅴ—白(鋰)云母帶;9—新三號脈Fig.12 Geological map of the Jiajika orefield(after Fu et al.,2015,slightly modified)1—Two-mica granite;2—Microcline-type pegmatite;3—Microcline-albite-type pegmatite;4—Albite-type pegmatite;5—Albite-spodumene-type pegmatite;6—Albite-lepidolete-type pegmatite;7—Number of pegmatite vein;8—Vein zone and its number:Ⅰ—Microcline-type pegmatite vein zone;Ⅱ—Microcline-albite-type pegmatite vein zone;Ⅲ—Albite-type pegmatite vein zone;Ⅳ—Spodumene-type pegmatite vein zone;Ⅴ—Muscovite(lepidolete)-type pegmatite vein zone;9—The new X03 vein

        (2)在含礦花崗偉晶巖脈形成過程中,巖漿熱液對圍巖又發(fā)生了強烈改造,在熱接觸變質基礎上又疊加了鋰鐵電氣石化和堇青石化。這種熱液改造變質帶寬可達十余米,是非常重要的找礦標志。

        (3)含礦脈體邊部普遍出現云英巖帶,是鈹礦化的重要產出部位,鋰礦化出現在中心的鈉長石-微斜長石-鋰輝石帶,鋰輝石數量可達15%以上。

        (4)在偉晶巖成巖過程基本結束后,殘余花崗質巖漿的活動仍未停止。在相對開放的系統(tǒng)中,形成了大量具花崗結構的巖石,特別是富含鋰輝石的花崗巖,鋰輝石花崗巖中的礦物粒度普遍在1 mm以下,所有礦物的結晶特點與典型花崗巖完全一致,鋰輝石呈自形板柱狀,這種鋰輝石花崗巖在國內是首次發(fā)現。在新3號脈中(圖13),鋰輝石花崗巖中的LiO2資源儲量達到總量的70%以上。花崗巖型鋰輝石礦石的發(fā)現極大地拓寬了鋰資源的找礦方向。

        圖13 甲基卡新三號脈地質平面圖(a)剖面圖(b)(據劉麗君等,2016)1—第四系坡積物;2—上三疊統(tǒng);3—鋰輝石礦化偉晶巖殘坡積物;4—二云母片巖露頭;5—鋰輝石礦化偉晶巖礦體及編號;6—地質界線;7—推測礦體界線;8—勘探線及編號;9—鉆孔及編號;10—鉆孔及孔深Fig.13 Geological map(a)and cross section(b)of the new X03 vein(after Liu et al.,2016)1—Quaternary Sedimentary;2—Upper Triassic;3—Residual slope deposit of mineralized spodumene-bearing pegmatite;4—Outcrops of two mica schist;5—Ore body and number of spodumene mineralized pegmatite;6—Geological boundary;7—Inferred boundary of ore body;8—Exploration line and number;9—Drill hole and number;10—Drill hole and hole depth

        (5)通過對甲基卡新3號脈中鋰的地球化學深入研究,建立了Li與其他元素的關聯(lián)標志。大量數據的統(tǒng)計結果表明,Li與REE之間存在顯著的負相關,而與δCe則呈顯著的正相關。

        (6)首次系統(tǒng)查明了新3號脈中各類巖石、礦石的鋰同位素組成,提出了“以鋰找鋰”的新思路和找礦標志。

        (7)首次對新3號脈中不同成因電氣石的B同位素進行了研究,礦脈中鋰鐵電氣石的δ11B值為-10.11‰~-7.83‰,圍巖中鎂鐵電氣石的δ11B值為-6.33‰~-5.31‰,前者比后者更富集10B。

        (8)根據礦物學、巖石地球化學,鋰、硼同位素的變化特征,發(fā)現全巖鋰同位素數值在終孔處變大,顯示有“擴散”分餾特征,可能受到深部含鋰物質的影響,預測深部仍有找礦潛力。

        (9)通過對礦脈石英中CO2-NaCl-H2O流體包裹體的拉曼光譜分析,查明流體的主要成分為CO2和H2O,未測試出烴類物質。表明成礦流體與巖漿活動密切有關。流體的氫、氧同位素組成與巖漿水接近,碳同位素組成為-3.4‰~-7.3‰。推斷成礦流體源于花崗巖的結晶分異,晚期混入有少量建造水。

        對可爾因偉晶巖礦田成礦作用認識上也有重大進展(馬圣鈔,2020)。該礦田的地層雖然也是上三疊統(tǒng),但以富硅和鈣的碎屑沉積為主,熱接觸變質作用不發(fā)育,偉晶巖的主要賦礦圍巖是石榴子石、透輝石和角閃石發(fā)育的接觸交代變質巖。在偉晶巖的形成過程中,構造和熱液活動頻繁,偉晶巖中的鋰輝石常常被構造活動挫裂,并被晚期熱液交代,導致晚期又形成了在甲基卡礦田中非常少見的次生毛發(fā)狀和蠕蟲狀鋰輝石,鋰礦物的種類也明顯多于甲基卡。

        3.2.2 在幕阜山偉晶巖礦田,稀有金屬找礦取得重大突破,成礦作用認識也上一新臺階

        在20世紀60年代后期,在幕阜山地區(qū)就找到了不少含稀有金屬礦化的偉晶巖,但規(guī)模均不大,品位也不高,之后數十年一直沒有取得突破。近些年,在礦產資源研究所的協(xié)助指導下,湖南核工業(yè)地質局311地質大隊于2016年在礦田南部的仁里-傳梓源地區(qū)獲得重大發(fā)現,找到了建國以來最富鉭的超大型稀有金屬偉晶巖脈。李建康、李鵬等對幕阜山偉晶巖田開展較全面開展研究工作,并對仁里、傳梓源等礦床開展了較系統(tǒng)的成巖成礦作用研究(圖14),取得了可喜成績(李鵬等,2015;2019)。

        圖14 幕阜山地質礦產簡圖(據李鵬等,2019)Fig.14 Simplified geology and mineral resources map of Mufushan area(after Li et al.;2019)

        (1)幕阜山礦田位于江南隆起帶中段的幕阜山-九嶺構造巖漿帶中。幕阜山復式花崗巖基是最主要的地質體,其中主要的花崗巖漿活動發(fā)生于燕山期,它們侵入于前寒武紀變質巖系中,并派生出大量含稀有金屬礦化的花崗偉晶巖脈分布于巖體邊緣及其外圍的前寒武紀變質巖系中,是中國較為重要的花崗偉晶巖型稀有金屬礦田。從巖體邊緣向外,花崗偉晶巖可分成微斜長石型、微斜長石-鈉長石型、鈉長石型和鈉長石-鋰輝石型,稀有金屬礦化主要發(fā)育于后兩種類型中。近期發(fā)現的仁里-傳梓源礦床由后兩種類型偉晶巖組成,位于幕阜山復式巖基的西南緣,Li-Be-Nb-Ta-Cs等稀有金屬礦化均非常好。目前圈定的17條礦體,估算出(333+334)級Ta2O5資源量10 791 t,Ta2O5平均品位0.036%;Nb2O5資源量14 057 t,平均品位0.047%。這是在中國花崗偉晶巖中找到的Ta2O5品位最高、儲量最大的鉭礦床,意義重大。

        (2)5號偉晶巖脈是仁里-傳梓源礦床中最有代表型的礦脈,脈體中可清晰的分出不同的礦物組和稀有金屬礦化帶,反映了巖漿-熱液在脈體形成過程中具有良好的分異演化作用,稀有金屬礦化從早到晚,由Be→Li→Nb→Ta→Cs趨于增強。在5號脈的核部,鋰云母和石英的含量超過了70%,鋰云母中普遍發(fā)育由后期熱液交代形成的富Cs反應邊。

        (3)稀有元素在礦化偉晶巖中主要以獨立礦物形式產出,鈹礦物主要是綠柱石,鈮鉭礦物主要是富鉭的鈮鉭鐵礦和細晶石,鋰礦物主要是鋰輝石和鋰云母,銫礦物主要是銫沸石,極大可能還有南平石,稀有元素以獨立礦物形式產出,為工業(yè)利用提供了極大的便利。

        (4)5號脈核部鋰云母的40Ar/39Ar坪年齡為(125.0±1.4)Ma,代表了近熱液環(huán)境中稀有金屬富集成礦的年代。幕阜山北部斷峰山鈮鉭偉晶巖中白云母的40Ar/39Ar坪年齡為(127.7±0.9)Ma,幕阜山中部富綠柱石偉晶巖中白云母的40Ar/39Ar坪年齡為(130.5±0.9)Ma,說明幕阜山稀有金屬偉晶巖的成巖成礦作用發(fā)生在燕山晚期。

        (5)仁里-傳梓源礦化偉晶巖具有相對富堿、過鋁質的特征,微量和稀土元素含量極低,不相容元素Rb、Cs、Nb、Ta、Zr、Hf等強烈富集,表明巖漿分異演化程度極高。

        3.2.3 風化殼離子吸附型稀土礦床成礦理論研究更上一層樓

        在礦產資源研究所的三稀礦產研究工作中,離子吸附型稀土礦產一直做為重點公關目標之一(王登紅等,2013c;2017c;趙芝等,2017a;2019;楊岳清,2016;陸蕾,2020;陸蕾等,2020)。除在找礦上(如前述)取得重大成果外,其成礦規(guī)律和成礦機理的研究也取得顯著成績。

        (1)離子吸附型稀土礦床主體發(fā)育于中國北緯22°~25°之間的亞熱帶,目前在北緯27°的浙江省慶元縣荷地也找到了大型風化殼離子吸附型稀土礦床。此外,在浙江省遂昌縣的大柘地區(qū)尋找離子吸附型稀土礦床也有很大進展,如能進一步證實,該類礦床的找礦空間還可以繼續(xù)向北擴展。另外,在海拔高度上也有明顯提升,以往在江西、廣東、廣西及福建等地發(fā)現的離子吸附型稀土礦床,海拔高度主要在500 m左右,但浙江荷地礦床的海拔高度已超過1400 m,云南臨滄花崗巖基中發(fā)現的離子吸附型稀土礦床的海拔高度已達2000 m。顯然,這對于擴大離子吸附型稀土礦床的找礦空間有意義。

        (2)離子吸附型稀土礦床的母巖類型也明顯增多。不僅在花崗巖和火山巖的風化殼中找到了大量離子吸附型稀土礦床,目前在變質巖、堿性巖,甚至一些基性巖石的風化殼中也找到了眾多離子吸附型稀土礦床。這些復雜的的母巖主要分布在華南褶皺帶,它們在漫長的地質歷史中經歷了多期次的復雜演變,不論是何類巖石,均具有多時代、多階段、多類型的特征,稀土的成礦物質來源存在一定共性。這也是華南地區(qū)發(fā)育各種類型離子吸附型稀土礦床的一個重要內因。

        (3)母巖在表生風化作用中,受到綜合因素的影響程度不同(趙芝等,2017b),其風化強度(即CIA值)也有明顯區(qū)別,突出地表現為:在不同的風化層中,黏土礦物的數量和種類明顯不同。以花崗巖的風化殼為例,在全風化層中,不僅黏土礦物數量最多,而且多為吸附能力較強的埃洛石和伊利石,因此在全風化層中以離子狀態(tài)吸附于黏土礦物中的稀土元素也最多(圖15)。

        圖15 風化殼剖面中CIA、REE、LREE及HREE變化特征(據趙芝等,2017b)A1—腐殖土層;A2—亞黏土層;B1—網紋狀風化層;B2—全風化層Fig.15 Variation of CIA,REE,LREE and HREE in the studied weathering profile(after Zhao et al.,2017b)A1—Humic soil layer;A2—Sub clay soil layer;B1—Reticulate weathering layer;B2—Completely weathered layer

        (4)從母巖到風化殼再到碳酸稀土精礦,稀土元素的類型基本不變,但其中稀土元素的配分類型則發(fā)生了變化。從母巖到碳酸稀土精礦,Ce的配分顯著降低,Eu的配分略有增加。在輕稀土礦床中,Gd、Dy和Y等重稀土元素的配分也有所增加。這也是華南離子吸附型礦床的產品中出現富HREE、富Eu特點的原因。

        (5)充分運用遙感等新技術手段,實時高效地對離子吸附型稀土礦床的開采活動和水土流失情況進行動態(tài)監(jiān)測,可以定量查明采礦過程中產生的荒漠化面積、破壞程度、變化趨勢及治理效果,為老礦山復綠及新礦產地合理綠色開發(fā)提供科學依據。

        3.3 發(fā)現了新類型礦床

        在贛西北地區(qū)發(fā)現了以磷鋰鋁石為鋰主要載體礦物的花崗巖型稀有金屬礦床(王成輝等,2019)。江西省西北部是中國重要的鈮、鉭、鈹、鋰等稀有金屬成礦區(qū)之一,1968年在該區(qū)發(fā)現的414超大型鉭、鈮、鋰(銣、銫)礦床為中國現代尖端工業(yè)的發(fā)展做出了重大貢獻。贛西北地區(qū)的稀有金屬成礦作用主要集中于2個礦集區(qū),即武功山礦集區(qū)和九嶺礦集區(qū)。二者分別處于古老地層出露的隆起區(qū),成礦時代集中于燕山中-晚期,礦床類型總體均屬花崗巖型。在武功山礦集區(qū),稀有金屬成礦作用與雅山花崗巖有關,形成了414超大型稀有金屬礦床。在九嶺地區(qū),與成礦有關的巖體較多,其礦產地也較分散,這次在獅子嶺發(fā)現的稀有金屬花崗巖,類似于414礦床,且鋰、銣、銫、鈹、鈮鉭和錫的含量高于414礦床,但鋰的載體主要為磷鋰鋁石,其中的w(Li2O)為9%~11%,綠柱石和鈮鉭礦物也很發(fā)育,顆粒較粗,云母中的銣銫含量很高。這些特征顯然優(yōu)于414礦床。以磷鋰鋁石為造巖礦物的花崗巖在中國尚屬首次發(fā)現,這為在贛西北地區(qū)尋找稀有元素礦床提供了非常重要的新線索。

        另外,在四川省可爾因礦田中也發(fā)現了富磷鋰鋁石的花崗巖(楊岳清等,2020)。這對在川西拓展鋰礦的找礦空間具有重要意義。

        3.4 深化總結了中國稀有、稀土礦床的成礦特征和成礦規(guī)律

        在對中國各稀有金屬礦床(點)、礦田和成礦帶深入研究基礎上,并通過國外的稀有、稀土金屬礦床對比,礦產資源研究所對中國稀有、稀土礦床的成礦特征和成礦規(guī)律再次做了較系統(tǒng)的總結(鄒天人等,2006;袁忠信等,2012;王登紅等,2017a;2017b;李建康等,2014;2017;2019;陳毓川等,2019),取得了諸多重要新認識。

        3.4.1 稀有金屬礦床

        (1)鋰礦

        王登紅等(2012)將內生礦床和外生礦床統(tǒng)一起來考慮,將鋰礦床分為硬巖型和鹽湖鹵水型兩大類,并且認為二者之間可能存在內在成因聯(lián)系,進而提出了“多旋回內外生一體化”的成礦理論。其中,硬巖型礦床可分為花崗偉晶巖型、花崗巖型、云英巖型、巖漿熱液型等。近年來,在一些沉積巖系中發(fā)現了含量較高的Li2O,但從目前總體看,花崗偉晶巖型仍是中國硬巖型鋰礦中最主要的礦床類型。四川西部的甲基卡、可爾因等礦田具有極大的資源前景,將“五層樓+地下室”找礦模型在川西甲基卡等鋰礦田中賦予了新的生命力。中國鹽湖鹵水型鋰資源具有極大的潛在價值。

        王登紅等(2006)將中國鋰礦床分為14個相關的礦床成礦系列,自中國北方→中國中部→中國南方,成礦系列數量依次增加,據此劃分出12個成鋰帶,5個鋰資源重點評價區(qū)。

        (2)鈹礦

        根據物質來源,可分成與鈣堿性系列巖漿有關的礦床和與堿性系列巖漿有關的礦床,前者包括花崗偉晶巖型、堿長花崗巖型、花崗細晶巖-霏細巖型、接觸交代型、熱液型等鈹礦床?;◢弬ゾr型仍是中國目前主攻的鈹礦找礦類型,類似可可托海3號脈這樣的超大型礦床目前還獨一無二,仍需我們在更大范圍努力尋找。

        堿性長石花崗巖型鈹礦床也是十分重要的鈹礦類型。以新疆阿斯喀爾特礦床為代表,其BeO儲量超過5萬t,另外,新疆青河縣的邊海、福海二道房子、阿勒泰市的尚克蘭、江西的大吉山和西華山等地也有較大找礦前景。

        接觸交代型鈹礦主要發(fā)育在華南和西南地區(qū),湖南臨武香花嶺含鈹條紋巖最具代表性。具類似地質特征的還有湖南宜章的界牌嶺、郴州的柿竹園、云南個舊的馬拉格、浙江淳安的銅山、江西安遠的磧肚山等,值得進一步工作。

        火山熱液型鈹礦在浙江、福建礦點較多,但規(guī)模較大的只有新疆和布克賽爾白楊河鈾-鈹礦床,BeO儲量超過5萬t。因此,對此類鈹礦的尋找應該加大投入,進一步擴大找礦范圍。

        熱液型鈹礦是中國很有特色的鈹礦類型,鈹常和鎢、錫構成綜合性礦床,如云南中甸的麻花坪鈹-鎢礦床中,鈹的規(guī)模達超大型。此外還有江西興國的畫眉坳、下桐嶺,廣東博羅的621等鈹礦。因此,這類鈹礦在中國特別是華南地區(qū),很有前景。

        堿性花崗巖型鈹礦目前發(fā)現不多,但內蒙古巴爾哲礦床規(guī)模之大,鈹含量之高,實屬罕見,非常值得重視。

        (3)銣銫資源

        目前中國還未有具工業(yè)開采價值的獨立銣銫礦床。在內生成礦作用中,銣和銫主要富集在花崗偉晶巖和堿長花崗巖中。

        孫艷等(2019)對中國的銣資源做了大量資料搜集和綜合研究工作。中國銣資源較豐富,銣主要以類質同象形式分散在堿長花崗巖、花崗偉晶巖、云英巖的鉀長石和云母中,均以Rb取代K。目前,只有云母中的銣可以被有效利用。根據相關指標作出的評價,銣主要集中于江西、新疆和廣東的堿長花崗巖、花崗偉晶巖和云英巖中,分別占全國銣資源儲量的34%、33%和15%。另外,在鹽湖、地下鹵水中也有富集。富銣銫的巖石主要形成于中生代,全國可劃分出15個銣成礦帶。今后銣的找礦方向應集中在華南、新疆阿爾泰、天山、昆侖山、川西松潘造山帶等區(qū)域。

        西藏熱水中的銫礦化,具有良好的找礦前景,值得進一步關注。

        (4)鈮鉭礦

        中國鈮鉭礦床的形成和巖漿活動具有密切聯(lián)系,依據物質來源可分成與鈣堿性巖漿系列和與堿性巖-碳酸巖漿系列有關礦床。

        與鈣堿性巖漿系列有關的鈮鉭礦床最主要的是堿長花崗巖型和堿長花崗偉晶巖型礦床,在這類礦床中,富鉭類型最為重要,Nb2O5/Ta2O5比值一般小于2。

        堿長花崗巖型的典型代表是江西宜春超大型稀有金屬礦床,礦化面積2.8 km2,主礦體面積1.5 km2。它是同源巖漿在多階段侵入活動中通過良好的分異演化、稀有元素在最晚期聚集形成的礦床。類似礦化巖體還有江西的牛嶺坳和大吉山、廣西栗木水溪廟、湖南尖峰嶺等礦床。近期在贛西北九嶺地區(qū)獅子嶺發(fā)現的富磷鋰鋁石堿長花崗巖型礦床,Ta2O5含量高于Nb2O5,非常值得進一步工作。

        花崗偉晶巖型仍是中國主要的鈮鉭礦床工業(yè)類型,最具代表性的是新疆可可托海3號脈、河南官坡、福建南平31號脈等礦床。特別值得一提的是近期在幕阜山偉晶巖礦田南側發(fā)現的仁里-傳梓源礦床,其中Ta2O5儲量不僅達超大型規(guī)模,其Ta2O5含量也是中國大型以上礦床中最高的,細晶石和鈮鉭鐵礦是最主要的成礦礦物。

        新疆阿勒泰、帕米爾-昆侖山、江南隆起帶中段的幕阜山-九嶺構造巖漿帶及武夷山造山帶仍是尋找以富鉭為特征鈮鉭礦床的有利地區(qū)。

        與堿性巖-碳酸巖漿系列有關的鈮鉭礦床中,w(Nb2O5)雖普遍在0.05%以上;但Ta2O5含量明顯偏低,Nb2O5/Ta2O5比值一般在5以上,而該類礦床中稀土元素、鋯和鈾-釷的含量普遍較高,所以,進行綜合性資源開發(fā)勢在必行。

        (5)鋯(鉿)礦

        鋯鉿礦床可分成內生和外生礦床兩大類。內生礦床又可分成與鈣堿性巖漿系列有關的鋯鉿礦床和與堿性巖-碳酸巖漿系列有關鋯鉿礦床,前者中鋯含量普遍較低,基本不直接構成有價值的工業(yè)礦體,但由于鈣堿性系列巖漿巖分布廣泛,它們在表生長期風化作用中,其中的鋯石經搬運、富集形成有價值的濱海砂礦,是目前鋯資源的主要來源。另外在與鈣堿型系列有關稀有金屬礦床中,鋯石的鉿含量普遍較高,w(HfO2)可達15%,值得關注。

        在堿性巖-碳酸巖漿系列礦床中,鋯可以顯著集聚,例如內蒙古巴爾哲堿性花崗巖型Y-Be-Nb-Zr礦床,也是中國目前最大的鋯礦床。新疆尉犁闊克塔格西堿性正長巖型稀土-鈮-鉭-鋯礦床中,w((Zr+Hf)O2)為0.175%,鋯的資源儲量也達大型,因此,與堿性巖-碳酸巖漿系列有關的鋯礦床值得關注。

        3.4 .2稀土金屬礦床

        袁忠信等于2012年在《中國稀土礦床成礦規(guī)律》專著中,對稀土成礦規(guī)律作了較系統(tǒng)的總結。中國是一個稀土資源大國,這些年來,隨著工業(yè)技術的飛速發(fā)展,稀土礦產的開發(fā)利用也躍上了新臺階。

        中國的稀土礦床總體上可分成三大類,即內生礦床、外生礦床和變質礦床。內生礦床和巖漿活動關系密切,根據巖漿來源可分成與鈣堿性巖漿有關的礦床和與堿性-碳酸巖漿有關的礦床。外生礦床可分成與沉積作用有關的礦床、殘破積-砂礦床和風化殼離子吸附型稀土礦床。變質礦床可分成淺粒巖-變粒巖型礦床和混合巖型礦床。

        (1)內生稀土礦床

        目前值得關注的主要還是與堿性-碳酸巖漿系列有關的礦床,類型繁多,包括海相火山堿性巖-碳酸巖型、陸相堿性巖-碳酸巖型、堿性正長巖型、堿性花崗巖型等礦床,品位高,儲量大,而且普遍共伴生有稀有礦產,白云鄂博海相火山堿性巖-碳酸巖型礦床是世界最大的Nb-REE-Fe綜合性礦床,其經濟價值巨大。由于這礦床和來自地幔的堿性巖-碳酸巖密切相關,因此,裂谷帶、古陸邊緣和深大斷裂旁側次級構造帶無疑是尋找這類礦產的有利地質環(huán)境。

        (2)外生礦床

        沉積作用形成的稀土礦床,目前主要產出在貴州織金一帶的磷塊巖中,磷與稀土元素同、共生,并以富HREE為特征,儲量也可觀,但稀土元素難以單獨提取,但含磷塊巖粉的土壤對農作物還是有益的(王瑞江等,2015)。殘破積-砂礦床目前在小規(guī)模開采。

        風化殼離子吸附型稀土礦床是中國非常有特色的資源,由于其采冶技術簡便,成本低廉,自發(fā)現后,在華南地區(qū)迅速得以開發(fā),極大地促進了中國稀土工業(yè)的發(fā)展,也使中國在國際稀土資源市場上占據了巨大優(yōu)勢,保護環(huán)境和合理開發(fā)是我們利用好離子吸附型稀土礦床需要考慮的因素。

        (3)變質型稀土礦床在中國不多見,但類似于白云鄂博這樣的稀土礦床經受了區(qū)域變質和侵入巖熱接觸變質的“受變質稀土礦床”還是常見的。淺粒巖-變粒巖型和混合巖型稀土礦床目前還開發(fā)較少。

        3.4.3 稀散金屬礦床

        近年來,對稀散元素礦產資源的尋找和成礦特征的探索受到人們更多的關注。黃凡等(2019)在總結了中國斑巖型、矽卡巖型、碳酸巖脈型等8種錸礦床成礦特征與成礦規(guī)律后,認為錸資源以前兩類及復合類型最為重要,從中估算的錸資源量在90%以上。成礦時代跨度大,從古元古代到新生代均有發(fā)育,但以喜馬拉雅期最多,呈現出錸在晚時代地質體中富集的趨勢。根據目前錸礦資源潛力和找礦前景,全國可劃分出25個錸礦帶,以岡底斯和東秦嶺成礦帶最重要。首次提出了錸礦的預測類型,并對每種預測類型進行了前景分析,指出了找礦方向。

        中國的鍺資源儲量占全球的41%,產量占全世界的71%,擁有類似于稀土的全球影響力(趙汀等,2019),其中約一半資源儲量在煤炭礦中,其余大部分與鉛鋅等有色金屬礦產伴生。鍺可以出現在不同類型的礦床中,但以中低溫熱液型多金屬礦床、含鍺有機巖類礦床為主,占所有鍺礦資源量的64%。中國高品位富鍺煤礦是世界上少有的優(yōu)質資源。近期,謝桂青等(2019;2020)通過大量工作,指出在多金屬礦床集聚的長江中下游成礦帶中,稀散元素在斑巖-矽卡巖多金屬礦床中普遍存在,按其分布特征可劃分出兩種類型,一種以伴生礦產分布上述多金屬礦床中,另一種構成稀見的獨立稀散元素礦床,通過深入綜合分析,初步建立了矽卡巖銅金碲礦床+遠離接觸帶的低溫金-鉈-碲礦床組合模型。

        中國鎵資源也很豐富(趙汀等,2017),約占世界總量的75%,但主要以伴生組分出現在鋁、鋅、鍺等礦床中。最有意義的是鋁土礦和煤礦中的伴生鎵,煤灰中w(Ga)可高達300×10-6。

        4 結語

        隨著科技的進步,社會經濟的發(fā)展,三稀元素的一些特性在民生,特別是尖端和國防工業(yè)中突顯出來,甚至出現沒有它們的參與,一些核心產品就無法生產的困局。因此,三稀資源目前已成為大國競爭的戰(zhàn)略性關鍵礦產,涉及到國家安全和人民生活。中國的礦產地質工作者經數十年的艱苦努力,對中國三稀資源的探索做出了不可磨滅的貢獻,本文所述主要為中國地質科學院礦產資源研究所科學工作者的貢獻。

        (1)稀土礦產

        目前中國的稀土儲量在世界各國中已居首位,約占世界總儲量的1/3,白云鄂博礦床已是世界上規(guī)模最大的稀土礦床,其外圍仍有潛力。中國川西冕寧-德昌一帶稀土資源的探查已取得巨大進展,離子吸附型稀土礦床在華南地區(qū)大量被發(fā)現。中國已成為世界上最大的稀土出口國,已在國際稀土市場占有舉足輕重的地位,這些令人自豪的成就是中國稀土礦產工作者幾十年艱辛工作、無私奉獻的結果。

        中國稀土礦產形成歷史漫長,從元古代—古生代—中生代,直到新生代,每個地質時期幾乎都有不同類型、不同規(guī)模稀土成礦作用,但最重要的還是一老一新。元古代強烈的海底堿性-碳酸巖漿活動攜帶地幔豐富的Nb-REE-Fe元素穿越華北地臺北緣的狼山-白云鄂博裂谷形成了世界上最大的白云鄂博稀土礦床,奠定了中國稀土資源的基石。新生代早期古近紀,在川西冕寧-德昌地區(qū)深部產生的陸相堿性-碳酸巖漿活動攜帶地幔豐富的稀土元素穿越攀西裂谷形成了牦牛坪等超大型稀土礦床,構成了中國僅次于白云鄂博礦床的稀土資源基地。華南地區(qū)廣泛分布的離子吸附型稀土礦床原巖雖然主要是花崗巖類,但它們的形成都經歷了多期次的、且非常強烈的構造-巖漿活動,其中幾乎都有幔源物質的參與,這些來自幔源或地殼深部的稀土資源,對形成世界上最具特色的第四紀離子吸附型稀土礦床奠定了良好的物質基礎。中國稀土礦產地質工作者在上述豐富、且有特色的稀土資源成礦作用研究基礎上所建立的成礦理論在世界上具有領先地位,礦產資源研究所的研究者們在這方面做出了突出貢獻。用好、保護好這些來之不易的稀土資源,也是對中國幾代稀土礦產地質工作者的尊重。

        (2)稀有礦產

        經歷幾代人的艱辛工作,中國稀有金屬礦產資源的探查也取得了輝煌成就。新疆3號脈,以及后來發(fā)現的江西414、福建南平、廣西栗木等稀有金屬礦床的發(fā)現、勘察和開發(fā),和在青藏高原鹽湖中極其豐富的鋰、銣、銫等資源的發(fā)現,為中國經濟建設,特別是尖端科技和國防工業(yè)的發(fā)展做出了巨大貢獻。從1970年代后,從川西甲基卡-可爾因等偉晶巖礦田中不斷傳出喜訊,近年在幕阜山偉晶巖礦田西南又發(fā)現了仁里-傳梓源以富鉭為特征的超大型稀有金屬礦床,另外,在新疆北部超大型火山巖型鈹礦床的發(fā)現,這些稀有礦產資源無疑會對中國未來高科技和國防現代化建設起到重要的支撐作用。在稀有礦產資源的不斷探索和發(fā)現中,對其成礦條件有了清晰的認識,因而稀有金屬成礦理論也有了突破性提升,對指導今后的找礦工作具有重大意義。

        從目前中國稀有金屬礦產的發(fā)現和開發(fā)利用現狀看,古生代—中生代是稀有礦產最重要的成礦時代,相應的幾個造山帶是稀有金屬礦產最有利的形成環(huán)境?;◢弬ゾr和堿長花崗巖型稀有礦產資源仍是今后探尋的主要目標,新疆阿勒泰、大紅柳灘、青海祁連、滇西和華南武夷山等成礦帶將會為這兩類稀有金屬的發(fā)現提供重要的找礦靶區(qū)。另外,青藏高原鹽湖-鹵水中的鋰-銫資源也具有很大潛力,很值得進一步探索開發(fā)。

        (3)稀散礦產

        中國不但在多金屬礦床、鋁土礦及含煤地層中有豐富的共、伴生稀散資源,而且一些礦山對稀散金屬的回收、利用也積累了寶貴的成果經驗,這對于稀散資源在國民經濟建設中盡快的發(fā)揮作用是非常重要的。

        中國的稀散金屬礦床包括沉積型、低溫熱液改造型及中溫熱液型等多種類型,成礦作用與低溫、生物、有機作用關系非常密切。目前積累的大量成果表明,滇黔地區(qū)、華北地塊邊緣、陜甘川地區(qū)和遼吉等地,仍是中國尋找稀散元素資源的主要地區(qū)。四川大水溝碲礦床和貴州濫木廠鉈礦床的發(fā)現和研究,為我們深入探索分散元素超常富集機制提供了難得的機遇。加強相關大型超大型礦床中分散元素賦存狀態(tài)的研究,查明富集規(guī)律,找到高品位的富礦體和獨立礦床,積極拓展稀散元素在戰(zhàn)略性新興產業(yè)領域中的新用途,毫無疑問是今后努力的方向。

        致謝在本文的撰寫過程中,從中國地質科學院礦產資源研究所科技處和資料室查閱了大量寶貴未公開的資料,于志鴻等老同志提供了極其難得的口述和書面資料,在此向他們表示衷心的感謝。

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