余亮
摘要:稀土是寶貴的戰(zhàn)略資源,有“工業(yè)維生素”之稱,廣泛應(yīng)用于尖端科技和軍工領(lǐng)域。我國稀土礦藏豐富,資源儲量世界第一,其中離子吸附型稀土礦床是重要的稀土礦床類型。八尺稀土礦主要賦存于燕山三期中細?;◢弾r(桂坑巖體)風(fēng)化殼中,少部分(齋公坪區(qū)段)稀土礦賦存于白堊系上統(tǒng)葉塘組熔結(jié)凝灰?guī)r風(fēng)化殼中,屬花崗巖、熔結(jié)凝灰?guī)r風(fēng)化殼離子吸附型稀土礦。其中以花崗巖風(fēng)化殼離子吸附型稀土礦石為本礦主要礦石類型。
關(guān)鍵詞:八尺;稀土礦;全風(fēng)化;離子吸附型
1.區(qū)域地質(zhì)概述
礦床處于永梅—惠陽凹陷、永梅凹褶斷束北側(cè),廣東省平遠縣境內(nèi)。南嶺緯向構(gòu)造東段與永梅凹褶斷束的北北東向鷓鴣隆斷裂帶下盤。
區(qū)內(nèi)出露的地層有震旦系、寒武系、泥盆系、石炭系、侏羅系、白堊系、古近系及第四系,以白堊系的火山巖地層分布最廣。
褶皺構(gòu)造不發(fā)育,主要表現(xiàn)為一些開闊的向斜盆地,如仁居—差干盆地、潘屋盆地、差干盆地、官屋盆地等。
斷裂構(gòu)造發(fā)育,按斷裂的走向,主要可分為北北東向、近東西向及北西向三組。
區(qū)內(nèi)巖漿活動頻繁,侵入巖發(fā)育。本區(qū)大面積出露有中細?;◢弾r(桂坑巖體),主要為燕山期巖漿活動的產(chǎn)物。在桂坑巖體東側(cè)邊緣有沿鷓鴣隆斷裂侵入的閃長巖脈(δ)及肉紅色的花崗斑巖(γπ53(2))。
桂坑巖體出露于鷓鴣隆斷裂上下盤,屬于羅浮山巖體的一部分。主要由燕山早期的中細?;◢弾r(γ52(3))、中細粒二云母花崗巖(γ53(2))組成。
區(qū)內(nèi)有豐富的礦產(chǎn)資源。礦床東側(cè)為仁居離子吸附型稀土礦,分布于鷓鴣隆斷裂上下盤的中粗粒黑云母花崗巖的風(fēng)化殼中,主要為輕稀土。礦區(qū)南側(cè)有水口鉬礦,北側(cè)有企人石鎢礦、連地鉬礦、七子崗鎢礦,礦區(qū)東側(cè)為鈾及伴生的鉬、金銀礦。
2.礦區(qū)地質(zhì)
礦區(qū)東起南山下西至川峰坳,東西長約8.8km;南自樓前北到大丘背,南北寬約9.3km,面積約76.94km2。
礦區(qū)及附近出露地層主要為白堊系上統(tǒng)葉塘組上組的第三巖性段(K2yt3c)和第四系沖積層(Q4al)、殘坡積層(Q4el+dl)。
2.1地層
白堊系上統(tǒng)葉塘組上組第三巖性段(K2yt3c):出露于礦區(qū)的南東側(cè),主要巖性為紫紅色熔結(jié)凝灰?guī)r。巖石呈紫紅色,無層理,貌似熔巖。巖石致密堅硬、性脆,節(jié)理發(fā)育。巖石具熔巖條帶、漿屑和假流動構(gòu)造。巖石由晶屑、巖屑及少量塑性玻屑組成。
第四系沖積層(Q4al):主要分布礦區(qū)肥田、黃畬、筀竹、鳳頭及樓前等的河谷及山溝等低洼地段,由黏土、亞黏土、砂、卵石、礫石等組成。
第四系殘坡積層(Q4el+dl):主要呈面狀大面積分布于山脊、山坡等地勢較為平緩地段。由土黃色、淺灰紅色、褐紅色砂質(zhì)黏土、砂、巖屑及基巖風(fēng)化碎塊等組成,表層受腐殖質(zhì)影響呈灰色、黃灰色,局部含植物碎屑等。部分稀土礦體賦存于殘坡積層中。
2.2構(gòu)造
礦區(qū)內(nèi)斷裂構(gòu)造發(fā)育,根據(jù)出露的斷裂走向,可分為北北東向、北西向、北北西向、近東西向和近南北向五組。規(guī)模較大的有北北東向、北西向和近東西向三組。
2.3巖漿巖
礦區(qū)內(nèi)巖漿活動頻繁,侵入巖發(fā)育。礦區(qū)范圍及外圍大面積出露燕山期第三階段花崗巖(桂坑巖體),屬羅浮山巖體的一部分。桂坑巖體為一巨大巖基,呈NE走向,傾向圍巖,巖性主要為中細?;◢弾r,局部見中粗?;◢弾r,巖相分帶不明顯。在靠近鷓鴣隆斷裂附近具弱紅化、硅化、片理化,巖石結(jié)構(gòu)模糊不清,呈眼球狀、串珠狀定向排列;石英顆粒加大,長石高嶺土化,黑云母綠泥石化;正常巖石為灰白色、淺肉紅色、斑狀結(jié)構(gòu)。除此之外,在礦區(qū)南東側(cè)鷓鴣隆斷裂上盤出露有燕山第五階段花崗斑巖(γπ53(2))。
3.礦體地質(zhì)
八尺稀土礦主要賦存于燕山三期中細粒花崗巖(桂坑巖體)風(fēng)化殼中,少部分(齋公坪區(qū)段)稀土礦賦存于白堊系上統(tǒng)葉塘組熔結(jié)凝灰?guī)r風(fēng)化殼中,屬花崗巖、熔結(jié)凝灰?guī)r風(fēng)化殼離子吸附型稀土礦。剖面上依據(jù)長石的風(fēng)化程度,高嶺土類黏土礦物的含量,分為殘積層、全風(fēng)化和半風(fēng)化層,各層界線呈漸變過渡關(guān)系,反映原巖風(fēng)化由淺至深,由強轉(zhuǎn)弱的漸變過渡性質(zhì)。礦體分布及形態(tài)受風(fēng)化殼控制,呈似層狀,隨地形起伏而變化;風(fēng)化殼的覆蓋層—殘積層中也見有較好的礦化顯示。礦體在整個探礦權(quán)范圍內(nèi)均有產(chǎn)出。
區(qū)內(nèi)礦體主要有四個地段,分別為筀竹、黃畬、肥田和齋公坪地段,礦體嚴(yán)格受花崗巖、熔結(jié)凝灰?guī)r風(fēng)化殼控制,但由于受風(fēng)化殼發(fā)育程度及地表水徑流的沖刷作用,基巖裸露或被第四系覆蓋等因素的影響,礦體往往被分割成若干獨立的礦塊。礦體的規(guī)模、形態(tài)、產(chǎn)狀與地形地貌及花崗巖、熔結(jié)凝灰?guī)r的風(fēng)化發(fā)育程度密切相關(guān)。表現(xiàn)為礦體順山勢產(chǎn)出,一般山頂、山坡(脊)礦體較厚,山溝較薄,直至無礦。從剖面上看礦體呈似層狀,礦體的底板隨地形起伏變化而變化。
4.礦石質(zhì)量特征
礦石按成礦母巖分類有花崗巖風(fēng)化殼離子吸附型和熔結(jié)凝灰?guī)r風(fēng)化殼離子吸附型兩種類型。礦區(qū)內(nèi)筀竹、黃畬和肥田區(qū)段屬花崗巖風(fēng)化殼離子吸附型;齋公坪地段屬熔結(jié)凝灰?guī)r風(fēng)化殼離子吸附型。
4.1、花崗巖風(fēng)化殼離子吸附型礦石物質(zhì)組成
礦石主要為土狀和砂土狀的全風(fēng)化中細粒、中粗?;◢弾r,部分為呈半砂土狀的半風(fēng)化中細粒、中粗?;◢弾r和殘破積層。
原巖經(jīng)風(fēng)化后,在野外原地觀察,具原巖特征,保持原巖花崗結(jié)構(gòu)。半風(fēng)化層原地可保留塊狀構(gòu)造,全風(fēng)化層則為疏松的土狀和砂土狀構(gòu)造。
礦石呈灰紅色、灰白色、褐黃色、土紅色、淺灰黃色。礦石的礦物成分有石英(砂)、風(fēng)化的長石及高嶺石黏土礦物,副礦物有磁鐵礦、褐鐵礦、鋯石、鈦鐵礦、赤鐵礦、軟錳礦,微量礦物有電氣石、方鉛礦、綠簾石、黃鐵礦、重晶石等(見表1)。有益組分(REO)主要呈離子狀,主要被黏土礦物所吸附。礦與非礦在外觀上無明顯的差異,用肉眼難于區(qū)分。
全風(fēng)化層中礦石主要由黏土礦物(50%~70%)和石英(10%~20%)組成,其余為鉀長石和白云母,約占20%,黏土礦物主要由高嶺石、絹云母和綠泥石組成。半風(fēng)化層中礦物成分主要有石英、角閃石、黑云母和長石,黏土礦物為高嶺石和絹云母,含量一般30%~60%。
4.2熔結(jié)凝灰?guī)r風(fēng)化殼離子吸附型礦石物質(zhì)組成
礦石主要為土狀全風(fēng)化熔結(jié)凝灰?guī)r。部分為呈半砂半土狀半風(fēng)化熔結(jié)凝灰?guī)r和殘坡積層。
原巖經(jīng)風(fēng)化后,在野外原地觀察,具原巖特征,保持原巖凝灰質(zhì)結(jié)構(gòu)。半風(fēng)化層原地可保留塊狀構(gòu)造,全風(fēng)化層則為疏松的土狀和砂狀構(gòu)造。
礦石呈灰白色、紫紅色。礦石的礦物成分有火山灰、高嶺石類黏土,少量石英晶屑,局部見長石晶屑,副礦物有磁鐵礦、鋯石、褐鐵礦、銳鈦礦、赤鐵礦、黃鐵礦、金紅石、重晶石等(見表2)。有益組分(REO)呈離子狀,主要被黏土礦物所吸附。礦與非礦在外觀上無明顯的差異,用肉眼難于區(qū)分。
全風(fēng)化層中礦石主要由高嶺石類黏土(60%~85%)組成,其余為石英晶屑和少量長石晶屑,約占8%~20%。半風(fēng)化層中礦石成分與全風(fēng)化層差不多,高嶺石類黏土礦物稍少。
4.3花崗巖風(fēng)化殼離子吸附型礦石化學(xué)成分
稀土元素在礦石中呈三種狀態(tài)出現(xiàn):即離子吸附相;礦物相;類質(zhì)同象或固體分散相。絕大部分稀土元素呈離子吸附相存在于黏土礦物中,約占90%,而以獨立礦物和類質(zhì)同象形式存在的稀土元素僅占很少一部分。
根據(jù)對礦石進行人工重砂離子相稀土總量分析,礦石原礦離子相ω(REO)質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.180%;黏土礦物離子相ω(REO)質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.295%,占全礦物離子相74.21%。礦石中離子相稀土主要賦存于黏土礦物中。
4.4熔結(jié)凝灰?guī)r風(fēng)化殼離子吸附型礦石化學(xué)成分
稀土元素在礦石中呈三種狀態(tài)出現(xiàn):即離子吸附相;礦物相;類質(zhì)同象或固體分散相。絕大部分稀土元素呈離子吸附相存在于黏土礦物中,約占90%,而以獨立礦物和類質(zhì)同象形式存在的稀土元素僅占很少一部分。礦石中離子相稀土主要賦存于黏土礦物中。
對齋公坪區(qū)段區(qū)段7個組合樣品進行全相及離子相稀土氧化物分析,結(jié)果表明其中6個分析結(jié)果離子相稀土氧化物質(zhì)量分?jǐn)?shù)≥0.05%的樣品計算浸取率為63.14%。
離子相ω(REO)質(zhì)量分?jǐn)?shù)在0.061%~0.078%之間,平均ω(REO)質(zhì)量分?jǐn)?shù)0.067%,全相ω(REO)質(zhì)量分?jǐn)?shù)在0.094%~ 0.121%之間,平均ω(REO)質(zhì)量分?jǐn)?shù)0.107%,離子相稀土占全相稀土總量的54.39%~66.67%,平均63.14%。組合樣均勻分布于各地段礦體中,可代表熔結(jié)凝灰?guī)r風(fēng)化殼中離子相稀土占全相稀土的比例(63.14%)。
熔結(jié)凝灰?guī)r風(fēng)化殼離子相稀土占全相稀土的比例(63.14%)與花崗巖風(fēng)化殼離子相稀土占全相稀土的比例(67.97%)比較接近。
4.5花崗巖風(fēng)化殼離子吸附型礦石風(fēng)化特征
礦石有殘坡積礦石、全風(fēng)化礦石和半風(fēng)化礦石三種,礦石風(fēng)化特征如下:
①殘坡積礦石:礦石呈土黃色、黃色,松散土狀,局部可見植物根系,黏土礦物較少,發(fā)育深度0m~10m。
②全風(fēng)化礦石:原巖顏色發(fā)生改變,礦石呈灰紅色、灰黃色、淺紅色,松散土狀為主、少量為砂土狀,可塑,結(jié)構(gòu)疏松,質(zhì)軟、多孔易碎;風(fēng)化裂隙極發(fā)育,裂隙中充填鐵錳質(zhì)物;除石英外,大部分礦物蝕變成黏土礦物,黏土礦物較多,原巖結(jié)構(gòu)被破壞,為本礦主要的礦石類型。發(fā)育深度0m~ 42m,層厚0.5m~39.9m;
③半風(fēng)化礦石:基本保持原巖顏色,礦石呈灰色、灰白色、灰黃色、磚紅色;礦石結(jié)構(gòu)較全風(fēng)化礦石致密,呈砂土狀、砂狀、半巖半土狀,手掰易碎;風(fēng)化裂隙發(fā)育,基本可見原巖結(jié)構(gòu),長石、云母等礦物部分蝕變成黏土礦物,但較全風(fēng)化礦石含量少。發(fā)育深度0m~37m,層厚0.1m~19m。
5.熔結(jié)凝灰?guī)r風(fēng)化殼離子吸附型礦石風(fēng)化特征
礦石有殘坡積礦石、全風(fēng)化礦石和半風(fēng)化礦石三種,礦石風(fēng)化特征如下:
①殘坡積礦石:礦石呈土黃色、棕黃色,主要由石英、黏土和亞黏土組成,局部可見少量巖石碎屑、長石晶屑和腐殖土,發(fā)育深度0m~4m。
②全風(fēng)化礦石:原巖顏色發(fā)生改變,礦石呈灰白、淺灰色,松散土狀為主,主要由石英和風(fēng)化長石組成,長石已完全風(fēng)化成高嶺石等黏土礦物,多數(shù)仍保留其外形,原巖結(jié)構(gòu)構(gòu)造隱約可辨,為稀土礦主要富集部位。發(fā)育深度0m~ 18m,層厚1.2m~16m;
③半風(fēng)化礦石:基本保持原巖顏色,礦石呈淺灰色,主要由半風(fēng)化長石、石英和高嶺石類黏土礦物組成。原巖結(jié)構(gòu)構(gòu)造基本清楚,發(fā)育深度0m~19.5m,層厚0.6m~4m。
6.礦石類型和品級
6.1礦石自然類型
根據(jù)野外觀察、巖礦鑒定及光譜半定量分析結(jié)果,有益組分(REO)以離子狀態(tài)賦存于黏土礦物(高嶺石、蒙脫石、水云母等)表面,按賦存狀態(tài)礦石為離子吸附型礦石。
按風(fēng)化程度分為殘坡積礦石、全風(fēng)化礦石和半風(fēng)化礦石,殘坡積、全風(fēng)化和半風(fēng)化礦石無明顯界線,為漸變過渡關(guān)系,主要是根據(jù)礦石顏色、原巖結(jié)構(gòu)破壞程度及黏土礦物含量等因素進行劃分,其中全風(fēng)化礦石為本礦主要礦石類型。
6.2礦石工業(yè)類型
根據(jù)《稀土礦產(chǎn)地質(zhì)勘查規(guī)范》(DZ/T0204-2002)等相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)、規(guī)范,可以確定,本礦礦石的工業(yè)類型為花崗巖風(fēng)化殼離子吸附型稀土礦石和熔結(jié)凝灰?guī)r風(fēng)化殼離子吸附型稀土礦石兩種,其中花崗巖風(fēng)化殼離子吸附型稀土礦石為本礦主要礦石類型。
花崗巖風(fēng)化殼離子吸附型稀土礦石分布在筀竹、黃畬和肥田地段;熔結(jié)凝灰?guī)r風(fēng)化殼離子吸附型稀土礦石分布在礦區(qū)東部齋公坪地段。
7.結(jié)論
稀土是寶貴的戰(zhàn)略資源,有“工業(yè)維生素”之稱,被廣泛應(yīng)用于尖端科技領(lǐng)域和軍工領(lǐng)域。我國稀土礦藏豐富,資源儲量為世界第一,其中離子吸附型稀土礦床是最為重要的稀土礦床類型。八尺稀土礦為典型的花崗巖風(fēng)化殼離子吸附型和熔結(jié)凝灰?guī)r風(fēng)化殼離子吸附型礦床,其中以花崗巖風(fēng)化殼離子吸附型稀土礦石為本礦主要礦石類型。