潘 鑫,王文斌,張桂良
(江西省地質(zhì)局二六四大隊(duì),江西 贛州 341000)
贛州南部地區(qū)是我國(guó)離子吸附型稀土礦的重要產(chǎn)地之一,以儲(chǔ)量豐富、品位高、配分齊全而聞名于世。
調(diào)查區(qū)域范圍為東經(jīng)114°15′—116°30′,北緯24°40′—27°00′,面積約22000km2。對(duì)贛州南部地區(qū)的寧都、興國(guó)、龍南、全南、定南、瑞金、會(huì)昌、尋烏、安遠(yuǎn)等16個(gè)縣市不同類型的離子吸附型稀土礦床(點(diǎn))共133個(gè)(見表1)進(jìn)行了調(diào)查。
表1 離子吸附型稀土礦床統(tǒng)計(jì)表
徐克勤將華南花崗巖分為陸殼改造型、同熔型、幔源型三個(gè)成因系列。我們根據(jù)此分類方案,將本區(qū)盛產(chǎn)離子吸附型稀土礦花崗巖分別劃入同熔型和陸殼改造型兩類。屬于同熔型花崗巖的是本區(qū)中酸性—弱酸性的花崗閃長(zhǎng)巖、石英二長(zhǎng)巖、正長(zhǎng)巖、二長(zhǎng)斑巖和火山巖。改造型花崗巖又分為交代型的原地、半原地混合巖化和重熔—再生花崗巖兩個(gè)亞類。混合巖、交代黑云母二長(zhǎng)花崗巖屬交代型,本區(qū)大部分黑云母花崗巖、二云母花崗巖、白云母花崗巖則屬重熔—再生型。
本區(qū)離子吸附型稀土礦稀土氧化物配分有富Eu輕稀土、富Yi富Eu輕稀土、一般輕稀土、一般重稀土和富Yi重稀土五種類型。依據(jù)這五種稀土礦配分類型所處的成礦母巖,稀土元素參數(shù)特征的大小,將本區(qū)離子吸附型稀土礦成礦母巖大致分為:富Eu輕稀土花崗巖,一般輕稀土花崗巖和重稀土花崗巖三類。每類形成的離子吸附性稀土礦,不同類型成礦母巖具有不同特征[1]。
為了了解不同時(shí)代成礦花崗巖的稀土背景含量,根據(jù)江西省區(qū)域地質(zhì)志結(jié)合南嶺花崗巖地質(zhì)學(xué)和收集本區(qū)花崗巖時(shí)代的劃分,統(tǒng)計(jì)了區(qū)內(nèi)53個(gè)不同時(shí)代花崗巖全巖稀土含量(見表2)。
表2 贛州南部地區(qū)不同時(shí)代成礦花崗巖REE含量表
結(jié)果表明:加里東和燕山早期成礦花崗巖,稀土總量高,富集系數(shù)大,對(duì)成礦最有利。
經(jīng)22個(gè)不同時(shí)代巖體統(tǒng)計(jì),富Eu輕稀土巖體產(chǎn)狀,全部以巖株(面積一般8km2~30km2,最大89.6km2)形式產(chǎn)出,僅個(gè)別巖瘤(0.7km2)產(chǎn)出。
統(tǒng)計(jì)26個(gè)一般輕稀土成礦巖體,多為復(fù)式巖體或復(fù)式巖體的一部分,以巖基形式產(chǎn)出為主(109km2~595km2),次為巖株(7.2km2~90.8km2)。除定南、陂頭、嵐山、寨背等巖基成礦較好外,其余巖基成礦性較差。贛南著名的河嶺稀土和龍舌礦區(qū),就分別產(chǎn)于面積為32.5km2和24.8km2的巖體,其內(nèi)均有著名的大型重稀土礦床[2]。
縱觀全區(qū),產(chǎn)于巖基內(nèi)的稀土礦占30%,巖株內(nèi)的占65%,巖脈、巖瘤等占5%。表明離子吸附型稀土礦在成礦空間上以巖株最為有利。
1.3.1 成礦花崗巖巖石化學(xué)成分
根據(jù)江西省區(qū)域地質(zhì)志巖石化學(xué)資料和收集本區(qū)歷年資料,將不同類型稀土礦成礦母巖巖石化學(xué)成分表進(jìn)行歸納如下:
(1)富Eu輕稀土成礦母巖為同熔型花崗巖,巖石化學(xué)成分相當(dāng)于莫柱孫的南嶺花崗閃長(zhǎng)巖,最大特征是低SiO2(67.81%)、富Al2O3、高Fe2O3、FeO、MgO、CaO;富Eu的原地、半原地交代和部分重熔型花崗巖,巖石化學(xué)成分相當(dāng)于南嶺二長(zhǎng)花崗巖。上述巖石化學(xué)成分對(duì)富Eu輕稀成礦十分有利。
(2)一般輕稀土成礦母巖巖石化學(xué)成分相當(dāng)于南嶺黑云母花崗巖,其SiO2較低者對(duì)離子吸附型稀土礦化有利。
(3)重稀土礦床的成礦母巖化學(xué)成分相當(dāng)于南嶺二云母(白云母)花崗巖。
隨著離子吸附型稀土礦成礦母巖由老到新或由富Eu輕稀土—一般輕稀土—重稀土的演化。巖石化學(xué)成分:SiO2、Na2O增 加,而TiO2、Al2O3、Fe2O3、FeO、MgO、CaO、P2O5等逐漸降低的演化方式,表現(xiàn)出由早期產(chǎn)輕稀土到晚期產(chǎn)重稀土的巖石化學(xué)特征轉(zhuǎn)變,特別是重稀土花崗巖,SiO2達(dá)75.44、Na2O3.8、(K2O+Na2O)=8.54(富堿)、低Al2O3、Fe2O3、FeO、CaO等,因此,富堿質(zhì)的二云母(白云母)花崗巖重稀土礦床的重要標(biāo)志[3]。
1.3.2 成礦花崗巖礦物成分
根據(jù)本區(qū)不同類型稀土礦成礦母巖礦物成分統(tǒng)計(jì)得知,富Eu輕稀土礦床成礦母巖的礦物成分,以較基性的斜長(zhǎng)石含量大于鉀長(zhǎng)石(或二者近相等)、暗色礦物黑云母含量豐富(特別是同熔型花崗巖富含角閃石)是最突出的特征。它們的存在不僅決定了稀土礦種類,也更利于風(fēng)化作用進(jìn)行,利于富集成礦[4]。一般輕稀土成礦巖體是鉀長(zhǎng)石含量大于斜長(zhǎng)石,黑云母含量較富Eu輕稀土花崗巖明顯減少為特征。重稀土花崗巖以石英含量近似30%,鉀長(zhǎng)石大于斜長(zhǎng)石,黑云母減少,白云母增多,巖石內(nèi)富鈉長(zhǎng)石為特征。
富Eu輕稀土花崗巖類中的副礦物,因巖漿中相對(duì)富含Ca、Ti等離子,巖石中除含角閃石和較基性的斜長(zhǎng)石外,還出現(xiàn)大量的磁鐵礦、屑石、磷灰石、綠石、褐石、鈦鐵礦等副礦物。由于上述礦物的出現(xiàn),巖石中很少有獨(dú)立的稀土礦物存在,稀土元素就分散在造巖礦物的黑云母、角閃石等礦物中。由于獨(dú)立稀土礦物少,雖然稀土總量與一般輕稀土花崗巖相比較低,但風(fēng)化后稀土品位仍較高。一般輕稀土花崗巖出現(xiàn)大量的獨(dú)立稀土礦物,如褐釔鈮礦、獨(dú)居石、磷釔礦等。雖然花崗巖稀土總量較高,但風(fēng)化后形成的離子吸附型礦石較貧,甚至不利于礦床形成。而重稀土花崗巖以硅鈹釔礦、氟鈦鈣釔礦、磷釔礦、砷釔礦、鈦釔礦、獨(dú)居石、螢石為特征。
1.3.3 成礦花崗巖巖石類型和結(jié)構(gòu)構(gòu)造
(1)富Eu花崗巖巖石類型和結(jié)構(gòu)構(gòu)造。
富Eu同熔型花崗巖巖石類型為中酸性-弱酸性的花崗閃長(zhǎng)巖、黑云母角閃石英二長(zhǎng)巖、二長(zhǎng)斑巖、正長(zhǎng)巖。交代型原地、半原地混合巖化花崗巖類,則為混合巖和重熔-再生黑云母二長(zhǎng)花崗巖。同熔型花崗巖結(jié)構(gòu)均為中細(xì)粒、殘余結(jié)構(gòu),斑雜構(gòu)造、條帶狀構(gòu)造為特征,結(jié)構(gòu)不均一,巖石含豐富的暗色礦物、色澤較深為特征。
(2)一般輕稀土花崗巖以黑云母花崗巖最為特征。結(jié)構(gòu)細(xì)、中粗、斑狀、似斑狀結(jié)構(gòu)均有,巖石致密堅(jiān)硬、塊狀構(gòu)造?;鹕綆r型輕稀土巖石類型為次火山相的花崗斑巖和噴出相的流紋質(zhì)凝灰?guī)r,具斑狀結(jié)果,塊狀構(gòu)造及層狀、流動(dòng)狀構(gòu)造為特征。
(3)重稀土花崗巖以灰白色黑云母、二云母(白云母)花崗巖最為特征,局部均勻的細(xì)粒、中粒結(jié)構(gòu),塊狀構(gòu)造。巖石以鉀長(zhǎng)石化、鈉長(zhǎng)石化、白云母化、云英巖化、螢石化、黃玉化蝕變?yōu)樘卣?。因此,只要其他成礦條件有利時(shí),W、Sn、Na-Ta礦化花崗巖是尋找離子吸附型重稀土或混合型稀土礦(離子吸附+單礦物)的重要標(biāo)志。
由上可見,離子吸附型稀土礦成礦母巖,時(shí)代上由老到新或富Eu輕稀土→一般輕稀土→重稀土花崗巖的演化成有規(guī)律的變化:
巖性由中酸性、弱酸性→酸性→超酸性,表現(xiàn)在巖石類型由花崗閃長(zhǎng)巖、石英二長(zhǎng)巖、二長(zhǎng)花崗巖、條帶狀混合巖→黑云母花崗巖→二云母(白云母)花崗巖。因此富Eu輕稀土就得在中酸性、弱酸性的巖石中去尋找,重稀土礦得到二云母(白云母)花崗巖中尋找。
巖石的結(jié)構(gòu)由交代結(jié)構(gòu)、殘余結(jié)構(gòu)、斑狀花崗結(jié)構(gòu)→斑狀花崗結(jié)構(gòu)→花崗結(jié)構(gòu),粒度由中粗?!屑?xì)?!?xì)粒。一般的交代結(jié)構(gòu)、殘余結(jié)構(gòu)、細(xì)粒、中粒結(jié)構(gòu),有利于巖石風(fēng)化,利于稀土的成礦。
成礦花崗巖的自變質(zhì)作用(鉀長(zhǎng)石化、鈉長(zhǎng)石化、白云母化、云英巖化、螢石化等)有利于稀土成礦。
為了解離子吸附相在稀土成礦中所起的作用,在成礦母巖稀土含量分析的基礎(chǔ)上,又做了∑REE(固體相+離子相)和離子相的分析,分析得知,富Eu輕稀土、一般輕稀土花崗巖,不僅原巖∑REE高,而且離子相占有率大,故其成礦來源豐富,易于形成礦床。
其中特別像火山巖(花崗斑巖、流紋質(zhì)凝灰?guī)r)型輕稀土礦,原巖∑REE高,離子吸附相占有率大,成礦物質(zhì)來源特別豐富,形成高品位的稀土礦床;又如重稀土花崗巖,雖然∑REE較低,但離子相占有率高,由于離子相的大量存在,巖石風(fēng)化時(shí)離子相就容易從礦物中稀釋出來,成為成礦物質(zhì)來源而形成礦床。由此可以得出,稀土成礦不僅決定于原巖∑REE的高低,而且更重要的是與離子相占有率的大小有關(guān)?!芌EE高、離子相占有率大、物質(zhì)來源豐富,就越容易形成礦床;∑REE低離子相占有率大同樣利于稀土的成礦。顯示了離子相在稀土成礦過程中所起的重要作用。