譚 瑜，凡欠榮，龍 勇

（廣東省有色金屬地質(zhì)局九四〇隊(duì)，廣東 清遠(yuǎn) 511520）

象牙礦區(qū)稀土礦區(qū)域構(gòu)造位于南嶺東西復(fù)雜構(gòu)造帶東段北側(cè)，與武夷、戴云新華夏系隆起褶皺帶西緣交接復(fù)合地區(qū)，屬濱太平洋（環(huán)太平洋）構(gòu)造域中生代構(gòu)造帶的南東部。本區(qū)處于永梅—惠陽(yáng)凹陷（Ⅲ6）、永梅凹褶斷束（Ⅳ8）北側(cè)江西省與廣東省接壤處附近，全區(qū)地層發(fā)育比較齊全，地質(zhì)構(gòu)造運(yùn)動(dòng)強(qiáng)烈，巖漿活動(dòng)相對(duì)頻繁，蘊(yùn)藏著極其豐富的礦產(chǎn)資源。

1 礦區(qū)地質(zhì)

1.1 地層

本區(qū)東部為寒武紀(jì)，山區(qū)為第四系。寒武系下統(tǒng)林田組（∈1l），分布在礦區(qū)東部，與燕山期黑云母花崗巖呈侵入接觸關(guān)系。主要成分為變晶細(xì)砂巖夾粉砂質(zhì)板巖、灰綠色絹云母長(zhǎng)石石英細(xì)砂巖，其底部為灰黑色炭質(zhì)板巖[1]。地層產(chǎn)狀傾向250°～260°，傾角30°～55°。

第四系（Q）松散層，主要分布在白沙坑、南湖坑、山寨里等河谷及山溝低洼地段。由粘土、砂質(zhì)粘土、粗砂、礫石組成。其成因以沖洪積為主，其次為殘坡積物。

1.2 構(gòu)造

礦區(qū)處于華南加里東斷褶帶，永安～梅縣上古生代凹陷帶南段。礦區(qū)構(gòu)造較簡(jiǎn)單，僅在礦區(qū)中西部發(fā)現(xiàn)兩條北西向和東西向斷裂構(gòu)造。

1.3 巖漿巖

礦區(qū)內(nèi)巖漿活動(dòng)頻繁，出露面積較廣，為侵入巖，侵入時(shí)間為早侏羅世（燕山三期）。巖性為中細(xì)粒花崗巖，分布于礦區(qū)中西部，與寒武系、震旦系呈侵入接觸，屬快湖巖體，為羅浮山巖體的一部分。中細(xì)粒的花崗巖呈淡淡的粉紅，中細(xì)的花崗結(jié)構(gòu)，呈塊狀，其主要礦物成份為石英，鉀長(zhǎng)石，斜長(zhǎng)石，黑云母質(zhì)，常見(jiàn)的次生礦物為綠泥石和絹云母，副礦物見(jiàn)榍石；礦物緊密嵌鑲構(gòu)成花崗結(jié)構(gòu)，粒徑一般在0.25mm～7.00mm間，見(jiàn)插圖1。巖石經(jīng)過(guò)風(fēng)化后呈灰白色、淺肉紅色，松散土狀或砂狀，黑云母、鉀長(zhǎng)石及斜長(zhǎng)石分解成高嶺石等粘土礦物，形成花崗巖風(fēng)化殼[2]。

圖1 中細(xì)粒黑云母花崗巖

1.4 地貌特征

該礦區(qū)地形以地勢(shì)低矮、丘陵為主，在整個(gè)礦區(qū)范圍內(nèi)連綿不斷，是該地區(qū)最大的地形單位。屬構(gòu)造微上升區(qū)，現(xiàn)今侵蝕度不大，地形切割較大，地面起伏較大。丘體平面形態(tài)呈不規(guī)則狀，丘坡較平緩～陡，坡度15°～70°，以25°～35°居多，上緩下陡；山體欠渾厚，致溝谷發(fā)育，多呈“V”型谷，少量“U”型谷。

2 礦床地質(zhì)

2.1 礦體覆蓋層情況

礦體覆蓋層為殘坡積層，位于風(fēng)化殼頂部，其頂層一般可見(jiàn)一層腐殖土層。腐殖土層中植物根系發(fā)育，一般呈灰黑色，主要由腐殖質(zhì)及粘土等組成；結(jié)構(gòu)松散，厚度一般0.00m～0.50m，一般不含稀土礦。殘坡積層位于腐殖土層之下，呈淺褐色；該層主要成分粘土，含有少量石英和植物殘??；粘性程度較高，固結(jié)性較好。因強(qiáng)烈淋濾作用稀土礦化弱，稀土氧化物（REO）的含量通常在0.02%以下，并與上層的腐殖質(zhì)土壤共同構(gòu)成了被稱(chēng)為陽(yáng)離子吸收的稀土礦，厚度一般在1.00m～4.00m左右。

2.2 花崗巖風(fēng)化殼特征

礦區(qū)屬中低山丘陵地貌，花崗巖風(fēng)化殼發(fā)育程度較高，總體平緩，局部地形切割較強(qiáng)烈，溝壑發(fā)育，多將山體切割為窄條帶狀山脊，溝谷底部多發(fā)育溪流，溪溝內(nèi)多出露花崗巖基巖；地形沿山脊方向坡度較緩，山脊兩側(cè)坡度較陡，山坡自然坡度沿山脊一般為5°～15°，山脊兩側(cè)坡度一般為25°～35°，少數(shù)地段坡度可達(dá)40°或以上。風(fēng)化殼總體形態(tài)受地形影響多呈現(xiàn)不規(guī)則港灣狀、紡錘狀、闊葉狀、馬蹄狀等。

礦區(qū)中西部為花崗巖分布區(qū)，占全區(qū)的68%，在亞熱帶溫暖潮濕的氣侯條件下，成礦母巖（中細(xì)粒黑云母花崗巖）經(jīng)化學(xué)和物理風(fēng)化作用，形成花崗巖風(fēng)化殼，巖石中解離出的稀土礦物陽(yáng)離子以水合陽(yáng)離子的形式被吸附在埃洛石、高嶺石、蒙脫石等粘土礦物上富集形成花崗巖風(fēng)化殼離子吸附型稀土礦床[3]。

風(fēng)化殼出露標(biāo)高+304.80～+597.60m，礦區(qū)內(nèi)分布面積約8.10m2。通常在峰頂上有較大的風(fēng)化殼層，其次是半山腰，底板較細(xì)，在礦區(qū)北部的山口和較高的山頭上都有少量的基巖。

花崗石的風(fēng)化殼學(xué)特點(diǎn)主要有：水平剖面和縱向剖面兩種類(lèi)型。

（1）風(fēng)化殼體的平面分布特點(diǎn)：按不同地形單元（山頂、山腰、山腳）的微觀(guān)地形要素，將其劃分為兩種。

礦床的風(fēng)化殼體分布于中、低山區(qū)、丘陵地帶，以覆蓋型的風(fēng)化殼體為主，占85%左右。其特點(diǎn)是：風(fēng)化殼發(fā)育，連續(xù)性好，基巖暴露量小，殼厚達(dá)到?jīng)_刷基準(zhǔn)面。典型的，風(fēng)化殼層的厚度為1.00m～31.00m。

在局部地區(qū)的山腳下，可見(jiàn)有一種球狀的風(fēng)化物質(zhì)或一些基巖，其特征為很細(xì)的風(fēng)化殼層，偶爾有零星的間斷出現(xiàn)，大約為15%。

（2）風(fēng)化殼層縱向分層特點(diǎn)：整個(gè)風(fēng)化殼層由上至下可劃分為三個(gè)層次：全部風(fēng)化花崗巖層、半風(fēng)化花崗巖層和基巖層。

全風(fēng)化的花崗巖：在斜坡沉積物下面，以黃褐色、淺黃色、紅褐色、淺紅色為主，以40%～60%的粘土礦物、20%～25%石英為主，其他是完全不風(fēng)化的鉀、云母；多數(shù)造巖礦物分解，以高嶺土代替長(zhǎng)石，以粘土為主，用雙手摩擦有滑的感覺(jué)；黑云母多沉淀出鐵以發(fā)生退色，有些已經(jīng)腐蝕成了白云母片。結(jié)構(gòu)疏松，不牢固，由上到下，色澤逐漸均勻，變淺，粘性變差，疏松度逐漸增強(qiáng)。這一地層為風(fēng)化殼-離子型稀土礦床的主產(chǎn)層，其厚度根據(jù)礦化區(qū)的地形特征和微觀(guān)地形特征而有很大差異，通常為1.00m～29.00m。

半風(fēng)化的花崗巖：灰白色或淡粉色，基本上維持了原巖體的色澤和結(jié)構(gòu)，質(zhì)地比較疏松～略有塊狀，長(zhǎng)石以碎粒狀、小碎塊為主，有的用手揉捏，有的則是高嶺狀，粘土的含量小于30%，隨著地層高度的不同，泥質(zhì)的比例也會(huì)隨之改變，隨著地層的高度而改變，隨著地層的高度而增加，長(zhǎng)石的分解非常不完整，可以保存原巖的構(gòu)造特點(diǎn)，但在撞擊后容易碎裂。本地層底層的非風(fēng)化原巖碎片數(shù)量增加，裂縫寬度為1.00mm，以鐵為主。在整個(gè)風(fēng)化階段，在較低的風(fēng)化階段，在較低的風(fēng)化階段，以及在較低的風(fēng)化階段，基本為漸進(jìn)的過(guò)渡。它的稀土元素含量通常難以滿(mǎn)足工業(yè)化應(yīng)用的需要，是一種以幾公分～幾米厚的離子性吸附稀土礦，下面是一種新型的巖石。

在剖面上，風(fēng)化殼形態(tài)與地形相似，大部分覆蓋于山頂（基巖）之上，被第四系分割呈各種不規(guī)則形狀，剖面上呈層狀、似層狀等，其伸展的方位與山脊線(xiàn)的走向是一致的，且與坡面的傾向性是一樣的，而趨勢(shì)則比地勢(shì)的坡度稍慢。

2.3 稀土礦礦體特征

該礦區(qū)稀土礦化賦存于花崗巖風(fēng)化殼，產(chǎn)于低山丘陵地貌基巖上部的全風(fēng)化、半風(fēng)化花崗巖中，其產(chǎn)狀、形態(tài)與該地區(qū)花崗巖風(fēng)化殼一致。礦區(qū)由溝壑分隔，多為長(zhǎng)軸狀、馬蹄狀、不規(guī)則狀等，其斷面形狀大致為層狀、似層狀、新月?tīng)畹龋厣降穆∑鹕煺?，沿山脊的方向逐漸變小。一般來(lái)說(shuō)，礦石的厚度都是山嶺的厚度，到了山腰和山腳，就會(huì)逐漸稀疏，直至消失。

礦體上盤(pán)圍巖為殘坡積物或全風(fēng)化花崗巖，礦體下盤(pán)圍巖為全風(fēng)化花崗巖或半風(fēng)化花崗巖，礦體和圍巖無(wú)明顯界線(xiàn)。

2.3.1 礦石質(zhì)量

從礦體的風(fēng)化、礦化性等方面對(duì)其礦物進(jìn)行了分類(lèi)，分別是全風(fēng)化稀土礦石、半風(fēng)化稀土礦石和原生稀土礦石。全風(fēng)化和半風(fēng)化的稀土礦物屬較疏松的礦物，以全風(fēng)化的稀土礦物為主。

該礦床系統(tǒng)是由花崗質(zhì)成礦母巖形成的，在全風(fēng)化作用下，基巖的分解、元素的遷移、吸附和富集形成了礦石。選冶試驗(yàn)經(jīng)MLA測(cè)定礦區(qū)花崗巖風(fēng)化殼稀土樣品的元素組成，其稀土元素主要以輕稀土鑭（La）、鈰（Ce）、釹（Nd）和重稀土釔（Y）為主。通過(guò)對(duì)礦石樣品進(jìn)行X射線(xiàn)衍射分析，解譜分析可知，原礦以石英和鉀長(zhǎng)石為主，粘土礦物衍射峰不明顯。為進(jìn)一步確定粘土礦物的種類(lèi)，對(duì)篩分樣品-0.043mm粒級(jí)產(chǎn)品進(jìn)行X射線(xiàn)衍射分析，解譜分析可知，該樣品以高嶺石為主，其次為石英和鉀長(zhǎng)石，少量白云母。從礦石樣品礦物組成結(jié)果可以看出，樣品中的稀土礦物含量較少，約占0.82%，以磷釔礦和膠態(tài)稀土為主，少量獨(dú)居石、氟碳鈰礦和含稀土褐鐵礦。脈石礦物以石英、鉀長(zhǎng)石和粘土礦物為主，粘土礦物主要以高嶺石為主，少量白云母-伊利石和蒙脫石等。

造巖礦物：石英，中細(xì)粒石英，鉀長(zhǎng)石，云母及深色的次生礦物是造巖的主要成分。石英是一種具有不規(guī)則顆粒的礦物，其顆粒大小通常為0.25mm～5.00mm，占28%～32%。鉀長(zhǎng)石非風(fēng)化成的塊狀體，其顆粒大小一般在1.50mm～10.50mm之間，含3%～12%，由地面向地面的沉積物中的含量增加。云母屬云母，水云母，多為薄片云母，顆粒大小約1.50毫米，占4%。黑色的次生礦物質(zhì)很低。

次生礦物：以高嶺土為主，占總儲(chǔ)量40%，由地面向地面遞減。在磁鐵礦中，以粘土礦為吸附體，其中75%的稀土都被吸附于粘土中，是稀土的重要來(lái)源。粘土礦物主要有高嶺石、埃洛石、伊利石、少量蒙脫石等。粘土礦物的含量多少與稀土元素含量尤其是離子相稀土元素具有非常密切的關(guān)系。

2.3.2 稀土元素含量及變化規(guī)律

（1）礦石中稀土元素由原巖稀土礦物是由表層風(fēng)化和淋濾作用分解而形成的。其中，稀土的含量通常是原始巖石的2～5倍，單工程平均品位一般為0.080%～0.115%，最高達(dá)0.243%，全區(qū)礦石中稀土氧化物總量平均含量為0.095%，離子相平均含量0.053%。

（2）在平面上，山脊和山脊部位的REE含量高，山坡和山腳的含量相對(duì)較少，而沿山脊和緩坡的礦體的變動(dòng)幅度較大（見(jiàn)圖2）。

圖2 礦石厚度品位變化曲線(xiàn)圖

（3）主要由4個(gè)鉆探工程樣品品位數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)分析，表明在垂向上，一般情況下，REE的成分是上、下貧、中富。這些規(guī)律的改變是由離子吸收式的風(fēng)化殼形成的。結(jié)果表明：在風(fēng)蝕條件下，REE的運(yùn)移特性表現(xiàn)為：縱向上，富礦和富礦之間存在3～5倍的差異；特別是當(dāng)風(fēng)化殼分層越完整、厚度越大時(shí)，以上等級(jí)的改變就越顯著，且礦床的品位變動(dòng)也就越顯著；隨著殘坡沉積和完全風(fēng)化的花崗巖的剝落，其品位的改變也逐漸趨于平穩(wěn)。

（4）根據(jù)礦體厚度等值線(xiàn)圖及礦體品位等值線(xiàn)圖，高含量稀土區(qū)與較寬的礦區(qū)是一致的，表明隨著礦厚增加，REE的含量增加，且呈共生和變化。

2.4 成因分析

礦床的形成主要受內(nèi)生條件和外生條件的影響。內(nèi)生條件是原巖（母巖）所含稀土元素的豐度、稀土礦物、稀土副礦物和含稀土副礦物的礦物種類(lèi)及易風(fēng)化程度，該地區(qū)的外生環(huán)境與新的第四系構(gòu)造活動(dòng)密切相關(guān)。在亞熱帶溫暖、濕潤(rùn)的天氣和良好的地形條件下，在弱酸性地下水介質(zhì)的長(zhǎng)期化學(xué)侵蝕作用下，長(zhǎng)石經(jīng)過(guò)水解，經(jīng)過(guò)脫堿脫硅，吸收水分成為高嶺石—埃洛，同時(shí)，水解后的稀土元素和其他元素會(huì)隨著雨水和地下水的遷移而被泥土吸收。部分形成的新礦物被水帶走流失，隨著這種作用和過(guò)程的周而復(fù)始，產(chǎn)生了自然分餾，最后稀土礦物元素在有利部位不斷富集，最終，已有了較大的儲(chǔ)量和質(zhì)量，并且可以進(jìn)行經(jīng)濟(jì)再循環(huán)的資源化。

3 結(jié)論

本區(qū)的REE為離子吸收作用，主要產(chǎn)于花崗石的風(fēng)化殼層，是一種二次富集的離子吸收礦體。風(fēng)化殼離子吸附型稀土礦床成礦地質(zhì)條件受多種因素控制，具體因素如下：

（1）礦區(qū)成礦母巖（原巖）為燕山三期中細(xì)粒花崗巖，是構(gòu)成該類(lèi)工業(yè)礦床的重要條件。

（2）礦區(qū)東西向、北東向構(gòu)造帶主導(dǎo)成礦母巖的產(chǎn)出，對(duì)該區(qū)地形地貌和母巖的風(fēng)化速率有一定的控制作用。

（3）具有低山丘陵地形地貌，海拔高度大都小于500m，一般高差在150m，礦區(qū)地貌上局部表現(xiàn)微細(xì)地形起伏，有利于花崗巖風(fēng)化殼的形成和保存。

（4）位于熱帶、亞熱帶的地理區(qū)域，具有濕熱潮濕雨多的氣候，植被發(fā)育，且有機(jī)酸來(lái)源豐富，物理、化學(xué)和生物的風(fēng)化作用更加強(qiáng)烈，對(duì)于形成風(fēng)化殼、富集成礦和提高稀土含量具有十分關(guān)鍵的作用。