閩東地區(qū)碎斑熔巖地質(zhì)特征及找礦遠(yuǎn)景分析

劉成俊

(福建省第四地質(zhì)大隊(duì)，寧德，352100)

1 地質(zhì)概況

閩東地區(qū)碎斑熔巖帶受政和—大埔斷裂帶及閩東火山斷坳帶控制，地處壽寧—古田北東向火山噴發(fā)帶上，為斜灘—黛溪火山噴發(fā)基底隆起帶的東北段，呈北東向帶狀展布，從屏南至周寧，斷續(xù)延伸175 km，寬度約40 km，面積約7 000 km2(圖1)。受區(qū)域性斷裂帶及火山噴發(fā)帶控制明顯，超覆于南園組第四段或第三段英安質(zhì)晶屑熔結(jié)凝灰?guī)r之上，呈厚層狀產(chǎn)出，總厚度396.80 m*福建省地質(zhì)調(diào)查研究院，1∶25萬區(qū)域地質(zhì)調(diào)查報(bào)告周寧縣幅，2007。。

圖1 閩東碎斑熔巖地質(zhì)略圖Fig.1 Porphyroclastic Lava geological map in eastern Fujian province1—小溪組凝灰熔巖、熔結(jié)凝灰?guī)r；2—南園組凝灰熔巖、熔結(jié)凝灰?guī)r；3—酸性碎斑熔巖；4—中酸性碎斑熔巖；5—花崗巖；6—似斑狀花崗巖；7—閃長巖；8—構(gòu)造斷裂帶；9—稀土工作區(qū)范圍

閩東地區(qū)碎斑熔巖形成于福建地區(qū)第Ⅳ火山活動(dòng)旋回的晚期，主要年齡在130～163 Ma，屬晚侏羅世末期[1]，新的鋯石U-Pb同位素年齡部分為130 Ma，時(shí)代跨到早白堊世初期。

區(qū)內(nèi)斷裂構(gòu)造發(fā)育，以北東向、北西向?yàn)橹?。北東向構(gòu)造控制碎斑熔巖展布，由于各地火山噴發(fā)強(qiáng)度、規(guī)模及方式的差異，導(dǎo)致各地的巖性、巖相、厚度變化較大，中帶、東帶發(fā)育，西帶基本消失。北西向松溪—寧德斷裂帶呈310°延伸，長度約175 km，明顯控制石帽山群火山巖的分布，橫跨在北東向構(gòu)造之上*福建省第四地質(zhì)大隊(duì)，閩東地區(qū)中生代火山巖基底構(gòu)造與成礦作用關(guān)系研究， 2013。。

2 碎斑熔巖特征

2.1 產(chǎn)出和相帶特征

閩東地區(qū)碎斑熔巖形成于各地火山活動(dòng)旋回的晚期，成巖溫度在1 100～1 300℃，巖漿房頂部所處的壓力約為50 MPa，大致來源深度為1.7～3 km[2]?？傮w呈北東向群、帶狀展布，是火山構(gòu)造向侵出穹丘構(gòu)造演化的產(chǎn)物，與火山構(gòu)造洼地及區(qū)域構(gòu)造一致，構(gòu)成火山構(gòu)造洼地內(nèi)的巖穹群。按其所處的構(gòu)造位置劃分屬壽寧—古田北東向火山噴發(fā)帶的中央，為中心裂隙式火山構(gòu)造，局部塌陷呈穹丘狀、穹脊?fàn)畹刭|(zhì)體，構(gòu)成穹狀巖脊。巖漿以三種形式侵出，呈“三相一體”的模式 (圖2)。

根據(jù)周寧縣幅區(qū)調(diào)報(bào)告，碎斑熔巖巖相劃分據(jù)結(jié)構(gòu)、構(gòu)造及成分，將其劃分為內(nèi)部相帶、過渡相帶及邊緣相帶。內(nèi)部相帶為中酸性粒狀碎斑熔巖、酸性粒狀碎斑熔巖；過渡相帶為酸性霏細(xì)狀碎斑熔巖、中酸性霏細(xì)狀碎斑熔巖；邊緣相帶酸性隱晶狀碎斑熔巖，與過渡相帶巖石呈漸變過渡關(guān)系，與巖漿熔離型的熔結(jié)凝灰?guī)r也呈漸變過渡關(guān)系，且覆蓋于圍巖之上，風(fēng)化殼發(fā)育呈饅頭狀山形，以高山緩坡地貌為特征。

圖2 碎斑熔巖侵位模式示意圖Fig.2 Schematic diagram of emplacement pattern of porphyroclastic lava

碎斑熔巖自內(nèi)部相帶至過渡相帶、邊緣相帶、巖漿熔離型熔結(jié)凝灰?guī)r，巖石中斑晶碎裂程度逐漸增強(qiáng)，基質(zhì)由顯微粒狀結(jié)構(gòu)→霏細(xì)狀結(jié)構(gòu)→隱晶狀結(jié)構(gòu)→熔結(jié)結(jié)構(gòu)，流動(dòng)構(gòu)造由不明顯到較明顯、極為發(fā)育的漸變趨勢，且在邊緣相帶巖石中常見有皺紋狀流動(dòng)構(gòu)造。

2.2 巖石特征

碎斑熔巖多分布于穹狀火山的中心部位，由碎斑和基質(zhì)組成，其共同特征是具有碎斑結(jié)構(gòu)，碎斑含量30%～55%，碎斑多已破碎呈碎屑狀，熔蝕明顯，常呈渾圓狀、港灣狀，保留較好的晶形，部分碎斑沿裂紋、解理斷開，并被基質(zhì)充填、分隔，少數(shù)破碎的斑晶位移很小，仍可恢復(fù)其晶形；基質(zhì)具顯微粒狀結(jié)構(gòu)、霏細(xì)狀結(jié)構(gòu)及隱晶狀結(jié)構(gòu)。據(jù)其礦物成分、基質(zhì)結(jié)構(gòu)的差異可進(jìn)一步分為中酸性粒狀碎斑熔巖、中酸性-酸性霏細(xì)狀碎斑熔巖、酸性隱晶狀碎斑熔巖[3]。

2.3 巖石化學(xué)特征

研究區(qū)的碎斑熔巖，巖石化學(xué)特征呈現(xiàn)漸變過渡的現(xiàn)象，從中心至邊緣(或從火山侵入相→潛火山相→侵出→溢流相)，其SiO2含量(61.12%→74.62%→66.49%→73.92%)及K2O含量(2.71%→4.94%→3.74%→4.90%)逐漸升高，而Na2O含量(3.39%→2.20%→3.18%→2.80%)、CaO含量則逐漸降低。巖石具隨酸度的增加，Eu負(fù)異常增大的特征，反映出從南園組侵出相巖從中心到邊緣巖漿分異程度逐漸增強(qiáng)，總體為碎斑熔巖帶邊緣酸度高、中心酸度低的特點(diǎn)，這與其礦物成分和客觀地質(zhì)特征相符。

稀土配分曲線具有左高右低中等傾斜的特征(圖3)，與地層剖面酸性、中酸性、中性巖石交替出現(xiàn)一致。Eu異常隨酸度變化而變化，配分模式與來源深度、溫度相關(guān)，含量隨巖漿酸度的增加而增加[4]。根據(jù)寧德市稀土礦資源特征與潛力評價(jià)*福建省第四地質(zhì)大隊(duì)，寧德市稀土礦資源特征與潛力評價(jià)， 2015。，閩東碎斑熔巖中稀土元素豐度值253.38×10-6，高于南嶺花崗巖豐度值229×10-6，亦高于地殼稀土元素豐度值158×10-6，為該區(qū)風(fēng)化殼稀土成礦創(chuàng)造了必備的物質(zhì)基礎(chǔ)。

圖3 壽寧—古田北東向火山噴發(fā)帶火山巖稀土配分模式圖Fig.3 REE patterns of volcanic rocks from the NE trending volcanic eruption belt in Shouning-Gutian county

3 碎斑熔巖的含礦性

稀土成礦條件由巖漿的分異、運(yùn)移、自變質(zhì)等綜合作用下攜帶的稀土元素決定，其在成礦前呈浸染狀分布，或呈集合體塊狀、囊狀體分布，在交代蝕變作用強(qiáng)烈的地帶或地段，原巖風(fēng)化剝蝕后，稀土礦物在風(fēng)化殼中經(jīng)淋濾次生富集，形成了風(fēng)化殼離子吸附型稀土礦。研究區(qū)碎斑熔巖自身帶有豐富的稀土元素，具備離子吸附型稀土礦成礦的物質(zhì)基礎(chǔ)。巖石風(fēng)化殼發(fā)育，最厚可達(dá)30 m，巖土黏性強(qiáng)，石英顆粒粗，結(jié)構(gòu)松散，淋濾富集條件好。

3.1 周寧周擋礦點(diǎn)

位于閩東碎斑熔巖帶的東北端，面積23.74 km2。區(qū)內(nèi)離子吸附型稀土礦呈似層狀貯存于風(fēng)化殼砂土層中，總體呈馬鞍狀、不規(guī)則長條狀、豆?fàn)畹?，富集在全風(fēng)化下段。礦區(qū)礦體厚度0.83～15.70 m，平均厚度3.76 m，變化系數(shù)32.34%，單工程 (REO)含量一般0.053%～0.119%，最高0.147%，礦體平均品位(REO) 0.097%；品位變化系數(shù)13.337%。品位均勻，厚度變化較穩(wěn)定。礦體特征與風(fēng)化層厚度關(guān)系密切，受山脊控制明顯，厚度越大富集越明顯*福建省第四地質(zhì)大隊(duì)，福建省周寧縣周擋礦區(qū)稀土礦調(diào)查地質(zhì)報(bào)告，2013。。

根據(jù)該區(qū)礦體樣品組合分析結(jié)果，礦石中LREE(輕稀土)為45.79%～75.88%，平均60.54%；MREE(中稀土)為10.37%～15.28%，平均12.98%；HREE(重稀土)為13.56%～38.99%，平均26.48%，為中釔中銪型。初步探求礦區(qū)稀土礦石333資源量為2 181.15萬t、334資源量為3 269.14萬t。稀土氧化物333資源量為12 927.10 t、334資源量為16 898.14 t。

3.2 屏南貴溪礦區(qū)

位于閩東碎斑熔巖帶的東北中部，工作面積1.22 km2。區(qū)內(nèi)離子吸附型稀土礦呈似層狀貯存于全風(fēng)化下段、強(qiáng)風(fēng)化層之上*福建省第四地質(zhì)大隊(duì)，福建省屏南縣貴溪礦區(qū)稀土礦調(diào)查地質(zhì)報(bào)告，2014。。礦體總體形態(tài)呈馬鞍狀，山脊走向部位厚，兩側(cè)低緩傾斜。厚度一般1～2 m，最厚6 m，品位一般0.050%～0.071%。稀土礦石333資源量為0.76萬t，稀土氧化物333資源量為6.59 t。

根據(jù)該區(qū)礦體樣品組合分析結(jié)果，礦石中LREE(輕稀土)為75.60%～84.37%，平均79.51%；MREE(中稀土)為6.52%～10.04%，平均8.41%；HREE(重稀土)為9.11%～14.36%，平均12.08%，Y2O3/∑REE比值為7.12%～11.72%，平均9.76%； Eu2O3/∑REE比值為0.37%～0.52%，平均0.47%，為低釔低銪型(表1)。

表1 屏南貴溪礦區(qū)稀土礦稀土含量分析結(jié)果統(tǒng)計(jì)

3.3 屏南棠口—長橋礦區(qū)

位于閩東碎斑熔巖帶的中部東南側(cè)，稀土礦化體呈似層狀貯存于全風(fēng)化碎斑熔巖下段，垂向埋深0～14.40 m，厚1～2 m*福建省第四地質(zhì)大隊(duì) ，福建省屏南縣棠口—長橋礦區(qū)稀土礦調(diào)查地質(zhì)報(bào)告，2015。。稀土(總量)品位0.025%～0.134%，單工程稀土品位0.030%～0.070%，主要分布于山脊，其次為山坡及山坳。初步探明的工業(yè)儲(chǔ)量約489 t，REO平均為0.053%。

經(jīng)初步綜合分析發(fā)現(xiàn)，閩東火山巖型風(fēng)化殼離子吸附型稀土礦16種組成元素中，只有Pm元素缺失。其離子配分中輕稀土以La、Nd為主，其中Nd為釹鐵硼材料不可缺的元素；中稀土中Eu、Gd、Dy等高價(jià)元素品位高；重稀土中Y元素品位高。邊緣相帶的酸性玻質(zhì)碎斑熔巖中稀土量較大，是尋找大、中型稀土礦的主要地層，同時(shí)在接觸帶、構(gòu)造帶附近巖石風(fēng)化強(qiáng)，有進(jìn)一步富集的現(xiàn)象。

4 控礦因素

4.1 內(nèi)生成礦條件

區(qū)內(nèi)稀土元素豐度普遍較高，給離子吸附型稀土礦的形成提供了豐富的物質(zhì)來源。稀土元素在碎斑熔巖中以單礦物相、類質(zhì)同象或者是微固體分散相貯存在各種副礦物和造巖礦物中，為離子吸附型稀土礦形成提供有利的成礦條件。

4.2 表生成礦條件

表生風(fēng)化作用的強(qiáng)弱和化學(xué)風(fēng)化程度與地形、氣候、水文地質(zhì)條件，以及巖石的結(jié)構(gòu)、構(gòu)造和受風(fēng)化的時(shí)間有關(guān)。碎斑熔巖稀土含量多，具備成礦的內(nèi)生物質(zhì)基礎(chǔ)。巖石易解離，稀土元素成礦條件好。閩東地區(qū)屬中溫中濕的亞熱帶氣候是成礦的關(guān)鍵條件。地表水滲淋形成的pH值梯度好，有利于稀土分餾富集和礦體定位，表生成礦條件極佳。

4.3 次生富集條件

(1)碎斑熔巖內(nèi)部巖性結(jié)構(gòu)較均一，發(fā)育規(guī)則的柱狀、方塊狀節(jié)理，經(jīng)風(fēng)化剝蝕形成格狀水系，便于風(fēng)化殼的形成。風(fēng)化層結(jié)構(gòu)疏松，自然滲透性能良好，有利于稀土元素解離與富集。

(2)風(fēng)化殼中稀土元素含量的高低與組成風(fēng)化殼的黏土礦物種類和含量多少有關(guān)[5]。碎斑熔巖具再生邊結(jié)構(gòu)，再生邊成分仍為鉀長石，其中往往包含有滴狀石英，偶見不規(guī)則石英微粒。巖石風(fēng)化后黏土礦物含量多、顆粒細(xì)，吸附稀土金屬陽離子的能力強(qiáng)，為稀土再富集提供必要條件。

(3)風(fēng)化殼稀土元素富集成礦是一個(gè)長期不斷次生富集的過程。碎斑熔巖中長石風(fēng)化成黏土，礦物中的稀土元素被解離出來。解離出來的稀土元素隨酸性水溶液向下淋濾，伴隨水溶液中pH值的不斷增大，稀土離子隨溶液的中和而沉淀，并為黏土礦物吸附，有了稀土元素的初步富集。隨著風(fēng)化作用向深處加強(qiáng)，初次富集的稀土元素可隨淋濾水再向下遷移，再次沉淀并進(jìn)一步富集。研究區(qū)稀土元素富集現(xiàn)象明顯，貯存于全風(fēng)化層中，主要位于半風(fēng)化層上。

5 找礦遠(yuǎn)景分析

(1)閩東碎斑熔巖帶呈北東向大面積展布，呈群、帶狀分布，位于壽寧—古田北東向火山噴發(fā)帶上，分布面積較廣。經(jīng)摸底調(diào)查發(fā)現(xiàn)該區(qū)地層中均含有稀土礦，從已探明的礦點(diǎn)估算，貯存的遠(yuǎn)景稀土氧化物資儲(chǔ)量總量約480萬t。

(2)碎斑熔巖為中心裂隙式火山構(gòu)造，呈侵出-溢流漸變過渡關(guān)系。稀土配分模式與來源深度、溫度相關(guān)，稀土含量隨巖漿酸度的增加而增加，具邊緣酸度高，中心酸度低的特點(diǎn)。因此，邊緣相酸性隱晶狀碎斑熔巖是尋找大、中型稀土礦的主要地層。

(3)閩東碎斑熔巖中的稀土元素豐度值為253.38×10-6，高于南嶺花崗巖豐度值的229×10-6，亦高于地殼稀土元素豐度值158×10-6，為該區(qū)風(fēng)化殼稀土成礦提供了必備的物質(zhì)基礎(chǔ)，證實(shí)了成礦物質(zhì)來源于深部巖漿。

(4)閩東地處亞熱帶，氣侯濕熱，雨量充沛，pH值梯度成礦條件好。碎斑熔巖具再生邊結(jié)構(gòu)，易解離，風(fēng)化殼發(fā)育，最大厚度可達(dá)30 m。巖石中殘留的石英呈中粗粒，風(fēng)化層結(jié)構(gòu)松散，黏土礦物含量多，吸附稀土金屬陽離子的能力強(qiáng)，有利于稀土元素的淋濾富集。次生成礦條件優(yōu)越。因此，具有較好的找礦遠(yuǎn)景，邊緣相酸性隱晶狀碎斑熔巖是尋找大、中型稀土礦的重點(diǎn)地層。

本文資料來源為閩東地區(qū)稀土礦進(jìn)行摸底及資料收集匯總編寫而成，系集體勞動(dòng)成果，文章得到戴清忠及鐘森芳二位高級工程師的大力支持，在此深表謝意！

1 陶奎元主編.火山巖地區(qū)工作方法與找礦思路.地質(zhì)礦產(chǎn)局南京地質(zhì)礦產(chǎn)研究所，1992，3.

2 陶奎元，黃光昭，王美星，等.中國東南部碎斑熔巖基本特征及成因機(jī)理的探討.南京地質(zhì)礦產(chǎn)研究所所刊，1985.

3 盧清地，黃泉禎，郭斌.福建古田—溪尾碎斑熔巖體的基本特征及成因.中國區(qū)域地質(zhì).1998，17(2).

4 王中剛，等.稀土元素地球化學(xué).北京：科學(xué)出版社，1989 .

5 礦區(qū)找礦效果潛力評價(jià)與成礦規(guī)律及礦床定位預(yù)測實(shí)務(wù)全書.中國地質(zhì)大學(xué)出版社，2010.