云南勐海地區(qū)風化殼離子吸附型稀土礦產的地球化學特征

李麗芬 費新強 楊佳慧

摘 要：云南勐海地區(qū)的離子吸附型稀土礦，是我國特有的珍貴資源。本文在礦區(qū)勘查實踐的基礎上，通過分析大量系統(tǒng)的樣品測試結果，表明云南勐海地區(qū)的稀土礦主要礦源為三疊紀黑云母二長花崗巖原巖，在風化淋濾作用下，形成離子化合物在適當條件下吸附于高嶺土中發(fā)生富集，形成離子型稀土礦。

關鍵詞：勐海；風化殼；離子吸附型；稀土；地球化學特征

離子吸附型稀土礦是我國特有的優(yōu)勢資源，該類礦床以黏土礦物吸附稀土離子為特征，稀土元素含量在原巖風化殼中發(fā)生次生富集，通常高出原巖2倍至數(shù)倍，與稀土元素呈獨立礦物的風化殼砂礦床有顯著區(qū)別[1]。離子吸附型稀土礦床系指稀土元素主要呈交換性吸附態(tài)陽離子（占稀土總量的50以上），賦存于風化殼中的稀土礦床[2]。本文在勐海一些稀土礦區(qū)勘查實踐的基礎上，通過大量系統(tǒng)的工程取樣，同時利用電，感耦合等離子體質譜ICP-MS測試技術的分析結果，對勐海地區(qū)的風化殼型稀土礦成礦機制作合理的探討。

勐海地區(qū)的離子吸附型稀土礦主要分布在三疊紀黑云母二長花崗巖中，該巖體為勐啊巖體的一部分，礦體形態(tài)及產狀嚴格受風化殼的控制，隨地形起伏而起伏。風化殼平面形態(tài)受含礦地質體的地形和地貌條件和母巖風化程度的制約。礦體主要分布在全風化層中部，常隨含礦地質體的不同地貌要素而變化。地形平緩處的礦體大多厚于地形變陡的部位，與贛南地區(qū)稀土礦產[3]不同的是，勐海地區(qū)稀土礦體山腰部分明顯要厚于山頂和山腳部分，而非山頂山腳厚，這主要受地形地貌條件的影響。

一、離子吸附型稀土礦床成礦母巖特征

和贛南稀土礦[4]有一樣，勐海地區(qū)稀土礦受構造-巖漿活動的控制，勐啊巖體沿近南北向斷層向兩側擴張，形成了稀土礦源層，斷層起到了控礦通道的作用。

巖石的化學成分：本次工作共采集有代表性的20個基巖樣做硅酸鹽分析，分析結果表明SiO2為65.15～69.19%，K2O>Na2O，K2O/ Na2O在1.7～7.7，平均為2.1，Al2O3含量較高，11.82～16.68%，平均13.74%，鋁飽和指數(shù)A/CNK為1.36～3.04，平均為1.77，為亞堿性系列的高鉀鈣堿性過鋁一強過鋁花崗巖。反映在查氏巖石化學圖解上，均無明顯的變異。在平行、垂直和斜交巖體方向上的SiO2，Al2O3含量相對穩(wěn)定；CaO由中心向兩側略有增高之勢；堿金屬總量則與鐵、鎂、錳等暗色組分的總量呈互為消長的關系。

巖體的平均化學成分與國內外花崗巖比較：SiO2、Na2O含量均偏低；K2O、FeO+MgO含量顯著偏高，尤其是FeO含量竟為戴里、黎彤等花崗巖FeO含量的2倍以上；TiO2、CaO含量略高；A12O3含量介于戴里堿性、堿土性花崗巖間。

成礦母巖勐啊巖體中的三疊紀黑云母二長花崗巖具有很高的稀土元素背景場，特別是La/Y的含量較為突出，在次生富集形成的風化殼中往往形成2倍以上的高含量稀土礦體，

部分巖基中三疊紀黑云母二長花崗巖（ηγT）背景值為297.42×10-6，遠高于我國目前已發(fā)現(xiàn)離子吸附型稀土礦床母巖稀土元素112×10-6的最低背景值。由于稀有稀土元素族及Ti的原始濃度大，在巖體中生成鋯石、獨居石、磷釔礦及鈦鐵礦等副礦物或蝕變礦物。富含易溶、不穩(wěn)定的稀土礦物的成礦母巖在后期構造運動作用下裸露地表，第四紀開始，炎熱潮濕、雨量充沛、植被比較發(fā)育的氣候環(huán)境條件下，地表巖石化學風化十分有利，風化殼開始形成，含礦母巖逐漸解體，隨著化學風化的進行，稀土元素淋濾作用明顯，在適當?shù)腜H值下稀土元素以易溶化合物形式轉移并在適當條件下吸附于高嶺土中發(fā)生富集，形成離子型稀土礦。

二、勐海稀土礦的賦存特征

風化殼型稀土礦產中稀土離子化合物在高嶺土等亞黏土礦物中發(fā)生類質同象置換替代Ca2+、Mn2+、Fe2+、Ba2+等形成較為穩(wěn)定的化合物沉積下來，其富集的位置卻受地形的影響很大，在勐海地區(qū)，稀土礦體主要賦存于風化殼的中部，頂部和下部相對較薄。

勐海地區(qū)稀土礦體有深潛式 、 潛伏式和表露式[5]三種，主要產于高差不大的山腰至山腳，高程在1200～1700m區(qū)間，以似層、透鏡狀產出，在平面上為不規(guī)則狀，一般與山體形狀基本相同，礦體走向與山脊的走向一致，礦體的邊界與山腳線基本一致，在風化殼薄處、山溝和山腳濕地、沖溝及其兩旁濕地等地段為無礦地段；在垂直方向上，一般中部的全風化層離子相稀土品位高，上下較貧；礦層中偶有夾石或未風化的橢球狀巖石，礦體頂板為風化殼上部的殘坡積層或全風化層，礦體底板為風化殼下部的半風化層或基巖，但也有例外，半風化層為礦體頂板，或是全風化層為礦體底板的情況也有出現(xiàn)。這與贛南地區(qū)的稀土礦體[4]極為相近。

三、稀土礦體地球化學特性

整個勐海地區(qū)，乃至勐啊巖體的北部延伸區(qū)域，都有一個較為相似的地球化學特征，即為風化殼型稀土礦在形成過程中與P、F、Ba等元素具同步消長關系，與稀土元素（特別是La和Y）套合性較好，為尋找隱伏的稀土礦體提供了間接的地球化學標志。

不管是1/20萬的區(qū)域的重砂異常帶[6-7]，還是1/5萬勐翁幅、勐往幅等水系沉積物異常帶（通過稀土單元素圈礦法[8]），La、Y等稀土元素和P、F、Ba等元素其相關性均較好。La、Y、U、Th、Zr這5個元素，在印支期巖體中，相關性良好，而且處于較為偏堿性環(huán)境下，示尋找稀土、稀有金屬礦床直接標志；P是磷灰石的主要成分；F是強氧化劑，P的高背景區(qū)與Y的高背景疊加，與La、Y高背景區(qū)大致疊加，是圈定磷釔礦和氟碳鈰鑭礦的主要指示元素；Ba的地球化學分布與印支期巖體有關，說明巖體中構造發(fā)育、巖體后期熱液作用強烈，且以低溫熱液作用為主，Ba2+與稀土元素陽離子在亞黏土礦物中發(fā)生類質同象置換易形成穩(wěn)定的化合物沉積下來。

在稀土礦體的水平方向，La、Y等稀土元素表現(xiàn)出片狀狀異常，異常連續(xù)且強度較大，其異常背景場一般在正常背景場的2倍以上，異常位置與礦體在平面上的投影位置大致疊合。這一異常特點在火盤山稀土礦找礦靶區(qū)尤為明顯，整個火盤山靶區(qū)不管是La+Y+U+Th+Zr襯值疊加地球化學圖，還是P+Y襯值疊加地球化學圖和La+F襯值疊加地球化學圖，在成礦區(qū)內均有較強的異常出現(xiàn)，風化殼全風化層中，呈長條形、圓形斷續(xù)面型分布，異常較為連續(xù)。

四、結論

1.母巖勐啊巖體黑云母二長花崗巖中稀土元素原始濃度大，母巖配分型式決定了含礦風化殼稀土配分型式；

2.離子化合物在高嶺土等黏土礦物中發(fā)生類質同象置換替代Ca2+、Mn2+、Fe2+、Ba2+等形成較為穩(wěn)定的化合物沉積下來；而地形對礦體的形態(tài)和厚度、品位均有較大的影響。

3.風化殼型稀土礦在形成過程中與P、F、Ba等元素具同步消長關系。La、Y等稀土元素是尋找風化殼型稀土礦的直接地球化學標志，而P、F、Ba等間接指示元素也可以起到較大作用。

參考文獻：

[1]楊岳清、胡淙聲、羅展明.離子吸附型稀土礦床成礦地質特征及找礦方向[J].中國地質科學院院報、礦床地質研究所分刊，1981.2（1）：102-118

[2]江西省地質礦產局.南嶺地區(qū)離子吸附型稀土資源遠景調查研究報告[Z].1990

[3]風化殼離子吸附型稀土礦圈礦方法評價[J].巖礦測試，2013.10.32.No.5.803～809

[4]贛南離子吸附型稀土礦床成礦特征概述[J].中國稀土學報，2015.2.33.No.1

[5]袁長林.中國南嶺淋積型稀土溶浸采礦正壓系統(tǒng)的地質分類與開采技術[J].稀土，2010.31（2）：75

[6]云南省地質局區(qū)域地質調查隊.1：200000景洪幅區(qū)域地質調查報告[R].1979.

[7]云南省地質調查局.云南省礦產資源潛力評價成果報告[R].2014

[8]張家菁、許建祥、龍永逕、陳小平.風化殼離子吸附型稀土礦稀土浸出工業(yè)指標的意義[J].福建地質，2003.23（1）：34-37