湖南新寧變種獨居石主要特征及其找礦意義

曹順紅 賀春平 陳必河 劉鈞 鄧岳

摘 要 湖南新寧縣萬塘地區(qū)的溪流重砂中發(fā)現(xiàn)了獨居石礦物的新類型—變種獨居石，其賦存地層單位為上泥盆統(tǒng)佘田橋組—下石炭統(tǒng)梓門橋組，賦存巖性主要為暗色粉砂質(zhì)頁巖、硅質(zhì)頁巖和薄層泥灰?guī)r。變種獨居石除產(chǎn)狀和形態(tài)較為特殊外，其他特征與普通獨居石相差不大。經(jīng)沉積時代和巖相古地理分析，發(fā)現(xiàn)萬塘西南方向的苗兒山巖體在晚泥盆世—早石炭世處于局限臺地相和濱海沼澤相區(qū)內(nèi)，接受不穩(wěn)定剝蝕，變種獨居石正是由此時期內(nèi)苗兒山巖體所含的青白口紀花崗巖和志留紀花崗巖經(jīng)剝蝕搬運后沉積形成。變種獨居石中稀土元素含量較高，通過探討新寧變種獨居石的發(fā)現(xiàn)及成因，尋找陸地邊緣相區(qū)和局限臺地相區(qū)環(huán)境改造過的花崗巖巖體，可將其周邊的局限臺地相或者開闊臺地相沉積中的變種獨居石的探尋作為尋找稀土礦物的一種新途徑。

關(guān)鍵詞 ?變種獨居石;苗兒山巖體;稀土礦物;找礦

中圖分類號：P618.7 ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文獻標(biāo)識碼：A

Abstract： People found a new type of monazite- variant monazite in heavy-mineral from Wantang，Hunan.It exist in upper devonian and lower carboniferous， attach to dark silty shale， siliceous shale and thin marl. Variant monazite is differ with the ordinary ones：in late devonian and early carboniferous， Miaoer mountain rock mass located in restricted platform facies and coastal marsh facies.After erosion、transport and sedimentation， the granites of qingbaikouan period and silurian period in Miaoer mountain rock mass remained the variant monazite.Rare earth elements are high in monazite，so we can found rare earth minerals through the searching of variant monazite in restricted platform facies or open platform facies near the granites remoulded by continental marginal facies and restricted platform facies.

Keywords： variant monazite; Miaoer mountain granitic mass; rare earth minerals; ore prospecting

截至2015年，我國已探明的稀土儲量約5500萬噸，盡管全國稀土資源豐富，但其主要集中在內(nèi)蒙古、江西、廣東、四川和山東等地區(qū)（此五省稀土資源量占全國稀土資源總量的98%），湖南省內(nèi)資源儲量并無很大優(yōu)勢。當(dāng)前經(jīng)濟和科學(xué)技術(shù)的高速發(fā)展，促使人們對稀土礦物的需求日益增長，湖南省內(nèi)對稀土礦物的探尋工作也越來越受到重視。在湖南新寧縣萬塘地區(qū)發(fā)現(xiàn)的變種獨居石正是富含稀土礦物的重砂礦物，本文試圖通過對此變種獨居石的探討研究，來發(fā)掘一條尋找稀土礦物的新途徑。

1 ?區(qū)域地質(zhì)概況

變種獨居石在湖南省內(nèi)分布較廣，主要集中在新寧縣水廟鎮(zhèn)—萬塘鄉(xiāng)一帶的溪流重砂中（圖1），集中區(qū)所在位于雪峰弧形構(gòu)造帶南段，區(qū)內(nèi)構(gòu)造環(huán)境較為復(fù)雜，發(fā)育走向為SN方向的背斜和NEE、NE向的斷裂。

區(qū)內(nèi)自南向北出露有青白口系、南華系、震旦系、寒武系、泥盆系、石炭系、二疊系、三疊系、白堊系地層。青白口系至寒武系為一套陸源碎屑復(fù)理石夾硅質(zhì)、炭泥質(zhì)沉積，個別層位夾碳酸鹽巖;泥盆系角度不整合于寒武系之上，為濱淺海碎屑巖—臺地相碳酸鹽巖沉積;石炭系為以淺海相碳酸鹽沉積為主。變種獨居石產(chǎn)于上泥盆統(tǒng)上部—下石炭統(tǒng)上部的暗色砂質(zhì)頁巖、薄層泥灰?guī)r及碳質(zhì)頁巖中，出露地層時代間隔較長。伴生礦物有黃鐵礦、褐鐵礦、膠磷礦、方解石等。

變種獨居石集中區(qū)內(nèi)巖體主要有南西側(cè)的苗兒山巖體和南東側(cè)越城嶺巖體，其中苗兒山巖體按侵入時期可以分為三期：青白口紀花崗巖、志留紀花崗巖和三疊紀花崗巖，越城嶺巖體主要為志留紀花崗巖。

2 ?新寧異常特征

湖南新寧縣境內(nèi)重砂礦物組合較為單一，為獨居石、鋯石、黃鐵礦、輝石、辰砂、雄黃等，以獨居石為主，形成強度不大的異常，由西巖鎮(zhèn)—黃龍鎮(zhèn)一帶均有反映（圖1）。由1：20萬區(qū)域重砂調(diào)查統(tǒng)計結(jié)果成圖，發(fā)現(xiàn)區(qū)內(nèi)普通獨居石異常均位于花崗巖體所在區(qū)域，變種獨居石異常則圍繞在苗兒山巖體北側(cè)，異常區(qū)所處地層主要為泥盆紀巖層，Ⅰ級異常區(qū)呈東西向排開，Ⅱ級異常區(qū)位于水廟鎮(zhèn)附近，緊鄰苗兒山巖體東北緣。

3 ?獨居石特征

3.1礦石特征

普通獨居石特征：呈淡黃色、淺褐色、褐黃色、棕黃色、灰色、黃綠色、肉紅色等，板柱狀、鱗片狀、柱狀、碎塊狀、不規(guī)則板粒狀、豆?fàn)畹?，透明—半透明，樹脂光澤、玻璃光澤、油脂光澤，壓后具解理，粒?.1～1毫米。

變種獨居石的化學(xué)組成、晶體結(jié)構(gòu)與巖漿巖產(chǎn)出的獨居石基本相同，但具有獨特的產(chǎn)狀和形態(tài)（圖2、圖3、圖4）。

變種獨居石為單斜晶系。形態(tài)多呈扁圓豆?fàn)罴安灰?guī)則顆粒，有時可見具有化石印模的顆粒，表面粗糙，內(nèi)部具假鮞粒構(gòu)造。因含大量石英、碳泥質(zhì)等包體，故顏色呈深灰色、褐灰色及淺灰色。粉末灰白到淺褐色。不透明，碎片半透明。表面光澤暗淡，解理面顯玻璃光澤。一組解理發(fā)育。性脆。硬度4.5～5.5。實測比重為4.43～4.51。弱電磁性。粒徑一般在0.5～1.0毫米左右，大者達3毫米。

變種獨居石在酸中難溶。微化實驗有大量Ce和P反應(yīng)。

變種獨居石可根據(jù)解理及較大的比重（在二碘甲烷中下沉）區(qū)別于巖屑。以非均質(zhì)性及高的干涉色區(qū)別于扁平豆?fàn)畹拟}鐵榴石。

3.2產(chǎn)出地層沉積環(huán)境

變種獨居石在泥盆系上統(tǒng)佘田橋組—石炭系下統(tǒng)梓門橋組均有少量出露，其中泥盆系以佘田橋組為主要賦存層位，石炭系以測水組和梓門橋組為主要賦存層位。

變種獨居石主要賦存巖性為暗灰色粉砂質(zhì)頁巖、硅質(zhì)頁巖和薄層狀泥（質(zhì)）灰?guī)r等。

暗色頁巖主要礦物組分為鱗片狀粘土礦物，沉積環(huán)境為潮坪瀉湖。

薄層泥灰?guī)r呈黃-黃灰色，風(fēng)化后呈土黃色，巖石主要由方解石和粘土礦物組成。沉積環(huán)境屬潮下低能帶及臺間盆地。

4 ?變種獨居石的成因探討

從沉積時代和地理位置的角度分析，苗兒山青白口紀花崗巖、志留紀花崗巖和越城嶺志留紀花崗巖都可能為變種獨居石所產(chǎn)出的泥盆紀石炭紀地層提供物源;從巖相古地理（圖5）的角度分析，苗兒山青白口紀花崗巖、志留紀花崗巖應(yīng)該是變種獨居石的主要物源：

（1）中泥盆世晚期，萬塘地區(qū)和苗兒山巖體區(qū)域均位于臺地邊緣相區(qū)，接受西側(cè)的江南古陸遭受剝蝕而來的碎屑沉積，萬塘地區(qū)此時期沉積形成的地層中未見變種獨居石。

（2）在晚泥盆世，由于“柳江運動”的影響，湖南地殼發(fā)生了總體抬升，江南古陸東緣向東延伸，苗兒山巖體區(qū)域位于局限臺地相區(qū)，遭受部分剝蝕，巖體所含的部分重砂礦物經(jīng)剝蝕搬運至其東北方向的萬塘地區(qū)（開闊臺地相區(qū)）沉積，由于局限臺地相區(qū)的剝蝕很不穩(wěn)定，變種獨居石在晚泥盆世佘田橋組中出現(xiàn)較為集中，而錫礦山組中則所含較少。

（3）早石炭世，地殼繼續(xù)抬升，區(qū)域基底整體隆升，苗兒山巖體位于濱海沼澤相區(qū)內(nèi)，繼續(xù)接受不穩(wěn)定的剝蝕，這種不穩(wěn)定性的具體體現(xiàn)，就是變種獨居石在早石炭世地層中的出露不連續(xù)性：集中賦存于梓門橋組地層中。

（4）晚石炭世，區(qū)域基底開始沉降，為局限臺地環(huán)境—開闊臺地環(huán)境，苗兒山巖體區(qū)域不再接受剝蝕，沉積物源主要來自西側(cè)的江南古陸，萬塘地區(qū)正此時期沉積形成的地層以厚至巨厚層的白云巖為特征，不再含變種獨居石。

綜上所述，晚泥盆世到早石炭世，隨著區(qū)域基底的升降，苗兒山花崗巖體遭受不穩(wěn)定剝蝕，部分重砂礦物被剝離并接受搬運沉積，由于這一階段的浪基面的游走不定，重砂礦物的搬運條件也相應(yīng)的不穩(wěn)定，造成了萬塘地區(qū)地層中變種獨居石顆粒的形態(tài)不一（圖3、圖4）;這一時期豐富的生物活動也使得大量獨居石顆粒經(jīng)搬運沉積后形成具化石印模的變種獨居石（圖2）。

5 ?變種獨居石對稀土礦物的找礦意義及找礦遠景

根據(jù)對變種獨居石定量分析，發(fā)現(xiàn)成分主要有：Ce>10%，La>10%，Si>10%，Y≥1%，Mg≥0.5%，F(xiàn)e≥1%，Ca≥0.1%，Mn≥0.02%，Yb≥0.01%，稀土元素含量較高，如果能找到具有開采價值的變種獨居石富集巖層，就意味著找到了有價值的稀土礦床。

中泥盆世到中石炭世這一時期內(nèi)，區(qū)域基底的上升和沉降，使苗兒山巖體所處的古地理環(huán)境經(jīng)歷了臺地邊緣相—局限臺地相—濱海沼澤相—局限臺地相—開闊臺地相的轉(zhuǎn)變歷程，巖體區(qū)域則經(jīng)受了沉積—剝蝕沉積—沉積的改造過程，正是其中的剝蝕沉積過程促成了變種獨居石的形成：處于局限臺地相、濱海沼澤相環(huán)境時，花崗巖體遭受不穩(wěn)定剝蝕，部分重砂礦物隨水流被搬運至其東北方向的萬塘地區(qū)沉積，由于沉積作用的不穩(wěn)定性，加上其物源地苗兒山巖體接受了晚泥盆世—早石炭世較長時期的剝蝕，使得獨居石有可能在相應(yīng)的時期在某一古地理環(huán)境下富集成礦，如濱海沼澤相帶、潮坪瀉湖相帶的頁巖、泥巖、粉砂巖內(nèi)和局限臺地相帶的泥灰?guī)r內(nèi)等，相應(yīng)的可以劃出三個找礦遠景區(qū)：水廟—文坪遠景區(qū)、武岡—西巖遠景區(qū)和白沙—高橋遠景區(qū)，這三個遠景區(qū)內(nèi)的泥盆紀上統(tǒng)的佘田橋組泥灰?guī)r、粉砂巖和石炭紀下統(tǒng)的梓門橋組泥灰?guī)r、頁巖是重點找礦對象。

擴大研究范圍，可以推斷，類似的有過處于陸地邊緣相區(qū)和局限臺地相區(qū)環(huán)境改造經(jīng)歷的花崗巖巖體，其周邊的局限臺地相或者開闊臺地相沉積中，都有變種獨居石存在的可能，局部地區(qū)可能富集成具規(guī)模的稀土礦床。

6 ?結(jié)論

（1）新寧縣萬塘地區(qū)的變種獨居石主要來源于其南側(cè)的苗兒山巖體，其物化性質(zhì)與普通獨居石相比差異不大，為苗兒山花崗巖巖體中普通獨居石在晚泥盆世—早石炭世經(jīng)剝蝕搬運后沉積形成。

（2）對于有過處于陸地邊緣相區(qū)和局限臺地相區(qū)環(huán)境改造經(jīng)歷的花崗巖巖體，其周邊的局限臺地相或者開闊臺地相沉積中，都有變種獨居石存在的可能，這為尋找稀土礦提供了新的途徑。

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