湖南省炎陵縣沔渡地區(qū)稀土礦特征及成礦條件分析

謝劍峰， 劉 恒， 戴曉彬

(湖南省有色地質(zhì)勘查研究院，湖南 長沙 410015)

湖南省炎陵縣沔渡稀土礦區(qū)位于炎陵縣城東15 km處，大地構(gòu)造位置位于安仁—龍南北西向基底構(gòu)造巖漿巖帶與炎陵—郴州—藍(lán)山北東向構(gòu)造巖漿巖帶交匯部位，其所在的三級大地構(gòu)造單元為羅霄巖漿弧。礦區(qū)屬華南風(fēng)化殼離子吸附型稀土礦床，是博白—崇安北東成礦帶、南嶺多金屬成礦帶重要組成部分(圖1)。礦區(qū)內(nèi)分布有大面積的萬洋山花崗巖，以桂東超單元寨前單元中粗?；◢弾r為主體，具備花崗巖風(fēng)化殼離子吸附型稀土礦的成礦母巖條件，且礦區(qū)氣候條件適宜，溫?zé)岫嘤?，具備良好的化學(xué)風(fēng)化條件，花崗巖風(fēng)化殼較厚，一般為8～30 m。礦區(qū)位于丘陵—中山地區(qū)，其中丘陵地貌中的花崗巖風(fēng)化殼一般保存較好，具有較好的離子吸附型稀土礦成礦條件。

圖1 中國華南風(fēng)化殼離子吸附型稀土床分布略圖

1 礦區(qū)地質(zhì)特征

1.1 地層

礦區(qū)內(nèi)出露地層主要為第四系(Q)和少量奧陶系。

第四系(Q)：(1)全新統(tǒng)沖洪積層-坡積層，主要分布于沔水流域、沖溝及較陡峭的山坡，成分主要為砂礫石層和黏土層；(2)更新統(tǒng)殘坡積層，也即地表風(fēng)化殼，大面積分布于山坡、山頂、山脊，其成分取決于下部基巖巖性及風(fēng)化程度和剝蝕程度。

奧陶系(O)：礦區(qū)西北角零星出露，巖性主要為板巖。礦區(qū)中巖體內(nèi)多處見板巖等捕虜體，說明在巖漿侵入之前礦區(qū)分布有大范圍的奧陶系。

1.2 構(gòu)造

礦區(qū)所在三級大地構(gòu)造單元為羅霄巖漿弧。礦區(qū)內(nèi)構(gòu)造總體不發(fā)育，僅見三條斷層，均為硅化破碎帶。

F1：從南西往北東貫穿整個(gè)礦區(qū)，長大于7 km，總體走向南西—北東向，產(chǎn)狀直立，寬10～20 m。該斷層錯(cuò)斷區(qū)內(nèi)閃長巖脈，斷距550 m。破碎帶內(nèi)成分變化較大，主要有硅化透鏡體或硅化角礫巖、破碎的花崗巖、石英細(xì)脈等。

F2：位于礦區(qū)南東邊部，寬約10 m，走向320°，推測走向長大于1 000 m。該斷層錯(cuò)斷了F1，斷距約20 m。

F3：位于區(qū)內(nèi)中西部貓兒形附近，規(guī)模相對較小，寬2～3m，走向330°。

1.3 巖漿巖

礦區(qū)巖漿巖屬萬洋山巖體，以出露的規(guī)模分為巖基、巖株和巖脈。巖基為桂東超單元寨前單元(SZH)中粗粒花崗巖，屬加里東期第一次侵入體(γ31)；巖株多為桂東超單元長嶺單元(SCH)(中)細(xì)?；◢弾r，屬加里東期第三期侵入體(γ33)；巖脈主要有閃長巖脈、花崗斑巖脈等。

巖基：主要出露于礦區(qū)地形陡峭相對高差較大的地段，其余則多出露于山腳、沖溝。巖性主要為中粗粒(斑狀)黑云母花崗巖、中粗粒(斑狀)黑云母二長花崗巖等，斑晶為長石，顆粒粗大，這類巖石中比較明顯的稀土類礦物為獨(dú)居石，為稀土礦的成礦母巖。

巖株：主要出露于礦區(qū)南東角,其他部位零星出露少量小巖株，多為中細(xì)粒花崗巖。巖脈：主要有閃長巖和花崗斑巖。閃長巖脈分布于礦區(qū)南西部，規(guī)模較大，寬10～20 m，走向約320°，延伸數(shù)千米，兩端均延伸出礦區(qū)；花崗斑巖脈規(guī)模較小，零星分布，大多已風(fēng)化成高嶺土。

2 礦床地質(zhì)特征

2.1 風(fēng)化殼特征

礦區(qū)風(fēng)化殼類型為硅鋁-黏土型，在表生風(fēng)化作用下，長石等鋁硅酸鹽礦物風(fēng)化成黏土礦物，是離子吸附型稀土礦體的賦存部位。礦區(qū)劃分A—K區(qū)共11個(gè)微地貌單元，根據(jù)微地貌及風(fēng)化殼的分布、面積、厚度、分層等情況，大致圈出了65個(gè)風(fēng)化殼。根據(jù)風(fēng)化殼的發(fā)育程度，有全覆式、裸腳式、半裸式及殘留式，其中全覆式最有利于成礦，其次為裸腳式。

礦區(qū)的風(fēng)化殼主要有中粗粒黑云母花崗巖風(fēng)化殼和中細(xì)粒黑云母花崗巖風(fēng)化殼。其中，中粗粒黑云母花崗巖風(fēng)化殼為含礦風(fēng)化殼，中細(xì)粒黑云母花崗巖風(fēng)化殼中未見稀土礦化顯示。

本區(qū)的風(fēng)化殼結(jié)構(gòu)模式從上至下可分為三層：紅土化層(SZH-HF)、全風(fēng)化層(SZH-QF)、半風(fēng)化層(SZH-BF)。三層之間漸變過渡，無明顯界面。

紅土化層(SZH-HF)：一般上覆有大于0.2 m的腐殖土或坡積層；為褐色、褐紅色、肉紅色；成分主要為黏土和少量石英砂粒、花崗巖碎石。該層厚0.5～4 m，礦化較弱。

全風(fēng)化層(SZH-QF)：厚度0.5～20 m不等，呈紅褐、褐黃、肉紅及少量灰白色，土狀結(jié)構(gòu)，松散易碎，主要由黏土礦物(20%～65%)、石英粒(10%～30%)及少量未全風(fēng)化長石和黑云母組成，該層為稀土礦主要富集層位。

半風(fēng)化層(SZH-BF)：厚度1～20 m不等，呈褐黃、肉紅及灰白色，原巖結(jié)構(gòu)基本保留，主要由石英、半風(fēng)化或微風(fēng)化的長石、少量黏土礦物及黑云母組成，與下伏新鮮基巖呈漸變過渡關(guān)系，為稀土礦富集層位之一。

2.2 礦體特征

礦區(qū)的礦體均賦存于中粗粒黑云母花崗巖風(fēng)化殼中，礦石顆粒粗大，滲透性較好。礦體主要位于全風(fēng)化層的中下部，個(gè)別半風(fēng)化層的上部也能見礦，礦化較連續(xù)集中，呈現(xiàn)上下兩頭低、中間高的凸肚型。礦體產(chǎn)狀同風(fēng)化殼一樣隨地形的變化而變化，主要呈面狀分布，剖面上呈似層狀、透鏡狀分布。礦體的總體變化規(guī)律表現(xiàn)為單一地形中風(fēng)化殼中心隆起部位礦體厚、品位高，中心向邊緣厚度與品位逐漸減小。

礦區(qū)礦石以全風(fēng)化中粗粒黑云母花崗巖礦石為主，顏色以肉紅色、紅褐色為主，少量呈黃褐色。對樣品數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，黏土含量為30%～40%者含礦性較好。局部存在半風(fēng)化中粗粒黑云母花崗巖礦石。

根據(jù)風(fēng)化殼及鉆孔樣品分析數(shù)據(jù)，礦區(qū)共圈定15個(gè)礦化體，主要分布于丘陵地帶。礦體厚度變化較大，2～20 m不等，礦石稀土全相品位范圍為單樣品品位0.05%～0.21%，單工程平均品位0.08%～0.12%。礦區(qū)共估算出334稀土礦石資源量近300萬噸。

2.3 礦區(qū)稀土配分特征

從目前已有配分?jǐn)?shù)據(jù)看，礦區(qū)內(nèi)礦石以(中-高銪)輕稀土(L/H =1.5～8)為主，局部礦石(中-高銪)輕、重稀土(L/H=0.45～9)均有。礦石所含主要稀土元素為輕稀土的La2O3(16%)、CeO2(18%)、Pr6O11(5%)、 Nd2O3(16%)，重稀土的Y2O3(25%)。從各主要分量與總量相關(guān)曲線圖可以看出(圖2)，整體上礦石稀土總量越大與重稀土含量呈正相關(guān)關(guān)系越明顯。

圖2 主要分量與總量相關(guān)曲線圖(縱坐標(biāo)單位為10-6)

3 成礦條件分析

3.1 成礦母巖條件

本區(qū)加里東期桂東超單元寨前單元(SZH)中粗粒黑云母花崗巖大面積分布，稀土氧化物含量(189～328)×10-6，多大于240×10-6(表1)，稀土元素豐度值高，應(yīng)與其中獨(dú)居石等稀土礦物及含稀土的鋯石等副礦物有關(guān)，且其中的長石云母類礦物易風(fēng)化成黏土能夠吸附稀土離子。這類巖石為離子吸附型稀土礦的成礦提供了物質(zhì)基礎(chǔ)與前提，為礦區(qū)離子吸附型稀土礦的成礦母巖。

表1 湖南省炎陵縣沔渡礦區(qū)巖石樣稀土氧化物分析結(jié)果

3.2 構(gòu)造條件

表面上看，礦區(qū)稀土礦的富集成礦與構(gòu)造沒有明顯的關(guān)系，實(shí)際上，稀土礦的富集帶嚴(yán)格受構(gòu)造控制，構(gòu)造起著控巖控礦的作用，使稀土礦床成群成帶產(chǎn)出。沔渡礦區(qū)位于博白—崇安北東稀土礦成礦帶上，此成礦帶主要受大余—會昌斷裂及崇安—河源斷裂等一系列東西向及北東向斷裂構(gòu)造控制(見圖1)，推測F1為本區(qū)的控礦構(gòu)造。

3.3 風(fēng)化條件

風(fēng)化殼的發(fā)育程度直接影響著稀土元素的富集程度，而氣候條件是風(fēng)化殼發(fā)育的主要控制因素。礦區(qū)位于亞熱帶，氣候溫?zé)釢駶櫍脖话l(fā)育，化學(xué)及生物風(fēng)化作用強(qiáng)烈，有利于風(fēng)化殼的發(fā)育及稀土元素的運(yùn)移和富集。礦區(qū)風(fēng)化殼主要為硅鋁-黏土型，頂部一般存在具有保護(hù)作用的風(fēng)化殼紅土層，對成礦極為有利。

風(fēng)化殼的發(fā)育和保存還受地貌條件的控制，地貌往往決定風(fēng)化殼的類型、厚度與完整程度。分水嶺及低緩的丘陵地區(qū)，整體剝蝕程度較低，化學(xué)風(fēng)化作用比較徹底，容易形成較厚的風(fēng)化殼，如全覆式、裸腳式，這些是有利的成礦部位。礦區(qū)屬丘陵-中山地貌，其中丘陵地貌利于風(fēng)化殼的形成和稀土礦的富集。如礦區(qū)南部的高車民采點(diǎn)，其地貌特征是總體上四周高中間低，相對高差50 m左右，中間丘崗長期處于匯水位置，因而長期接受風(fēng)化淋濾，形成全覆式風(fēng)化殼，礦化富集作用明顯。

4 結(jié)論

(1)礦區(qū)稀土礦為花崗巖風(fēng)化殼離子吸附型稀土礦，主要賦存于花崗巖風(fēng)化殼中，礦區(qū)共圈定15個(gè)離子吸附型稀土礦化體，厚度2～20 m不等，礦石以輕稀土為主，稀土元素全相品位主要為0.08%～0.11%，最高達(dá)0.21%，共估算334稀土礦石資源量近300萬噸。

(2)礦區(qū)稀土礦的成礦母巖為加里東期桂東超單元寨前單元中粗粒黑云母花崗巖，稀土元素豐度值高，且風(fēng)化強(qiáng)烈，風(fēng)化殼厚度較大，具有較好的離子吸附型稀土礦成礦地質(zhì)條件。

(3)礦區(qū)風(fēng)化條件較好，屬亞熱帶溫濕氣候，丘陵-中山地貌，有利于風(fēng)化殼的形成和保存，礦質(zhì)的運(yùn)移和富集條件較好。

(4)礦區(qū)地形起伏較大，溝谷切割現(xiàn)象較普遍，風(fēng)化殼分布不夠連續(xù)，難以形成規(guī)模較大的稀土礦床，但仍具有進(jìn)一步勘查的價(jià)值，且對周邊地區(qū)稀土礦找礦具有一定的指導(dǎo)意義。