吉林省通化縣迎門岔一帶白堊系下統(tǒng)火山碎屑巖稀有稀土礦找礦前景淺析

焦興來，郭彥龍

吉林省第四地質(zhì)調(diào)查所，吉林 通化 134001

0 引言

稀有稀土礦產(chǎn)是新一代尖端武器、信息技術(shù)、醫(yī)療設(shè)備、高端裝備制造、原子能、宇航等行業(yè)所需要的重要原料。進(jìn)入21世紀(jì)以來，由于稀有稀土礦產(chǎn)品與現(xiàn)代高科技領(lǐng)域的發(fā)展密切相關(guān)，我國對稀有稀土礦資源開發(fā)、利用有了戰(zhàn)略性高度重視。為加快推進(jìn)吉林省內(nèi)稀有稀土礦產(chǎn)資源勘查，2018年吉林省地礦局安排了局重點(diǎn)項(xiàng)目“吉林省通化縣迎門岔一帶稀有稀土礦產(chǎn)調(diào)查”，由吉林省第四地質(zhì)調(diào)查所承擔(dān)，目前已取得了一定地質(zhì)成果，顯示該地區(qū)具有較好的找礦前景。

1 成礦地質(zhì)背景

1.1 大地構(gòu)造環(huán)境

調(diào)查區(qū)大地構(gòu)造單元為柴達(dá)木—華北板塊(Ⅲ)，華北陸塊(Ⅲ-5),遼吉(吉南)古元古代裂谷系(拗拉槽)(Ⅲ-52)。

1.2 礦區(qū)地質(zhì)概況

區(qū)內(nèi)出露地層主要為中生界侏羅系和白堊系。侏羅系為中統(tǒng)小東溝組、中上統(tǒng)果松組；白堊系為下統(tǒng)鷹嘴砬子組、林子頭組，上統(tǒng)小南溝組、三棵榆樹組；另有少量第四系全新統(tǒng)分布(圖1)。

圖1 迎門岔一帶通通-84-HS-10號組合異常區(qū)綜合地質(zhì)圖Fig.1 Comprehensive geological map of Tongtong-84-HS-10 combined anomaly in Yingmencha area1.第四系;2.三棵榆樹組;3.林子頭組;4.鷹嘴砬子組;5.果松組; 6.花崗斑巖;7.閃長玢巖;8.實(shí)測地質(zhì)界線;9.角度不整合界線;10.性質(zhì)不明斷層;11.推測性質(zhì)不明斷層及編號;12.產(chǎn)狀;13.片理、片麻理產(chǎn)狀;14.流面產(chǎn)狀;15.火山口(推測); 16～20.1∶20萬Rb、Be、Zr、Y、Nb水系沉積物單元素異常;21.1∶5萬水系沉積物綜合異常

區(qū)內(nèi)構(gòu)造以北東向斷裂構(gòu)造較為發(fā)育，具有多次活動特點(diǎn)，控制褶皺形態(tài)及地層分布。區(qū)內(nèi)火山機(jī)構(gòu)大多位于該方向斷裂構(gòu)造之上，推測為成礦有利構(gòu)造。北西向斷裂切斷中生界地層，推測對礦產(chǎn)有一定破壞作用。褶皺構(gòu)造位于區(qū)內(nèi)西北部中生代三源浦陸相火山盆地內(nèi)，為一不對稱向斜。

區(qū)內(nèi)巖漿巖不發(fā)育，但對稀有稀土礦產(chǎn)具有重要意義，多分布于區(qū)內(nèi)東南部。侵入巖主要為燕山晚期花崗斑巖，呈巖株?duì)町a(chǎn)出；脈巖主要為閃長玢巖、似斑狀輝石閃長巖、輝長巖。

1.3 區(qū)域化探異常特征

區(qū)內(nèi)1∶20萬水系沉積物異常為“通通-84-HS-10”號組合異常。該異常呈南北向展布，異常面積116.44 km2，異常形態(tài)呈圓形、橢圓形，Nb-Y-Zr-Rb-Be稀有稀土元素組合相互套合較好(表1、圖2)。

表1 通通-84-HS-10號組合異常單元素異常特征

圖2 通通-84-HS-10號組合異常單元素異常特征圖Fig.2 Single element abnormal characteristic diagram of Tongtong-84-HS-10 combined anomaly

異常區(qū)內(nèi)出露地層為侏羅系中上統(tǒng)果松組、白堊系下統(tǒng)林子頭組。巖性以安山巖、流紋巖、流紋質(zhì)晶屑巖屑凝灰?guī)r為主，有少量巖株?duì)罨◢彴邘r分布。該異常位于北東向、北西向構(gòu)造發(fā)育地段。從表1和圖2可以看出“通通-84-HS-10”號組合異常稀有稀土元素套合較好，面積較大，峰值高，具有明顯的濃集中心和濃度分帶，是尋找稀有稀土礦產(chǎn)的重要異常。針對該異常開展了1∶5萬水系沉積物測量工作，圈出7個稀有稀土元素綜合異常區(qū)。

2 礦化帶特征(1)吉林省第四地質(zhì)調(diào)查所.吉林省通化縣迎門岔一帶稀有稀土礦產(chǎn)調(diào)查進(jìn)展報告[R].2019.

2.1 化探異常特征

通過對1∶5萬水系沉積物測量異常進(jìn)行綜合分析及研究，確定HS1號綜合異常找礦前景區(qū)，異常區(qū)面積19.36 km2。異常區(qū)內(nèi)出露白堊系下統(tǒng)林子頭組灰綠色、紫色流紋質(zhì)凝灰?guī)r、角礫凝灰?guī)r、流紋質(zhì)晶屑巖屑凝灰?guī)r、灰紫色流紋巖、安山巖。異常由Nb5.23-Ta5.01-Zr2.79-Be1.61-Y1.35-Rb0.20-Li0.03等元素組成，異常面積大，峰值高，具有明顯的濃集中心和濃度分帶，是尋找稀有稀土礦重要的找礦前景區(qū)。在HS1號綜合異常找礦前景區(qū)開展了1∶1萬土壤測量工作，圈出11個土壤綜合異常，進(jìn)一步縮小了找礦靶區(qū)(圖3)。經(jīng)分析優(yōu)選土壤化探異常HT9、HT10號異常為找礦前景區(qū)。HT9號異常：Ta-Nb-Be-Y元素套合一般，異常呈北東向展布，指示元素:Ta、Nb、Be、Y為外帶。HT10號異常：Nb-Ta元素套合較好，異常整體不規(guī)則狀，總體呈北東向展布，局部近東西向展布，指示元素：Nb、Ta、Be、Rb、Zr、Y、Li為外帶。HT9、HT10號綜合異常面積較大，稀有稀土指示元素套合明顯，峰值較高，為有意義異常。

1.第四系全新統(tǒng);2.白堊系林子頭組;3.含鈮鉭礦化蝕變帶;4.推測火山口;5.實(shí)測地質(zhì)界線;6. 推測性質(zhì)不明斷層;7.完工探槽及編號圖3 1∶1萬土壤綜合異常圖Fig.3 1∶10 000 soil comprehensive abnormal map

2.2 高精磁異常特征

針對HS1號綜合異常找礦前景區(qū)，開展1∶1萬高精磁測量，共劃分兩個磁場區(qū)，即南部的雜亂相對抬高磁場區(qū)、北部的平穩(wěn)負(fù)磁場區(qū)。南部的雜亂相對抬高磁場特征，有火山活動構(gòu)造形跡的反映。形成的磁場多位于火山噴溢形成的環(huán)形火山口附近，推測淺部有巖體存在。北部的平穩(wěn)負(fù)磁場反映了該區(qū)大地構(gòu)造的分布特征。磁場總體為北東向分布。

根據(jù)磁場特征，共推斷10條構(gòu)造，其中北東向推斷構(gòu)造7條，北西向推斷構(gòu)造3條。推斷火山口3處，其中H3火山口出露于重點(diǎn)工作區(qū)南部，周圍磁場為正場，中部磁場為負(fù)場，推斷火山噴溢為先中性后酸性旋回。F4推斷構(gòu)造通過H3火山口中心，提供火山物質(zhì)通道。

通過對區(qū)域磁場特征解釋推斷，全區(qū)磁場差異明顯。一些微弱的磁場差異，顯然反映了火山機(jī)構(gòu)及全區(qū)構(gòu)造格局。

2.3 含鈮鉭礦化蝕變帶地質(zhì)特征

HT9號異常與推測北東向構(gòu)造F5關(guān)系密切，出露巖性為白堊系林子頭組灰白色凝灰?guī)r、晶屑巖屑凝灰?guī)r。HT10號異常與推測火山口構(gòu)造H3及推測北東向構(gòu)造F4關(guān)系密切。出露巖性為白堊系林子頭組灰白色凝灰?guī)r、晶屑巖屑凝灰?guī)r，流紋巖及少量花崗斑巖巖株。經(jīng)物、化探成果對比研究及分析，針對HT9、HT10號化探綜合異常進(jìn)行槽探工程揭露，主要巖性為凝灰?guī)r、晶屑巖屑凝灰、流紋質(zhì)晶屑巖屑凝灰?guī)r及花崗斑巖。通過對刻槽樣品進(jìn)行化驗(yàn)分析，發(fā)現(xiàn)含鈮鉭礦化蝕變帶一條，寬度約70 m，長度約1 000 m?？滩蹣悠纷罡哔|(zhì)量分?jǐn)?shù)(Nb2O5)199.5×10-6，(Ta2O5)11.2×10-6，(Nb2O5+Ta2O5)質(zhì)量分?jǐn)?shù)達(dá)到210.7×10-6。

3 找礦前景分析

經(jīng)高精磁測推斷，構(gòu)造及火山機(jī)構(gòu)與成礦作用關(guān)系密切，火山口及構(gòu)造交匯部位提供含礦物質(zhì)運(yùn)移的通道和富集場所，磁場南部存在淺部燕山晚期花崗巖隱伏巖體。燕山晚期花崗巖本身稀有稀土元素含量比較高，經(jīng)巖漿分異作用，含稀有稀土元素的熱液侵入富集形成礦源，后經(jīng)火山機(jī)構(gòu)通道噴出地表，伴隨沉積成巖作用形成該區(qū)域火山碎屑巖，導(dǎo)致該區(qū)域火山碎屑巖富含稀有稀土元素(圖4)。

圖4 推測含鈮鉭成巖模式圖Fig.4 Inferred diagenetic model diagram containing niobium and tantalum 1.早期地層;2.早期花崗巖;3.斷層破碎帶;4.鈮鉭巖漿;5.含鈮鉭火山碎屑巖;6.巖漿運(yùn)移方向

通過中大比例尺地球化學(xué)測量圈定該區(qū)稀有稀土組合元素異常，確定重點(diǎn)找礦前景區(qū)。該區(qū)域白堊系下統(tǒng)火山碎屑巖及推測淺部隱伏巖體對尋找稀有稀土礦產(chǎn)具有較好的找礦前景。

4 初步結(jié)論

查閱相關(guān)資料[1]，位于內(nèi)蒙古自治區(qū)趙井溝一帶白堊系下統(tǒng)白女羊盤組流紋質(zhì)晶屑巖屑凝灰?guī)r、火山角礫巖、凝灰?guī)r等火山碎屑巖中稀有稀土元素有較明顯的富集。本區(qū)白堊系下統(tǒng)林子頭組灰綠色、紫色流紋質(zhì)凝灰?guī)r、角礫凝灰?guī)r、流紋質(zhì)晶屑巖屑凝灰?guī)r、灰紫色流紋巖、安山巖中同樣富含稀有稀土元素，二者具有相似的成礦地層條件。經(jīng)初步分析白堊系下統(tǒng)火山碎屑巖含較高稀有稀土元素，推測晚侏羅世—早白堊世巖漿活動、火山活動帶來了大量的富含鈮、鉭等稀有稀土元素，為白堊系下統(tǒng)火山碎屑巖稀有稀土元素富集提供豐富的成礦物質(zhì)來源。

綜上所述，該區(qū)存在稀有稀土元素富集成礦需具備的構(gòu)造活動、巖漿活動、火山活動等多種地質(zhì)條件，可形成富含稀有稀土元素的火山碎屑巖。吉林省通化縣迎門岔一帶富含稀有稀土元素火山碎屑巖具有較好的找礦前景，推測深部有望找到鈮鉭工業(yè)礦體。