江西贛縣峰山重稀土礦床地質(zhì)、地球化學(xué)特征及意義

張青 陳斌鋒 張興文

*收稿日期：20200428修訂日期：20200725責(zé)任編輯：譚桂麗

基金項(xiàng)目：江西省地質(zhì)勘查基金管理中心“江西省贛縣—定南縣稀土礦調(diào)查評(píng)價(jià)（編號(hào)：20090211）”和國(guó)土資源部、工業(yè)與信息化部、財(cái)政部“贛州市稀土資源遠(yuǎn)景評(píng)價(jià)（編號(hào)：財(cái)建[2013]559號(hào)、贛財(cái)建[2013]121號(hào)”項(xiàng)目聯(lián)合資助。

第一作者簡(jiǎn)介：張青，1988年生，男，工程師，主要從事地質(zhì)礦產(chǎn)勘查工作。Email：361729248@qq.com。

通信作者簡(jiǎn)介： ， 年生， ，，。

摘要： 通過(guò)對(duì)江西贛縣峰山重稀土礦床的地質(zhì)和地球化學(xué)特征進(jìn)行研究，進(jìn)一步探討重稀土元素的富集規(guī)律及地質(zhì)意義。贛縣峰山花崗巖體風(fēng)化殼離子吸附型高釔低銪型重稀土礦床位于大埠巖體西部，是大埠花崗巖體高度分異演化的產(chǎn)物，成礦母巖以黑云母二長(zhǎng)花崗巖為主。地球化學(xué)特征顯示：花崗巖SiO2含量較高（70.42%～75.85%），Al2O3>（CaO+K2O+Na2O），屬于鋁過(guò)飽和系列巖石;CaO、MgO含量偏低， 屬于高硅、富堿、貧鈣鎂過(guò)鋁質(zhì)高分異花崗巖?；◢弾rΣCe/ΣY平均值為0.90，屬于重稀土富集型。Eu呈明顯負(fù)異常，多數(shù)樣品Ce呈弱負(fù)異常，表明稀土元素發(fā)生了不同程度的分異和富集，成巖作用和風(fēng)化作用共同導(dǎo)致了微量元素和稀土元素發(fā)生不同程度的分異和富集。

關(guān)鍵詞： 離子吸附型重稀土礦床;重稀土元素;高分異花崗巖;地球化學(xué)特征

中圖分類號(hào)：P618.7

文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

文章編號(hào)：20961871（2020）0435909

贛南地區(qū)是我國(guó)離子吸附型稀土礦的首次發(fā)現(xiàn)地和主要礦產(chǎn)地[18]。大埠復(fù)式巖體是贛南地區(qū)重要的重稀土成礦母巖，地表出露面積達(dá)515 km2。近些年來(lái)，贛南地區(qū)實(shí)施了“江西省贛縣—定南縣稀土礦調(diào)查評(píng)價(jià)”項(xiàng)目和“贛州市稀土資源遠(yuǎn)景評(píng)價(jià)”項(xiàng)目，最新的地質(zhì)調(diào)查成果顯示，該區(qū)發(fā)現(xiàn)了8處具有大型規(guī)模的稀土礦產(chǎn)地[9]。峰山重稀土礦床位于大埠復(fù)式巖體西側(cè)，通過(guò)對(duì)峰山重稀土礦床進(jìn)行地質(zhì)、地球化學(xué)特征研究，為進(jìn)一步研究該礦床的成因提供元素地球化學(xué)信息，并為贛南地區(qū)尋找同類型重稀土礦床提供勘查示范和參考資料。

1 區(qū)域地質(zhì)概況

贛縣峰山重稀土礦床位于南嶺EW向復(fù)雜構(gòu)造帶東段北側(cè)與武夷新華夏系隆起褶皺帶西緣交接復(fù)合部位，贛州盆地東南緣[1012]。區(qū)內(nèi)構(gòu)造巖漿活動(dòng)頻繁，富含稀土元素的成礦巖體分布廣泛，大面積分布富含稀土元素的燕山期花崗巖體，花崗巖風(fēng)化殼較發(fā)育，區(qū)內(nèi)具有優(yōu)越的成礦地質(zhì)條件（圖1）。該區(qū)主要的稀土成礦母巖為大埠巖體（ηγJ3），該巖體為高硅、富堿、貧鈣鎂過(guò)鋁質(zhì)高分異花崗巖體[13]，總體呈NE向展布，受NE向斷層控制，侵入于震旦紀(jì)、寒武紀(jì)、二疊紀(jì)和侏羅紀(jì)地層中。巖體地表平面呈NE向長(zhǎng)軸紡綞狀，面積約274 km2。該區(qū)氣候和地理環(huán)境適合風(fēng)化殼的形成，已知稀土礦床（點(diǎn)）數(shù)量眾多，是南嶺稀土成礦帶重要的成礦部位之一[12，14]。

2 礦床地質(zhì)特征

研究區(qū)位于大埠巖體西北部（圖2），巖體主要侵入寒武紀(jì)變質(zhì)巖中。該區(qū)脆性斷層發(fā)育，主要為NE向和近EW向2組斷裂，韌性剪切帶沿NE向斷裂帶展布，主要發(fā)育于研究區(qū)東部。

2.1 成礦母巖

成礦母巖為大埠巖體燕山早期巖體，具有多期活動(dòng)性，自早期到晚期演化過(guò)程中，巖體結(jié)構(gòu)為中粗粒似斑狀中細(xì)粒似斑狀細(xì)粒含斑狀。斑晶含量由斑狀少斑含斑依次遞減，均為黑云母二長(zhǎng)花崗巖。巖體主要為中粒斑狀黑云母二長(zhǎng)花崗巖、中細(xì)粒少斑狀黑云母二長(zhǎng)花崗巖、細(xì)粒含斑黑云母二長(zhǎng)花崗巖，成分主要由斜長(zhǎng)石、鉀長(zhǎng)石、石英、黑云母等組成。斑晶以鉀長(zhǎng)石為主，其次為斜長(zhǎng)石。早期巖石基質(zhì)粒徑為2～5 mm，晚期巖石基質(zhì)粒徑為0.7～2 mm。

母巖中的稀有稀土礦和鈦鐵礦含量較高，硫化物礦物中常見(jiàn)輝鉬礦和黃鐵礦。副礦物組合類型表現(xiàn)為：中粒斑狀、中細(xì)粒少斑狀黑云母二長(zhǎng)花崗巖為獨(dú)居石磷灰石型;細(xì)粒含斑黑云母二長(zhǎng)花崗巖為鋯石型。

巖石自交代作用與次生蝕變作用較強(qiáng)烈，蝕變種類多且范圍廣，以自交代蝕變作用為主，表現(xiàn)為鉀長(zhǎng)石化、鈉長(zhǎng)石化、白云母化、硅化，局部見(jiàn)綠泥石化、綠簾石化和葉蠟石化。

2.2 風(fēng)化殼

研究區(qū)屬中低山地貌，海拔173.3～1 016.4 m，風(fēng)化殼出露標(biāo)高136～619 m，相對(duì)切深100～200 m。風(fēng)化殼具面型分布，厚3～27 m，平均厚10.63 m。山體形態(tài)多呈不規(guī)則渾圓狀或尖錐狀，山坡下沖溝呈放射狀。風(fēng)化殼主要發(fā)育在平緩的山頂和山坡上，植被發(fā)育較好。部分植被不發(fā)育的低丘地帶，常見(jiàn)眾多切溝，形成新的沖溝，風(fēng)化殼遭受破壞。此外，部分山頂和山坡風(fēng)化殼被剝蝕，裸露的基巖中發(fā)育少量花崗巖風(fēng)化球。

礦區(qū)風(fēng)化殼自上而下分為表土層、全風(fēng)化層和半風(fēng)化層。表土層一般厚0～4 m，分為腐植土蓋層和黏土層，一般山脊和山腰薄，山腳厚，SRE2O3品位為0.006%～0.037%，多數(shù)不含礦。全風(fēng)化層厚2～27 m，呈褐紅色、肉紅色、紫紅色、黃褐色，少部分呈灰白色，質(zhì)地較均一，結(jié)構(gòu)松散，造巖礦物多數(shù)已被風(fēng)化解體。長(zhǎng)石被絹云母交代，殘留物呈板狀或柱狀，大小為1 mm×3 mm，多數(shù)被高嶺土取代呈土狀，手搓具滑感;石英顆粒較粗，粒徑為1～7 mm，呈灰白色;黑云母多析出鐵質(zhì)，部分蝕變?yōu)榘自颇?。微裂隙較發(fā)育，裂隙被黏土礦物充填，黏土含量一般為30%～50%，一般山脊和山腰厚，山腳薄，SRE2O3品位一般為0%～0.197%，礦體主要賦存于該層中下部。半風(fēng)化層厚數(shù)米至幾十米，黏土含量為10%～20%，長(zhǎng)石多呈碎粒狀，局部發(fā)育高嶺土化，錘之易呈碎塊狀，SRE2O3品位一般為0.01%～0.02%，僅少部分樣品含有稀土礦化[15]。

2.3 礦體

礦體主要分布于大埠巖體花崗巖風(fēng)化殼中，一般長(zhǎng)1 000～3 000 m，寬1 000～2 000 m，厚1.0～16.0 m，平均厚5.5 m，大多數(shù)稀土礦體賦存在10 m以淺的風(fēng)化殼中。平面上，礦體多數(shù)呈闊葉狀、圓狀或橢圓狀，少數(shù)邊界被非礦工程分割成不規(guī)則的多邊形或梅花形。剖面上，礦體呈似層狀，隨地形波狀起伏，厚薄不一（圖3）。礦體總體傾角較地形坡度略平緩，山頂傾角一般為5°～10°，山坡傾角為20°～30°。一般山頂?shù)V體較厚，山脊礦體厚度次之，山坡兩翼及坡腳礦體較薄。礦區(qū)風(fēng)化殼遭受剝蝕作用較強(qiáng)烈，大部分重稀土礦體被剝蝕出露于地表。單工程SRE2O3品位為0.020%～0.109%，平均品位為0.044%，TRE2O3（稀土全相）品位為0.032%～0.226%，平均品位為0.063%。礦石產(chǎn)品配分結(jié)果顯示，重稀土元素總量占比60.54%，Y2O3含量占比39.28%，Eu2O3含量占比0.44%，屬于高釔低銪型重稀土礦床。

2.4 礦物

礦石礦物主要由黏土礦物、石英、殘余長(zhǎng)石、云母組成，其次為花崗巖中難風(fēng)化分解的磁鐵礦、鈦鐵礦、鋯石、獨(dú)居石、榍石和磷灰石等。礦石中黏土礦物主要有高嶺石、埃洛石、水云母等，含量為15%～40%，石英含量為40%～45%，殘余長(zhǎng)石含量為10%～25%，云母含量約5%。在風(fēng)化殼形成過(guò)程中，黏土礦物是稀土離子的良好載體。

3 樣品特征及分析方法

3.1 樣品特征

為了解礦石及圍巖的物質(zhì)成分，進(jìn)一步研究花崗巖基巖及風(fēng)化殼主量、微量及稀土元素的含量及其分布特征，在研究區(qū)風(fēng)化殼發(fā)育較完整的地區(qū)，在人工及自然剖面上，自上而下分別按全風(fēng)化層、半風(fēng)化層和基巖層（全層組合采樣）依次采集了19件樣品，其中全風(fēng)化層樣品6件，半風(fēng)化層樣品6件，基巖層樣品7件，樣品重約2 kg，具體采樣位置見(jiàn)圖2。

3.2 分析方法

采集的19件樣品均在江西省地質(zhì)礦產(chǎn)勘查開(kāi)發(fā)局贛南中心實(shí)驗(yàn)室完成樣品加工與實(shí)驗(yàn)測(cè)試工作，具體測(cè)試流程如下。

（1）硅酸鹽全分析測(cè)試流程。將巖石粉碎、粗碎至厘米級(jí)塊體，選取無(wú)蝕變及脈體穿插的新鮮樣品，用純化水沖洗干凈，烘干并粉碎至200目。

（2）主量元素測(cè)試流程。將粉末樣品稱重量后加Li2B4O7（1∶8）助熔劑混合，使用熔樣機(jī)加熱至1 150 ℃使其在金鉑坩堝中熔融成均一的玻璃片體。使用分光光度計(jì)（722 N）和原子吸收分光光度計(jì)（CAAM2001）測(cè)試，誤差<1%。

（3）微量元素測(cè)試流程。將200目粉末樣品稱重量后置于聚四氟乙烯熔樣罐并加入HF+HNO3溶液，在干燥箱中將高壓消解罐保持190 ℃，72 h后取出，經(jīng)過(guò)趕酸儀并將溶液定容為稀溶液上機(jī)測(cè)試。使用原子吸收分光光度計(jì)（CAAM2001）、原子熒光光度計(jì)（HGY1011 A）和ICPMS PH計(jì)（NexION 300x，STARTER 3100）完成測(cè)試，監(jiān)控標(biāo)樣GSR2顯示測(cè)試數(shù)據(jù)誤差<5%，部分揮發(fā)性元素及極低含量元素的分析誤差<10%。

4 測(cè)試結(jié)果

4.1 主量元素

峰山重稀土礦床成礦母巖主量元素含量見(jiàn)表1。贛縣峰山重稀土礦床花崗巖SiO2含量為70.42%～75.85%，Al2O3>（CaO+K2O+Na2O），屬于鋁過(guò)飽和系列巖石。CaO、MgO含量偏低，屬高硅、富堿、貧鈣鎂過(guò)鋁質(zhì)高分異花崗巖。從早期到晚期，隨著SiO2含量的增加，巖石中的CaO、FeO、MgO含量減少。礦石化學(xué)成分的變化與花崗巖風(fēng)化作用及其稀土礦化富集過(guò)程相關(guān)，巖石出現(xiàn)不同程度的脫硅富鋁，SiO2含量明顯減少，但有少數(shù)例外，各巖石Al2O3含量均明顯增高，CaO、K2O和Na2O含量減少，MgO含量基本穩(wěn)定，表明長(zhǎng)石等礦物減少，黏土礦物增多，礦石的化學(xué)成分變化與礦物變化相吻合（圖4）。

4.2 微量元素

峰山重稀土礦床花崗巖微量元素含量見(jiàn)表2。贛縣峰山重稀土礦床花崗巖微量元素變化范圍較廣，如Li含量為（5.58～221.00）×10-6，Mo含量為（0.40～87.60）×10-6，Mn含量為（111～3 703）×10-6，Ti含量為（173～3 029）×10-6，Cr含量為（0.35～72.00）×10-6，Ba含量為（9.7～455.0）×10-6，F(xiàn)含量為（107～2 041）×10-6?；◢弾r地殼標(biāo)準(zhǔn)化微量元素蛛網(wǎng)圖如圖5所示。

4.3 稀土元素

峰山重稀土礦床花崗巖稀土元素含量見(jiàn)表3，花崗巖球粒隕石標(biāo)準(zhǔn)化稀土元素配分曲線圖如圖6所示。花崗巖稀土元素總量為（122.70～624.40）×10-6，平均值為260.49×10-6，稀土元素總量整體較高，是有利的成礦母巖。ΣCe/ΣY為0.17～2.48，平均值為0.90，說(shuō)明成礦母巖以重稀土元素為主。δEu平均值為0.27，δCe平均值為0.39，均呈明顯負(fù)異常。

5 討論

5.1 微量元素富集規(guī)律

微量元素對(duì)成巖成礦作用具有重要意義[1721]。由峰山重稀土礦床花崗巖地殼標(biāo)準(zhǔn)化微量元素蛛網(wǎng)圖（圖5）可知，在次生成礦作用過(guò)程中，Li、Be、Nb、Ta、Pb、U、Rb、Zr、Hf、W、Sn、Cs、Mo、Bi等普遍富集，Cu、Ag、Ni、Sc、Ti、V、Co、Sr、In、Ba、As等不同程度虧損，Sb、Mn、Cr、Cd、F等無(wú)顯著變化。在表生地球化學(xué)過(guò)程中，從全風(fēng)化層到半風(fēng)化層再到基巖層，Sb和F具有由虧損到正常的變化趨勢(shì)，表明風(fēng)化過(guò)程導(dǎo)致成礦母巖Sb和F丟失。

通過(guò)分析峰山重稀土礦床微量元素地球化學(xué)特征，認(rèn)為成巖作用和風(fēng)化作用共同決定了風(fēng)化殼離子吸附型稀土礦床中各類微量元素富集與虧損的變化規(guī)律。成礦母巖高分異演化過(guò)程中，經(jīng)過(guò)巖漿充分演化，再到演化晚期，成礦母巖

逐漸富集鈮鉭鋰鈹鋯鉿鎢錫等成礦元素。因此，微量元素地球化學(xué)特征研究不僅有助于理解母巖的成巖作用，也為認(rèn)識(shí)表生風(fēng)化過(guò)程中元素遷移和富集的成礦作用提供直接的元素地球化學(xué)信息。

5.2 稀土元素富集規(guī)律

峰山重稀土礦床花崗巖的稀土元素總量整體較高，是有利的成礦母巖，巖體的稀土元素配分型式以重稀土元素為主。此外，花崗巖球粒隕石標(biāo)準(zhǔn)化稀土元素配分曲線為海鷗型[13]，（La/Sm）N平均值為3.08，輕稀土元素分餾明顯。（Gd/Yb）N 平均值0.93，重稀土元素分餾不明顯。δEu平均值為0.27，呈明顯的負(fù)異常。多數(shù)樣品具有Ce弱負(fù)異常，說(shuō)明巖體早期為輕稀土礦化，經(jīng)過(guò)巖漿演化，晚期逐漸富集重稀土元素與鈮鉭鋰鈹鋯鉿鎢錫等成礦元素，且?guī)r漿大面積上侵，造成該區(qū)輕、重稀土混雜現(xiàn)象。

6 結(jié) 論

（1）峰山重稀土礦床主要發(fā)育表土層、全風(fēng)化層和半風(fēng)化層，稀土元素主要富集在全風(fēng)化層，屬于風(fēng)化殼離子吸附型稀土礦，為高釔低銪型重稀土礦床。

（2）峰山重稀土礦床的成礦母巖為黑云母二長(zhǎng)花崗巖，屬高硅、富堿、貧鈣鎂過(guò)鋁質(zhì)高分異花崗巖。高分異花崗巖演化、花崗巖風(fēng)化作用與稀土礦化富集密切相關(guān)，巖體演化早期與輕稀土元素關(guān)系密切，經(jīng)過(guò)巖漿演化，晚期逐漸富集重稀土元素及鈮鉭鋰鈹鋯鉿鎢錫等成礦元素。

（3）分異演化作用和表生風(fēng)化作用是控制風(fēng)化殼離子吸附型稀土礦床微量元素和稀土元素遷移、富集的重要因素。

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Geological，geochemical characteristics and significance of Fengshan HREE deposit in Ganxian district， Jiangxi Province

ZHANG Qing， CHEN Binfeng， ZHANG Xingwen

（Gannan Geological Survey Party， Bureau of Geology and Exploration and Development of Mineral Researches of Jiangxi Province， Ganzhou 341000， China）

Abstract：By studying the geological and geochemical characteristics of Fengshan heavy rare earth element （HREE） deposit in Ganxian of Jiangxi Province， the paper further discusses the enrichment rule and geological implication of HREEs. The ionadsorption high Y low Eu HREE deposit of Fengshan granite weathering crust is located in the west of Dabu rock mass， with biotite monzogranite as the main metallogenic parent rock. The geochemical characteristics show that the SiO2 content （70.42%～75.85%） in granite is high， Al2O3>（CaO+K2O+Na2O）， belonging to the aluminum supersaturation series， with low CaO and MgO content， belonging to high silicon， rich alkali， poor calciummagnesium peraluminous highly differentiated granite. The average ΣCe/ΣY of granite is 0.90， belonging to HREE enrichment type. The obvious negative Eu anomaly， and weak negative Ce anomaly in most samples show different degrees of differentiation and enrichment of REEs， which are caused by both the diagenesis and weathering process.

Key words：ionadsorption HREE deposit; heavy rare earth element; highly differentiated granite; geochemical characteristics