閩西南地區(qū)離子吸附型稀土礦床成礦地質(zhì)特征淺析

林 健

（福建省第八地質(zhì)大隊(duì)，福建 龍巖 364012）

離子吸附型稀土礦是巖體長期遭受化學(xué)、生物風(fēng)化，巖石中稀土元素析出，長石類礦物大部分變?yōu)檎惩令惖V物作為稀土陽離子的吸附劑，而稀土礦物中的稀土元素呈離子狀態(tài)游離出來。閩西南地區(qū)的離子吸附型礦產(chǎn)資源豐富，對(duì)其進(jìn)行研究，有利于資源的合理開發(fā)和利用。地處亞熱帶，氣候濕熱，雨量充沛，加上地形、地貌條件等有利因素，使酸性、中酸性花崗巖遭受強(qiáng)烈風(fēng)化，形成大面積的風(fēng)化殼，為離子吸附型稀土礦富集提供了有利條件。

1 區(qū)域地質(zhì)特征

龍巖市區(qū)域地質(zhì)構(gòu)造位置上處于閩西南拗陷帶，區(qū)域內(nèi)地層發(fā)育較齊全，燕山期花崗巖分布廣泛。

構(gòu)造—巖漿活動(dòng)強(qiáng)烈，自晚元古代開始，地殼演化各主要階段均有巖漿活動(dòng)。巖漿侵入活動(dòng)時(shí)期主要為印支期及燕山早、晚期，其次為晉寧期、加里東期和喜馬拉雅山期，呈現(xiàn)出多階段、多期次侵入活動(dòng)特征。侵入巖分布廣泛，其展布受區(qū)域構(gòu)造控制明顯，主體多呈北東向、北西向帶狀，其次呈北北東向、北東東向。區(qū)域地質(zhì)構(gòu)造位置上處于閩西南拗陷帶，區(qū)內(nèi)地質(zhì)構(gòu)造以斷裂為主，褶皺為輔。斷裂構(gòu)造控制了侵入巖和地層的分布格局，從而控制了現(xiàn)代地貌的分布，斷裂帶方向以北北東向?yàn)橹?，北西向?yàn)榇?，主要有光?武平斷裂帶、政和-大浦?jǐn)嗔褞нB江-永定斷裂帶、泰寧-龍巖斷裂帶、上杭-云霄斷裂帶。褶皺主要發(fā)生在沉積巖出露區(qū)，形成軸向北北東向的復(fù)式向斜和復(fù)式背斜，主要有明溪-武平復(fù)式向斜、胡坊-上杭復(fù)式背斜和大田-龍巖復(fù)式向斜[1]。

2 離子吸附型稀土礦床分布性特征

2.1 地質(zhì)背景

據(jù)以往調(diào)查資料，與花崗巖風(fēng)化殼密切相關(guān)的離子吸附型稀土礦各期次侵入的花崗巖體均具有稀土礦（化）現(xiàn)象，但主要集中分布于燕山早期侵入的花崗巖體[2]。含礦巖體的巖石特征，稀土元素豐度及風(fēng)化程度等直接控制著本類型稀土礦產(chǎn)的生成和展布。

2.2 風(fēng)化殼特征

離子吸附型稀土礦床的形成不僅與成礦母巖有關(guān)，而且與風(fēng)化殼的發(fā)育程度和保存程度也密切相關(guān)，含礦巖體風(fēng)化殼特征，主要包括風(fēng)化殼的面型特征和垂直分層特征。根據(jù)獨(dú)立地貌單元（山頭、山腰、山腳）的微地貌因素將風(fēng)化殼分為全復(fù)式、裸腳式、半裸式、裸露式四種類型。含礦巖體風(fēng)化殼完整的垂直分層從上到下可分表土層（A）、全風(fēng)化層（B）、半風(fēng)化層（C）、基巖（D）四層，各層厚度隨巖體所處的地貌類型及微地貌部位不同而變化，造成各礦區(qū)風(fēng)化殼發(fā)育程度及分層完整性也不盡相同。

2.3 礦體特征

由于離子吸附型稀土礦的形態(tài)主要受風(fēng)化殼形態(tài)的控制，其礦床形態(tài)多數(shù)一致，多數(shù)呈從山脊向山腳逐漸變薄的趨勢(shì)，但部分礦床因后期地形等的變化而略有不同。礦體一般分布于全風(fēng)化層的中上部，其形態(tài)及產(chǎn)狀與風(fēng)化殼分布形態(tài)和保存情況有密切的關(guān)系。

礦體呈層狀或似層狀賦存于風(fēng)化殼結(jié)構(gòu)層中的全風(fēng)化層（即B層）的中上部，平面上分布形態(tài)受風(fēng)化殼分布形態(tài)控制。因此在不同地貌單元和不同切割深度的地形中，風(fēng)化殼內(nèi)礦體有較大的差異。低丘區(qū)地貌多呈饅頭狀，礦體順地形分布，規(guī)模大，形態(tài)簡(jiǎn)單，連續(xù)性好；中丘區(qū)礦體主要分布于山頂及山腰，呈港灣狀等復(fù)雜形態(tài)；高丘區(qū)地形切割深，礦體主要分布于山脊，呈狹長條帶狀、樹枝狀等不規(guī)則形態(tài)，礦體規(guī)模較小，多呈不連續(xù)的自然塊段。礦體在垂直剖面上賦存形勢(shì)大致可分為隱伏式、半隱伏式兩種。

2.4 礦石成分、品味及賦存狀態(tài)

離子吸附型稀土礦床的表生礦物以粘土類礦物為主，如高嶺石、埃洛石、蒙脫石、伊利石、水云母等，含量一般45%～80%，表生稀土礦物（氟碳鈰礦、氟鈰礦、釔易解石、釔螢石、褐簾石等）含量少。殘留礦物以石英為主，含量35%～40%，其次是少量的殘留長石、云母和少量的副礦物（磁鐵礦、鈦鐵礦、榍石、獨(dú)居石、鋯石、鈮鉭鐵礦等）。從地表往地下，表生礦物種類多，含量漸減少，殘留原生礦物增多。

從各地重點(diǎn)工作區(qū)看，稀土平均品位（REO）一般為0.0725%～0.0963%，高為0.1079%。礦石品位變化與含礦母巖的豐度、風(fēng)化殼發(fā)育程度等有關(guān)。

各礦區(qū)稀土礦體大多賦存于全風(fēng)化層中，發(fā)育完整的風(fēng)化殼剖面中REO含量呈典型的“凸字形”[3]，但隨著地形地貌差異，曲線呈多種形態(tài)。稀土元素在花崗巖風(fēng)化殼的賦存狀態(tài)，根據(jù)前人工作研究結(jié)果有離子吸附相、類質(zhì)同象、微固體混入相、膠體相和礦物相等幾種類型。在長汀縣南塘稀土礦區(qū)作過稀土元素賦存狀態(tài)分析研究，從全風(fēng)化層至半風(fēng)化層，離子吸附相、礦物相稀土遞減，類質(zhì)同象或微固體混入相稀土含量增加[4]。

表1 龍巖地區(qū)部分稀土礦稀土配分表

3 礦床成因分析

閩西南地區(qū)稀土資源豐富，離子吸附型稀土礦廣泛分布于加里東期—燕山期中酸性—酸性侵入巖中。離子吸附型稀土礦床的成礦地質(zhì)條件和成礦作用是地幔和地殼物質(zhì)在內(nèi)、外營力作用的產(chǎn)物。內(nèi)生稀土成礦條件主要來自于花崗巖漿的分異、運(yùn)移、自變質(zhì)等綜合作用下形成含稀土元素花崗巖（含礦花崗巖），為離子吸附型稀土礦成礦提供物質(zhì)基礎(chǔ)。外生稀土成礦條件是含稀土元素花崗巖在表生（外營力）作用下，因風(fēng)化，使含稀土的礦物解體、運(yùn)移和次生富集。

3.1 內(nèi)生成礦條件

龍巖市區(qū)域地質(zhì)構(gòu)造位置上處于閩西南拗陷帶西南段，加里東期、華力西—印支期及燕山期形成的桂坑、茶地、桃溪、宣和、古田、中都、才溪、中堡、武平、姑田、蛟洋、河田、永定、羊古嶺等一系列含礦巖體。這些含礦巖體稀土元素總量一般在202ppm～360ppm，平均252ppm，鈰族稀土元素總和明顯大于釔族稀土總量。含礦巖體的巖石稀土元素豐度普遍接近或高于南嶺地區(qū)REE的平均值（229ppm），給離子吸附型稀土礦的形成提供了必備物質(zhì)基礎(chǔ)。（表1）

3.2 表生成礦條件

表生風(fēng)化作用的強(qiáng)弱和化學(xué)風(fēng)化程度與地形、氣候、水文地質(zhì)條件，以及巖石的結(jié)構(gòu)、構(gòu)造和受風(fēng)化的時(shí)間有關(guān)。一般說來，準(zhǔn)平原化地形、潮溫而溫暖的氣候條件有利于風(fēng)化殼的發(fā)育和化學(xué)風(fēng)化作用的進(jìn)行。化學(xué)風(fēng)化作用的強(qiáng)弱通常用常量元素Al、Fe+3等的富集率和稀土富集度及Ca、Na等常量元素的流失率加以表示。如長汀南塘礦區(qū)Al、Fe+3富集率分別為18.8%和259.8%，Ca、Na等的流失率分別為-88.3%和-93.09%，稀土富集度為2.56。

風(fēng)化殼保存狀態(tài)有三種：①蓋層剖面結(jié)構(gòu)完整，礦體保存完整，品位變化具上、下貧，中間富；②蓋層剝蝕殆盡，礦體基本保存完整，品位變化與①相同，但不太明顯；③蓋層剝蝕殆盡，礦體保存不完整，品位變化上富、下貧。區(qū)內(nèi)多數(shù)礦屬②種保存狀態(tài)，表明風(fēng)化殼遭到一定程度的剝蝕，礦體裸露于地表。從區(qū)域上看，除植被破壞、水土流失等因素，更重要的可能是與新構(gòu)造運(yùn)動(dòng)地殼上升活動(dòng)頻繁有觀。因而風(fēng)化殼保存狀態(tài)，已經(jīng)成為找礦工作中重要調(diào)查內(nèi)容。

綜上所述，花崗巖風(fēng)化殼離子吸附型稀土礦床的形成與第四紀(jì)新構(gòu)造運(yùn)動(dòng)有關(guān)，含礦巖體在亞熱帶潮濕氣候條件下，長石被水解，經(jīng)脫堿去硅，吸水變成高嶺石—埃洛石，稀土礦物也被水解形成離子狀態(tài)，被粘土礦物所吸附，部分形成新礦物被水帶走流失，隨著風(fēng)化作用不斷進(jìn)行，稀土礦物元素的遷移富集，最后形成了有一定厚度、規(guī)模的富含稀土并能夠回收利用的花崗巖風(fēng)化殼。

離子吸附型稀土礦其成礦條件是：①母巖稀土含量，是成礦的內(nèi)生物質(zhì)基礎(chǔ)；②稀土元素載體的易解離程度是成礦的必要條件；③中溫中濕的亞熱帶氣候是成礦的關(guān)鍵條件；④地表水滲淋形成的pH值梯度，控制著稀土分溜富集和礦體定位的決定因素；⑤新構(gòu)造運(yùn)動(dòng)的地殼上升速率和剝蝕率大體持平衡狀態(tài)，是風(fēng)化殼發(fā)育和礦體保存的根本條件。由此，花崗巖風(fēng)化殼離子吸附型稀土礦的形成，受稀土內(nèi)生條件和表生條件雙重控制，其成礦機(jī)理表現(xiàn)為有利的成礦母巖與有利的古氣候、地貌條件相結(jié)合，促使母巖礦物中的稀土元素大量轉(zhuǎn)變?yōu)轱L(fēng)化殼中的呈吸附狀態(tài)的稀土離子，從而富集成礦。

4 總結(jié)

稀土資源是我國重要的關(guān)鍵戰(zhàn)略性資源，而閩西南地區(qū)是繼贛南之后我國又一重要的稀土礦產(chǎn)區(qū)。HREE型花崗巖富硅，銪異常顯著，輕、重稀土分餾顯著。富Y的LREE型花崗巖LREE/HREE比值介于1～3之間，風(fēng)化易形成HREE型風(fēng)化殼，是今后重要的稀土資源之一。加強(qiáng)對(duì)該地區(qū)稀土資源成礦條件的研究，有利于資源的合理開發(fā)和利用。