稀土礦化探異常特征及找礦方向

王 振

（甘肅省地質(zhì)礦產(chǎn)勘查開發(fā)局第四地質(zhì)礦產(chǎn)勘查院，甘肅 酒泉 735000）

稀土是化學走起表中鑭系元素鈧、釔共十七種金屬元素的總稱，根據(jù)稀土元素原子電子層結(jié)構(gòu)和物化性質(zhì)，以及不同的元素在礦物中共生情況和不同的粒子半徑可產(chǎn)生不同的性質(zhì)特征，可以將稀土元素劃分成輕稀土和重稀土兩種類型。對于大多數(shù)的稀土元素而言，其硅酸鹽沒有層狀、架狀和鏈狀的構(gòu)造，主要為島狀，且具有較強的親氧性[1]。以稀土元素為主要組成部分的礦物，被稱為稀土礦。這種礦物在地殼中以礦物的形成存在，并攜帶大量的稀土元素，稀土礦主要可以分為作為礦物的基本組成元素、稀土以粒子化合物形式賦存于礦物晶格中一級構(gòu)成礦物的必要成分三種類型。相比于其他類型的礦石，稀土礦中的稀土元素更加容易被提取，因此具有較高的研究價值。

現(xiàn)如今已經(jīng)發(fā)展的稀土礦約有250 中，具有工業(yè)價值的稀土礦僅有50～60 種，目前具有開采價值的只有10 種左右，由此可見稀土礦在工業(yè)生產(chǎn)中的需求量較大，因此需要加大對稀土礦的開采力度，為工業(yè)生產(chǎn)提供更多的原材料。稀土礦化探是以尋找稀土礦為目標的化探方法的總稱，而化探是系統(tǒng)的測量和研究不同類型天然物質(zhì)中與自然資源有關(guān)的地球化學指標，進行資源勘查或預測的一種方法。在實際的稀土礦化探過程中主要是根據(jù)稀土礦的成礦規(guī)律、礦物特征等因素，確定找礦標志和找礦方向，從而實現(xiàn)對稀土礦的開發(fā)與挖掘。為了減少稀土礦開采工作中消耗的人力和物力，最大程度的降低在稀土礦開發(fā)過程中的安全風險，需要在開始開采之前對稀土礦化探的特征進行分析，并得出精準的找礦方向。在此次研究中主要分析的是稀土礦化探異常特征，并在此基礎(chǔ)上得出對應的稀土礦找礦方向。

1 稀土礦化探介紹

稀土礦的成礦的過程是在巖漿或熱也流體中富集后，在沉淀和礦物形成過程中進行化學元素的分配，經(jīng)過長期風化及表生作用下發(fā)生再次富集和分配，經(jīng)過多次循環(huán)，得出最終的稀土礦。由于稀土礦的成礦，周圍的土質(zhì)特征也會隨之發(fā)生不變化，形成了稀土礦床和重礦物砂等。稀土礦床既屬風化殼類型礦床，也是特殊的礦床，稀土礦化的內(nèi)生因素必須具備母巖稀土豐度與稀土元素賦存、易解的條件，風化、氣候、地表水滲透的pH值和構(gòu)造升降持平狀態(tài)等外生因素必須具有利于稀土礦的風化殼發(fā)育和保存的條件。綜合稀土礦的成礦過程以及對氣候、地形、地貌的要求，得出稀土礦形成的必要條件分別為：母巖的稀土豐富度；稀土在母巖中的賦存狀態(tài)為易風化解離的晶格；氣候為溫濕多雨氣候；低山及丘陵區(qū)，切割淺的全覆式地貌特征。另外pH 值在[5.5～6.5] 之間最有利于稀土元素的富集[2]。地殼的新構(gòu)造運動對形成和包括稀土礦的風化殼有著制約性的作用。綜合上述理論可以得出稀土礦床礦石類型以及對應特征的分析結(jié)果，如表1 所示。

2 稀土礦化探異常特征分析

在礦山區(qū)域范圍內(nèi)，稀土礦化探異常特征主要為組合異常，異常區(qū)內(nèi)主要為花崗巖，異常位于侵入巖與地層的接觸帶上，及巖體內(nèi)部。稀土礦化探異常特征組合復雜，包括多種化學元素，異常面積較大，峰值較高，具有明顯的濃集中心和濃度分帶，是化探稀土礦產(chǎn)的重要異常因素。結(jié)合稀土礦的成礦類型和特征，分別從多個異常組成方向進行異常特征分析。

2.1 成礦母巖巖相異常特征

稀土礦的成礦母巖以和燕山期花崗巖為主，其中主要為燕山早期花崗巖。母巖巖石類型包括中細粒- 中粒黑云母二長花崗巖、中粗粒- 似斑狀黑云母二長花崗巖等。稀土礦附近的母巖可以分為有色和無色兩種，其中無色巖石表面略具淺褐色泥化渾濁，而涉色一級暗灰色至一級黃白色。另外黑云母巖石能夠觀察到明顯的淡紅棕色，能夠看到顆粒內(nèi)或邊緣存在稀散分布的不透明礦物。

2.2 礦石的分層異常特征

稀土礦周圍的花崗巖風化帶呈現(xiàn)出明顯的分層異常特征，從下至上分別為新鮮基巖層、弱風化層、半風化層、全風化層、亞黏土層和腐殖土層。在稀土礦區(qū)的分層結(jié)構(gòu)中，礦體主要分布在全風化層中，根據(jù)稀土礦體埋藏的深度不同，稀土礦體的分布形式可以分為深潛式、表露式和潛伏式。在稀土礦分布的土層中稀土含量最大，通常能夠達到稀土礦母巖的三到五倍。相比之前重稀土礦的稀土元素的富集程度會大于清晰圖，并呈現(xiàn)出上部富輕稀土下部重稀土的拋物線型式。

2.3 區(qū)域地球物理場異常特征

稀土礦區(qū)域的物理場異常特征可以分為重力特征和磁場特征兩個部分，其中重力異常特征就是重力異常平面的等值線圖。觀察重力場的走向，以及重力場值的變化范圍。通過重力場異常特征的變化能夠反映出稀土礦區(qū)域內(nèi)地質(zhì)構(gòu)造運行的強烈程度，而重力的大小和高低程度也代表了不同的構(gòu)造單元[3]。而物理場中的磁場異常特征又可以劃分成航磁異常特征和古地磁特征，在稀土礦區(qū)域范圍內(nèi)搜索正磁異常點，便對不同的異常位置進行標記，記錄磁場的正值異常強度、負值異常強度以及異常范圍。這種航磁異常特征對于擴大稀土礦外圍找礦有著重要意義。古地磁異常特征就是分析稀土礦的巖漿活動，以豐山礦田為例，該區(qū)域的巖漿活動分為兩期，第一期為花崗閃長斑巖漿活動，第二期為石英閃長斑巖巖漿活動，相比之前第一期巖漿活動范圍更大，影響周圍礦石剩磁方向的程度更大，由此可見花崗閃長斑巖漿是該稀土礦區(qū)成礦的主要熱源來源。

表1 稀土礦類型與對應特征表

2.4 稀土礦地球化學異常特征

在稀土礦不同的成礦階段，其內(nèi)部的化學成分也隨之發(fā)生變化。一般來講稀土礦中的地球化學異常特征可以分為主量元素異常特征、微量元素異常特征以及稀土元素異常特征等多種類型，在稀土礦風化殼中主量元素具有二氧化硅含量高、強副鋁，原巖堿含量高、鎂、鈣、鈦、錳等金屬含量較低的特征，隨著稀土礦風化程度的逐漸增加，其內(nèi)部的鈉和鉀兩種元素的含量均呈現(xiàn)出下降趨勢。稀土礦在微量元素的組成上，不同的層次中包含的微量元素特征基本一致，均富集銣、釷、鉭、鈰、釹和釤等稀土元素，而虧損鋇、鈮、鍶和銪等元素，其他成礦元素例如鈮、錫和鎢含量較低。

2.5 化探異常特征

根據(jù)稀土礦區(qū)內(nèi)化探掃描袁術(shù)數(shù)據(jù)的統(tǒng)計和分析，從稀土微量元素異常特征數(shù)據(jù)和異常剖析圖中可以判斷該區(qū)域內(nèi)稀土元素的發(fā)育情況，以及分布特征。從遙感化探的角度來看，稀土礦區(qū)巖漿巖地貌遙感影像具有淺紫灰、綠、暗綠色彩明顯或隱晦的環(huán)帶或弧線狀特征，環(huán)內(nèi)影紋較粗，水系多呈放射狀。

3 稀土礦成礦規(guī)律與找礦方向

結(jié)合稀土礦的異常特征分析結(jié)果，得出稀土礦的成礦規(guī)律，并確定找礦標志與找礦方向。

3.1 成礦規(guī)律

依據(jù)稀土礦不同的地貌特征建立三種成礦模式，分別為平緩山頂、低緩山丘和緩傾山脊，稀土礦體在山體中的成礦分布情況如圖1 所示。

其中平緩商定的整體海拔較高，但延伸較長且寬度較大，山頂?shù)钠露群推鸱潭容^為平緩，對于稀土礦巖石風化層的保存較好。低緩山丘地形平緩，高度差較小，其中的稀土礦巖石風化層以全覆式為主，局部出現(xiàn)裸腳式。稀土礦礦體呈現(xiàn)出一種“一個山包就是一個礦體”的特征。在緩傾山脊地貌環(huán)境中，由于海拔較高且分化速率較低，因此稀土礦花崗巖的風化層較薄稀土礦體主要賦存在緩傾的山脊上。

3.2 找礦標志與找礦方向

參考稀土礦化探異常特征分析結(jié)果以及稀土礦的成礦規(guī)律，分別從地層、構(gòu)造、巖漿巖、圍巖蝕變、物探及地球化學異常等多個方面確定找礦標志。以物探及地球化學異常找礦標志為例，該類型標志的確定就是強度較高的組合異常，與用物探方法探測的斷裂- 接觸帶構(gòu)造或構(gòu)造交匯部位，是存在隱伏稀土礦礦體的可靠找礦標志。同理可以根據(jù)稀土礦礦床內(nèi)勘查線鉆孔中不同標高礦石的La、Ce 等稀土元素的質(zhì)量分數(shù)與含量，可以判斷稀土礦在礦體中的位置，進而推斷礦體的規(guī)模。

圖1 不同地貌類型稀土礦成礦模式示意圖

4 結(jié)語

前人在稀土礦區(qū)圈定的化探異常，濃集中心明顯，濃度分帶性清除，異常強度大，峰值高，個元素異常相互嵌套，從而在異常區(qū)內(nèi)已有稀土成礦事實，化探異常為礦致異常。通過對稀土礦化探異常特征的分析，并在此基礎(chǔ)上確定對應的找礦標準和方向，為實際的稀土礦開發(fā)提供有價值的參考數(shù)據(jù)，減少稀土礦開發(fā)的勘探成本。