云南盈江縣石嶺卡稀土礦成礦條件及找礦方向

王勝江，燕利軍，陳曹軍，嚴志安

(云南省地質(zhì)調(diào)查院，云南 昆明 650051)

云南盈江縣石嶺卡地區(qū)位于怒江斷裂以西，隸屬波密-騰沖錫鐵銅鉛鋅多金屬成礦帶南段。大地構(gòu)造位置為岡底斯-察隅弧盆系，主要屬班戈-騰沖巖漿弧。區(qū)域主要出露元古界、古生界二疊系及新生界地層，各時代的地層均受到了不同程度的變質(zhì)作用；區(qū)內(nèi)巖漿活動極為頻繁，地質(zhì)構(gòu)造復雜，褶皺、斷裂較為發(fā)育，斷裂構(gòu)造主要為北東向，局部為見北西向的次級斷裂，褶皺總體軸線南北向、北東向展布，與主要構(gòu)造帶方面基本一致。礦區(qū)主要出露斷層南東一帶出露少量的下二疊統(tǒng)邦讀組(P1b)，該地層為一套淺變質(zhì)的碎屑巖建造，巖性主要為粉砂質(zhì)板巖、絹云板巖。

1 成礦背景

石嶺卡地區(qū)巖漿巖廣泛發(fā)育，主要沿北東向呈帶狀分布，巖漿活動以喜馬拉雅期最為強烈，主要為古近紀始新世(E2)中酸性為侵入體，而區(qū)內(nèi)火山活動主要表現(xiàn)為新近系火山噴發(fā)活動，形成了一套基性火山巖建造。區(qū)內(nèi)成礦作用以與古近紀始新世(E2)中酸性為侵入體相關的表生成礦作用為特點，形成一系列規(guī)模大小不一的離子吸附型稀土礦床(點)，礦床的形成明顯受中酸性侵入體形成的風化殼控制，成礦母巖為古近紀始新世中粗粒二長巖，酸性花崗巖體是成礦作用的主要因素(圖1)。古近紀始新世花崗巖分為三種巖石類型。

圖1 盈江地區(qū)石嶺卡巖體風化殼及稀土礦化分布圖Fig 1.Distribution Map of Weathering Crust and REE Deposit of Shilingla Rock Body in Yingjiang Area1-第四系全新統(tǒng)；2-第四系更新統(tǒng)；3-二疊系邦讀組；4-古近紀中粒鉀長花崗巖；5-古近紀細粒二長花崗巖；6-古近紀中粒二長花崗巖；7-古近紀粗粒二長花崗巖；8-三疊系粗粒二長花崗巖；9-地層界線；10-角度不整合界線；11-巖相界線；12-斷層及編號；13-見礦鉆孔及編號，14-未見礦鉆孔及編號；15-巖體風化殼；16-工業(yè)品位稀土礦體及編號；17-低品位稀土礦體及編號；18-石嶺卡研究區(qū)

(1)中細粒黑云二長花崗巖(E2ηγa)：分布在研究區(qū)西北部，灰白色，具中細粒花崗結(jié)構(gòu)，局部具不等粒結(jié)構(gòu)，塊狀構(gòu)造。礦物成分主要由鉀長石(含量30%±)、斜長石(含量35%±)、石英(含量25%±)、黑云母(含量8%±)，角閃石(<1%)組成。副礦物主要有磁鐵礦、鋯石、石榴石、綠簾石等。

(2)中粗粒黑云二長花崗巖(E2ηγb)：主要在研究區(qū)西部、北部零星分布，淺肉紅色，具中粗?；◢徑Y(jié)構(gòu)，局部具似斑狀結(jié)構(gòu)，塊狀構(gòu)造。主要由鉀長石(含量35%±)、斜長石(含量30%±)、石英(含量25%±)、黑云母(含量8%±)組成。局部見似斑晶(含量10%±)，主要為鉀長石及少量的斜長石；副礦物主要有磁鐵礦、鈦鐵礦、鋯石、磷灰石、綠簾石。斜長石多為半自形柱狀、柱粒狀、自形板狀，常見鈉長石聚片雙晶，個別有環(huán)帶構(gòu)造，礦物中心多已絹云母化，邊緣蝕變較弱；鉀長石呈半自形-它形粒柱狀、板粒狀，一般發(fā)育格子雙晶，偶有卡氏雙晶，具顯微條紋構(gòu)造，主要為微紋長石，另有正長石；石英為他形粒狀，個別波狀消光明顯，部分石英可與鉀長石形成蠕英結(jié)構(gòu)；黑云母呈自形-半自形片狀，常見鋯石、榍石細小包體。

(3)中粗粒黑云二長花崗巖(E2ηγc)：研究區(qū)大部地區(qū)均有分布，灰白色，中粗?；◢徑Y(jié)構(gòu)，局部似斑狀花崗結(jié)構(gòu)，塊狀構(gòu)造。斜長石(30%±，d=4mm～7mm)呈半自形-自形板狀，部分為粒狀，部分絹云母化、泥化，發(fā)育環(huán)帶構(gòu)造；鉀長石(25%±，d=3.5mm～8mm)以自形-半自形板狀為主，少量它形粒狀、板粒狀，發(fā)育格子雙晶、條紋狀構(gòu)造，部分交代斜長石，弱絹云母化；石英(25%±，d=3.5mm～7mm)呈它形粒狀，具波狀消光；黑云母(10%±，d=3mm～5mm)呈自形、半自形片狀集合體，個別半自形鱗片狀集合體，局部聚集呈團塊狀；偶見角閃石(0～3%)相伴混生于白云母中。副礦物主要有鋯石、褐簾石、磁鐵礦、赤鐵礦、榍石、綠簾石等。

2 礦體特征及配分類型

礦體主要分為SV1和SV2兩條礦體，平面形態(tài)受地形地貌控制，局部被溝谷分割，呈不規(guī)則面狀、掌枝狀分布。剖面形態(tài)隨地形起伏而變化，整體呈層狀、似層狀。礦體厚度隨風化完厚度而變化，與地貌特征相關。一般沿山脊厚，往兩側(cè)山坡逐漸變薄。由17個取樣鉆工程控制，其中2個孔未見礦，15個孔見礦，見礦率88.24%，工礦體業(yè)礦體厚1.97m～9.20m，平均厚度3.70m。低品位礦體厚1.20～13.25m，平均厚度4.70m。平均品位0.591ω%。其中SV1礦體賦存于始新世細中粗粒二長花崗巖(E2ηγa、E2ηγb、E2ηγc)中，由5個取樣鉆工程控制，礦體面積5.95km2。工業(yè)礦體平均厚度3.70m，平均品位0.1057ω%，低品位礦體平均厚4.80m，平均品位0.581ω%；SV2為低品位礦體，賦存于始新世中粗粒二長花崗巖(E2ηγc)中，由4個取樣鉆工程控制，礦體平均厚度3.98m，平均品位0.0673%。礦體面積1.93km2。

礦石組分簡單，由花崗巖風化而成，繼承了原巖礦物成分，主要為石英、粘土礦物及少量黑云母和未完全風化的長石等。根據(jù)稀土分量來看，屬于輕稀土富集型。

3 巖體風化殼特征及礦化變化分帶

3.1 巖體風化殼特征

石嶺卡礦區(qū)主要分布在云南省德宏州盈江縣新城鎮(zhèn)第四系盆地北東的石嶺卡村，南西至松山下寨，北東至老空山。礦體呈北東向帶狀展布，東西長7km，南北長10km，異常面積大于70km2，向北東延伸出圖外，地勢北-北東高，東-南西低，氣候溫熱潮濕，巖體化學、物理風化作用強烈，形成廣泛分布的風化殼，風化殼厚度一般為5m～25m，其厚度、風化程度與地形地貌關系密切，如盆-山接觸帶及坡度較緩處花崗巖風化殼厚度較厚，可達20m～25m，而坡度相對陡傾的地方，風化殼厚度一般在5m～8m左右。

風化殼根據(jù)風化程度的不同，按顏色、結(jié)構(gòu)、構(gòu)造和礦物成分的解離、新生狀況等綜合特征，從地表至基巖呈現(xiàn)層狀結(jié)構(gòu)，各分層之間為過渡漸變，自上而下可分為表土層、全風化層、半風化層、基巖(圖2)。

圖2 風化殼垂直剖面示意圖Fig 2.Sketch Map of Vertical Section of Weathering Crust

(1)表土層：在風化殼中廣泛存在，通常上部為腐殖土層下部為黏土層，原巖結(jié)構(gòu)完全消失，礦物組分以粘土礦物為主，石英較少。土體結(jié)構(gòu)緊密，孔隙較少，手搓略具滑感，肉眼可見細小鱗片狀絹云母。頂部(0～0.40m)為黑色、褐黑色腐殖土；下部(1m～3m)為灰黃、黃褐色、磚紅色，該層風化程度高，以化學風化為主，巖石礦物多已黏土化，黑云母氧化為高價鐵，因而呈灰黃、黃褐或略帶磚紅色，由黏土(65%～70%)、石英砂、花崗巖及脈石英碎塊等組成，結(jié)構(gòu)疏松，孔隙發(fā)育，不保留原巖結(jié)構(gòu)。該層中見10%～30%左右的砂礫，粒徑2mm～5mm左右。呈棱角狀，本層為全風化層的保護層，一般稀土含量較低，僅局部可形成礦體。與下伏全風化層多呈漸變過渡關系。突變時，本層與下伏全風化層界線較為清楚，劃分標志為土體顏色由磚紅色明顯轉(zhuǎn)變?yōu)闇\黃色。

(2)全風化層：以淺灰白色、灰黃色及少量淺肉紅色為主，原巖結(jié)構(gòu)構(gòu)造已消失，但大部分礦物特征仍保留，主要由石英、黏土組成，局部保留長石外形，并見少量云母及電氣石。呈疏松多孔狀，手搓易碎，本層以化學風化為主，鋁硅酸鹽礦物已黏土化。一般厚5m～14.6 m，本層稀土含量高，為稀土礦主要賦存部位。與下伏半風化層呈漸變過渡關系。

(3)半風化層：以灰白色、少量灰黃色為主，巖石較松散，基本保留原巖結(jié)構(gòu)構(gòu)造，長石大部分已風化成高嶺土等粘土礦物，本層化學風化弱，本層上部尚可形成稀土礦體，但礦石品位和礦石質(zhì)量相對較差且浸取率較低，一般厚2m～25m。本層與下伏弱風化層呈漸變過渡關系。

(4)基巖：灰白、淺灰白色，具中-粗粒結(jié)構(gòu)，塊狀構(gòu)造。巖石礦物組分以長石為主，石英次之、黑云母較少。少部分長石蝕變?yōu)檎惩令惖V物，石英呈它形粒狀，黑云母為半自形鱗片狀，退色蝕變?nèi)?。巖石保存花崗結(jié)構(gòu)構(gòu)造，為稀土成礦母巖。巖石較為堅硬完整，不含礦。

通過野外調(diào)查得出的結(jié)論是：全風化層為主含礦層，半風化層次之，全風化層的中下部半風化層上部部位稀土含量最高。

3.2 稀土礦體垂向變化特征

稀土礦體主要賦存于全風化層中，在表土層和半風化層局部也有礦化顯示，從巖性特征來看，一般出露細粒二長花崗巖的位置稀土品位明顯較差，其原因是細粒二長花崗巖粒度細，礦物顆粒均勻，抗風化能力比不均勻的礦物顆粒較強，巖石風化弱，含稀土礦物解離程度差，粘土礦物吸附稀土元素的能力也較差。稀土礦主要出露在中-粗粒二長花崗巖中，稀土含量較高，原巖顆粒不均勻，抗風化能力相對細粒的二長花崗巖弱，巖石容易風化，含稀土礦物解離程度好，粘土礦物吸附稀土元素的能力較強。礦體中稀土元素存在明顯的貧化-富集的特征，近地表的全風化層上部甚至粘土層、腐殖土層中的稀土元素經(jīng)過長年累月的淋濾、流失導致稀土含量低，貧化明顯；離子型稀土元素在巖體風化殼中部(全風化層下部+半風化層上部)沉降、次生富集，形成了稀土礦(化)層；再向下隨著距地表深度加深，離子型稀土元素遷移能力逐漸變差，稀土元素含量與原巖趨于一致。故稀土富礦體一般主要分布在深度為2m～8 m的范圍內(nèi)，全風化層與半風化層交界處稀土含量較高，稀土向深部變貧或無礦(圖2)。

3.3 稀土礦體走向變化特征

石嶺卡礦區(qū)風化殼厚度與地形坡度密切相關(圖3)，稀土礦多分布于渾圓寬緩的山頂、山腰部，山腳或山谷多被河流切割，呈三塊分割獨立的面狀分布，靠近山頂及山腳平坦地段，風化殼厚度較厚，一般為10m～20 m，局部地形較陡部位風化殼厚度在5m～8m，從地形中心山坡向上至山頂、向下至平緩地段(山腳)，風化殼有逐漸變厚的趨勢，礦體厚度、品位也相應變大、變富，稀土礦體隨著地形變化而變化，受地形控制較明顯，地形平緩及陡緩交界處部位風化殼厚并含稀土礦厚而富集，陡坡部位風化殼稀土礦體薄而貧[4]。

圖3 石嶺卡稀土礦體縱向垂向分布規(guī)律圖Fig 3.Longitudinal Vertical Distributon Rule of Shilingka REE Orebody

4 成礦條件分析

研究區(qū)屬于亞熱帶低緯度季風氣候區(qū)，區(qū)內(nèi)大面積分布中酸性巖漿巖，具有形成風化殼離子吸附型稀土礦的優(yōu)越條件，與成礦作用關系密切，控制了區(qū)內(nèi)稀土、稀有礦的產(chǎn)出。

4.1 中酸性巖體條件

中酸性侵入巖體是形成與花崗巖有關的離子吸附型稀土礦的先決條件，這些巖體為成礦提供了必要的物質(zhì)基礎。盈江地區(qū)出露大面積的中酸性巖體，石嶺卡礦區(qū)巖體主要以古近紀的二長花崗巖為主，稀土總量為444.30～533.86×10-6之間，平均489.08×10-6，均遠高于花崗巖背景值，顯然它是風化殼離子吸附型稀土礦的必要物質(zhì)來源，是成礦的重要基礎條件。根據(jù)區(qū)域地質(zhì)資料，該區(qū)域稀土元素主要來源于獨居石、磷釔礦、褐釔鈮礦及釷石等多種稀有、稀土元素礦物。人工重砂中含多種稀有、稀土元素礦物，如獨居石、磷釔礦、褐釔鈮礦及釷石等，說明古近紀始新世的中粗粒二長花崗巖是區(qū)內(nèi)離子吸附型稀土礦的主要成礦母巖。這些礦源巖的顯著特點是稀土含量較高，礦床(點)附近巖石稀土元素分析值大部分為地殼平均豐度值3～5倍。侵人巖稀土元素主要賦存于易風化的長石、褐簾石等礦物中。礦源巖稀土元素含量及賦存狀態(tài)是稀土礦成礦的物質(zhì)基礎。故稀土礦的分布與巖體的展布特征一致，呈北東向的面狀、帶狀分布。巖石中成礦的稀土元素含量遠高于其它花崗巖，呈現(xiàn)富集稀土元素的特征。在表生成礦作用下，花崗巖形成大面積的風化殼，在適宜的地形地貌、氣候條件下富集形成稀土礦。

4.2 地形條件

盈江地區(qū)屬于橫斷山系怒山山脈的南延部分，系滇西縱谷區(qū)，地勢中間高，四周低，屬中高山地貌區(qū)。山脊風化殼厚度大，常構(gòu)成礦化較富地段。陡壁及溝谷中風化殼厚度小，礦層薄或不發(fā)育。區(qū)內(nèi)斷裂發(fā)育，北東-南西向斷裂是研究區(qū)的主要構(gòu)造，構(gòu)造運動既決定地區(qū)地貌景觀，也決定地區(qū)風化殼的發(fā)育與保存。區(qū)域上形成一系列北東向的斷裂和韌性剪切帶及其次級斷裂有利于天水循環(huán)，加速巖石風化，形成一定規(guī)模的風化殼。同時相對均衡的構(gòu)造抬升、基巖風化及游離稀土元素向下淋濾保持適當比例，促成風化殼中稀土、稀有元素的最大限度富集，有利于稀土、稀有礦體的形成。

4.3 氣候條件

盈江地區(qū)屬于亞熱帶低緯度季風氣候區(qū)。季候特點是：四季溫差不大，干濕分明，垂直變化突出，冬無嚴寒，夏無酷暑，雨量充沛，光照充足，年平均氣溫14.8℃，年平均降水量1465.3mm。張祖海等(1990)認為我國北緯23°～26°亞熱帶溫濕氣候區(qū)，最有利于風化殼發(fā)育，含礦巖體的風化作用遠大于剝蝕作用，具有有利于形成稀土風化殼礦床的氣候條件。調(diào)查區(qū)位于該緯度范圍內(nèi)，適宜的氣候條件和地理位置有利于風化殼型稀土礦的形成。

研究區(qū)區(qū)域氣候條件優(yōu)越，植被發(fā)育，基巖在風化過程中，長石形成粘土礦物，稀土礦物中的稀土元素被解離出來。由于地表水的pH值較小，解離出來的稀土元素隨酸性水溶液向下淋濾。在淋濾過程中，水溶液的pH值不斷增大，稀土離子隨溶液的中和而沉淀，并被粘土礦物吸附，稀土元素有了初步富集。在風化過程中，稀土元素不斷富集。風化強度越大，風化殼深度越大，上部帶來的稀土元素越多。最后，在全風化層和半風化層上部中的富集可較基巖高數(shù)倍的稀土元素。加上地形地貌條件諸多有利因素，使中酸性花崗巖遭受強烈風化剝蝕，并形成大面積的風化殼，并導致稀土元素活化遷移和富集，為離子吸附型稀土礦床的形成提供了有利條件。

5 找礦方向

5.1 找礦標志

根據(jù)成礦條件分析結(jié)果顯示，總結(jié)石嶺卡地區(qū)離子吸附型稀土礦的找礦標志

(1)巖性標志：一般具中粗粒、粗粒結(jié)構(gòu)的二長花崗巖成礦性較好，細粒較差；

(2)礦物標志：通過采集新鮮巖石經(jīng)重砂測量結(jié)果表明，富含稀土的礦物有獨居石、磷釔礦等礦物，這些富含稀土礦物巖石的來源地是尋找離子吸附型稀土礦床的區(qū)域；

(3)構(gòu)造標志：對成礦母巖的分布和成礦母巖遭受破壞等兩個方面?；◢弾r巖體內(nèi)出現(xiàn)不同方向擠壓破碎帶及斷裂、裂隙，構(gòu)造破壞有利于花崗巖的風化，從而促進巖石風化，促使風化殼的發(fā)育，為稀土礦物的風化富集提供條件；

(4)地貌標志：地殼升降的相對穩(wěn)定和平緩的地貌是風化殼離子型稀土礦富集的地貌標志。丘陵地貌，主河床及主山脊線坡降不大、山脊寬平、主山脊相互之間高差較小的相對平緩地段，一般三個夷平面，海拔分別為880m～1220m；1280m～1880m，2020m ～ 2270m，該地段風化殼發(fā)育良好，且保存較完整，是尋找離子吸附型稀土礦床的地貌標志。

(5)風化殼標志：風化殼厚度越大稀土礦體越厚，含礦性越好。

5.2 找礦方向

根據(jù)找礦標志在盈江地區(qū)以古近紀始新統(tǒng)(E2)二長花崗巖是富含稀土的含礦原巖，在石嶺卡北東及南西部找到較好的成果，分別在馬脖子山一帶、松山下寨圈出含稀土礦的風化殼，通過取樣鉆工程塊狀，花崗巖風化殼一般在10m～25 m，局部地形較陡部位風化殼厚度在5m～7m，大部分達工業(yè)礦品位，具有較好的找稀土礦潛力。

6 結(jié)論

(1)石嶺卡離子吸附型稀土礦床是富鑭鈰釹輕稀土礦床，礦體主要產(chǎn)于古近紀始新統(tǒng)(E2)二長花崗巖形成的全風化層中，礦體垂向縱向受地形坡度控制明顯，地形平緩及陡緩交界處部位風化殼厚并含稀土礦厚而富集，陡坡部位風化殼(稀土礦體)薄而貧。

(2)盈江地區(qū)離子吸附型稀土礦床是主要產(chǎn)于地勢中間高，四周低，屬中高山地貌區(qū)，即高山丘陵區(qū)和山-盆過渡帶內(nèi)的低山丘陵區(qū)。

(3)根據(jù)石嶺卡離子吸附型稀土礦床找礦標志，在盈江地區(qū)開展了大范圍的找礦預測，取得了較好的找礦成果。