滇西隴川營盤山離子吸附型稀土礦稀土元素分布特征

潘澤偉，盧映祥，羅建宏，唐 忠，余海軍，蘇肖宇，楊清標(biāo)，付 浩

(1．云南省地質(zhì)調(diào)查院，云南昆明 650216；2.昆明理工大學(xué)國土資源工程學(xué)院，云南昆明 650093；3．云南省地質(zhì)調(diào)查局，云南昆明 650051；4.自然資源部三江成礦作用及資源勘查利用重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，云南昆明 650051)

0 引言

離子吸附型稀土礦作為一種戰(zhàn)略資源，早在20世紀(jì)70年代就被國家列入實(shí)行保護(hù)性開采的特定礦種之一，因其具有重要的戰(zhàn)略價(jià)值和強(qiáng)勁的市場(chǎng)需求備受世界關(guān)注(王登紅等，2013)。離子吸附型稀土礦床尤其是重稀土礦床，作為我國保護(hù)性開發(fā)的少數(shù)幾個(gè)礦種之一的獨(dú)特資源，由于全世界急缺而被大量開采，資源消耗過快，難以保證新興產(chǎn)業(yè)快速發(fā)展之需(王登紅等，2017)。在滇西隴川至騰沖一帶分布著大面積的堿長花崗巖巖體，稀土礦成礦地質(zhì)背景優(yōu)越，而且環(huán)境氣候易于巖體風(fēng)化殼的形成、保留，具有很大的找尋離子吸附型稀土礦的潛力(曾凱等，2019)。離子吸附型稀土礦床經(jīng)過近半個(gè)世紀(jì)的研究和探索，其成礦理論得到了長足的發(fā)展，自20 世紀(jì)70 年代在贛南地區(qū)首次發(fā)現(xiàn)離子吸附型稀土礦床以來，近年在廣東、廣西、云南、東南亞等地也有發(fā)現(xiàn)(李文，1995；Kenzo et al.,2009；Adi et al.,2014；黃華谷等，2014；羅云平等，2016；Carleton et al.,2017；鄢俊彪等，2018；燕利軍等，2020)。近年來，中國地質(zhì)調(diào)查局通過實(shí)施滇西地區(qū)三稀等重要礦產(chǎn)地質(zhì)調(diào)查項(xiàng)目在滇西騰沖-隴川等地區(qū)新發(fā)現(xiàn)一批中-大型離子吸附型稀土礦，助推滇西成為我國新的稀土礦資源基地(張彬等，2019)，滇西隴川營盤山離子吸附型稀土礦即是此次工作新發(fā)現(xiàn)的稀土礦產(chǎn)地之一。云南是有色金屬王國，相較于有色金屬礦產(chǎn)，稀土并非是云南的優(yōu)勢(shì)礦產(chǎn)，加之稀土下游產(chǎn)業(yè)鏈缺失，導(dǎo)致云南的離子吸附型稀土礦勘查和研究程度總體偏低，自然資源部下達(dá)的2020年度稀土礦開采指標(biāo)中云南僅有150 t離子型稀土氧化物的開采總量控制指標(biāo)，與江西的8500 t相去甚遠(yuǎn)。云南離子吸附型稀土礦的綜合研究程度相對(duì)偏低，高海拔地區(qū)礦化富集規(guī)律等科學(xué)問題尚待研究。本文是對(duì)新發(fā)現(xiàn)的滇西隴川營盤山離子吸附型稀土礦稀土元素分布特征的首次研究成果，通過成礦母巖及風(fēng)化殼各層位中稀土元素地球化學(xué)特征、富集和遷移特征及稀土配分特征等方面闡述，總結(jié)了隴川地區(qū)離子吸附型稀土礦的稀土元素分布特征，為礦床評(píng)價(jià)和研究提供基礎(chǔ)。

1 區(qū)域地質(zhì)概況

滇西隴川營盤山稀土礦區(qū)域上位于滇西騰沖地塊特提斯造山帶，其具有多塊體拼合的構(gòu)造特點(diǎn)，是東特提斯造山帶的重要組成部分之一(劉增乾，1993)。按照潘桂棠等(2009)提出的中國大地構(gòu)造分區(qū)方案，滇西隴川營盤山稀土礦位于拉達(dá)克-岡底斯弧盆系的騰沖-梁河巖漿雜巖及陸內(nèi)滯后火山弧三級(jí)構(gòu)造單元Ⅶ-5-2-1(圖1a)。成礦帶劃分按照《云南省重要礦種區(qū)域成礦規(guī)律成果報(bào)告》的最新研究成果，調(diào)查區(qū)屬特提斯一級(jí)成礦域，騰沖(巖漿弧)Sn-W-Be-Nb-Ta-Rb-Li-Fe-Pb-Zn-Au三級(jí)成礦帶(Ⅲ3)。

圖1 滇西地區(qū)大地構(gòu)造(a)和營盤山地質(zhì)簡圖(b，據(jù)潘桂堂等，2009修改)Fig.1 Tectonics of western Yunnan (a) and geological map of Yingpanshan area (b,modified from Pan et al.,2009)Ⅶ-5-2-1-騰沖-梁河巖漿雜巖及陸內(nèi)滯后火山弧(T-N)；Ⅶ-5-2-2-高黎貢山活化基地殘塊-巖漿雜巖帶;1-第四系沖積層；2-新近系芒棒組；3-古近紀(jì)二長花崗巖；4-古近紀(jì)黑云二長花崗巖；5-古近紀(jì)似斑狀黑云二長花崗巖；6-片麻狀花崗巖；7-高黎貢山巖 群；8-斷層；9-不整合地質(zhì)界線；10-糜棱巖帶；11-地質(zhì)界線；12-采樣位置Ⅶ-5-2-1-Tengchong-Lianghe magmatic complex and intracontinental lagging volcanic arc ( T-N) ;Ⅶ-5-2-2-residual-magmatic complex zone of Gaoligongshan activation basement;1-Quaternary alluvium;2-Neogene Mangbang Formation;3-Paleogene monzogranite;4-Paleogene biotite monzogranite;5-Paleogene porphyritic biotite monzogranite;6-gneissic granite;7-Gaoligongshan Group;8-fault;9-unconformity geological boundary;10-mylonite belt;11-geological boundary;12-sampling location

據(jù)《云南省成礦地質(zhì)背景研究報(bào)告》①的劃分方案，研究區(qū)主要?dú)w屬岡底斯-騰沖地層區(qū)之騰沖地層分區(qū)，大量地層缺失，僅出露有新近系芒棒組(N2m)和第四系沖洪積層。變質(zhì)巖為古元古界高黎貢山巖群(Pt1GL)。礦區(qū)內(nèi)大量出露的巖漿巖以中酸性侵入巖為主，是騰沖-梁河巖漿弧的重要組成部分。經(jīng)長期的地質(zhì)構(gòu)造演化發(fā)展，形成了本區(qū)復(fù)雜多變的褶皺、斷裂構(gòu)造，亦為最主要的容礦和導(dǎo)礦構(gòu)造，同時(shí)也構(gòu)成了區(qū)內(nèi)大量巖漿侵入和成礦富集最有利的地帶。富含稀土的二長花崗巖是形成離子吸附型稀土礦的先決條件。

2 礦床地質(zhì)特征

2.1 成礦母巖

大量研究表明離子吸附型稀土礦與花崗巖類有直接成因關(guān)系(黃華谷等，2014；周振華等，2016)。滇西隴川營盤山離子吸附型稀土礦主要賦存于邦棍尖山花崗巖巖體的風(fēng)化殼體中，巖體呈巖基產(chǎn)出，沿北東南西向呈帶狀分布，巖體出露范圍較大，北西起于隴川縣龍安村，南東止于盈江縣弄璋街，面積約300 km2(圖1b)。巖體中出露巖性主要有似斑狀中粗粒黑云二長花崗巖、片麻狀花崗巖、云英閃長巖及少量的糜棱巖。其中又以似斑狀中粗粒黑云二長花崗巖為主，礦物成分鉀長石占40%～50%、斜長石20%～30%、石英10%～20%、云母5%～10%、角閃石<5%。成礦母巖黑云二長花崗巖薄片鏡下鑒定由斑晶與基質(zhì)組成(圖2)，斑晶為鉀長石：無色，寬板狀，呈變斑晶及變晶，負(fù)突起低(<石英)，正交下格子雙晶、條紋結(jié)構(gòu)十分發(fā)育，含量≤40%?；|(zhì)為中-粗粒碎裂狀，含量≥60%，主要由斜長石、石英、少量正長石及黑云母、角閃石及副礦物褐簾石、榍石、磁鐵礦等組成。在應(yīng)力作用下，長英質(zhì)被壓碎，斜長石碎裂十分顯著。巖石受晚期邊緣混合巖化作用，與巖體相伴的堿質(zhì)流體沿破碎裂隙注入，并交代基體中的斜長石、石英，而形成大小不等的鉀長石變斑晶(最大12 mm)及變晶，但交代不徹底，在鉀長石變斑晶中常含熔蝕狀石英及殘留、殘影狀斜長石，具交代殘留、島嶼、凈邊、蠶食等結(jié)構(gòu)。多件樣品薄片鑒定褐簾石普遍存在，褐簾石呈褐色(圖2b)，半自形短柱狀，多色性顯著，深褐-淡褐色，正突起高，糙面顯著，正交下褐色異常干涉色。

圖2 黑云二長花崗巖鏡下鑒定特征(b為單偏光，其余為正交偏光)Fig.2 Microscopic identification characteristics of biotite monzogranite(b under single polarized light,and others under orthogonal polarized light)Q-石英；Pl-斜長石；Bt-黑云母；Or-正長石；Aln-褐簾石；Fsp-長石Q-quartz；Pl-plagioclase；Bt-biotite；Or-orthoclase；Aln-allanite；Fsp-feldspar

2.2 風(fēng)化殼

滇西隴川營盤山稀土礦屬中低山地貌，植被較發(fā)育，花崗巖風(fēng)化強(qiáng)烈，地表淺層均發(fā)育不同風(fēng)化程度的風(fēng)化殼。風(fēng)化殼處于侵蝕基準(zhǔn)面之上，分布連續(xù)性較好，厚度一般為1～20 m，局部可達(dá)30 m，平均厚度15 m，溝谷部分地區(qū)為母巖出露。風(fēng)化殼結(jié)構(gòu)層發(fā)育齊全、保存較好，以磚紅色、土黃色、淺灰色為主，自上而下可劃分為腐殖土層、黏土層、全風(fēng)化層、半風(fēng)化層和基巖(圖3a)。

圖3 滇西隴川營盤山稀土礦區(qū)野外照片F(xiàn)ig.3 Field photos of Yingpanshan rare earth deposit in Longchuan,western Yunnana-風(fēng)化殼分層特征；b-二長花崗巖母巖照片；c-花崗巖半風(fēng)化層照片；d-花崗巖全風(fēng)化層照片a-stratification characteristics of weathering crust；b-parent rock of adamellite；c-semi-weathered layer of granite；d-completely weathered layer of granite

含礦層主要為全風(fēng)化層，其結(jié)構(gòu)疏松，自然滲透性良好。根據(jù)工程樣品分析結(jié)果統(tǒng)計(jì)，稀土氧化物的含量自黏土層至半風(fēng)化層為：貧-富-貧，多呈現(xiàn)全風(fēng)化層富集的規(guī)律。礦區(qū)花崗巖風(fēng)化殼垂直分層特征如下：

(1)腐殖土層：由黑色土壤及腐植物組成，其中植物根系發(fā)育，厚0～1.0 m。

(2)黏土層：以磚紅色土壤為主，見10%～30%左右的砂礫，粒徑2～5 mm左右，呈尖銳棱角狀，零星可見未完全風(fēng)化的長石顆粒，一般呈淡黃色。本層為礦層的保護(hù)層即礦體頂板，少部分為礦層，含有微量稀土，本層稀土氧化物總量平均值小于0.05%，厚0.3～5 m。

(3)全風(fēng)化層：為礦區(qū)主要含礦層，本層厚1～12 m，平均厚8 m。顏色只要為灰褐色、灰黃色、磚紅色、淺肉紅色，本層中母巖結(jié)構(gòu)、構(gòu)造不保留，呈泥質(zhì)、砂泥質(zhì)結(jié)構(gòu)，松散土狀、砂狀結(jié)構(gòu)，成分以砂土、黏土為主(圖3d)，物質(zhì)成分以黏土礦物、風(fēng)化殘余的石英和云母為主，手搓可成條，黏土礦物含量較高，石英含量約20%～25%，少量的黑云母。本層是離子吸附型稀土礦主要礦體。

(4)半風(fēng)化層：顏色呈雜色，基底色為灰色、淺灰色，穿插淺肉紅色條紋，結(jié)構(gòu)構(gòu)造不同程度保留原巖的結(jié)構(gòu)和構(gòu)造特征，礦物成分以長石風(fēng)化而成的高嶺土等黏土礦物為主，含少量風(fēng)化殘留的長石石英顆粒(圖3c)，局部可形成礦體。

(5)母巖：礦區(qū)出露的母巖主要以球狀風(fēng)化的殘余巖體為主，在不同地段分布的巖性不同，巖石類型主要有：似斑狀中粗粒黑云二長花崗巖和中粗粒黑云二長花崗巖(圖3c)，稀土含量偏低，且均為礦物相形式賦存于稀土礦物中。

2.3 礦體特征

稀土礦體貯存于花崗巖風(fēng)化殼中，礦體頂板為殘坡積土和黏土層；礦體底板為半風(fēng)化的花崗巖，巖石完整，裂隙閉合，結(jié)構(gòu)緊密，滲透性極差，底板一般起伏不大。礦體出露最高海拔標(biāo)高1856.2 m，最低海拔標(biāo)高1013.7 m，形態(tài)、產(chǎn)狀受地形地貌控制，呈面型分布，平面形態(tài)為不規(guī)則曲面狀，局部被溝谷、溪流及沖洪和、層分割，其形態(tài)受地形地貌變化控制，呈被袱狀覆蓋于山體。稀土礦體主要分布于山脊，其次為山坡及山坳(圖4)，礦體走向近南北，南北長8.7 km，東西寬4.6 km。賦存于山頂?shù)牡V體厚度大，浸取品位高，山腰礦體厚度及浸取品位及中等；山腳礦體厚度較小且浸取品位較低，且礦層厚度薄。這一大致變化趨勢(shì)和規(guī)律，符合離子吸附型稀土礦礦體的變化受地形地貌制約的特征。

圖4 滇西隴川營盤山稀土礦地質(zhì)剖面圖Fig.4 Geological profile of Yingpanshan rare earth deposit in Longchuan,western Yunnan1-黏土層；2-稀土礦層；3-花崗巖半風(fēng)化層；4-花崗巖基巖1-clay layer；2-rare earth ore bed；3-semi-weathered layer of granite；4-granite bedrock

3 樣品及測(cè)試

在礦區(qū)典型母巖出露區(qū)采集新鮮母巖樣品10件，使用贛南鉆采集代表性風(fēng)化殼樣品10件分析稀土分量，樣品送至國土資源部昆明礦產(chǎn)資源監(jiān)督檢查中心分析測(cè)試，測(cè)定方法采用國家標(biāo)準(zhǔn)(GB/T 17417.1-2010)，實(shí)驗(yàn)儀器采用XSERIES 2電感耦合等離子體質(zhì)譜儀，測(cè)定結(jié)果為15個(gè)稀土元素的含量測(cè)定，相對(duì)濕度30%，誤差范圍小于5%，分析結(jié)果科學(xué)有效。母巖樣品稀土元素分析結(jié)果及特征值見表1；風(fēng)化殼樣品稀土元素分析結(jié)果及特征值見表2。母巖和風(fēng)化殼樣品稀土元素球粒隕石標(biāo)準(zhǔn)化配分曲線見圖5。

表1 滇西隴川營盤山稀土礦二長花崗巖樣品稀土元素的成分分析結(jié)果(×10-6)及稀土特征參數(shù)值

續(xù)表1

表2 滇西隴川營盤山稀土礦二長花崗巖風(fēng)化殼樣品稀土元素的成分分析結(jié)果(×10-6)及稀土特征參數(shù)值

續(xù)表2

4 討論

4.1 母巖稀土礦物

稀土元素在地殼中廣泛分布，在地殼中的平均豐度值約為0.0153% (張若樺，1987；楊子江等，2002)，比 Cu、Pb、Zn 等元素的豐度還要高。離子吸附型稀土礦床的形成取決于所賦存母巖中稀土元素的豐度、配分類型、賦存形式以及風(fēng)化殼的發(fā)育程度等條件。稀土礦化的母巖是離子吸附型稀土礦床的物質(zhì)基礎(chǔ)，母巖稀土元素豐度越高，越易形成風(fēng)化殼離子吸附型稀土礦床(華仁民等，2007)。離子吸附型稀土礦成礦物質(zhì)來源主要是母巖中易風(fēng)化的稀土礦物，如褐簾石、榍石、石榴子石等含稀土硅酸鹽礦物及氟碳鈰礦、新奇鈣釔礦、氟碳釔鈰礦等稀土氟碳酸鹽礦物(趙芝等，2019)。滇西隴川離子吸附型稀土礦的成礦母巖為似斑狀黑云二長花崗巖石，母巖掃描電鏡能譜分析結(jié)果顯示稀土礦物有稀土氟碳酸鹽、褐簾石、氟碳鈰礦、獨(dú)居石、磷釔礦等，這些礦物在表生條件下易于破碎和分解，是本礦區(qū)中稀土離子的主要來源。這些稀土礦物的物理化學(xué)性質(zhì)很不穩(wěn)定，尤其在隴川地區(qū)濕熱多雨的氣候條件下，極易解離析出大量的稀土，為離子吸附型稀土礦的形成提供物質(zhì)條件。因此，在這類花崗巖巖體(母巖)中若有褐簾石等稀土礦物普遍大量存在時(shí)，有望找到有工業(yè)價(jià)值的離子吸附型稀土礦床。稀土礦物的豐富程度常與花崗質(zhì)巖漿的結(jié)晶和巖漿期后熱液流體的交代作用相關(guān)，晚期形成的花崗巖中稀土礦物種類更多(陸蕾等，2020)。邦棍尖山巖體是一復(fù)合成因的巖體，花崗巖中普遍存在的糜棱結(jié)構(gòu)和礦物交代現(xiàn)象表明巖體遭受了多期次的構(gòu)造作用和熱液流體的交代作用，為稀土礦物的形成提供了必要的條件。

4.2 稀土元素地球化學(xué)特征

母巖稀土總量(ΣREE)為305.39×10-6～640.71×10-6，平均525.44×10-6，輕稀土比重稀土LREE/HREE為3.66～9.01，比值變化不大，平均為6.20，表明輕重稀土分餾明顯，富集輕稀土虧損重稀土，稀土配分曲線是典型的右傾型配分模式(圖5a)。

母巖樣品(La/Yb)N值在8.42～36.01之間，平均21.37，表明輕稀土富集程度很高。(La/Sm)N值在4.34～6.17之間，平均5.35，表明輕稀土與輕稀土之間分異相對(duì)較強(qiáng)烈。(Gd/Yb)N值在1.18～4.22之間，平均2.40，表明重稀土與重稀土之間與發(fā)生中等程度的分異。母巖樣品δEu均小于1，平均0.36，表現(xiàn)為強(qiáng)烈的負(fù)異常，表明巖石在形成過程中可能發(fā)生斜長石的結(jié)晶分離作用。風(fēng)化殼中黏土層樣品稀土元素總量ΣREE為464.99×10-6～865.75×10-6，全風(fēng)化層ΣREE，為760.99×10-6～977.91×10-6；半風(fēng)化層572.62×10-6～765.08×10-6，稀土總量在全風(fēng)化層最富集。各層位LREE/HREE值黏土層>全風(fēng)化層>半風(fēng)化，且均小于基巖平均值，表明隨風(fēng)化程度升高，輕重稀土分餾程度升高。(La/Yb)N值黏土層>全風(fēng)化層>半風(fēng)化，均小于基巖平均值，表明輕稀土元素在表土和全風(fēng)化層上部相對(duì)富集，且隨風(fēng)化程度升高富集程度也表現(xiàn)為升高的趨勢(shì)；(La/Sm)N值黏土層小于全風(fēng)化層和半風(fēng)化層，均小于基巖，表明風(fēng)化作用過程中輕稀土之間的分異作用逐漸減弱；(Gd/Yb)N值越小重稀土富集程度越高，風(fēng)化殼中黏土層>全風(fēng)化層>半風(fēng)化，且均大于基巖，表明隨風(fēng)化程度升高，重稀土的富集程度逐漸減弱。風(fēng)化殼樣品δEu和δCe均小于母巖，表現(xiàn)為強(qiáng)烈虧損。δCe值黏土層>全風(fēng)化層>半風(fēng)化層，表明風(fēng)化程度升高，δCe的虧損減弱。風(fēng)化殼稀土配分曲線與母巖相似均為右傾輕稀土富集型(圖5b)、具明顯的Eu負(fù)異常，表明兩者在稀土元素組成上具有明顯的繼承性，與母巖相比，風(fēng)化殼配分曲線右傾趨勢(shì)更為顯著，可能暗示風(fēng)化作用過程中黏土礦物對(duì)稀土離子的吸附能力由La至Lu逐漸變?nèi)?。風(fēng)化殼稀土配分曲線表現(xiàn)出明顯的Gd富集。

圖5 二長花崗巖(a)、風(fēng)化殼(b)的球粒隕石標(biāo)準(zhǔn)化稀土元素配分曲線圖(球粒隕石標(biāo)準(zhǔn)據(jù)Sun and McDonough，1989)Fig.5 Chondrite normalized REE distribution curves of adamellite (a) and weathering crust (b)，after Sun and McDonough，1989)

4.3 稀土元素富集特征

在進(jìn)行風(fēng)化殼離子吸附型稀土礦地質(zhì)勘查之前，有必要對(duì)風(fēng)化殼中稀土元素的富集與遷移進(jìn)行深入的研究。通過研究，不僅可以為尋找風(fēng)化殼稀土礦床奠定理論基礎(chǔ)，同時(shí)也為尋找類似礦床的找礦工作提供參考依據(jù)。富集系數(shù)(R)的計(jì)算公式為R=Cx/Cp。其中Cx為樣品中稀土元素的含量，Cp為母巖中稀土元素的含量，通過分析富集系數(shù)，可以探討風(fēng)化殼中黏土層和全風(fēng)化層稀土元素的集散特征。滇西隴川營盤山稀土礦區(qū)的富集系數(shù)與分布見表3。

表3 滇西隴川營盤山稀土礦區(qū)稀土元素含量平均值(10-6)和富集系數(shù)

通過富集系數(shù)的研究，可得出如下認(rèn)識(shí)：

(1)原巖經(jīng)過風(fēng)化作用，稀土元素含量在黏土層和全風(fēng)化層中均有明顯富集，在半風(fēng)化層中有一定程度的富集，與南嶺地區(qū)多數(shù)離子吸附型稀土礦床分布規(guī)律基本一致(張祖海，1990；張戀等，2015；趙芝等，2017)。稀土元素含量在全風(fēng)化層中富集系數(shù)明顯大于黏土層和半風(fēng)化層，此現(xiàn)象說明全風(fēng)化層越發(fā)育，越有利于稀土元素的富集。風(fēng)化殼中稀土元素的平均富集程度由高到低為：Gd→Pr→Tm→Lu→Sm→Ho→Yb→Eu→Er→Y→Nd→Ce→La→Tb→Dy。Gd富集能力最強(qiáng)，對(duì)比母巖在黏土層、全風(fēng)化層和半風(fēng)化層中富集了5.36倍、6.14倍和6.00倍；Dy富集能力最弱，在風(fēng)化殼中僅表現(xiàn)為微弱富集。

(2)黏土層相對(duì)于全風(fēng)化層僅Ce有微弱的富集，相對(duì)于半風(fēng)化層僅有Ce、Pr、Sm表現(xiàn)出微弱的富集，說明黏土層中Ce富集能力最強(qiáng)。在化學(xué)風(fēng)化作用過程中，Ce 元素明顯與其他稀土元素不同。Ce是變價(jià)元素，地表氧化條件往往導(dǎo)致Ce3+氧化為Ce4+，而Ce4+極易水解形成難溶(氫)氧化物，與其它輕稀土分離，形成風(fēng)化剖面中普遍存在的Ce異常，越靠近地表，氧化程度越高，Ce富集程度越高，在半風(fēng)化層中Ce富集較弱(Banfield and Eggleton,1989；陳志澄等，1994)。實(shí)驗(yàn)研究表明(王賢覺等，1980；宋云華等，1987；馬英軍等，2004)，風(fēng)化過程中Ce4+特殊的水解和絡(luò)合行為均能導(dǎo)致Ce與其它輕稀土的分離。又有研究顯示(陳志澄等，1997；耿安朝和章申，1998)，風(fēng)化殼表土層中豐富的腐殖質(zhì)可能也是影響Ce活動(dòng)性的一個(gè)主要因素：各稀土元素與腐殖酸絡(luò)合時(shí)，Ce的絡(luò)合能力最強(qiáng)，其配合穩(wěn)定常數(shù)和配合容量都遠(yuǎn)較其它REE離子大。這可能也是Ce的表生地球化學(xué)行為異于其它REE的一個(gè)原因。

(3)強(qiáng)烈風(fēng)化作用下，LREE的水解能力和吸附率相對(duì)HREE更強(qiáng)，導(dǎo)致LREE活動(dòng)性弱而更多地留在表層，而HREE在風(fēng)化殼上層的酸性環(huán)境下易形成重碳酸鹽和有機(jī)絡(luò)合物，優(yōu)先被溶解并向下遷移(吳澄宇等，1989；吳梅賢等，2003；熊志方和龔一鳴，2006；裴秋明等，2015)。從全風(fēng)化層、半風(fēng)化層與母巖的稀土各元素比值來看，母巖風(fēng)化后各元素均有不同程度的富集，全風(fēng)化層中輕稀土元素La、Ce、Pr、Nd、Sm、Eu富集系數(shù)明顯高于半風(fēng)化層，重稀土元素Gd、Tb、Dy、Tm富集程度與半風(fēng)化層相當(dāng)，而重稀土元素Ho、Er、Yb、Lu、Y富集程度低于半風(fēng)化層，此現(xiàn)象說明，全風(fēng)化層中輕稀土元素富集能力強(qiáng)于重稀土元素，半風(fēng)化層中重稀土元素富集能力強(qiáng)于輕稀土元素，重稀土在風(fēng)化殼下部更為富集，重稀土比輕稀土具有較強(qiáng)的遷移能力。

4.4 稀土配分

不同稀土礦物中各稀土元素的含量不同，通常用稀土配分來表示礦物中各稀土元素含量之間的比例關(guān)系。稀土配分是指除钷外的其穩(wěn)定氧化物含量之間的關(guān)系，即以原巖、礦物、礦床等具體研究對(duì)象中稀土元素或其穩(wěn)定氧化物的總含量為一百，各稀土元素或其穩(wěn)定氧化物在其中所占的比例，一般以稀土元素或其穩(wěn)定氧化物百分比表示。由于各稀土元素在地殼中的富集程度不同，且其用途和工業(yè)需求相差較大，經(jīng)濟(jì)價(jià)值也不經(jīng)相同。一個(gè)稀土礦是否具有工業(yè)價(jià)值，不僅決定于稀土原礦的稀土品位，而且還取決于其稀土配分(徐光憲，1995)。稀土配分的研究不僅有利于制定稀土礦的選礦和混合稀土分離工藝，而且為揭示稀土礦中稀土的遷移富集成礦規(guī)律起到積極的作用。每個(gè)礦床中，其成礦母巖中易風(fēng)化的稀土礦物的類型和含量不同，同時(shí)各稀土元素形成離子相稀土的程度不同，很大程度上使不同風(fēng)化程度的REE的配分存在差異。

從礦區(qū)稀土配分結(jié)果(表4，圖6)可知：礦區(qū)母巖和風(fēng)化殼中稀土配分類型具有明顯的繼承性，呈現(xiàn)出強(qiáng)烈選擇輕稀土配分型，主礦體所在全風(fēng)化層中La2O3和Nd2O3分別為19.93%和16.28%，特別是CeO2高達(dá)32.63%，輕稀土(La2O3、Ce2O3、Pr2O3、Nd2O3)共78.05%；中稀土(Sm2O3、Eu2O3、Gd2O3、Tb2O3)占12.36%，Eu2O3占0.30%；重稀土(Dy2O3、Ho2O3、Er2O3、Tm2O3、Yb2O3、Lu2O3、Y2O3)占9.59%，其中Y2O3僅為7.42%，礦區(qū)大量樣品稀土分量分析測(cè)試表明營盤山離子吸附型稀土礦礦床類型為低釔、銪，富鑭、釹輕稀土礦床。從母巖至風(fēng)化殼，Gd2O3的配分顯著增加，La2O3、Ce2O3、Tb2O3、Dy2O3、Y2O3的配分降低，Pr2O3、Nd2O3、Sm2O3、Ho2O3、Er2O3、Tm2O3、Yb2O3、Lu2O3的配分升高，Ce2O3在黏土層中配分最高，Y2O3在半風(fēng)化層中配分最高。風(fēng)化殼中隨著風(fēng)化程度的升高(半風(fēng)化→全風(fēng)化→黏土)Ce2O3、Pr2O3配分值逐漸升高，在黏土層中配分值最大；La2O3、Nd2O3在全風(fēng)化層中配分值最高，其次為半風(fēng)化層，黏土層中最低；其余中、重稀土元素均表現(xiàn)為隨風(fēng)化程度升高配分值降低的特點(diǎn)，表明重稀土的虧損有所增加。

表4 滇西隴川營盤山稀土礦區(qū)不同層位風(fēng)化殼和母巖的稀土配分特征表(%)

圖6 滇西隴川營盤山稀土礦區(qū)稀土配分柱狀圖Fig.6 Rare earth distribution histogram of Yingpanshan rare earth deposit in Longchuan,western Yunnan

5 結(jié)論

(1)滇西隴川離子吸附型稀土礦的成礦母巖為似斑狀黑云二長花崗巖石，巖石具有較高的稀土元素含量，是形成離子吸附型稀土礦的先決條件。稀土礦物大量存在是尋找此類礦床的關(guān)鍵找礦標(biāo)志。風(fēng)化殼稀土元素分布特征大體繼承母巖，與母巖相比，風(fēng)化殼配分曲線右傾趨勢(shì)更為顯著，表現(xiàn)出明顯的Gd富集，相比母巖具有更明顯的Ce負(fù)異常。稀土總量在全風(fēng)化層最富集，隨風(fēng)化程度升高，輕重稀土分餾程度升高，輕稀土在表土和全風(fēng)化層上部相對(duì)富集，且隨風(fēng)化程度升高輕稀土富集程度升高，重稀土的富集程度逐漸減弱。

(2)全風(fēng)化層越發(fā)育，越有利于稀土元素的富集，風(fēng)化程度越高越富集鈰族稀土，意味著REE隨風(fēng)化殼的發(fā)育有向鈰族稀土富集方向演化之趨勢(shì)。風(fēng)化殼中Gd富集能力最強(qiáng)，Dy富集能力最弱，Ce發(fā)生氧化，越靠近地表，富集程度越高。重稀土在風(fēng)化殼下部更為富集，重稀土具有更強(qiáng)的遷移能力。

(3)風(fēng)化殼繼承母巖的配分類型，礦石配分特征為低釔、銪，富鑭、鈰、釹輕稀土礦。母巖到風(fēng)化殼，重稀土的配分增加，Gd2O3的配分顯著增加；隨風(fēng)化程度升高，Ce2O3、Pr2O3配分值逐漸升高，在黏土層中配分值最大；La2O3、Nd2O3在全風(fēng)化層中配分值最高，其余中、重稀土元素均表現(xiàn)為隨風(fēng)化程度升高配分值降低的特點(diǎn)。

[注 釋]

①云南省地質(zhì)調(diào)查院.2013.云南省成礦地質(zhì)背景研究報(bào)告[R].