云南勐海地區(qū)離子吸附型稀土礦控礦因素及找礦前景

藍(lán)信杰,張保濤,盧文姬,趙憲東,李星亮,王明波,韓 成,王禹杰

(中國冶金地質(zhì)總局山東正元地質(zhì)勘查院，山東濟(jì)南 250101)

0 引言

稀土元素是一組特殊的微量元素,地殼豐度為0.017%,包括15個(gè)鑭系元素(鑭、鈰、鐠、釹、钷、釤、銪、釓、鋱、鏑、鈥、鉺、銩、鐿、镥)和釔、鈧。稀土作為一種戰(zhàn)略資源,其作用無處不在,被稱為“超級(jí)工業(yè)味精”,亦被成為“萬能之土”。離子吸附型稀土是我國特有的優(yōu)勢(shì)資源，自20世紀(jì)70年代贛南龍南離子吸附型稀土礦被發(fā)現(xiàn)以來，前人針對(duì)該類型礦床從成礦機(jī)理、形成機(jī)制、稀土遷移富集模式等方面展開了大量的研究(楊岳清等，1981，2016；池汝安和田君，2007；袁忠信等，2012；劉新星等，2016)，但主要集中在華南地區(qū)(黃華谷等，2014)。近年來，在云南尤其是在滇西高山丘陵區(qū)陸續(xù)發(fā)現(xiàn)多個(gè)花崗巖風(fēng)化離子吸附型稀土礦(張彬等，2018；曾凱等，2019；張保濤等，2020)，改變了離子吸附型稀土礦主要集中在我國華南地區(qū)的分布格局，對(duì)滇西高海拔地區(qū)離子吸附型稀土礦控礦因素、形成條件進(jìn)行了綜合研究，顯示云南具有良好的花崗巖風(fēng)化離子吸附型稀土礦的找礦潛力。

稀土礦在地殼中主要以礦物形式存在：一類是以離子吸附型為主的稀土礦床，富含稀土元素的花崗巖母巖中易風(fēng)化的氟碳酸鹽等礦物以呈離子狀態(tài)被吸附于粘土、云母類等礦物的表面或顆粒間；另一類是以磷釔礦、獨(dú)居石等單一稀土礦物為主，多為抗風(fēng)化能力強(qiáng)的礦物則形成稀土砂礦(楊學(xué)明和張培善，1992；Bao and Zhao，2008；Maulana et al.，2014)。后者在20世紀(jì)60年代在勐海地區(qū)已發(fā)現(xiàn)多處獨(dú)居石、磷釔礦、鋯英石砂礦，而離子吸附型稀土礦則是近年來通過中國地質(zhì)調(diào)查局成都地質(zhì)調(diào)查中心“滇西地區(qū)三稀等重要礦產(chǎn)地質(zhì)調(diào)查”下屬的子項(xiàng)目“云南省1∶5萬勐?？h幅、南糯山幅礦產(chǎn)地質(zhì)調(diào)查”，在云南勐海地區(qū)發(fā)現(xiàn)了多處離子吸附型稀土礦礦床(點(diǎn))，認(rèn)為勐海地區(qū)離子吸附型稀土礦床具有良好的地質(zhì)找礦前景。為指導(dǎo)該區(qū)后續(xù)稀土礦找礦工作，筆者對(duì)該區(qū)離子吸附型稀土礦成礦特征和控礦因素進(jìn)行了分析，以期擴(kuò)大該區(qū)的找礦前景。

1 區(qū)域成礦地質(zhì)背景

研究區(qū)地處云南省勐?？h，其大地構(gòu)造單元屬于西藏-三江造山帶(Ⅰ)、揚(yáng)子西緣多島-弧盆系(Ⅱ)、碧羅雪山-臨滄陸緣弧帶(Ⅲ)、臨滄巖漿弧帶(Ⅳ)，地處臨滄-勐海(巖漿弧)Fe-Pb-Zn-Au-Ag-Sn-Sb-Ge-REE礦帶(Ⅳ9)(圖1)。

圖1 云南勐海地區(qū)大地構(gòu)造位置及成礦帶Fe2O3-Sn-REE組合異常特征(據(jù)張保濤等，2020)Fig.1 Tectonic setting of the Menghai area in Yunnan and anomaly characteristics of Fe2O3-Sn-REE assemblage in the metallogenic belt(after Zhang et al.，2020)1-第四系;2-新近系;3-侏羅系;4-三疊系;5-元古界;6-喜山期花崗巖;7-燕山期花崗巖;8-海西-印支期花崗巖;9-斷裂;10-地質(zhì) 界線;11-Ⅲ級(jí)成礦帶界線;12-Ⅳ級(jí)成礦帶界線;13-Fe2O3等值線;14-Sn元素等值線;15-稀土元素等值線;16-研究區(qū)位置1-Quaternary;2-Neogene;3-Jurassic;4-Triassic;5-Proterozoic;6-Himalayan granite;7-Yanshanian granite;8-Hercynian-Indosinian granite;9-fault;10-geological boundary;11-third-order metallogenic belt boundary;12-fourth-order metallogenic belt boundary;13-Fe2O3 isoline; 14-Sn isoline;15-REE isoline;16-study area location

臨滄巖漿弧帶分布在云縣-臨滄-勐海一帶，東以瀾滄江斷裂帶為界，西以花崗巖邊界為界，東鄰瀾滄江弧碰撞帶，西接昌寧-孟連結(jié)合帶。臨滄花崗巖基位于古特提斯被動(dòng)陸緣一側(cè)的臨滄陸塊，是西南地區(qū)最大的復(fù)式花崗巖基(廖世勇等，2014)，沿瀾滄江兩岸出露在昌寧-景洪之間，長(zhǎng)約400 km、寬10～48 km，面積約為7400 km2，巖基東側(cè)侵入在三疊紀(jì)島弧火山巖中，西側(cè)侵入在中元界瀾滄群變質(zhì)巖中(李興林，1996)。臨滄花崗巖基的主體巖性為黑云母二長(zhǎng)花崗巖和花崗閃長(zhǎng)巖，無明顯巖性分帶。本帶巖漿活動(dòng)極強(qiáng)烈，二疊-三疊紀(jì)同碰撞期-碰撞前的巖漿活動(dòng)以臨滄花崗巖基主體為代表，為殼熔二長(zhǎng)花崗巖，巖石特征上明顯具有“I”型與“S”型或過渡型花崗巖特征。臨滄復(fù)式花崗巖基各類巖體，與該區(qū)錫、金、鍺、硅藻土、稀土成礦關(guān)系密切，是重要的物源基礎(chǔ)。

2 成礦地質(zhì)特征

2.1 礦床地質(zhì)概況

研究區(qū)出露的地層有中侏羅統(tǒng)花開左組、下侏羅統(tǒng)壩注路組，主要巖性為泥質(zhì)粉砂巖、泥巖、泥灰?guī)r與細(xì)粒石英砂巖夾不穩(wěn)定細(xì)礫巖，呈不等厚互層；下白堊統(tǒng)景星組主要巖性為泥質(zhì)粉砂巖夾細(xì)砂巖、粉砂巖；以及新生界第四系沖(洪)積層的砂礫石、砂土和粘土及殘坡積的砂石粘土。

研究區(qū)內(nèi)構(gòu)造主要為褶皺構(gòu)造和斷裂構(gòu)造，褶皺構(gòu)造為研究區(qū)西部的勐邦向斜；斷裂構(gòu)造以北東向斷裂最發(fā)育，其次為北西向斷裂，近南北向、近東西向斷裂較少，多數(shù)斷裂具有明顯的繼承性和多期活動(dòng)性的特點(diǎn)，與構(gòu)造運(yùn)動(dòng)相伴生的超基性巖、基性巖、中性巖、中酸性巖巖漿活動(dòng)頻繁，整體顯示活動(dòng)性較大的特征。多期次的構(gòu)造活動(dòng)將花崗巖體縱橫切割，為花崗巖的風(fēng)化提供了有利條件。

研究區(qū)內(nèi)巖漿巖發(fā)育，主要出露三疊紀(jì)黑云二長(zhǎng)花崗巖(ηγβT)，約占研究區(qū)面積的90%，局部少量白堊紀(jì)花崗巖(γK)(圖2)。

圖2 研究區(qū)地質(zhì)簡(jiǎn)圖Fig.2 Simplified geological map of the study area1-第四系;2-白堊系景星組;3-侏羅系壩注路組;4-侏羅系花開左組上段;5-侏羅系花開左組下段;6-英云閃長(zhǎng)巖;7-中細(xì)粒花崗巖;8-中粗粒似斑狀黑云二長(zhǎng)花崗巖;9-中粗粒黑云二長(zhǎng)花崗巖;10-中細(xì)粒黑云二長(zhǎng)花崗巖;11-巖相接觸界線;12-實(shí)測(cè)不整合界線; 13-地質(zhì)界線;14-斷層;15-新發(fā)現(xiàn)稀土礦產(chǎn)地1-Quaternary;2-Cretaceous Jingxing Formation;3-Jurassic Bazhulu Formation;4-upper member of Jurassic Huakaizuo Formation;5-lower member of Jurassic Huakaizuo Formation;6-tonalite;7-medium-fine grained granite;8-medium-coarse porphyritic biotite monzogranite;9-medium-coarse grained biotite monzogranite;10-medium-fine grained biotite monzogranite;11-lithofacies contact boundary;12-measured unconformity boundary;13-geological boundary;14-fault;15-newly discovered rare-earth ore deposit

2.2 礦體特征

通過地表采樣、槽探和鉆孔控制，在勐海地區(qū)圈定了自回龍卡-帕真蘇胡-邁新寨呈北西-南東向的稀土成礦帶，新發(fā)現(xiàn)花崗巖風(fēng)化離子吸附型稀土礦產(chǎn)地5處，從海拔500多米至2100多米均有礦點(diǎn)分布。稀土礦體賦存于臨滄花崗巖風(fēng)化殼中，受風(fēng)化殼形態(tài)的控制，沿地形地貌呈面狀展布，平面呈不規(guī)則狀，剖面上呈似層狀、馬鞍狀，隨著地形起伏。由于地貌風(fēng)化程度和剝蝕程度不同，礦體埋深0.20～18 m不等，礦體稀土氧化物品位0.082%～0.33%，平均品位0.12%，礦體的品位隨風(fēng)化殼保存的完好程度而發(fā)生變化，保存完好的風(fēng)化殼，礦體品位多呈現(xiàn)“上下貧，中間富”的特征。礦體厚1～15 m，平均厚6.45 m，礦體厚度不均勻，總體上隨著花崗巖風(fēng)化程度的增強(qiáng)而有變厚的趨勢(shì)。

2.3 礦物成分

稀土礦賦存于花崗巖風(fēng)化殼中，呈松散砂土狀，地表蝕變主要表現(xiàn)為高嶺土化、粘土化、弱褐鐵礦化，風(fēng)化層中局部穿插石英脈。礦石組分簡(jiǎn)單，主要為粘土礦物和花崗巖風(fēng)化殘余的造巖礦物及少量副礦物。礦石礦物為花崗巖風(fēng)化的粘土礦物，主要為高嶺石、埃洛石、蒙脫石、水白云母等。花崗巖風(fēng)化殘余的造巖礦物以石英、長(zhǎng)石顆粒為主，含少量絹云母。副礦物為鋯石、獨(dú)居石、磷釔礦等。上部礦石含粘土較多，呈肉紅色或土黃色，以粘土結(jié)構(gòu)為主。下部礦石粘土含量相對(duì)較低，呈紫紅色或灰白色，以松散無規(guī)則粒狀結(jié)構(gòu)為主。通過對(duì)輕、重稀土元素含量分析，輕稀土元素(鑭、鈰、鐠、釹、釤、銪)占比大于60%，輕稀土占比顯著。通過對(duì)浸出率進(jìn)行測(cè)試離子相態(tài)占比介于24.37%～79.59%之間，平均為50.22%，為離子吸附型稀土礦(圖3)。

圖3 勐海地區(qū)稀土礦石浸出率特征Fig.3 Leaching rate characteristics of rare-earth ore in Menghai area

2.4 成礦時(shí)代和礦床成因

研究區(qū)內(nèi)離子吸附型稀土礦與臨滄花崗巖密切相關(guān)。根據(jù)U-Pb同位素測(cè)年結(jié)果，中細(xì)粒黑云二長(zhǎng)花崗巖、似斑狀中粗粒黑云二長(zhǎng)花崗巖和中粗粒黑云二長(zhǎng)花崗巖三種巖性分別獲226±1.6 Ma、225±1.2 Ma、228±1.2 Ma的加權(quán)平均年齡值(圖4)，認(rèn)為臨滄花崗巖南段的形成時(shí)代為晚三疊世。而離子吸附型稀土礦床賦存于臨滄花崗巖全風(fēng)化層中，物源巖石即母巖形成時(shí)代為晚三疊世。

圖4 黑云二長(zhǎng)花崗巖體鋯石U-Pb年齡結(jié)果圖Fig.4 Zircon U-Pb ages of biotite monzogranite

花崗巖在外界長(zhǎng)期物理、化學(xué)風(fēng)化用下，稀土元素從巖石礦物中析出，被花崗巖風(fēng)化的高嶺土、埃洛石、蒙脫石等粘土礦物吸附，并重新富集形成稀土礦床，因此礦床成因?qū)倩◢弾r風(fēng)化離子吸附型稀土礦床，次生富集成礦作用發(fā)生于新生代以來。

3 稀土礦控礦因素分析

3.1 成礦母巖因素

研究區(qū)離子吸附型稀土礦的成礦母巖為三疊紀(jì)黑云二長(zhǎng)花崗巖，礦物大小不一，主要以中粗粒和中細(xì)粒結(jié)構(gòu)為主，局部以似斑狀結(jié)構(gòu)為主。礦物成分為斜長(zhǎng)石(25%～35%)、鉀長(zhǎng)石(25%～30%)、石英(20%～30%)、黑云母(15%)，副礦物主要有金屬礦物、磷灰石、鋯石。根據(jù)微量元素分析結(jié)果(表1)，15項(xiàng)稀土元素總量∑REE為512.44×10-6～758.29×10-6，平均為672.01×10-6。其中，輕稀土元素∑LREE為418.49×10-6～620.79×10-6，平均為547.48×10-6；(La/Yb)N為8.79～35.12，平均為17.17；(Sm/Nd)N為0.44～0.60，平均為0.55；δEu為0.47～1.00之間，平均值為0.62；δCe為0.83～1.02之間，平均值為0.97。稀土元素球粒隕石標(biāo)準(zhǔn)化配分圖顯示(圖5)：輕稀土分餾強(qiáng)烈，向右傾斜。重稀土分餾程度相對(duì)低一些，曲線平緩，銪具明顯的負(fù)異常，為典型的碰撞花崗巖。

圖5 三疊紀(jì)黑云二長(zhǎng)花崗巖巖體球粒隕石標(biāo)準(zhǔn)化稀土 元素配分圖(球粒隕石標(biāo)準(zhǔn)據(jù)Masuda et al.,1973)Fig.5 Chondrite-normalized REE patterns of Triassic biotite monzonitic granite body(chondrite standard after Masuda et al.,1973)

表1 勐海地區(qū)花崗巖微量元素結(jié)果(×10-6)

本次研究通過對(duì)樣品稀土總量分析，發(fā)現(xiàn)三疊紀(jì)黑云二長(zhǎng)花崗巖、英云閃長(zhǎng)巖、白堊紀(jì)花崗巖及各時(shí)代地層均含有一定量的稀土氧化物。但不同地質(zhì)體地表風(fēng)化物樣品稀土含量總體上存在明顯差別，其中三疊紀(jì)黑云二長(zhǎng)花崗巖為最有利的成礦地質(zhì)體(圖6)。

圖6 地表樣品稀土總量與巖性分布的關(guān)系Fig.6 Relationship between total rare-earth amount and lithologic distribution of surface samples1-第四系;2-白堊系景星組;3-侏羅系壩注路組;4-侏羅系花開左組上段;5-侏羅系花開左組下段;6-英云閃長(zhǎng)巖;7-中細(xì)?；◢弾r;8-中粗粒似斑狀黑云二長(zhǎng)花崗巖;9-中粗粒黑云二長(zhǎng)花崗巖;10-中細(xì)粒黑云二長(zhǎng)花崗巖;11-巖相接觸界線;12-實(shí)測(cè)不整合界線; 13-實(shí)測(cè)地質(zhì)界線;14-地表稀土元素含量等值線1-Quaternary;2-Cretaceous Jingxing Formation;3-Jurassic Bazhulu Formation;4-Upper Jurassic Huakaizuo Formation;5-Lower Jurassic Huakaizuo Formation;6-tonalite;7-medium-fine grained granite;8-medium-coarse grained porphyritic biotite monzogranite;9-medium-coarse grained biotite monzogranite;10-medium-fine grained biotite monzogranite;11-lithofacies contact boundary;12-measured unconformity boundary; 13-measured geological boundary;14-surface REE content contour

本區(qū)巖漿活動(dòng)空間展布上受區(qū)域構(gòu)造控制，在時(shí)間上具有多期多階段特點(diǎn)。巖石稀土元素豐度高，稀土元素既可以以獨(dú)居石等獨(dú)立稀土礦物存在，又可以呈類質(zhì)同象分散到造巖礦物(鉀長(zhǎng)石、斜長(zhǎng)石、黑云母等)和其他副礦物(磷灰石、鋯石)中。前人研究表明中酸性花崗巖，相對(duì)富含Ca和Ti，稀土元素多呈類質(zhì)同象分散到斜長(zhǎng)石、黑云母等礦物中，造巖礦物中稀土元素含量大于副礦物(楊學(xué)明和張培善，1992)?；◢弾r經(jīng)風(fēng)化后，其中La、Ce 等稀土元素主要以可交換的水合陽離子形式存在，Y、Zr 等主要以含稀土的獨(dú)立礦物形式存在，如磷釔礦、獨(dú)居石和鋯石等。巖石以高硅、富堿為特征，且 K2O > Na2O，氟高磷低。中酸性花崗巖是風(fēng)化離子吸附型稀土礦產(chǎn)的重要成礦物質(zhì)來源。母巖中稀土元素總量∑REE為512.44×10-6～758.29×10-6，平均為672.10×10-6，遠(yuǎn)高于地殼中平均含量207×10-6。因此，成礦母巖稀土元素豐度高，有利于離子吸附型稀土礦床的形成，但非決定性因素，母巖中含稀土元素礦物的抗風(fēng)化能力強(qiáng)弱同樣起著重要作用，抗風(fēng)化能力越弱，則越有利于離子吸附型礦床的形成(張戀等，2015)。

3.2 地球化學(xué)因素

根據(jù)1∶20萬和1∶5萬水系沉積物調(diào)查結(jié)果顯示，區(qū)內(nèi)具有顯著的La-Y-Zr-Ce異常，各元素具有很好的套合性。異常幾乎占據(jù)了三疊紀(jì)花崗巖整體，分布面積很廣，與酸性巖漿作用關(guān)系密切。La、Y、Zr、Ce異常相對(duì)零散，異常中心較多，但相互套合良好；主要分布于回龍卡、帕宮、拉巴廳等地區(qū)，形成多處組合異常。其中Zr、La的地球化學(xué)異常梯度最為明顯，異常中心呈多點(diǎn)密集連續(xù)分布的特點(diǎn)，Y元素異常極值達(dá)191×10-6；La元素異常極值達(dá)211×10-6，Ce元素異常極值419×10-6，Zr元素的異常極值達(dá)211×10-6。總體來說，區(qū)內(nèi)稀土元素反映了高背景、強(qiáng)富集的特點(diǎn)，異常套合良好的地段是尋找風(fēng)化殼離子吸附型稀土礦床的有利部位。

3.3 地形地貌因素

離子吸附型稀土礦主要分布在花崗巖的風(fēng)化殼中，礦體形態(tài)及產(chǎn)狀嚴(yán)格受風(fēng)化殼的控制，隨地形起伏而起伏(羅小亞，2011)，礦體的厚度與風(fēng)化殼的厚度呈正相關(guān)關(guān)系(謝文安等，1996)。地貌條件不僅控制剝蝕作用的進(jìn)行，同時(shí)還可以決定地下水的動(dòng)態(tài)和風(fēng)化殼地球化學(xué)特征(華仁民等，2007)，風(fēng)化產(chǎn)物的淋濾情況、風(fēng)化殼的厚度和保留完好程度均與地貌密切相關(guān)。

區(qū)內(nèi)花崗巖風(fēng)化殼十分發(fā)育，形成時(shí)代為第四紀(jì)。礦體以離子吸附形式賦存于三疊紀(jì)黑云母二長(zhǎng)花崗巖風(fēng)化殼中，風(fēng)化殼中上層為主要的含礦層位，底部因稀土元素離子遷移能力差，稀土元素含量與原巖無異(燕利軍等，2020)。根據(jù)取樣鉆工程揭露，研究區(qū)風(fēng)化殼從上至下可劃分為A1(腐殖土層)、A2(亞粘土層)、B1(全風(fēng)化層)、B2(半風(fēng)化層)、C(弱風(fēng)化層)(圖7)。風(fēng)化殼厚8～24 m不等，與地形地貌、風(fēng)化程度存在較大關(guān)系，在個(gè)別較陡的山脊未保留風(fēng)化產(chǎn)物。

圖7 花崗巖風(fēng)化殼示意圖Fig.7 Schematic diagram of weathering crust of granite

前人根據(jù)花崗巖風(fēng)化殼風(fēng)化剝蝕程度的不同，總結(jié)了不同風(fēng)化剝蝕程度的風(fēng)化層中稀土元素垂向上的分布特征，稀土元素在垂向上可呈現(xiàn)弓背式、深潛式、潛伏式、表露式、波浪式等不同型式(楊岳清等，1981)。一方面風(fēng)化程度越高，風(fēng)化殼厚度越大，稀土礦化越好；另一方面，風(fēng)化程度越深，巖石粒度越細(xì)，吸附作用就越強(qiáng)，稀土含量就越高。全風(fēng)化層中稀土含量達(dá)到最大，通常能達(dá)到母巖的3～5倍(楊岳清等，2016)。通過對(duì)研究區(qū)內(nèi)取樣鉆施工的地貌條件，可劃分為山腳、河谷坡中、谷坡底部、山頂丘陵區(qū)、山坡中部等，不同地貌位置的取樣鉆稀土元素在垂向上的分布型式存在明顯不同。

通過對(duì)不同地貌部位的鉆孔樣品垂向分布信息分析，發(fā)現(xiàn)不同地貌下稀土元素的垂向分布特征存在顯著的差異(圖8)。稀土氧化物總量在垂向上的分布型式大致呈如下幾種：山坡中部偏下較緩處，稀土垂向分布形態(tài)呈“上大凸下小凸”型，一般在10 m以淺達(dá)到最大稀土含量；在較低緩的山坡中部，稀土垂向分布形態(tài)呈“下部突漲”型，一般在15 m以深驟然達(dá)到高稀土含量，且高稀土含量深度穩(wěn)定在6 m以上；在低緩丘陵頂部極緩山脊的坡部，稀土垂向分布形態(tài)呈“中凸型”，波峰一般位于6～16 m，在12 m左右達(dá)到頂峰，稀土含量往往較高；在山谷坡的中下部，稀土垂向分布形態(tài)呈“上凸型”，工業(yè)礦厚度一般較窄，一般為3～5 m；在山腳，稀土垂向分布形態(tài)呈“下凸型”，且礦體埋藏較深，一般在15 m以深，波峰幅度較窄。

圖8 不同地貌特征下的REE垂向富集曲線Fig.8 REE vertical enrichment curves under different geomorphological features

3.4 構(gòu)造因素

研究區(qū)內(nèi)北東向和北西向構(gòu)造發(fā)育，將花崗巖巖體進(jìn)行分割，縱橫交錯(cuò)的斷裂構(gòu)造將臨滄花崗巖基細(xì)碎切割，為地表徑流的下浸和地下水的運(yùn)移提供龐大的網(wǎng)狀管道，造就了本區(qū)極為強(qiáng)烈的化學(xué)風(fēng)化作用(曾凱等，2019)，間接為離子吸附型稀土礦的成礦提供了有利的成礦條件。

3.5 氣候和植被覆蓋因素

氣候和植被覆蓋條件是離子吸附型稀土礦成礦及富集最重要的條件之一。它不僅影響風(fēng)化剝蝕作用的進(jìn)行，同時(shí)還可決定地下水的動(dòng)態(tài)和風(fēng)化殼的地球化學(xué)特征。在炎熱多雨的氣候條件下，巖石物理、化學(xué)風(fēng)化強(qiáng)烈，長(zhǎng)期強(qiáng)烈的風(fēng)化淋濾和生物地球化學(xué)作用，容易使稀土元素發(fā)生活化遷移，在風(fēng)化殼內(nèi)重新分布，直至隨地表、地下水徹底流失(王登紅等，2013)。促使離子稀土在風(fēng)化殼中隨雨水向下運(yùn)移，最終在全風(fēng)化層中被粘土礦物吸附而富集成礦(何顯川等，2016)。植被覆蓋因素影響著淋濾和風(fēng)化層保存的強(qiáng)度，在植被覆蓋程度高的區(qū)域，垂向以均勻降水淋濾為主，常常保存比較完整的風(fēng)化層位，而在植被覆蓋程度低的區(qū)域，垂向以不均勻的強(qiáng)烈淋濾為主，常常流失上部風(fēng)化層，不利于稀土元素的富集和保存。

研究區(qū)地處亞熱帶地區(qū)，常年高溫多雨，雨季時(shí)間長(zhǎng)，降水量大，受雨水和地下水的侵蝕作用，風(fēng)化淋濾作用強(qiáng)烈，風(fēng)化殼厚度較大，經(jīng)淋濾作用部分稀土元素次生富集加強(qiáng)、含量增高，對(duì)離子吸附型稀土礦成礦極為有利。

3.6 其他因素

垂向上物理化學(xué)性質(zhì)重要的一個(gè)差異表現(xiàn)在pH值的垂向變化，風(fēng)化殼的pH值對(duì)稀土元素的遷移富集有重要的影響(費(fèi)紅彩等，2007)。腐殖層中有機(jī)質(zhì)形成的腐殖酸以及大氣中的CO2，提供了酸質(zhì)來源，有利于稀土元素的運(yùn)移(范飛鵬等，2014；陸一敢等，2015)。據(jù)研究，在酸性和弱酸性的條件下，有利于稀土元素的遷移(滲濾)富集成礦，且粘土對(duì)稀土元素的吸附率弱酸性條件下要高于酸性條件下，稀土元素在垂向上向下運(yùn)移，酸性變?nèi)酰琾H值升高，有利于粘土對(duì)稀土元素的吸附率，pH值6.1時(shí)吸附率可達(dá)91.17%(池汝安和田君，2007)，弱酸性條件下易出現(xiàn)稀土元素的富集帶(楊大歡和肖光銘，2011)。勐?？h土壤pH值在4.5～6.5之間，非常有利于稀土元素的富集。

4 成礦規(guī)律

4.1 成礦規(guī)律

從區(qū)域分布上，研究區(qū)回龍卡、曼襖南糯山、帕宮蘇胡一帶是已發(fā)現(xiàn)稀土礦較為密集的區(qū)域，總體上存在一條北西南東向的富稀土礦帶。研究區(qū)內(nèi)稀土礦與三疊紀(jì)黑云二長(zhǎng)花崗巖關(guān)系密切，但由于是次生型花崗巖風(fēng)化離子吸附型稀土礦，成礦動(dòng)力來自于外界風(fēng)化因素，富集成礦形成于新生代以來，即：成礦物質(zhì)來源于三疊紀(jì)黑云二長(zhǎng)花崗巖巖體，富集成礦于新生代以來。

三疊紀(jì)巖體的中細(xì)粒及中粗粒巖相帶稀土富集程度最高，似斑狀花崗巖中富集程度偏低，中細(xì)粒及中粗粒巖相帶不同部位含礦性不一致，可能與巖漿作用過程中多期次活動(dòng)、構(gòu)造擾動(dòng)、揮發(fā)份組成及含量等因素影響致使稀土元素分布不均勻有關(guān)；受地形地貌的影響，在類似饅頭山的高差不大、坡度介于5°～10°的山腰至山腳的全風(fēng)化層中稀土含量高，高程1000～1500 m區(qū)間均有較好的稀土礦化，在風(fēng)化殼垂向結(jié)構(gòu)上，全風(fēng)化層離子型稀土富集程度最高，半風(fēng)化層和亞粘土層其次，基巖中基本不含稀土礦化，即“上下貧，中間富”。根據(jù)區(qū)內(nèi)鉆孔分析數(shù)據(jù)，研究區(qū)稀土礦主要富集在全風(fēng)化層的上半部分。礦體一般呈中間厚，邊部、緩坡較薄的面狀。

4.2 成礦階段

研究區(qū)存在著離子吸附型稀土礦和稀有稀土砂礦兩種類型稀土礦床，除賦存位置不同，其他如成礦母巖、氣候條件等基本一致，其成礦模式見圖9，稀土礦成礦階段大致可以分為3個(gè)階段(陳宏毅等，2012)：

圖9 稀土礦成礦模式圖Fig .9 Model of ore formation of rare-earth deposit1-亞粘土層;2-黑云二長(zhǎng)花崗巖;3-花崗巖風(fēng)化殘留體;4-第四系河床沉積物;5-礦體1-sub-clay layer;2-biotite monzogranite;3-granite weathering residual;4-Quaternary riverbed sediment;5-ore body

第一階段：成礦母巖的形成階段。三疊紀(jì)巖漿活動(dòng)強(qiáng)烈，大面積巖漿巖的侵入，形成了勐海地區(qū)大面積出露的中酸性臨滄花崗巖體，提供了稀土元素的物質(zhì)來源；

第二階段：花崗巖風(fēng)化殼的形成階段。區(qū)域構(gòu)造演化活動(dòng)，導(dǎo)致地形地貌形態(tài)發(fā)生變化，縱橫交錯(cuò)的構(gòu)造將臨滄花崗巖體進(jìn)行切割，加速了臨滄花崗巖體風(fēng)化程度和剝蝕程度，形成了賦存稀土礦的風(fēng)化殼(曾凱等，2019)；

第三階段：稀土元素富集成礦的階段。稀土元素受氣候條件的影響，在雨水淋濾作用下，稀土元素隨著地下水和地表水進(jìn)行滲透、遷移和富集，從而形成風(fēng)化殼離子吸附型稀土礦和獨(dú)居石、磷釔礦等砂礦。

5 找礦前景

(1)本區(qū)成礦地質(zhì)條件優(yōu)越，大面積中酸性巖漿巖幾乎覆蓋了整個(gè)勐海地區(qū)，巖性主要為三疊紀(jì)晚期黑云二長(zhǎng)花崗巖，富含稀土元素，是區(qū)內(nèi)的成礦母巖。因此，花崗巖的分布決定了離子吸附型稀土礦床的分布，一般該類礦床主要分布在中酸性巖漿巖頂部及周邊(李社宏等，2016)。區(qū)內(nèi)縱橫交錯(cuò)發(fā)育的北東向和北西向的斷裂構(gòu)造，將整個(gè)勐海地區(qū)切割成網(wǎng)格狀，為地表水和地下水的提供了網(wǎng)狀管道，加速了花崗巖的風(fēng)化進(jìn)程，形成厚大的花崗巖風(fēng)化殼，風(fēng)化殼結(jié)構(gòu)完整，為稀土礦的富集提供了有利場(chǎng)所。區(qū)內(nèi)已發(fā)現(xiàn)的回龍卡、帕真蘇胡等多個(gè)大中稀土礦床，因而本區(qū)稀土礦成礦條件極為有利。

(2)水系沉積物測(cè)量中的元素異常反映的是基巖風(fēng)化巖石顆粒稀土元素含量情況，對(duì)基巖稀土元素含量具有指示作用，雖然并不直接代表次生風(fēng)化成因的離子吸附型稀土含量，但對(duì)尋找花崗巖風(fēng)化離子吸附型稀土礦床具有一定間接指導(dǎo)意義。勐海地區(qū)圈定了13個(gè)綜合異常區(qū)，其中，甲1類異常1個(gè)，乙1類異常1個(gè)，乙3類異常5個(gè)，丙1類異常4個(gè)，丙2類異常2個(gè)。異常的中心出露黑云二長(zhǎng)花崗巖巖體，La、Y、Zr等元素組合異常高值區(qū)與稀土礦化較好的地區(qū)存在一定的空間位置吻合性，異常中心雖不明顯，但套合較好。以上三元素高值區(qū)或高值重疊區(qū)均是較好的稀土礦找礦標(biāo)志。

(3)整個(gè)勐海地區(qū)海拔高差相對(duì)較大，但從海拔500米至2100多米均有離子吸附型稀土礦分布，這說明離子吸附型稀土礦化富集程度與絕對(duì)海拔并無必然的直接關(guān)系。但在小范圍內(nèi)海拔差別明顯的同一山體上，地貌特征影響著稀土元素的富集程度，陡峭的高山區(qū)和低洼的山腳均不利于稀土元素的富集，稀土元素容易隨流水流失，而低山丘陵緩坡、渾圓山包的山坡中下部有利于風(fēng)化殼的生成和保存，利于稀土元素的富集。勐海地區(qū)局部地貌多為低山丘陵，相對(duì)高差300～400 m左右，地勢(shì)起伏較緩，多呈低緩的山包，風(fēng)化殼厚度大、保存較好，對(duì)成礦極為有利，有利于形成厚大的面狀礦體。

(4)研究區(qū)地處亞熱帶、熱帶氣候區(qū)，平均海拔高度1100～1500 m，常年高溫多雨，受雨水和地下水的侵蝕作用、風(fēng)化淋濾作用，部分稀土元素次生富集加強(qiáng)、含量增高，并在風(fēng)化殼內(nèi)富集成礦。植被覆蓋率高利于水土保持和垂向緩慢滲透，也利于離子態(tài)稀土元素的富集。亞熱帶的氣候條件下，植被覆蓋程度高的區(qū)域利于風(fēng)化離子吸附型稀土礦的形成。

綜上所述，勐海地區(qū)氣候炎熱多雨，三疊紀(jì)晚期的中酸性花崗巖巖體幾乎覆蓋全區(qū)，在有地球化學(xué)異常的低緩山坡處易形成花崗巖風(fēng)化離子吸附型稀土礦，前期工作通過地表調(diào)查工作和稀疏的工程控制在勐海縣回龍卡、帕宮蘇胡等地已發(fā)現(xiàn)了多個(gè)稀土礦床或礦化點(diǎn)，認(rèn)為這些地區(qū)找礦前景很好，進(jìn)一步開展工作可以擴(kuò)大找礦成果。

6 結(jié)論

(1)研究區(qū)內(nèi)稀土礦以花崗巖風(fēng)化離子吸附型稀土礦為主，分布在回龍卡、曼襖南糯山、帕宮蘇胡一帶，呈現(xiàn)出一條北西南東向的富稀土礦帶，以輕稀土為主的離子吸附型稀土礦。

(2)研究區(qū)內(nèi)稀土礦成礦母巖為三疊紀(jì)中酸性花崗巖，母巖成礦物質(zhì)來源于三疊紀(jì)黑云二長(zhǎng)花崗巖巖體，次生富集成礦于新生代以來。離子吸附型稀土礦礦體賦存在花崗巖風(fēng)化殼中，風(fēng)化程度越高稀土礦化越明顯，礦體厚度隨風(fēng)化殼厚度變化而變化。風(fēng)化殼垂向結(jié)構(gòu)保存越完整，其全風(fēng)化層中離子吸附型稀土礦越富集。

(3)研究區(qū)巖石稀土元素豐度高，風(fēng)化殼極其發(fā)育，風(fēng)化殼厚度大，氣候、地貌條件有利，具備形成離子吸附型稀土礦地質(zhì)條件和良好的表生風(fēng)化條件，勐海地區(qū)具有尋找大型稀土礦的找礦潛力。