西峽太平鎮(zhèn)稀土礦礦床成因及成礦遠(yuǎn)景分析

龔書浩，方慶銀，曾慶海

（河南省核工業(yè)地質(zhì)局，河南 鄭州 450044）

稀土元素被稱為“工業(yè)維生素”，其具有優(yōu)良的光電磁等物理特性，能與其他材料組成性能各異、品種繁多的新型材料，其最顯著的功能就是能大幅度的提高其他產(chǎn)品的質(zhì)量和性能。稀土不僅在傳統(tǒng)行業(yè)，如冶金等方面應(yīng)用廣泛，而且在高科技領(lǐng)域，如電子、超導(dǎo)等方面具有難以替代的作用。近年來(lái)，隨著電子、新能源材料和深空探測(cè)等領(lǐng)域的飛速發(fā)展，人們對(duì)稀土元素、特別是重稀土元素的需求量迅速攀升。因此，稀土元素已經(jīng)成為當(dāng)代科學(xué)技術(shù)發(fā)展必不可少的戰(zhàn)略資源。

我國(guó)是稀土資源大國(guó)，約占全球已探明總儲(chǔ)量的43%，主要分布在我國(guó)的三大稀土資源基地（白云鄂博、南方和川西）。其中，白云鄂博鐵-稀土建造中稀土氧化物儲(chǔ)量高達(dá)5700萬(wàn)噸，約占全國(guó)輕稀土儲(chǔ)量的80%；南方七省離子吸附型稀土礦中稀土氧化物總資源量高達(dá)近千萬(wàn)噸，并提供了世界上大部分的釔和重稀土資源；川西堿性巖-碳酸巖型稀土礦集區(qū)僅牦牛坪礦床的稀土氧化物儲(chǔ)量就達(dá)到近317萬(wàn)。近年來(lái)，在秦嶺造山帶也發(fā)現(xiàn)了一系列規(guī)模不等的稀土礦床[1-3]。這些稀土礦床的稀土氧化物總儲(chǔ)量已經(jīng)達(dá)到了200萬(wàn)噸，使秦嶺造山帶成為我國(guó)的又一重要稀土資源成礦省。

秦嶺造山帶的稀土礦床主要分布于南秦嶺和華北陸塊南緣地區(qū)，比如南秦嶺的廟埡和殺熊洞礦床，華北陸塊南緣的黃龍鋪、黃水庵以及華陽(yáng)川礦床。北秦嶺地區(qū)長(zhǎng)期以來(lái)未見(jiàn)稀土礦床的報(bào)道。然而河南省核工業(yè)地質(zhì)局2013年進(jìn)行稀土普查時(shí)新發(fā)現(xiàn)了太平鎮(zhèn)稀土礦床[2]。該礦床是北秦嶺地區(qū)目前唯一報(bào)道的稀土礦床，由于礦床勘探的時(shí)間較短，研究程度相對(duì)較低。本文對(duì)太平鎮(zhèn)稀土礦床的地質(zhì)特征進(jìn)行了描述，并對(duì)礦床成因和區(qū)域稀土成礦潛力進(jìn)行了討論。

1 區(qū)域地質(zhì)特征

秦嶺造山帶橫亙于中國(guó)大陸腹地，大地構(gòu)造上聯(lián)接華北和揚(yáng)子克拉通，是一條經(jīng)歷了長(zhǎng)期多次造山作用形成的復(fù)合型大陸造山帶[4]。以洛南-欒川-方城斷裂、商丹斷裂和勉略斷裂為界，秦嶺造山帶自北向南可依次劃分為華北陸塊南緣、北秦嶺、南秦嶺和揚(yáng)子陸塊北緣四大構(gòu)造單元組成。

北秦嶺構(gòu)造帶是指商丹斷裂帶與洛南-欒川斷裂之間的秦嶺北部區(qū)域，由北向南依次由寬坪群、二郎坪群、秦嶺群和丹鳳群組成。寬坪群由高綠片巖相-低角閃巖相變質(zhì)的基性火山巖和陸源碎屑巖組成，主要為變鎂鐵質(zhì)巖、云母石英片巖和大理巖，原巖為火山巖、陸源碎屑巖和碳酸鹽巖。二郎坪巖群由一套綠片巖-低角閃巖相變質(zhì)的弧后盆地型蛇綠巖、基性火山巖、碎屑巖和少量大理巖組成。秦嶺巖群在秦嶺地區(qū)分布范圍很廣，為一套中深變質(zhì)雜巖系，變質(zhì)程度達(dá)到角閃巖相，局部達(dá)麻粒巖相，主要由長(zhǎng)英質(zhì)片麻巖、片巖和大理巖以及呈透鏡狀或似層狀產(chǎn)出的斜長(zhǎng)角閃巖和榴輝巖組成，巖石變形復(fù)雜并發(fā)育深熔作用。丹鳳巖群呈斷續(xù)帶狀構(gòu)造塊體分布于商丹斷裂帶北，為一套強(qiáng)烈變形變質(zhì)的火山-沉積巖組合，巖石類型主要為斜長(zhǎng)角閃巖和變鈣堿性火山巖，其中斜長(zhǎng)角閃巖的原巖為玄武巖，火山巖以熔巖為主，夾火山碎屑巖。

北秦嶺地區(qū)巖漿活動(dòng)分布廣泛，侵入巖主要呈東西向帶狀分布，以巖基或巖株為主。侵入時(shí)代主要為新元古代、早古生代以及中生代[5，6]。新元古代主要位于秦嶺群中，與陸塊匯聚與裂解活動(dòng)有關(guān)，包括松樹(shù)溝超鎂鐵質(zhì)巖石，富水基性雜巖、寨根、德河和牛角山花崗巖。早古生代巖漿活動(dòng)在本區(qū)最為強(qiáng)烈，以酸性巖為主，有漂池、安吉坪、灰池子、黃龍廟、紙坊溝、棗園、太白等巖體，巖性有黑云母二長(zhǎng)花崗巖、花崗閃長(zhǎng)巖、英云閃長(zhǎng)巖、石英閃長(zhǎng)巖等。中生代巖漿活動(dòng)主要分布于瓦穴子斷裂附近，形成的巖體有牧護(hù)關(guān)、蟒嶺、老君山等花崗巖基以及桃官坪、西溝、南臺(tái)、秋樹(shù)灣等小的斑巖體。

2 礦床地質(zhì)特征

太平鎮(zhèn)稀土礦位于河南省西峽縣城北約65km處，含REO資源量15萬(wàn)噸，平均品味2.23%，達(dá)到中型稀土礦床規(guī)模[2]。該礦床大地構(gòu)造位置位于瓦穴子-喬端斷裂帶以南的二郎坪巖漿島弧。礦區(qū)出露的地層為早古生代二郎坪群火神廟組和大廟組。大廟組在礦區(qū)東南部有少量出露，主要為一套變質(zhì)碎屑巖和碳酸鹽巖沉積建造，巖性以黑云母石英片巖、黑云母斜長(zhǎng)片巖、大理巖為主含少量炭硅質(zhì)板巖、變細(xì)碧巖、變石英角斑巖、凝灰?guī)r?；鹕駨R組呈近東西向分布于礦區(qū)南部小十里溝-李家莊-東坪一帶，主體為一套變細(xì)碧—石英角斑巖建造，主要巖性以變細(xì)碧巖、變細(xì)碧玢巖、變石英角斑巖、角斑巖為主，含少量中酸性凝灰?guī)r、凝灰質(zhì)熔巖及沉積碎屑巖。

礦區(qū)內(nèi)出露的巖體主要為加里東期張家莊巖體與燕山期老君山巖體。張家莊巖體分布于礦區(qū)中部，呈東西向帶狀展布，主要成分為斜長(zhǎng)花崗巖，巖石呈灰白色，半自形柱粒狀結(jié)構(gòu)，塊狀構(gòu)造，巖石主要有堿性長(zhǎng)石（32%）、斜長(zhǎng)石（16%）、石英（36%）、黑云母（5%）以及磁鐵礦、鋯石、榍石等副礦物組成。老君山巖體分布于礦物北面，巖性主要為黑云母二長(zhǎng)花崗巖，巖石呈灰白色，中細(xì)?；◢徑Y(jié)構(gòu)，塊狀構(gòu)造，主要由斜長(zhǎng)石（30%）、鉀長(zhǎng)石（30%）、石英（30%）、黑云母（8%）和少量磁鐵礦、磷灰石、褐簾石、鋯石等副礦物組成。

圖1 豫西太平鎮(zhèn)區(qū)域地質(zhì)圖（據(jù)李靖輝）

太平鎮(zhèn)稀土礦床共圈定Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ三條礦帶。三條稀土礦化帶嚴(yán)格受到受北西向斷裂構(gòu)造控制，呈北西西走向近平行產(chǎn)出，產(chǎn)狀陡峭，傾角50°到80°之間，走向延伸長(zhǎng)度較長(zhǎng)，可達(dá)2km。

礦區(qū)稀土礦體主要賦存于Ⅱ、Ⅲ號(hào)稀土礦脈中，共圈出4個(gè)稀土礦體。Ⅱ號(hào)礦脈位于王家莊至大西溝一帶，受一條NW310°硅化破碎帶控制，長(zhǎng)約2460m，一般厚度0.47m～3.5m，最厚3.67m，平均厚度1.82m，走向204°～260°，傾角∠50°～69°；Ⅲ號(hào)礦脈位于十里溝至李家莊一帶，走向300°～320°，長(zhǎng)約1730m左右，一般厚度0.59m～5.16m，最厚8.30m，平均厚度2.00m，走向210°～256°傾角∠40°～80°。熱液脈型礦化中礦石礦物組成極為復(fù)雜，包括氟碳鈰礦、氟碳鈣鈰礦、獨(dú)居石、氟鈰礦、褐簾石、碳酸鍶鈰礦、磷釔礦、鈰硅石、羥硅鈰礦等。其中氟鈰礦與羥硅鈰礦在全球范圍比較罕見(jiàn)，只有極少的已發(fā)表數(shù)據(jù)可供參考，這兩種礦物在我國(guó)屬首次報(bào)道[7]。脈石礦物主要由石英、重晶石、螢石、方解石、鉀長(zhǎng)石、綠泥石、磷灰石、黃鐵礦、磁鐵礦、赤鐵礦等組成。

3 礦床成因類型

太平鎮(zhèn)稀土礦床勘探的時(shí)間較短，開(kāi)展的研究工作也較少，礦床成因問(wèn)題也存在爭(zhēng)議。李靖輝等（2017）[2]通過(guò)礦脈穿插燕山期巖體認(rèn)為礦床形成時(shí)代不早于108Ma，并推測(cè)該礦床成因是受太平洋域構(gòu)造影響，在燕山晚期弧后盆地在擠壓階段轉(zhuǎn)化為拉張環(huán)境下，以地幔為主含礦巖漿熱液沿太平鎮(zhèn)背斜張性斷裂充填而成。然而該推測(cè)缺乏年代學(xué)數(shù)據(jù)支持。Qu et al.（2019）對(duì)成礦期氟碳鈰礦進(jìn)行了U-Th-Pb定年分析，獲得成礦年齡為409±16Ma，并推測(cè)礦床與下地殼的部分熔融有關(guān)。Zhang et al.（2019）通過(guò)野外產(chǎn)狀和穿插關(guān)系的研究認(rèn)為礦床與火成碳酸巖有關(guān)，并測(cè)得碳酸巖中與熱液脈體中氟碳鈰礦LA-ICP-MS U-Th-Pb年齡分別為426±5Ma與421±7 Ma。

碳酸巖是含碳酸鹽礦物是稀土含量最高的火成巖，目前世界上大部分的內(nèi)生稀土礦床都與碳酸巖具有成因聯(lián)系[8]，比如中國(guó)白云鄂博和牦牛坪礦床、美國(guó)Mountain Pass礦床以及澳大利亞Mount Weld等礦床。野外地質(zhì)勘探過(guò)程中發(fā)現(xiàn)太平鎮(zhèn)稀土礦區(qū)內(nèi)分布有大量碳酸巖，主要出露于礦區(qū)東南部。這些碳酸巖主要由方解石組成，占巖石礦物總含量的70%以上，次要礦物為石英，重晶石，天青石，螢石等。這些碳酸巖與稀土礦化關(guān)系密切，部分碳酸巖稀土品位達(dá)到10%。太平鎮(zhèn)稀土礦床具有與其他碳酸巖型稀土礦床具有一致的礦物組合，再加上秦嶺造山帶其他區(qū)域的稀土礦床都與火成碳酸巖相關(guān)，如廟埡、殺熊洞、華陽(yáng)川、黃水庵等[1，3]，因此我們認(rèn)為太平鎮(zhèn)稀土礦床與世界上大部分內(nèi)生稀土礦床一樣在成因上與火成碳酸巖有關(guān)。

4 成礦遠(yuǎn)景分析

北秦嶺地區(qū)長(zhǎng)期以來(lái)沒(méi)有報(bào)道過(guò)成規(guī)模的稀土礦床，稀土礦產(chǎn)資源工作程度較低，專門的稀土勘查工作在2012年以前幾乎很少[9]。太平鎮(zhèn)中型稀土礦的發(fā)現(xiàn)改寫了在北秦嶺地區(qū)沒(méi)有稀土礦床的歷史，也說(shuō)明北秦嶺地區(qū)具有一定的稀土找礦前景。

太平鎮(zhèn)稀土礦床氟碳鈰礦U-Th-Pb定年分析表明礦床形成時(shí)代為410Ma～400Ma[7]。北秦嶺造山帶在古生代經(jīng)歷了復(fù)雜的構(gòu)造演化。北秦嶺古生代花崗巖主要形成于500Ma～470Ma；450Ma～420Ma與420Ma～400Ma三個(gè)階段[8]。三個(gè)階段的花崗巖分別代表了俯沖、碰撞以及碰撞后的伸展環(huán)境。因此太平鎮(zhèn)稀土礦床可能形成于碰撞后的伸展環(huán)境。北秦嶺地區(qū)發(fā)育了大量與太平鎮(zhèn)稀土礦床同時(shí)代的巖漿巖，主要以花崗巖和偉晶巖為主。其中偉晶巖主要分布于太平鎮(zhèn)礦床以西的丹鳳和光石溝地區(qū)并富含U（REE）等元素，構(gòu)成了北秦嶺地區(qū)重要的鈾礦床。因此北秦嶺地區(qū)的早古生代的偉晶巖也是重要的稀土勘探對(duì)象。

5 結(jié)論

（1）太平鎮(zhèn)稀土是秦嶺造山帶北秦嶺地區(qū)目前唯一報(bào)道的稀土礦床，含REO資源量15萬(wàn)噸，平均品味2.23%，達(dá)到中型稀土礦床規(guī)模。

（2）太平鎮(zhèn)稀土礦床在成因上與火成碳酸巖相關(guān)。

（3）太平鎮(zhèn)稀土礦床形成于碰撞后的拉張環(huán)境。區(qū)域上與太平鎮(zhèn)稀土礦床同時(shí)代的偉晶巖具有很好的稀土找礦潛力。

致謝：感謝中國(guó)科學(xué)院貴陽(yáng)地球化學(xué)研究所博士后張偉對(duì)本文的指導(dǎo)與幫助。