云南省瀾滄縣離子吸附型稀土礦床地質(zhì)特征分析與成礦過(guò)程探討*

張 民，譚 偉，何顯川，趙甫峰，羅蓮英

（1 四川旅游學(xué)院，四川成都 610100；2 中國(guó)科學(xué)院廣州地球化學(xué)研究所，中國(guó)科學(xué)院礦物學(xué)與成礦學(xué)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，廣東省礦物物理與材料研究開(kāi)發(fā)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，廣東廣州 510640；3 四川省冶金地質(zhì)勘查院，四川成都 610057；4 成都理工大學(xué)地球科學(xué)學(xué)院，四川成都 610059）

離子吸附型稀土礦是發(fā)現(xiàn)于20 世紀(jì)60 年代末中國(guó)獨(dú)特的具有戰(zhàn)略意義的優(yōu)勢(shì)礦產(chǎn)資源之一，具有元素齊全、開(kāi)采簡(jiǎn)單、資源潛力大等特點(diǎn)，成為支撐中國(guó)新一代核心材料、能源、武器、信息技術(shù)發(fā)展的礦產(chǎn)資源之一（王登紅等，2013a；2013b;2016；毛景文等，2019a；楊岳清等，2021）。目前，中國(guó)離子吸附型稀土礦主要分布在江西、福建、湖南、廣東、廣西等省市（Wang et al.,1989;張祖海等,1990）。對(duì)該類(lèi)型礦床的形成過(guò)程、基本特征、成礦機(jī)制及開(kāi)發(fā)利用等已有系統(tǒng)的研究（賀倫燕等，1989；湯詢(xún)忠等，1998；Chi et al.,2007；李永秀等，2014；趙芝等，2017；王臻等，2019），也取得了豐碩的成果。

滇西地區(qū)在20世紀(jì)80年代發(fā)現(xiàn)與臨滄花崗巖風(fēng)化殼有關(guān)的磷釔礦、獨(dú)居石、鋯石沉積型稀土砂礦，但由于這些礦床均位于山間構(gòu)造盆地的富饒農(nóng)田區(qū)，均無(wú)法開(kāi)采。近年來(lái)圍繞臨滄花崗巖風(fēng)化殼在離子吸附型稀土方面取得了找礦突破，在回龍卡、岔河、勐海等地區(qū)發(fā)現(xiàn)一批離子吸附型稀土礦床（毛景文等，2019b；張保濤等，2020；王長(zhǎng)兵等，2021；藍(lán)信杰等，2021；明添學(xué)等，2021）。特別是自2014至今，核工業(yè)西藏地質(zhì)調(diào)查院、中國(guó)地質(zhì)調(diào)查局、中國(guó)科學(xué)院廣州地球化學(xué)研究所相繼在臨滄花崗巖中南段的瀾滄縣富邦、上允、富東、東河、南嶺、新城等地區(qū)開(kāi)展稀土調(diào)查科研項(xiàng)目，集中發(fā)現(xiàn)大型離子吸附型稀土礦床2處，中、小型3處，圈定礦產(chǎn)地、找礦靶區(qū)5處，提交遠(yuǎn)景資源量超百萬(wàn)噸。目前，對(duì)該區(qū)風(fēng)化殼離子吸附型稀土礦的研究主要集中在礦床成因、控礦因素、成礦規(guī)律、成礦預(yù)測(cè)等方面（趙汀等，2014；刀俊山等，2017；張民等，2018），對(duì)礦床稀土相態(tài)特征，礦石浸出率，地形地貌、風(fēng)化殼與礦體關(guān)系特征等方面研究有所不足。因此，本文通過(guò)對(duì)該區(qū)賦存于花崗巖風(fēng)化殼的離子吸附型稀土礦床的成礦地質(zhì)地球化學(xué)特征研究，揭示該類(lèi)礦床的礦化富集規(guī)律，以期指導(dǎo)本區(qū)離子吸附型稀土資源的進(jìn)一步找礦工作。

1 區(qū)域地質(zhì)概況

臨滄花崗巖是中國(guó)滇西地區(qū)出露面積最大的復(fù)式巖體，主要形成于晚三疊世緬泰馬陸塊與思茅地塊碰撞造山過(guò)程中的后碰撞階段（莫玄學(xué)等，1998；彭頭平等，2006；孔會(huì)磊等，2012），總體上沿瀾滄江斷裂西側(cè)呈反“S”狀展布，南北長(zhǎng)約350 km，東西寬10～48 km，平均寬22.5 km，分布范圍由南至北涉及鳳慶縣、云縣、臨滄市臨翔區(qū)、雙江縣、瀾滄縣、勐?？h的全部或部分地區(qū)，出露面積達(dá)7400 km2（圖1a），巖性以印支期黑云母二長(zhǎng)花崗巖和花崗閃長(zhǎng)巖為主，本次研究范圍主要集中在瀾滄縣內(nèi)（圖1b）。

2 樣品采集與分析

2.1 野外樣品采集

本文研究區(qū)是指北起瀾滄縣富東鄉(xiāng)，南至糯扎渡鎮(zhèn)黑河之間約2000 km2的區(qū)域（圖1b）。本次研究樣品取自區(qū)內(nèi)晚三疊世黑云母二長(zhǎng)花崗巖風(fēng)化殼全風(fēng)化層的剖面及鉆孔。風(fēng)化殼剖面樣品取自位于山腰部位的黑云母二長(zhǎng)花崗巖風(fēng)化殼全風(fēng)化層切開(kāi)剖面，采樣方式為不跨層的連續(xù)采樣，每件樣品重4 kg。風(fēng)化殼鉆孔樣品取自位于山腰部位的黑云母二長(zhǎng)花崗巖風(fēng)化殼全風(fēng)化層的鉆孔，樣品為組合樣，為與全風(fēng)化層剖面樣品區(qū)別，該全風(fēng)化層鉆孔樣品稱(chēng)為礦石樣品，該樣品組合過(guò)程為：選取穿透全風(fēng)化層的鉆孔，在全風(fēng)化層段礦層內(nèi)按每米連續(xù)取樣，然后再將所取的樣品充分混勻重新組成1 個(gè)組合樣，取重量4 kg。所有樣品均采用內(nèi)裝塑封袋、外裝樣品袋的雙層包裝，確保樣品無(wú)損和不受污染。

圖1 臨滄花崗巖帶分布示意圖（a）及臨滄花崗巖帶地質(zhì)和離子吸附型礦床分布簡(jiǎn)圖（b）（底圖據(jù)方良好等，2013修改）Fig.1 The distribution map of Lincang granite belt(a)and simplified geological and ion-adsorption type REE deposits map of Lincang granite belt(b)（base map modified after Fang et al.,2017）

2.2 實(shí)驗(yàn)室樣品分析

將送測(cè)樣品風(fēng)干后，使用對(duì)輥機(jī)分別將每件樣品破碎至～1 mm 粒度，再按切喬特縮分公式Q=Kd2（K=0.2）進(jìn)行縮分；然后再將縮分后的樣品細(xì)磨至200目，細(xì)磨損耗率低于4%。實(shí)驗(yàn)設(shè)備及條件為：全相稀土元素分析設(shè)備采用Agilent7700x 電感耦合等離子體質(zhì)譜儀(D483)，樣品重量0.1 g；浸出設(shè)備采用HY-2A 調(diào)速多用振蕩器，浸取實(shí)驗(yàn)采用柱浸法，注入5%的(NH4)2SO4浸取液獲取浸出相，液固比1∶1，浸出時(shí)長(zhǎng)8 h；分析浸出相稀土氧化物組成；數(shù)據(jù)分析結(jié)果相對(duì)誤差小于5%。檢測(cè)環(huán)境為溫度1℃，濕度50%～60%。

3 礦床地質(zhì)特征

3.1 氣候、地形、地貌特征

研究區(qū)氣候?qū)賮啛釒降丶撅L(fēng)氣候，干濕兩季明顯，雨量集中且充沛；區(qū)內(nèi)地形地貌復(fù)雜多樣，局部氣候差異明顯。濕熱的氣候條件造就了該區(qū)強(qiáng)烈的化學(xué)風(fēng)化作用，進(jìn)而導(dǎo)致在花崗巖中形成了巨厚的風(fēng)化殼（何耀等，2015）。研究區(qū)北部和西部以中山為主，南部以中山和中山丘陵為主，東部為中山和瀾滄江河谷地帶；地形整體上呈現(xiàn)出北高南低、西高東低，周邊高中部低的特點(diǎn)。第四紀(jì)以來(lái)，區(qū)內(nèi)構(gòu)造運(yùn)動(dòng)相對(duì)穩(wěn)定，在地勢(shì)平緩的山頂、山腰和山脊，剝蝕速率低于沉積速率，花崗巖風(fēng)化殼保存完好，呈現(xiàn)出不同的風(fēng)化殼地形地貌及產(chǎn)出特征（圖2）。

圖2 研究區(qū)花崗巖風(fēng)化殼地形、地貌、形態(tài)及產(chǎn)狀關(guān)系圖Fig.2 Relational graph about topography,landform,shape,and occurrence of granite weathering crust in research area

3.2 風(fēng)化殼原巖特征

中國(guó)離子吸附型稀土礦的賦礦巖石原巖主要為加里東期、華力西期、印支期、燕山期的酸性花崗巖（池汝安，1988；曾勵(lì)訓(xùn)，1989；賀倫燕等，1989；何明珊，1990；李景陽(yáng)等，1998；李杰緯等，2005；凌洪飛等，2006；華仁民等，2007；楊大歡等，2011；袁忠信等，2012；李學(xué)彪等，2012；李永秀等，2014；范飛鵬等，2014）。此外，在混合巖風(fēng)化殼、峨眉山玄武巖風(fēng)化殼及碳酸鹽巖風(fēng)化殼也發(fā)現(xiàn)稀土元素富集（Nesbitt et al.,1979；Banfield et al.,1989；Braun et al.,1990；Walter et al.,1995；明添學(xué)等，2013）。研究區(qū)離子吸附型稀土礦的賦礦巖石原巖為臨滄花崗巖，主體巖石類(lèi)型包括中細(xì)粒-中粗粒黑云母二長(zhǎng)花崗巖。其中，中粗粒黑云母二長(zhǎng)花崗巖約占研究區(qū)花崗巖分布面積的2/3，中細(xì)粒黑云母二長(zhǎng)花崗巖約占1/3。

巖石呈灰白色，中粗粒結(jié)構(gòu)，塊狀構(gòu)造。礦物組成比較單一，主要礦物組合為鉀長(zhǎng)石（40%）+斜長(zhǎng)石（25%）+石英（25%）+黑云母（5%～10%）+其他礦物（0～5%）（圖3a～d）。副礦物主要為磷灰石+鋯石+釷石+錫石，在黑云母顆粒內(nèi)或邊緣可見(jiàn)不透明礦物呈稀散分布。鉀長(zhǎng)石主要為正長(zhǎng)石和微斜長(zhǎng)石，他形-半自形板狀，多無(wú)雙晶，偶見(jiàn)具格子雙晶者，粒度一般1～4 mm，形態(tài)多呈略受擠壓圓化或橢圓化粒狀，顆粒邊緣略呈凹凸或參差狀，大致均勻分布。斜長(zhǎng)石主要為半自形—自形板狀，具聚片雙晶，粒度及形態(tài)與鉀長(zhǎng)石相似，稀散分布。石英，無(wú)色潔凈，干涉色一級(jí)暗灰色至一級(jí)黃白色，粒度懸殊，0.1～2.2 mm，形態(tài)為他形粒狀，顆粒多具波狀消光，呈受擠壓的不規(guī)則團(tuán)狀，不均勻充填于長(zhǎng)石粒間。黑云母具淡紅棕色至棕紅色多色性，粒度0.2～1.5 mm，呈擠壓變形片狀，與石英夾雜稀散充填于圓化長(zhǎng)石粒間。

圖3 黑云母二長(zhǎng)花崗巖顯微特征a.自形板狀斜長(zhǎng)石（+）；b.不規(guī)則團(tuán)狀石英呈充填于長(zhǎng)石粒間（+）；c.黑云母呈擠壓變形片狀（+）；d.鉀長(zhǎng)石邊緣參差不齊（+）Qtz—石英；Bt—黑云母；Pl—斜長(zhǎng)石；Or—鉀長(zhǎng)石Fig.3 Microscopic characteristics of porphyritic biotite monzogranitea.Tabular plagioclase(+);b.Quartz is filled in feldspar with irregular crumb structure(+);c.Biotite is schistose by pressed;d.Orthoclase has jagged edges(+)Qtz—Quartz;Bt—Biotite;Pl—Plagioclase;Or—Orthoclase

3.3 花崗巖風(fēng)化殼分層特征

研究區(qū)花崗巖風(fēng)化殼主要發(fā)育在平緩山頂、傾緩山脊及低緩山丘處，在溝谷內(nèi)分布較薄，甚至尖滅。根據(jù)物質(zhì)組分及風(fēng)化程度的不同，完整的花崗巖風(fēng)化殼由地表至基巖依次可分為腐殖土層、亞黏土層、全風(fēng)化層、半風(fēng)化層、弱風(fēng)化層5 個(gè)層位（圖4張民等，2018）。腐殖土層主要為腐殖土，厚度為0～0.5 m，幾乎不含稀土元素。亞黏土層主要為紅黏土，含少量的石英顆粒和長(zhǎng)石碎屑，可塑性、含水性強(qiáng)，厚度為0.5～3.0 m，幾乎不含稀土元素。全風(fēng)化層為由石英、長(zhǎng)石、黑云母和黏土礦物組成的分解破碎粉砂質(zhì)堆積巖，厚度為3～29 m；該層黏土礦物含量達(dá)50%～80%，是稀土礦的主要含礦層位。半風(fēng)化層與全風(fēng)化層的物質(zhì)成分基本一致，兩者主要區(qū)別在于風(fēng)化程度和稀土元素富集程度的差異，一般規(guī)律是：全風(fēng)化層的稀土元素富集程度高于半風(fēng)化層；隨埋深加大，巖石風(fēng)化程度減弱至未風(fēng)化的新鮮基巖即不含離子吸附型稀土礦。

圖4 離子吸附型稀土礦床中花崗巖風(fēng)化殼分層特征示意圖（底圖據(jù)張民等，2018）Fig.4 Stratified feature of granite weathering crust in ion-adsorption type REE deposits(base map after Zhang et al.,2018）

并不是所有風(fēng)化殼都非常完整，有些風(fēng)化程度較低的風(fēng)化殼會(huì)缺失全風(fēng)化層，直接從亞黏土層過(guò)渡到半風(fēng)化層；有些風(fēng)化殼由于剝蝕程度較高，會(huì)缺失亞黏土層或全風(fēng)化層。從腐殖土層到全風(fēng)化層，風(fēng)化程度逐漸減弱，黏土礦物含量逐漸增多，分層內(nèi)壓力逐漸加大；礦物顆粒間越發(fā)緊密，水溶液越往下滲透性逐漸變差。從全風(fēng)化層到弱風(fēng)化層，風(fēng)化程度陡然減弱，黏土礦物含量急劇減少，分層內(nèi)壓力快速加大，水溶液也很難再往下滲透。

3.4 礦體特征

礦體主要賦存在花崗巖風(fēng)化殼全風(fēng)化層中，礦體規(guī)模及形態(tài)嚴(yán)格受風(fēng)化殼發(fā)育程度及微地貌形態(tài)控制（圖5），具有順區(qū)域構(gòu)造線(xiàn)及分水嶺隨山勢(shì)水平展布的特點(diǎn)；總體產(chǎn)狀呈層狀和似層狀。礦石品位在全風(fēng)化層中部及下部最高，屬風(fēng)化殼全風(fēng)化層中部及下部富集型。礦體在傾緩山脊或平緩山頂因風(fēng)化殼保存程度最好，埋藏最深，平均達(dá)到10～15 m，最深超過(guò)30 m，呈隱伏式或半隱伏式；礦體品位較高，厚度最大，厚度達(dá)到5～15 m，最厚超過(guò)20 m，礦體厚度變化系數(shù)和品位變化系數(shù)均較小。在山脊兩側(cè)或山頂四周，剝蝕作用逐漸變強(qiáng)，風(fēng)化殼保存完好程度逐漸降低，礦體埋深變淺，呈裸露式或殘留式，部分地段礦體已遭受淋濾剝蝕，因此礦體厚度及品位隨之降低，厚度一般在1～10 m，特別是殘留式礦體，連續(xù)性差，厚度及品位變化系數(shù)較大。

圖5 離子吸附型稀土礦體形態(tài)、產(chǎn)狀特征示意圖Fig.5 The sketch map to show the stratified feature about morphology and attitude of the ion-adsorption type REE ore body

礦體厚度在橫縱方向有所差異，在順主山脊走向上礦體厚度延伸總體比橫剖面上穩(wěn)定，品位也相對(duì)穩(wěn)定，但仍具有隨坡度變陡，礦體埋深變淺、厚度變小、品位逐漸降低的特點(diǎn)；垂直山脊方向呈波狀起伏變化，在低緩山丘的山腰及山頂處厚度最大，向兩側(cè)山溝處礦體減薄，切割較深區(qū)域的礦體被第四系沖溝切斷，而沿礦體總體延長(zhǎng)方向主山脊厚度穩(wěn)定（圖6a、b）。

圖6 風(fēng)化殼全風(fēng)化層中礦體特征剖面示意圖（a）及礦體厚度、品位變化示意圖（b）Fig.6 The diagrammatic cross-section of orebody characteristics about the full weathering layer of weathering crust(a)and the diagrammatic of ore body thickness with grade change(b)

4 礦床地球化學(xué)特征

4.1 花崗巖風(fēng)化殼全風(fēng)化層元素地球化學(xué)特征

樣品取自黑云母二長(zhǎng)花崗巖風(fēng)化殼全風(fēng)化層，中粗粒松散砂質(zhì)結(jié)構(gòu)，土狀構(gòu)造，顏色為灰褐色、雜色。分析結(jié)果表明，全風(fēng)化層的稀土元素發(fā)生了富集，具備形成離子吸附型稀土礦的條件，其地球化學(xué)特征主要表現(xiàn)為以下幾個(gè)方面：

（1）主量元素特征

研究區(qū)離子吸附型稀土礦床中黑云母二長(zhǎng)花崗巖風(fēng)化殼全風(fēng)化層主量元素及相關(guān)參數(shù)見(jiàn)表1，可以看出：w(SiO2)為65.62%～73.01%，平均值為69.41%；風(fēng)化作用對(duì)w(SiO2)影響較小，但風(fēng)化作用的強(qiáng)弱決定了石英顆粒的大小、磨圓度，這些都會(huì)影響風(fēng)化殼的滲透性，影響攜帶稀土離子的酸性溶液運(yùn)移的方向和速度。w(Al2O3) 為14.01%～17.28%，平均值為15.60%；Al2O3被風(fēng)化后會(huì)提供呈游離態(tài)的Al3+，這些鋁離子具有和稀土離子一樣的吸附特性，成為離子吸附型稀土礦中主要的雜質(zhì)離子。w(MgO)為0.24%～1.68%，平均值為0.85%；w(Fe2O3)為1.35%～4.74%，平均為2.80%；w(FeO)為0.43%～0.96%，平均為0.67%；w(CaO) 為0.05%～0.52%，平均為0.12%；w(Na2O)為0.10%～1.68%，平均為0.36%，與臨滄花崗巖全巖主量元素平均數(shù)據(jù)中對(duì)應(yīng)元素的值相比，除了w(Fe2O)增加，其他都有所下降，這表明風(fēng)化作用使部分Fe2+離子被氧化成Fe3+離子，同時(shí)呈游離態(tài)Fe2+、Mg2+、Ca2+離子被黏土礦物吸附形成膠態(tài)沉積物，或者被水沖刷流失，導(dǎo)致風(fēng)化殼中w(MgO)、w(FeO)、w(CaO)降低；Na+離子易溶于水，流失更為嚴(yán)重。

表1 研究區(qū)黑云母二長(zhǎng)花崗巖風(fēng)化殼全風(fēng)化層主量元素及相關(guān)參數(shù)表Table1 The major elements and related parameters about the full weathering layer of weathering crust of biotite monzogranite in research area

（2）稀土元素特征

研究區(qū)離子吸附型稀土礦床中黑云母二長(zhǎng)花崗巖風(fēng)化殼全風(fēng)化層稀土元素組成和相關(guān)參數(shù)見(jiàn)表2，可以看出：∑LREE 為166.80×10-6～903.12×10-6，平均為417.57×10-6；∑HREE 為56.94×10-6～914.10×10-6，平均為248.22×10-6；LREE/HREE 為0.99～4.11，平均為2.48，輕、重稀土元素分異強(qiáng)烈，其配分曲線(xiàn)（圖7a）呈右傾平滑的淺“W”型；HREE 部分分布較為平坦，w(Y)約是w(Yb)的10 倍。δEu 為0.21～0.53，平均值為0.36，呈負(fù)δEu異常；δCe為0.21～0.92，平均值為0.58，呈負(fù)δCe異常。(La/Yb)N為3.15～16.20，平均值為9.64；(La/Sm)N為2.92～5.16，平均值為3.91；(Gd/Yb)N為0.85～2.12，平均值為1.54。表明風(fēng)化殼中輕、重稀土元素都發(fā)生了較強(qiáng)的分異，且重稀土元素分異程度相對(duì)較弱。

表2 研究區(qū)黑云母二長(zhǎng)花崗巖風(fēng)化殼全風(fēng)化層稀土元素及相關(guān)參數(shù)表Table 2 The REE concentrations and related parameters about the full weathering layer of weathering crust of biotite monzogranite in research area

以上風(fēng)化殼稀土元素的特征指示：

a.風(fēng)化殼稀土元素與臨滄花崗巖全巖稀土元素總量相比有了增加，說(shuō)明風(fēng)化過(guò)程中稀土元素發(fā)生了富集。

b.據(jù)表3 可見(jiàn)，輕稀土元素的平均占比為73.33%，說(shuō)明風(fēng)化殼的稀土類(lèi)型為以輕稀土元素為主，輕稀土元素中又以La和Ce這2種元素為主。

c.稀土元素配分曲線(xiàn)呈“W”形，整體仍然表現(xiàn)出輕稀土元素富集，與臨滄花崗巖輕稀土元素富集的配分模式相似，沒(méi)有從根本上改變稀土元素的配分模式。

d.母巖中w(Eu)平均值為1.53%（表2），而風(fēng)化殼中w(Eu)平均值為1.96%，說(shuō)明風(fēng)化作用使得Eu元素呈略富集。

（3）微量元素特征

研究區(qū)離子吸附型稀土礦床中黑云母二長(zhǎng)花崗巖風(fēng)化殼全風(fēng)化層微量元素組成和相關(guān)參數(shù)見(jiàn)表3。從原始地幔標(biāo)準(zhǔn)化微量元素蛛網(wǎng)圖（圖7b）上可以看出：富集大離子親石元素Th 和Rb，特別是Th 元素可達(dá)到原始地幔豐度的300～400 倍；明顯虧損高場(chǎng)強(qiáng)元素Nb 和Sr。大部分微量元素受風(fēng)化淋濾影響較小，基本上與臨滄花崗巖富集、虧損形式一致。

表3 研究區(qū)黑云母二長(zhǎng)花崗巖風(fēng)化殼全風(fēng)化層微量元素參數(shù)表Table 3 The trace elements about the full weathering layer of weathering crust of biotite monzogranite in research area

4.2 礦石和礦石浸出相全相稀土氧化物組成特征

礦石全相稀土氧化物組成及相關(guān)參數(shù)見(jiàn)表4，可以看出：∑LREE 為402.09×10-6～1119.60×10-6，平均587.92×10-6；∑HREE 為124.68×10-6～410.84×10-6，平均為268.29×10-6；LREE/HREE 為1.31～3.61，平均為2.29。稀土氧化物配分曲線(xiàn)（圖8a）呈右傾平滑的淺“W”型，與黑云母二長(zhǎng)花崗巖風(fēng)化殼全風(fēng)化層剖面樣品的稀土元素配分曲線(xiàn)（圖7a）基本一致，表明鉆孔礦石組合樣品的稀土氧化物分析可以替代并較之風(fēng)化殼全風(fēng)化層剖面樣品的稀土元素分析更具有代表性，也為進(jìn)一步對(duì)比分析礦石浸出相全相稀土氧化物組成特征準(zhǔn)備了數(shù)據(jù)基礎(chǔ)。

圖7 黑云母二長(zhǎng)花崗巖風(fēng)化殼全風(fēng)化層稀土元素配分曲線(xiàn)(a)和微量元素蛛網(wǎng)圖(b)Fig.7 The REE distribution patterns(a)and trace element spidergrams(b)about the full weathering layer of weathering crust of biotite monzogranite

礦石浸出相稀土氧化物組成及相關(guān)參數(shù)見(jiàn)表5，可以看出：∑LREE 為131.95×10-6～502.47×10-6，平均為99.99 ×10-6；∑HREE 為74.67×10-6～285.36×10-6，平 均 為179.98×10-6，LREE/HREE 為1.21～2.00，平均為1.68。Ce 元素繼續(xù)呈現(xiàn)出強(qiáng)烈負(fù)異常，稀土元素配分曲線(xiàn)（圖8b）呈右傾平滑的深“W”型，重稀土元素部分分布較為平坦。w(SY2O3)是w(SYb2O3)的13～17 倍，w(SLa2O3)是w(SSm2O3)的5.0～6.5 倍，w(SGd2O3)是w(SYb2O3)的2～3 倍，(SLa/SYb)N平均為10.68，(SLa/SSm)N平均為3.56，(SGd/SYb)N平均為2.00。這說(shuō)明，鹽類(lèi)溶液的浸出作用使輕重稀土元素發(fā)生進(jìn)一步分異，輕稀土元素的分異程度仍然強(qiáng)于重稀土元素。

圖8 礦石全相稀土氧化物（a）和礦石浸出相稀土氧化物（b）配分曲線(xiàn)Fig.8 Ore REES’distribution patterns of all-phase(a)and leaching-phase(b)

4.3 礦石稀土氧化物浸出特征

研究區(qū)離子吸附型稀土礦床礦石稀土氧化物浸出率相關(guān)參數(shù)見(jiàn)表6，可以看出各樣品的總浸出率在31.62%～79.77%之間，平均總浸出率為54.46%。其中，輕稀土元素浸出率為31.76%～75.68%，平均為50.20%，重稀土元素浸出率為41.64%～89.50%，平均為66.11%，但是，這并不能表明在相同的浸出條件下，重稀土元素浸出率明顯高于輕稀土氧化物，由于“Ce 虧效應(yīng)”，含礦層Ce 元素較少，Ce 元素浸出率較低，拉低了輕稀土浸出率的整體水平，除Ce 元素外，輕稀土元素浸出率是略高于重稀土的，由圖9 可以看出，除了Ce 元素出現(xiàn)波谷，整個(gè)曲線(xiàn)呈現(xiàn)出平滑右傾的形態(tài)；輕稀土氧化物中的SNd/QNd、SSm/QSm、SEu/QEu浸出率較高；重稀土氧化物中的SGd/QGd、STb/QTb、SY/QY浸出率較高。

圖9 礦石各稀土氧化物浸出率分布圖Fig.9 The leaching rate distribution diagram of each rare earth oxides

表6 礦石稀土氧化物浸出率一覽表Table 6 The leaching rates of ore rare earth oxides

礦石全相稀土氧化物中，輕稀土元素占稀土元素總量的52.36%～74.68%，中稀土元素占稀土元素總量8.49%～13.94%，重稀土元素占稀土元素總量15.97%～33.70%。輕稀土元素中，La 和Ce 元素所占比重最大，中稀土元素中，Sm、Gd 和Dy 所占比重較大，重稀土元素中，Y所占比重最大。

礦石浸出相稀土氧化物中，輕稀土元素占稀土元素總量的49.75%～64.88%，中稀土元素占稀土元素總量13.56%～16.18%，重稀土元素占稀土元素總量21.55%～38.59%。輕稀土元素中，La 和Ce 所占比重最大，中稀土元素中，Sm、Gd和Dy占比重較大，重稀土元素中，Y 所占比重最大。因此，礦石類(lèi)型是以輕稀土元素為主、中重稀土元素配分齊全的混合型稀土礦。

5 討論

5.1 成礦過(guò)程

離子吸附型稀土礦的成礦過(guò)程主要表現(xiàn)為風(fēng)化殼原巖—花崗巖在遭受風(fēng)化分解過(guò)程中，由引發(fā)風(fēng)化分解的化學(xué)溶液攜帶的異地或原地解離的稀土離子或稀土氧化物礦質(zhì)運(yùn)移至風(fēng)化殼全風(fēng)化層破碎巖石中被再吸附從而富集成礦，該過(guò)程可細(xì)分以下階段及應(yīng)具備的基本條件為：

（1）水介質(zhì)環(huán)境。地表的腐殖質(zhì)使得滲入地下的水溶液呈弱酸性，風(fēng)化殼的水介質(zhì)環(huán)境呈中性-弱酸性。由于原巖礦物粒度及組成不同、礦物抗風(fēng)化能力不同等，導(dǎo)致巖石風(fēng)化不均勻，形成的花崗巖風(fēng)化殼為一個(gè)由上至下各分層內(nèi)應(yīng)力由弱至強(qiáng)的開(kāi)放體系（李永秀等，2014），其中的薄膜水、孔隙水和吸附水組成的風(fēng)化水溶液是驅(qū)動(dòng)稀土元素遷移的載體及離子交換的重要介質(zhì)；該風(fēng)化水溶液的化學(xué)組成、pH 值和水動(dòng)力條件對(duì)元素的遷移富集具有控制作用。

（2）稀土元素解離和遷移。異地或原地水溶液在氧化環(huán)境下作用于花崗巖風(fēng)化殼，其中攜帶的稀土礦質(zhì)中，Ce3+不穩(wěn)定而轉(zhuǎn)化為Ce4+（王中剛等，1989），Ce4+離子半徑小，離子電位高，配位能力較強(qiáng)，在弱酸環(huán)境下相對(duì)容易形成氫氧化物沉淀或被黏土礦物吸附（Rankin et al.,1976；Marsh,1991；王長(zhǎng)兵等，2021），Eu 離子也有相似的性質(zhì)；因此，在稀土元素解離和遷移后的最終歸屬體中，無(wú)論是礦石亦或浸出相溶液中的Ce 和Eu 離子相對(duì)其他稀土離子明顯虧損。

（3）稀土元素吸附。在強(qiáng)烈的風(fēng)化作用下，花崗巖的許多造巖礦物被風(fēng)化成了以高嶺石、埃洛石為主的黏土礦物，這些黏土礦物顆粒微小，比表面積大，攜帶表面電荷，因此具吸附性和離子交換性。稀土離子隨風(fēng)化水溶液酸性流體沿風(fēng)化殼剖面向下滲透運(yùn)移過(guò)程中，沿途在不同層位反復(fù)被黏土礦物吸附和解吸，不斷進(jìn)行離子交換和疊加富集，為最終在適宜部位沉淀吸附并富集成礦奠定基礎(chǔ)。

（4）稀土元素富集。稀土元素的富集與花崗巖風(fēng)化程度、層內(nèi)應(yīng)力大小、水溶液運(yùn)移及黏土礦含量密切相關(guān)。從腐殖土層至全風(fēng)化層，風(fēng)化程度逐漸減弱，層內(nèi)壓力逐漸加大，酸性溶液攜帶稀土離子向下運(yùn)移至全風(fēng)化層，在這里被大量黏土礦物所吸附進(jìn)而富集，形成含礦層。半風(fēng)化層和弱風(fēng)化層由于內(nèi)部應(yīng)力陡然增大，酸性水溶液運(yùn)移至這些層位的能力逐漸減弱，黏土礦物含量急劇減少，無(wú)法吸附更多的稀土元素，所以這兩層不是主要的含礦層。

5.2 地形地貌與風(fēng)化殼和礦體露頭的關(guān)系

研究區(qū)地貌類(lèi)型多樣，根據(jù)中山和中山丘陵地貌特征，結(jié)合海拔高度及山體發(fā)育形態(tài)，作者總結(jié)出研究區(qū)3 種地形地貌與風(fēng)化殼和稀土礦體露頭的關(guān)系，如圖10所示。

（1）傾緩山脊型。該地形的海拔主要在1300～2100 m，山脊傾緩綿長(zhǎng)，風(fēng)化殼發(fā)育，保存較好；山頂陡峭，剝蝕速率高，花崗巖風(fēng)化殼不發(fā)育，基巖出露較多；山腳海拔較低，溝谷發(fā)育，流水沖刷嚴(yán)重，花崗巖風(fēng)化殼鮮有保存。因此，傾緩山脊上可保存風(fēng)化殼的全風(fēng)化層和相應(yīng)礦體露頭(圖10a)。

（2）平緩山頂型。該地形的海拔在1800～2100 m，山頂寬厚綿長(zhǎng)，起伏較小，花崗巖風(fēng)化殼保存較好；山腰至山腳地勢(shì)變得陡峭，風(fēng)化殼發(fā)育不完整，多數(shù)風(fēng)化殼的全風(fēng)化層被剝蝕掉。因此，平緩山頂上可保存風(fēng)化殼的全風(fēng)化層和相應(yīng)礦體露頭(圖10b)。

（3）低緩山丘型。該地形的海拔主要在900～1200 m，以相對(duì)獨(dú)立的饅頭狀山包為主，整體地勢(shì)平緩，山頂山腳高差較小，山包與山包之間水系較為發(fā)達(dá)，每個(gè)獨(dú)立山包的風(fēng)化殼發(fā)育較為完整。因此，低緩山丘型獨(dú)立山包上可保存風(fēng)化殼的全風(fēng)化層和相應(yīng)礦體露頭(圖10c)。

圖10 瀾滄縣不同地形地貌與風(fēng)化殼、礦體露頭關(guān)系示意圖a.傾緩山脊區(qū)；b.平緩山頂區(qū)；c.低緩山丘區(qū)Fig.10 The characteristic diagram of relationships between landform with weathering crust and ore outcrop in Lancang Countya.The ridge of slope area;b.The gently mountaintop area;c.The low and gentle massif area

6 結(jié)論

（1）濕熱的氣候、相對(duì)平緩的地形使黑云母二長(zhǎng)花崗巖風(fēng)化殼發(fā)育保存良好；完整的風(fēng)化殼由地表至基巖依次可分為腐殖土層、亞黏土層、全風(fēng)化層、半風(fēng)化層和弱風(fēng)化層5 個(gè)層位；稀土礦質(zhì)以離子吸附方式呈層狀、似層狀定位富集于風(fēng)化殼全風(fēng)化層；殘留風(fēng)化殼和稀土礦體露頭主要分布于傾緩山脊、平緩山頂和低緩山丘型獨(dú)立山包。

（2）礦石全相和浸出相稀土氧化物分析表明輕稀土元素的分異程度強(qiáng)于重稀土元素；配分曲線(xiàn)呈右傾平滑的淺“W”型；礦石類(lèi)型為以輕稀土元素為主、中重稀土元素配分齊全的混合型稀土礦。

（3）研究區(qū)離子吸附型稀土礦床的關(guān)鍵成礦過(guò)程可以概括為：風(fēng)化殼原巖——花崗巖在遭受風(fēng)化分解過(guò)程中，由引發(fā)風(fēng)化分解并攜帶異地或原地解離的稀土離子或稀土氧化物礦質(zhì)的化學(xué)溶液運(yùn)移至風(fēng)化殼，并沿該剖面向下滲透過(guò)程中，由腐殖土層經(jīng)亞黏土層至全風(fēng)化層，盡管各分層的巖石風(fēng)化程度和黏土礦物含量較高，但其內(nèi)應(yīng)力由小逐步增大，導(dǎo)致風(fēng)化水溶液向下滲透運(yùn)移的能力由強(qiáng)逐步減弱，由此決定各分層黏土礦物對(duì)稀土礦質(zhì)的吸附能力由弱至強(qiáng)；隨剖面進(jìn)一步加深，經(jīng)半風(fēng)化層至弱風(fēng)化層再到未風(fēng)化的基巖，各分層因巖石風(fēng)化程度急劇減弱導(dǎo)致黏土礦物含量相應(yīng)急劇降低，同時(shí)，分層內(nèi)應(yīng)力則可能陡然增大，進(jìn)而導(dǎo)致風(fēng)化水溶液向下滲透運(yùn)移的能力也急劇減弱，由此決定全風(fēng)化層以下各分層不具備吸附和富集稀土礦質(zhì)，形成礦體（層）的條件。顯然，上述4 個(gè)主要因素方面（內(nèi)應(yīng)力、滲透能力、風(fēng)化程度、黏土礦物含量）在風(fēng)化殼剖面中由上至下變化均在全風(fēng)化層形成拐點(diǎn)并由此綜合決定了稀土礦體主要定位于風(fēng)化殼全風(fēng)化層。

致 謝衷心感謝匿名審稿專(zhuān)家對(duì)提高本文質(zhì)量提供的寶貴意見(jiàn)。