云南牟定縣水橋寺稀土礦床特征及找礦方向

雷躍增 ，楊 紅

(云南省有色地質(zhì)局三〇六隊(duì)，云南 昆明 650214)

牟定縣水橋寺稀土礦礦區(qū)大地構(gòu)造位于揚(yáng)子陸塊區(qū)，上揚(yáng)子古陸塊，楚雄陸內(nèi)盆地，元謀-大紅山古裂谷之元謀-牟定變質(zhì)巖區(qū)南部。區(qū)內(nèi)巖漿巖以晉寧期花崗巖為主，基性-超基性巖呈脈產(chǎn)出。區(qū)內(nèi)主要出露元古界苴林群為主。構(gòu)造以北東和近南北向斷裂為主。淋積型稀土礦產(chǎn)于下元古界苴林群普登組第一巖性段第一巖性亞段的混合巖風(fēng)化殼中。圖1。礦體走向長(zhǎng)4.5km，寬1.5 km～2.5km，已控制面積7km2，稀土儲(chǔ)量達(dá)10萬(wàn)噸以上，礦床規(guī)模達(dá)大型。

圖1 云南牟定縣水橋寺稀土礦地質(zhì)簡(jiǎn)圖Fig 1.Geological Sketch Map of Shuiqiaosi REE Deposit in Mouding，Yunnan1-中-下侏羅統(tǒng)；2-上白堊-中侏羅統(tǒng)；3-下元古界苴林群普登組第四段；4-下元古界苴林群普登組第三段；5-下元古界苴林群普登組第二段；6-下元古界苴林群普登組第一段；7-華力西期花崗巖；8-華力西期基性巖；9-華力西期超基性巖；10-石英脈；11-細(xì)晶巖脈、長(zhǎng)英巖脈；12-偉晶巖脈；13-花崗巖脈；14-煌斑巖脈；15-基性巖脈；16-超基性巖脈；17-實(shí)測(cè)正常接觸地質(zhì)界線；18-推測(cè)正常接觸地質(zhì)界線；19-實(shí)測(cè)不整合接觸地質(zhì)界線；20-實(shí)測(cè)性質(zhì)不明斷層；21-推測(cè)性質(zhì)不明斷層；22-正常地層產(chǎn)狀；23-剖面線及編號(hào)；24-淺井及編號(hào)

1 礦區(qū)地質(zhì)背景

1.1 地層

區(qū)內(nèi)主要出露元古界苴林群普登組(Pt1p)，按巖性組合分為四段，各段巖性特征：

(1)普登組第四段(Pt1p4)：出露于礦區(qū)東側(cè)?；疑稁r、灰白色云母石英片巖夾綠泥石片巖及千枚狀石英片巖。厚度>598.0m。

(2)普登組第三段(Pt1p3)：出露于礦區(qū)南東部。上部灰白色中晶大理巖、千枚巖夾石英片巖；下部灰白色中-粗晶大理巖、條帶狀大理巖夾中-粗晶白云巖及黃色千枚巖。厚度>1430.0m。

(3)普登組第二段(Pt1p2)：出露于礦區(qū)南東部。白色細(xì)-中粒石英巖夾云母石英片巖、石榴云母石英片巖及少數(shù)角閃斜長(zhǎng)片巖。厚度219.0m～310m。

(4)普登組第一段(Pt1p1)：出露于礦區(qū)中部。上部花崗片麻巖、眼球狀云母石英片巖夾石英巖及云母長(zhǎng)石石英片巖，頂部見(jiàn)角閃片巖；中部云母石英片巖夾中晶大理巖透鏡體；下部眼球狀云母斜長(zhǎng)片麻巖、花崗片麻巖、角閃片巖夾石榴子石云母石英片巖。厚度>1310.0m。

1.2 構(gòu)造

礦區(qū)位于老納背斜北西翼。古生代至中生代早期上升隆起；基底構(gòu)造線以近東西-北東向?yàn)橹?，褶皺一般較緊密；蓋層褶皺以北北東及北北西向構(gòu)造線為主[1]。斷裂不發(fā)育，僅見(jiàn)北東、南東、北西向少數(shù)高角度正、逆小斷層，長(zhǎng)100m左右。褶皺形態(tài)為短軸緊密背向斜。節(jié)理發(fā)育，有巖脈貫入。

1.3 巖漿巖

礦區(qū)主要有晉寧晚期姚興村黑云二長(zhǎng)花崗巖和白沙灘白云母二長(zhǎng)花崗巖。姚興村花崗巖體呈巖株?duì)町a(chǎn)出，面積22km2，由中細(xì)-中粗粒黑云母二長(zhǎng)花崗巖組成，沿老納復(fù)背斜核部貫入。礦物成分由鉀長(zhǎng)石、斜長(zhǎng)石、石英、黑云母和少量白云母組成。副礦物有石榴石、鋯石、獨(dú)居石、磷釔礦、白鎢礦、鈮鉭鐵礦、褐釔鈮礦等。風(fēng)化巖石中稀土含量(TR2O3)0.019%～0.04%；白沙灘白云母二長(zhǎng)花崗巖，面積1.4km2。中粗粒花崗結(jié)構(gòu)、塊狀構(gòu)造。風(fēng)化巖石中稀土含量(TR2O3)0.023%～0.039%。

1.4 含礦巖性特征

礦區(qū)稀土礦產(chǎn)于下元古界苴林群普登組第一巖性段第一巖性亞段(Pt1p1-1)混合巖風(fēng)化殼中，按巖性特征分為：

1.條帶狀混合巖：分布于礦區(qū)東部。由斜長(zhǎng)石、鉀長(zhǎng)石、石英及黑云母組成。基體為黑云母片巖、黑云斜長(zhǎng)片巖，脈體為長(zhǎng)英質(zhì)條帶和偉晶巖條帶。

2.黑云條痕混合巖：由斜長(zhǎng)石、鉀長(zhǎng)石、石英及黑云母組成，副礦物為褐釔鈮礦、磷釔礦、獨(dú)居石、鋯石等，礦物定向排列，呈粗條痕狀、團(tuán)塊狀構(gòu)造。

3.二長(zhǎng)均質(zhì)混合巖：由石英、鉀長(zhǎng)石、斜長(zhǎng)石及少量黑云母組成，副礦物有獨(dú)居石、鋯石、褐釔鈮礦。變余花崗變晶結(jié)構(gòu)、塊狀構(gòu)造。

4.石英條痕混合巖：由石英、斜長(zhǎng)石、鉀長(zhǎng)石及少量黑云母組成。副礦物有獨(dú)居石、鋯石、褐釔鈮礦。變余花崗變晶結(jié)構(gòu)，石英呈它形定向排列。

5.細(xì)黑云母條痕混合巖：由斜長(zhǎng)石、鉀長(zhǎng)石、黑云母及石英組成，副礦物有獨(dú)居石，鋯石、褐釔鈮礦、磷釔礦；條痕由黑云母(蝕變成絹云母)組成，平而直。鱗片粒狀變晶結(jié)構(gòu)，條痕狀構(gòu)造。

1.5 風(fēng)化殼特征

風(fēng)化殼按斜長(zhǎng)石及鐵錳礦物風(fēng)化解離不同為全風(fēng)化層、半風(fēng)化層、微風(fēng)化層。圖2。

圖2 云南牟定縣水橋寺稀土礦風(fēng)化殼與礦體形態(tài)Fig 2.Weathering Crust and Orebody Shape of Shuiqiaosi REE Deposit in Mouding，Yunnan

1.全風(fēng)化層：呈紅色、褐灰、淺灰、淺肉紅色，以發(fā)育網(wǎng)紋狀粘土為特征，成分由高嶺土、石英、少量綠泥石、長(zhǎng)石組成。原巖結(jié)構(gòu)基本消失，長(zhǎng)石大部分風(fēng)化呈高嶺土，偶見(jiàn)鉀長(zhǎng)石殘骸。巖石疏松，手捏即成粉狀，呈粘土層或砂質(zhì)粘土層產(chǎn)出，礦區(qū)淋積型稀土礦賦存層位。厚0～21.00m。

2.半風(fēng)化層：褐黃、淺灰、肉紅色。長(zhǎng)石風(fēng)化解離不完全，部分未風(fēng)化的長(zhǎng)石尚保留原晶形，殘留有原巖結(jié)構(gòu)。錘擊即松散呈碎塊狀。厚4m～10m。

3.微風(fēng)化層：巖石新鮮，原巖結(jié)構(gòu)保留完好，巖石堅(jiān)硬，裂隙發(fā)育，裂隙兩側(cè)見(jiàn)長(zhǎng)石、云母風(fēng)化呈高嶺土、絹云母、綠泥石。

2 礦床特征

2.1 礦體形態(tài)、產(chǎn)狀

根據(jù)淺井工程揭露，稀土礦產(chǎn)于風(fēng)化殼中，賦存部位明顯受風(fēng)化殼層位控制，礦體形態(tài)、產(chǎn)狀與風(fēng)化殼形態(tài)產(chǎn)狀一致，隨地形起伏而變化，總體上礦體呈似層狀面形分布，臺(tái)面緩坡地貌區(qū)，風(fēng)化殼保留完好，全風(fēng)化層厚，礦體呈似層狀連續(xù)性好，厚度大，品位均勻；臺(tái)緩坡地貌邊緣沖溝發(fā)育區(qū)，梳狀分布的沖溝切割破壞了風(fēng)化殼的完整性，礦體被切割，使其變薄或缺失，平面形態(tài)不規(guī)則。侵蝕陡坡地貌區(qū)，風(fēng)化殼剝蝕殆盡，無(wú)礦體存在。圖2。

2.2 礦石自然類(lèi)型、結(jié)構(gòu)構(gòu)造及物質(zhì)組分

按自然類(lèi)型劃分，礦石類(lèi)型為單一風(fēng)化礦石，根據(jù)母巖物質(zhì)組成不同可分為五類(lèi)：①全風(fēng)化黑云條痕混合巖類(lèi)礦石(單樣稀土TR2O30.086%～0.321%，STR2O30.043%～0.233%)；②全風(fēng)化二長(zhǎng)均質(zhì)混合巖類(lèi)礦石(單樣稀土TR2O30.096%～0.173%，STR2O30.042%～0.068%)；③全風(fēng)化石英條痕狀混合巖類(lèi)礦石(單樣稀土TR2O30.099%，STR2O30.043%～0.05%)；④全風(fēng)化片巖類(lèi)礦石(單樣稀土TR2O30.094%～0.253%，STR2O30.065%～0.095%)；⑤全風(fēng)化脈巖類(lèi)礦石(單樣稀土TR2O30.065%～0.466%，STR2O30.046%～0.30%)。其中以全風(fēng)化脈巖類(lèi)礦石稀土總量、浸取品位最高，次為全風(fēng)化片巖類(lèi)礦石、全風(fēng)化黑云條痕混合巖類(lèi)礦石、全風(fēng)化二長(zhǎng)均質(zhì)混合巖類(lèi)礦石、全風(fēng)化石英條痕混合巖類(lèi)礦石品位相對(duì)較低。

全風(fēng)化脈巖類(lèi)礦石：母巖為煌斑巖、云斜煌巖、閃斜煌巖，蝕變后呈半自形粒狀結(jié)構(gòu)、塊狀構(gòu)造。礦物由斜長(zhǎng)石、黑云母、角閃石、石英、綠泥石、綠簾石、鋯石、金紅石、水針鐵礦等組成，風(fēng)化后呈土狀結(jié)構(gòu)，由粘土礦物、褐鐵礦、綠泥石、黑云母及少量鋯石組成。

全風(fēng)化片巖類(lèi)礦石：主要為黑云片巖，礦物由黑云母、少量斜長(zhǎng)石組成，副礦物有褐釔鈮礦、獨(dú)居石、鋯石等，鱗片變晶結(jié)構(gòu)，風(fēng)化后黑云母蝕變褪色，并析出鐵質(zhì)，可見(jiàn)定向分布的特點(diǎn)。巖石疏松易碎，多呈砂土狀結(jié)構(gòu)。

全風(fēng)化混合巖類(lèi)：包括全風(fēng)化黑云條痕混合巖類(lèi)礦石、全風(fēng)化二長(zhǎng)均質(zhì)混合巖類(lèi)礦石、全風(fēng)化石英條痕混合巖類(lèi)礦石。母巖為變余花崗變晶結(jié)構(gòu)，碎斑狀、條痕狀、塊狀構(gòu)造。礦物成分有鉀長(zhǎng)石、斜長(zhǎng)石、石英、黑云母等，副礦物有褐釔鈮礦、磷釔礦、獨(dú)居石等。風(fēng)化后結(jié)構(gòu)疏松，長(zhǎng)石大部分風(fēng)化成高嶺石、蒙脫石、伊利石等，具粘土性；黑云母多已褪色，且蝕變?yōu)榫G泥石，甚至蝕變?yōu)檎惩恋V物，石英多呈它形粒狀結(jié)構(gòu)。

2.3 稀土賦存狀態(tài)、分布規(guī)律及類(lèi)型

根據(jù)可選性試驗(yàn)樣資料，礦石物質(zhì)組分：粘土礦物39.37%、長(zhǎng)石30.79%、石英25.23%、黑云母3.12%、各類(lèi)重礦物1.22%。(見(jiàn)表1)

表1 稀土在各礦物中分配率Tab 1.REE Division Ratio in Various Minerals

從表1稀土在礦物中的分配率來(lái)看，稀土主要賦存于粘土礦物中，且呈離子狀態(tài)存在，少數(shù)賦存于風(fēng)化形成的褐鐵礦及黑云母內(nèi)，部分則保留在不易風(fēng)化破壞的褐釔鈮礦、褐簾石、長(zhǎng)白石內(nèi)。

粘土礦物是稀土元素的吸附劑，數(shù)量愈多，捕獲稀土離子的機(jī)會(huì)愈多，稀土元素的次生富集也愈高。在地表部分，由于氫氧化鐵膠體，有機(jī)雜質(zhì)及地表徑流影響，阻礙了粘土對(duì)稀土離子的吸附造成貧化，在垂直剖面上，稀土元素的分布構(gòu)成“挺腹式”、“挺胸式”和“喇叭式”形態(tài)。圖3。

圖3 稀土元素垂直剖面分布特征Fig 3.REE Distribution in Vertical Section

稀土呈吸附狀態(tài)存在于粘土礦物中，主要是在風(fēng)化成礦階段，長(zhǎng)石變化為粘土礦物過(guò)程中，其部分易溶性稀土礦物解離后，一部分稀土元素則呈離子吸附狀態(tài)進(jìn)入粘土礦物中，形成離子吸附的賦存狀態(tài)。水橋寺稀土礦原礦稀土類(lèi)型見(jiàn)表2。從稀土礦礦石配分結(jié)果：∑CeO66.65%/ ∑YO33.35%=2，Y2O3=21.38%，屬中釔輕稀土礦類(lèi)型。根據(jù)產(chǎn)品配分分析：∑CeO/∑YO=1.24，Y2O3=31.61%，屬中釔輕稀土類(lèi)型。表3。

表2 水橋寺稀土礦礦石配分結(jié)果Tab 2.Ore Division of Shuiqiaosi REE Depost

表3 混合稀土氧化物產(chǎn)品配分結(jié)果表Tab 3.Mixed REE Oxide Division

2.4 礦體厚度、品位及其變化特征

據(jù)礦區(qū)淺井對(duì)風(fēng)化殼稀土礦的控制采樣測(cè)試結(jié)果統(tǒng)計(jì)，水橋寺稀土礦體厚度1.2m～20m，平均6.66m，稀土總量(TR2O3)0.071%～0.435%，平均0.14%，浸取品位(STR2O3)0.040%～0.175%，平均0.069%。據(jù)見(jiàn)礦工程統(tǒng)計(jì)，礦體厚度變化系數(shù)57%，屬礦化連續(xù)厚度穩(wěn)定型，礦體品位浸出品位(STR2O3)變化系數(shù)42%，屬品位較均勻型。礦區(qū)中部、西部礦體厚度大、品位高富。東側(cè)礦體厚度減小，品位略有降低，這與礦區(qū)西部地形比較平緩，風(fēng)化殼發(fā)育保存較好有關(guān)。

水橋寺稀土礦石浸出率30%～80%，平均浸取率42%～57%。由地表向下，稀土品位通常由低變高再變低；以稀土礦總量和浸取品位曲線峰值部位的不同，可分為挺腹式、挺胸式和喇叭式三種。在臺(tái)面緩坡地貌區(qū)，品位曲線則為喇叭式。從已作PH值樣品分析，因大多樣品均在全風(fēng)化層礦體部位采取，PH值5.88～6.88，變化幅度小。

2.5共伴生有益組分

水橋寺稀土礦共生組分有鈮，伴生組分含鉿鋯石。鈮礦體賦存于稀土礦體內(nèi)及其頂?shù)装鍑鷰r中，呈似層狀，平面形態(tài)與稀土礦相同呈面形分布，且更為連續(xù)，礦體厚度更大，賦存于風(fēng)化殼中的全風(fēng)化層及半風(fēng)化層。據(jù)工程揭露采樣分析，可圈出兩個(gè)獨(dú)立鈮礦體。按Nb2O5≥0.016%圈定的獨(dú)立鈮礦體(包括與稀土礦同體共生的鈮礦體和稀土礦頂?shù)装邂壍V體)，控制面積3.307Km2，厚度為3.30m～40.10m，平均厚度12.5m，Nb2O5平均品位0.02%，求得鈮資源量1.742萬(wàn)噸；在獨(dú)立鈮礦體外側(cè)與稀土同體共生的鈮礦體，儲(chǔ)量為0.376萬(wàn)噸，合計(jì)鈮儲(chǔ)量2.118萬(wàn)噸。與稀土伴生的含鉿鋯石，根據(jù)組合分析樣品ZrO20.031%～0.057%，平均0.043%；野外粗淘洗鋯石含量為600g/m3～1639.45g/m3，平均1000g/m3.鋯石精礦分析ZrO260.69%，HfO21.15%，鉿(Hf)含量達(dá)獨(dú)立鉿礦要求。另?yè)?jù)采集自然重砂樣品中，鋯石的品位一般為46.12g/m3～611.08g/m3，含量普遍偏低，僅個(gè)別樣品達(dá)工業(yè)要求，但從選礦資料分析，僅可以綜合回收利用。

3 找礦方向

云南省牟定縣水橋寺稀土礦為產(chǎn)于元古代(Pt)變質(zhì)巖系風(fēng)化殼淋積型稀土礦床，其礦床規(guī)模達(dá)大型。依據(jù)礦區(qū)地質(zhì)特征及開(kāi)展的滇中地區(qū)離子吸附型稀土礦資源遠(yuǎn)景調(diào)查成果，下述地區(qū)有望找到同類(lèi)型大型稀土礦床。

元謀-牟定分布的苴林群主要巖性為混合巖、片麻巖、變粒巖、片巖及少量千枚巖夾大理巖組成，。混合巖及混合巖化變質(zhì)巖內(nèi)有獨(dú)居石、磷釔礦、褐釔鈮礦、榍石等含稀土礦副礦物。片巖、千枚巖內(nèi)有獨(dú)居石副礦物。其原巖為一套海相砂泥質(zhì)巖與中基性火山巖。據(jù)水橋寺稀土礦區(qū)含稀土微風(fēng)化母巖中TR2O30.07%～0.11%，含礦巖系分布于元謀普登、牟定水橋寺、老納坡頭箐、西齊古、阿者迷等地，其中以牟定水橋、老納坡頭箐、西齊古巴-阿者迷地區(qū)地形平緩、風(fēng)化殼發(fā)育賦存淋積型稀土礦，且稀土總量及浸取品位均較高，最具有遠(yuǎn)景。

元江-新平一帶大紅山群內(nèi)火山巖出露于新平底巴都附近，為一套中-基性火山熔巖及火山碎屑巖。與云母片巖、大理巖等互層狀交替產(chǎn)出，厚2000m以上的噴發(fā)沉積巖系，巖石性為角閃變鈉質(zhì)熔巖、石榴黑云鈉長(zhǎng)片巖及鈉長(zhǎng)石巖，半風(fēng)化類(lèi)巖石稀土含量∑REE=0.024%～0.045%；北部姜驛地區(qū)變火山巖為中基性熔巖和火山碎屑巖，巖石為鈉長(zhǎng)淺粒巖、鈉長(zhǎng)片巖、角巖等，稀土總量∑REE=0.014%～0.072%；調(diào)查區(qū)中部昆明-玉溪一帶昆陽(yáng)群以陸源碎屑巖夾碳酸巖為主，局部夾凝灰?guī)r與基性火山巖。均具有較好的找礦遠(yuǎn)景。