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引用本文: 肖元贵,席振,刘清泉,袁姝. 2024. 广东南亩稀土矿床地球化学特征及成矿条件浅析[J]. 矿产勘查,15(3):353-363.

Citation: Xiao Yuangui,Xi Zhen,Liu Qingquan,Yuan Shu. 2024. Geochemical characteristics and metallogenic conditions of Nanmu rare earth ore deposit, Guangdong Province[J]. Mineral Exploration,15(3):353-363.

作者简介:

肖元贵,男,1985年生,高级工程师,从事构造地质与矿产勘查工作;E-mail:739932770@qq.com。

通讯作者:

席振,男,1986年生,博士,讲师,从事矿产勘查与信息技术研究;E-mail:xizhen@hncu.edu.cn。

中图分类号:P575

文献标识码:A

文章编号:1674-7801(2024)03-0353-11

DOI:10.20008/j.kckc.202403002

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目录contents

    摘要

    南亩稀土矿床位于南岭成矿带中段南侧,属离子吸附型稀土矿床,产于中三叠世坪田岩体的花岗岩风化壳中,其产状和形态特征受地形地貌控制。区域上发育多个同类型矿床,成矿条件研究还存在争议。本文针对南亩矿床地球化学特征及成矿标志进行研究,可为区域同类型稀土矿床的勘查找矿提供重要的依据。矿石矿物成分主要为风化后的黏土类矿物,稀土元素以离子状态赋存于黏土矿物上,95. 96%离子型稀土赋存于粒径≥0. 154 mm 的矿物中,稀土组分分布均匀,品位变化稳定。未风化花岗岩包括黑云母花岗岩和碱长花岗岩,与稀土矿石稀土元素球粒陨石标准化配分曲线均为右倾平滑型,轻、重稀土分馏明显,均表现出轻稀土富集特征。通过对成矿条件的初步分析,中三叠世碱长花岗岩和黑云母花岗岩基岩发育区、亚热带温润气候条件、断层、节理发育的浅切割低缓丘陵地形及硅化蚀变带是南亩离子吸附型稀土矿的主要找矿标志。

    Abstract

    Nanmu rare earth ore deposit is located in the south of the middle section of the Nanling metal-logenic belt, and is an ion adsorption rare earth deposit, produced in the granite weathering crust of the Middle Triassic Pintian pluton, and its production and morphological characteristics are controlled by the topography and geomorphology. Many deposits of the same type have been developed in the region, and the study of mineralization conditions is still controversial. The geochemical characteristics and metallogenic signatures of the Nammu deposit can provide an important basis for the exploration of the same type of rare-earth deposits in the region. The mineral composition of the ore is mainly weathered clay minerals, and the rare earth elements are assigned to the clay minerals in ionic state. 95. 96% of ionic rare earths are assigned to minerals with particle size ≥0. 154 mm, and the rare earth components are evenly distributed with stable grade changes. The unweathered granite includes biotite granite and monzogranite, and the standardized distribution curve of rare earth elements spheroidal meteorite of rare earth ore are both right-sloping and smooth, with obvious fractionation of light and heavy rare earths, both showing light rare earth enrichment characteristics. Through the preliminary analysis of mineralization conditions, the Middle Triassic biotite granite and monzogranite batholith, subtropical temperate climate conditions, shallow cut low and gentle hilly terrain developed by faults and joints and silicified alteration zone are the main signs for prospecting ion-adsorbed rare earth ore in Nanmu.

  • 0 引言

  • 风化壳淋积型稀土矿又称为离子吸附型稀土矿,于 20世纪 60年代首先在江西赣县发现,而后在中国广东、福建、广西、云南等地取得很大进展 (Sanematsu et al.,2009杨铁铮和胡良吉,2018周英杰等,2019黄玉凤,2021)。近年来,在离子吸附型稀土矿的成矿母岩、风化过程、稀土元素富集机制等方面进行了大量的研究,对离子吸附型稀土矿的找矿具有重要的指导意义(王登红等,2013王建文等,2019赵芝等,2019康清清等,2020王利民和陈佩,2020)。南岭地区大地构造位置上属华南造山系南岭造山带,岩浆活动强烈,构造复杂,是中国规模最大、分布最为广泛的离子吸附型稀土矿矿集区,已有离子吸附型稀土矿床一百多处(霍明远, 1992赵芝等,20142017)。其成矿母岩以印支期、燕山期花岗岩为主,成矿年龄在古近纪—新近纪之后(华仁民等,2007)。

  • 粤北南亩矿床位于南雄市北部约 30 km,主体隶属南雄市南亩镇管辖。南亩矿床以前的地质勘查工作主要是基于铜多金属矿为主,在对矿区自然地理条件和成矿条件研究后转为稀土矿勘查。本文对南亩的矿床特征进行研究,总结成矿规律,以期为下一步周边同类型稀土矿勘查提供参考。

  • 1 地质背景

  • 南亩矿床处于南岭成矿带中段南侧,属湘南— 赣南—粤北钨(锡)多金属成矿区的核心区域,成矿地质环境十分优越。

  • 1.1 地层

  • 区域出露地层包括元古宇震旦系大绀山组,古生界寒武系牛角河组、奥陶系下黄坑组,中生界上白垩统南雄群和丹霞组,以及新生沉积的第四系。矿床内地层主要为震旦系大绀山组变质碎屑岩,主要岩性为石英云母片岩、石英岩(图1)。

  • 1.2 构造

  • 区域位于南雄盆地南缘,北东向构造行迹最为发育,其中最具规模的为南雄大断裂(F1)、江头断裂(F3)(图1)。南雄大断裂位于南雄—信丰九渡圩,北东向和南西向均延伸至矿床外围,长达 70 余千米,不仅切割了三叠纪—侏罗纪岩体,还穿过古近—新近系、白垩系红色盆地。沿断裂发育平行分布的石英脉,花岗岩具糜棱岩化,硅化十分明显,宽达 1~2 km,其断面倾向南东,断面倾角在南西段为 40°~50°,北东段为35°,呈张性特点。该断裂呈多次活动,晚期张性破裂特征显著。

  • 图1 南亩区域构造位置图(a)及地质略图(b,据Sun et al.,2017修改)

  • 1.3 岩浆岩

  • 区域岩浆岩主要为坪田岩体,其次是东北侧的陂头岩体。稀土矿化集中分布在坪田岩体内部。坪田岩体为三叠纪多次活动形成的复式花岗岩体,主要岩性为碱长花岗岩(ηγT3)(图2a),似斑状结构,斑晶主要为自形—半自形板柱状钾长石(图2c)。石英自形粒状,斜长石聚片双晶发育,普遍具不均匀绢云母化(图2d)。岩体南部为呈岩墙和岩株产出的中三叠世中粗粒(似斑状)黑云母花岗岩 (γT3),形成时代较早。似斑状结构(图2b),斑晶由碱性长石和斜长石组成,自形—半自形板柱状斜长石(图2e)。局部见有绢云母集合体沿裂隙分布(图2f)。新鲜碱长花岗岩 LA-ICP-MS 锆石 U-Pb 年龄为(240.2±2. 0)Ma(表1,图3),表明坪田岩体形成于中三叠世。

  • 早白垩世花岗岩(γK1)于矿床东南角少量分布,岩性为浅灰白色、浅肉红色中细粒黑云母花岗岩。另在矿区矿床东南角零星分布一些后期辉绿岩脉,呈近北东向产出。

  • 1.4 矿床地质特征

  • 南亩矿床矿体形态呈馒头状顺地形分布,矿体产状与岩体风化壳、地貌形态一致,连续性较好,长轴方向为山脊延伸方向。共 5 个主矿体,长度为 1260~3885 m,平均约 2300 m,宽度为 380~1475 m,平均约1000 m。矿体单工程厚度为0.15~16. 00 m,平均厚度为 5.97m,矿体厚度变化系数 64.39%~83.38%。

  • 图2 南亩花岗岩岩心及镜下照片

  • a—碱长花岗岩;b—黑云母花岗岩;c、d—碱长花岗岩岩相学特征;e、f—黑云母花岗岩岩相学特征 Bt—黑云母;Cal—方解石;Pl—斜长石;Fsp—钾长石;Qz—石英;Ser—绢云母

  • 表1 坪田碱长花岗岩(SK2-1)锆石LA-ICP-MS U-Pb定年结果

  • 2 矿床地球化学特征

  • 2.1 样品采集与测试

  • 本研究样品分为未风化碱长花岗岩和黑云母花岗岩及风化壳矿石。未风化花岗岩采自水文钻孔深部未风化基岩,矿石样品采自冲击钻孔岩心。全风化花岗岩风化壳矿石样品送至江西省钨与稀土产品质量监督检测中心分析测试,稀土氧化物检测实验仪器为 GJYQ005-2 电感耦合等离子体发射光谱仪,测定 15 个稀土元素含量;化学全分析检测仪器为电子分析天平 GJYQ097-17。未风化碱长花岗岩和黑云母花岗岩主量元素地球化学分析在澳实分析检测(广州)有限公司进行。使用X射线荧光 (XRF)光谱仪测量主要氧化物浓度。通过重复分析标准估计的分析精度优于 XRF 的±0. 01% 和 ICP-MS分析的±5%,详细过程参考王川等(2021)

  • 图3 碱长花岗岩(SK2-01)锆石U-Pb谐和图(a)和典型锆石阴极发光图像(b)

  • 2.2 地球化学特征

  • 矿床矿石可分为全风化花岗岩和半风化花岗岩。选取钻孔深部未风化碱长花岗岩和黑云母花岗岩原岩(图2),及两类花岗岩风化后矿石样品进行化学全分析,分析结果见表2。由黑云母花岗岩和碱长花岗岩化学全分析结果可以看出两者成分差异明显,SiO2 含量前者平均为 69.82%,后者为 63. 09%,在 Al2O3、CaO、K2O、Na2O 等含量上同样有所差异。

  • 表2 矿石及原岩化学全分析结果(%)

  • 注:矿石化学全分析测试单位为江西省钨与稀土产品质量监督检测中心(2021年10月);原岩岩石化学全分析测试单位为澳实分析检测 (广州)有限公司(2022年6月)。

  • 2.3 矿石稀土配分特征

  • 对矿床勘查实施的人力冲击钻孔取样化验,单工程稀土氧化物(SREO)品位为 0. 040%~0.107%。矿体稀土氧化物(SREO)平均品位为 0. 050%~0. 065%。矿体品位变化系数 37.16%~48. 01%,这说明矿区稀土组分分布较为均匀,品位稳定变化。品位变化系数见表3。

  • 本次研究共挑选 10 件矿石样品进行稀土氧化物浸出分量分析,分析结果见表4。10 件样品稀土总量 ΣREE 集中在 357.7×10-6~991.2×10-6,LREE/ HREE 比值为 3.92~13.75,LaN/YbN 比值为 13. 05~68.12,平均 29.81。δEu 为 0.53~0.77,小于 1,具有负 Eu异常,为铕亏损型。δCe值为 0. 00~0. 07,显著小于 1,具极明显的负异常,为铈亏损型。La/Sm 比值为4. 07~6.13,LaN/YbN和CeN/YbN比值均大于1,表明轻稀土富集的特征。10 个样品球粒陨石标准化稀土元素配分图基本一致(图5),表现出轻稀土富集中等倾斜的右倾平滑型曲线,轻、重稀土分馏较明显,表现出同源岩浆演化的特点。

  • 表3 矿体稀土组分分布均匀程度

  • 注:测试单位为江西省钨与稀土产品质量监督检测中心(2021 年10月)。

  • 表4 南亩矿床矿石稀土元素含量(10-6

  • 注:矿石稀土氧化物测试单位为江西省钨与稀土产品质量监督检测中心(2021年10月);原岩稀土元素测试单位为澳实分析检测(广州) 有限公司(2022年6月)。

  • 对稀土氧化物进行统计,轻稀土组(∑CeO)配分值为56.11%~85.16%,平均值为69.28%;重稀土组(∑ YO)配分值为 14.78%~43.71%,平均值为 30.51%;Y2O3配分值为 9.13%~29.92%,平均值为 20.32%;Eu2O3 配分值为 0.67%~1. 08%,平均值为 0.85%。显示矿床稀土矿配分类型属中钇高铕轻稀土矿。

  • 碱长花岗岩和黑云母花岗岩稀土元素总量 324.89×10-6~418.76×10-6,平均 381.11×10-6δEu 为 0.28~0.43,平均 0.35;δCe 为 0.94~1. 06,平均为 1. 00。碱长花岗岩和黑云母花岗岩稀土元素配分曲线基本一致,表现为右倾的 LREE 富集模式, HREE 分配系数变化不大,Ho~Lu 分布型式较为平坦。对比矿石与原岩稀土元素含量,除了Ce变化较大,其他稀土元素与花岗岩原岩分布型式基本平行。

  • 2.4 矿石稀土元素赋存状态

  • 风化壳离子吸附型稀土矿床是花岗岩经风化后,稀土元素从稀土矿物分离呈阳离子状态吸附在黏土中,所以在花岗岩风化壳中矿物相稀土矿物含量很少。矿石中稀土元素赋存状态主要呈离子相,具可交换性吸附态,吸附于黏土矿物的表面或颗粒间(黄玉凤,2021)。

  • 图4 南亩矿区矿石和原岩稀土元素球粒陨石标准化配分图(稀土元素标准化值据Sun and McDonough,1989;前人数据据孙立强,2011

  • 通过对矿床稀土原矿进行筛选,样品中 95.96% 离子型稀土赋存于粒径≥0.154 mm 的矿物中,小于 0.154 mm 粒径的矿土中其稀土含量很少。稀土原矿筛选结果见表5。

  • 3 成矿条件讨论

  • 矿床稀土矿产出露于侵入岩基岩风化后残留的风化壳层位,主要为全风化层和少量表土层。矿石主要为花岗岩风化后呈无规则蓬松状态的土状堆积颗粒。区内围岩蚀变主要有硅化、绿泥石化、钾化、方解石化等。与风化壳稀土矿体最为密切的蚀变主要是硅化、方解石化,其中以梳状、犬牙状石英脉(或团包)形式的硅化蚀变与矿化期时间基本一致,因而空间分布上表现为两者常相伴出现,是稀土矿的直接找矿标志。矿石自然类型为花岗岩风化的砂土状矿石,因此,原岩成分及其风化程度与矿石品位直接相关。

  • (1)花岗岩原岩条件

  • 南亩矿床黑云母花岗岩和碱长花岗岩SiO2含量为 61.45%~70. 06%。碱质量 Na2O+K2O 为 6.22%~12.30%,碱度率 AR 为 4.36~6.98,在 TAS 图解中落入花岗闪长岩-石英二长岩-正长岩范围(图5a)。 Al2O3 含量为 13.53%~18.11%,铝过饱和指数(A/ CNK)为 1. 01~1. 09,属于弱过铝质岩石(图5b)。 K2O 含量 3. 09%~6.55%,K2O/Na2O 比值为 1. 01~2. 01,比值都大于 1,属于高钾钙碱性-钾玄岩系列和钙碱性-碱性花岗岩(图5c)。稀土元素中,南亩矿床花岗岩类总体趋势较为一致(图4)。稀土总量 ΣREE 集中在 312. 07×10-6~418.76×10-6,轻、重稀土比值LREE/HREE为14.65~16.60,表明轻稀土较为富集,重稀土亏损的特征,这导致南亩区域稀土矿床均为轻稀土型。(La/Yb)N为 23.30~30.73。在稀土配分模式图中,轻、重稀土分馏较明显,轻稀土富集,且分馏明显,重稀土亏损,且分馏不明显,呈中等倾斜的右倾平滑型型式。δEu为0.28~0.46,具有强烈 Eu 负异常。δCe 值为 0.96~1. 03,具不明显的正异常。花岗岩类型上,10000×Ga/Al和Zr+Nb+Ce+ Y结合主微量元素判别被认为能够有效的将A型和 I,S 型进行区分(Whale et al.,1987)。南亩矿床花岗岩母岩在(Zr+Nb+Ce+Y)-(Na2O+K2O)/CaO 图解中(图5d),主要集中在 A型花岗岩范围。结合地球化学成分,准铝质-弱过铝质,碱性含量较高,较高的 TFeO/(TFeO+MgO),低 MgO,低 CaO,富集 Zr、Y、 Ce等元素,亏损P、Ti和Eu元素,进一步表明南亩花岗岩属于碱性 A 型花岗岩。碱性长石、斜长石的大量存在以及通过化学反应转化为黏土矿物,导致南亩矿床的弱碱性土壤环境有利于稀土元素的吸附和稀土矿物的沉淀(黄玉凤,2021Wang et al., 2024)。花岗岩风化后留下的大量石英组成的风化壳,一定程度上会抑制黏土矿物对稀土元素的吸附,但丰富的石英矿物会增加风化壳组成的渗透性和孔隙度,使母岩更易被流体流动,强化风化程度和稀土矿物的集聚沉淀。

  • 表5 稀土矿石筛选结果

  • 注:测试单位为江西省钨与稀土产品质量监督检测中心(2021年10月)。

  • 图5 南亩矿床侵入岩SiO2-(K2O+Na2O)图解(a,底图据Middlemost,1994),A/CNK-A/NK图解(b,底图据Rickwood, 1989),SiO2-(K2O+Na2O-CaO)图解(c,底图据Frost et al.,2001),(Zr+Nb+Ce+Y)-(K2O+Na2O)/CaO图解(d,底图据 Whalen et al.,1987)(前人数据据孙立强,2011

  • 矿石与原岩分析结果对比可知,矿石(或风化壳)的SiO2含量都低于70%,而黏土矿物含量较多的 Al2O3含量可达 20%~30%(均大于 13%),比原岩明显增多,部分比未风化原岩增多一倍以上;Na2O 含量普遍较低,与原未风化基岩相比大幅降低,减少程度可达 90% 以上;类似的还有矿石中 CaO 含量,急剧变少,大部分只有原未风化基岩的 1% 左右。矿石中 P2O5含量大幅减少,部分只剩余未风化基岩的 10%。其他主量元素如 Fe2O3、TiO2、MnO 等指示原岩基性矿物成分含量的成分基本没有变化。反映花岗岩风化壳在形成过程中,中酸性矿物在物理化学风化作用下发生分解,组成中酸性矿物如长石、云母的 Na2O、CaO、P2O5等化学成分分解后大部分流失,原地风化壳成分仅保留黏土矿物及一些较难风化的石英和部分基性矿物成分,并且不同类型的花岗质基岩,风化后形成的稀土矿石主量元素结果基本一致,差异不大。黏土类矿物发生吸附聚集,明显增多,长石、云母等矿物普遍分解。特别是风化壳矿石的化学成分受到外部环境条件影响较大,与不同花岗质基岩的原岩差异关系较小。

  • 根据华仁民等(2007)研究认为,南岭地区风化壳型稀土矿床成矿母岩为早三叠世—中三叠世准铝质花岗岩、晚三叠世—晚侏罗世 A 型花岗岩和晚侏罗世黑云母碱长花岗岩等,风化成矿年龄在古近纪—新近纪—第四系。南亩矿床中三叠世碱长花岗岩和黑云母花岗岩是矿区稀土矿石的成矿母岩,花岗岩原岩稀土元素含量丰度是成矿富集的主要因素。矿石的稀土元素含量中,Ce 强烈亏损,其他稀土元素与花岗岩原岩分布型式基本平行,显示风化壳稀土矿石的稀土元素是在继承基岩稀土元素特征的基础上进一步富集。

  • 另外,从碱长花岗岩和黑云母花岗岩显微镜下特征可知,中侏罗世碱长花岗岩和黑云母花岗岩中发育锆石、独居石、榍石、磷灰石等多种副矿物,这些副矿物都富含丰富的稀土矿物。该侵入岩基岩是矿区离子吸附型风化壳稀土矿床的“矿源层”,为区域找矿的主要标志。

  • (2)风化壳条件

  • 区内风化壳处在丘陵地貌,基本为全覆式风化壳。矿区海拔标高 239.50~500.80 m,相对高差约 260 m,属浅切割区,剥蚀不强烈。最低侵蚀基础面位于矿床北部,海拔标高 186. 0 m。属于浅切割低缓丘陵地形地貌,有利于风化壳的形成和保存。风化后堆积风化壳结构构造保存有原侵入基岩风化后的残余结构构造特征,如似斑状结构和块状构造。局部见花岗岩结构。其特征是风化壳发育、连续性较好,局部有基岩裸露,风化壳面积大。风化壳厚度一般 0.40~29.60 m,根据矿区人力冲击取样钻统计,矿床风化壳平均厚约 13.23 m。矿床稀土矿主要赋存于花岗岩风化壳的全风化花岗岩层中,矿体厚度随风化壳的厚度变化而变化。山脊上矿体产状较平缓,倾角一般 5°~20°,厚度较大。山坡和山脚矿体相对较陡,倾角一般 10°~20°,少数达 25°或以上,厚度较小。

  • 对钻孔进行离子交换相和全相稀土总量分析,随着深度的变化,从地表到深部未风化的岩体基岩层,矿石品位呈现上层和下层品位低,中间品位高的特征(图6)。在垂向上,贫富品位相差较大,稀土元素在垂向的这种富集特征,与风化壳厚度变化和层位展布有关。在大多数情况下,pH值会在风化壳中逐渐向下升高。低 pH 值通常会促进稀土元素的迁移,而高 pH值则有利于稀土元素的吸附和沉淀。水合半径较小的轻稀土比重稀土更容易吸附在黏土矿物上。对于南亩矿床这种全覆式风化壳的垂直分层,可分为腐殖土层、残坡积层、全风化花岗岩层、半风化花岗岩层,风化壳下分布未风化侵入岩体。南亩矿床由于地势较缓,腐殖土层和残坡积层并不是全部区域均发育,并且两者的矿石品位基本一致,把两者统称为表土层。其下为矿体主要发育层,高品位矿体基本位于全风化层。全风化层一般呈砖红色,主要为黏土矿物(50%~60%)以及花岗岩风化残余的石英、长石和云母类矿物。该层厚度随地貌起伏变化而变化,相对应矿体厚度随之变化,最厚可达30 m左右。风化过程中,基岩的稀土矿物和含稀土矿物被分解,将稀土元素释放到风化成分和土壤混合溶液中。大的黏土矿物颗粒,如高岭石、埃洛石等,可能会堵塞孔隙,阻碍风化流体的通过,并在长时间浸泡时吸附更多释放的稀土元素。

  • 全风化层之下为半风化花岗岩层,保持原花岗岩特征,如灰白色和似斑状结构。黏土矿物含量一般在30%以下,其他为石英、长石、云母及未风化的花岗岩小碎块等。底部到未风化基岩层呈渐变过渡。稀土品位较低,不能作为矿体开发。

  • 在稀土矿床形成过程中,稀土矿体厚度直接受地形影响,稀土元素随地形变化发生有差别的迁移。迁移能力弱的轻稀土倾向于在全风化层下部被大量的伊利石和埃洛石吸附,海拔较高的山顶全风化层形成轻稀土高品位聚集区,而在海拔较为平缓的山脚区域形成稀土含量普遍高、品位稳定的矿体,迁移能力强的重稀土常在半风化层上部和山脚显著聚集(Wang et al.,2024)。南亩矿床整体地形坡度较缓,矿体产状与岩体风化壳、地貌形态基本一致,厚度变化均匀。矿体以轻稀土元素为主,整体为轻稀土矿床。在垂向分布上,分为表土层、全风化花岗岩层、半风化花岗岩层,下部为基岩。

  • (3)其他条件

  • 南岭地区受到新华夏系构造带复合控岩控矿,主导属于稀土矿“矿源层”的花岗质母岩的产出(杨明桂和王光辉,2019)。韶关地区地表面沟壑纵横,小型断层和节理发育,这些在基岩中的断层、节理等能够破坏花岗质母岩的完整性和硬度,利于外部有机质和其他介质的侵蚀,进而影响地形地貌的最终形成,以及风化侵蚀的速率,营造良好的氧化环境,促进稀土矿床的形成。

  • 除此之外,不能忽视花岗岩风化壳离子吸附型稀土矿形成的外部条件,即气候、生物等对原岩(母岩)的改造程度和作用方式。在温热潮湿气候、生物活跃、地貌条件有利等条件下,原岩风化侵蚀形成黏土矿物,风化容易的含稀土矿物不断分解,分解的稀土随地表径流下渗迁移,被新生成的黏土矿物表面吸附。这种过程的不断重复形成了稀土元素的自然分馏,并在有利部位不断富集,形成大厚度高品位的离子吸附型稀土矿床(陈晨等, 2020)。

  • 图6 矿石稀土总量垂向变化趋势图(SK1孔)

  • 南亩矿床位于广东北东部韶关,有“三江六岸” 密集分布的水系及三山三区这样的丘陵山地,地形复杂。同时,南岭地区纬度在 25°左右,地理位置属于亚热带温润型季风气候区(李曹明等,2020)。在坪田岩体侵位后的侏罗纪之后,早白垩世为干旱— 半干旱气候,之后雨期明显增多。到晚始新世转变为潮湿气候,之后到新近纪一直保持温润气候(范飞鹏等,2014)。受这种暖湿气候影响,地表常年保持温湿状态,植被发育良好,微生物活跃,有机化合物来源丰富。对该地区侵入岩基岩形成风化壳,并富集矿物风化后残留的稀土元素稀土元素的富集具有十分重要的作用。

  • 总体来说,南亩轻稀土矿床成矿过程中,中三叠世花岗质含矿母岩的形成,提供稀土元素来源; 岩体形成后,区域构造演化影响区域地壳隆升沉降,形成对成矿有利的地形地貌条件,影响含矿母岩的风化程度、剥蚀速率等;分离出的稀土元素在丰富的微生物和有机质及氧化还原条件影响下迁移、富集、分异,从而形成离子吸附型稀土矿。

  • 4 结论

  • (1)矿区岩浆岩主要为中三叠世碱长花岗岩和黑云母花岗岩,由大量斜长石、碱性长石、石英、黑云母、绿泥石组成,微量矿物有锆石、磷灰石、榍石等,稀土总量为324.89×10-6~418.76×10-6,表现为右倾的轻稀土富集配分曲线;Eu具有强负异常,Ce异常不明显。风化壳矿石中的稀土总量为 357.7× 10-6 ~991.2×10-6,LREE/HREE 比值为 3.92~13.75,表现出轻稀土富集特征。风化壳矿石稀土元素是在继承基岩稀土元素特征的基础上进一步富集,为成矿提供物质基础。

  • (2)矿区 5 个矿体连续性好,呈不规则面形块体,平均厚度5.97 m,矿体厚度和品位随地貌变化,一般1~28 m。矿体稀土组分分布均匀,品位变化稳定。95.96% 离子型稀土赋存于粒径≥0.154 mm 的矿物中。稀土矿配分类型属轻稀土富集型,轻稀土组(∑CeO)配分值为 56.11%~85.16%,Y2O3配分值为 9.13%~29.92%,Eu2O3配分值为 0.67%~1. 08%,为中钇高铕轻稀土矿。

  • (3)花岗岩风化壳剖面垂向可分为表土层(包含腐殖土层、残坡积层和黏土层)、全风化花岗岩层、半风化花岗岩层,向下为未风化基岩层。其中全风化花岗岩层是稀土矿的主要含矿层位,厚度随成矿岩体地貌类型及微地貌部位属性不同而差别较大,一般1~28 m。

  • (4)南亩区域坪田岩体为多期次形成的复式花岗岩体,结合矿区对未风化基岩和风化壳矿石的地球化学研究认为,该区中三叠世碱长花岗岩和黑云母花岗岩是稀土矿床形成的直接“源岩”。同时,参考矿区地貌、气候、构造、围岩蚀变等成矿条件与找矿标志,在矿床周边有潜力寻找更多的同类型具有相似特征的稀土矿床。

  • 参考文献

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图1 南亩区域构造位置图(a)及地质略图(b,据Sun et al.,2017修改)
图2 南亩花岗岩岩心及镜下照片
表1 坪田碱长花岗岩(SK2-1)锆石LA-ICP-MS U-Pb定年结果
图3 碱长花岗岩(SK2-01)锆石U-Pb谐和图(a)和典型锆石阴极发光图像(b)
表2 矿石及原岩化学全分析结果(%)
表3 矿体稀土组分分布均匀程度
表4 南亩矿床矿石稀土元素含量(10-6
图4 南亩矿区矿石和原岩稀土元素球粒陨石标准化配分图(稀土元素标准化值据Sun and McDonough,1989;前人数据据孙立强,2011
表5 稀土矿石筛选结果
图5 南亩矿床侵入岩SiO2-(K2O+Na2O)图解(a,底图据Middlemost,1994),A/CNK-A/NK图解(b,底图据Rickwood, 1989),SiO2-(K2O+Na2O-CaO)图解(c,底图据Frost et al.,2001),(Zr+Nb+Ce+Y)-(K2O+Na2O)/CaO图解(d,底图据 Whalen et al.,1987)(前人数据据孙立强,2011
图6 矿石稀土总量垂向变化趋势图(SK1孔)

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