0 引言

离子吸附型稀土矿床是近代表生作用和历史地质作用共同结合的产物（Yang et al.，1981；Wu et al.，1989，1993；Bao and Zhao，2008；Sanematsu and Watanbe，2016），因轻重稀土元素配分齐全，且不需要通过矿物分解的方式来分离不同的稀土元素，成为近年全球稀土找矿和研究的热点（Sanematsu et al.，2011，2013；周园园和付水兴，2013；Berger et al.，2014；Foley and Ayuso，2015；Ram et al.，2019； 赵芝等，2019；胡朋等，2023）。广东省是离子吸附型稀土矿床的重要产地，多年来众多学者开展了富有成效的科学研究（张祖海，1990；包志伟，1992；陈志澄等，1994；陈炳辉和俞受鋆 1995；池汝安等， 1995；李社宏等，2011，2016；杨大欢和肖光铭， 2011；王登红等，2013，2014，2017，2023；黄华谷等， 2014；苑鸿庆等，2015；池汝安和刘雪梅，2019；黄玉凤等，2021；付伟等，2022；何宏平和杨武斌，2022，谢明君等，2022；冯雨周等，2023）。这些研究涉及领域极为广泛，特别聚焦于离子吸附型稀土矿床的深入探索。其中，研究重点涵盖了地球化学特征、成矿规律、成矿特征、母岩特性、成矿环境，以及稀土元素的存在形态与迁移富集模式等多个层面。然而，对于离子吸附型稀土矿床的控矿机制，目前的研究尚显不足，仍有待进一步深入探讨，而这恰是能否找到离子吸附型稀土矿床最根本的问题。本文尝试探讨了断裂活动和岩浆活动对离子吸附型稀土矿床的约束机制，分析了离子吸附型稀土矿床成矿母岩的水系沉积物异常特征，并进行了找矿预测。

1 广东省离子吸附型稀土矿床产出特征

离子吸附型稀土矿床广泛分布于广东各地，特别是粤东北地区，大中型离子吸附型稀土矿床明显产出更多。离子吸附型稀土矿床一般沿深大断裂及断裂岩浆带产出，尤其是近东西向断裂岩浆带或北东向深大断裂带（图1）。广东省内离子吸附型轻稀土矿床和重稀土矿床皆有产出，目前发现的以轻稀土矿床为主。

在统计广东省内离子吸附型稀土矿床的岩体形成时代时，笔者发现该成矿母岩的形成时代呈现出较为宽泛的范围，主要形成于晚侏罗世、三叠纪、早侏罗世、早白垩世、奥陶纪和晚白垩世 6 个时期。特别是晚侏罗世，是广东省离子吸附型稀土矿床生成最重要的时期。这一发现表明，离子吸附型稀土矿床在广东省内的形成历程具有相当的复杂性和多样性。

广东省境内的离子吸附型稀土矿床主要成矿母岩为侵入岩、火山岩和次火山岩，其次为混合岩 （杨大欢和肖光铭，2011）。成矿母岩的岩性有：白云母碱长花岗岩、黑云母（二云母）碱长花岗岩、含石榴石二长花岗岩、黑云母二长花岗岩和似斑状黑云母花岗岩等（赵芝等，2017），以黑云母（二长）花岗岩最为常见。成矿母岩的显著特点是稀土含量较高，矿床（点）附近岩石稀土元素分析值多为地壳平均丰度值的 2. 0～5.4 倍（杨大欢和肖光铭， 2011）。

本类矿床赋存的风化壳呈面型分布，风化壳一般可以分为4层，从上到下依次为残坡积层、全风化层、中风化层和微（未）风化层（图2）。各层之间无明显界面，呈渐变过渡关系。矿体在垂直剖面上形态较为简单，总体随地形波浪起伏呈似层状产出，向山脊两侧伸展。矿体主要富集于全风化层，随着深度变化，矿石品位具上、下贫，中间富的特征，表明稀土从风化壳上部淋滤到中下部沉淀富集（马英军和刘丛强，1999；Bao and Zhao，2008），即风化壳垂向剖面中稀土元素含量呈“弓背式”分布。

2 控岩控矿断裂活动特征

广东省境内离子吸附型稀土矿床主要控岩、控矿断裂均为深大断裂，有近东西向佛冈—丰良深断裂带、贵东大断裂带、骑田岭—九峰断裂岩浆带及北东向恩平—新丰深断裂、河源深断裂、博罗—紫金大断裂、莲花山深断裂西支及吴川—四会深断裂等，其中北东向断裂均为深断裂带，近东西向断裂带为继承了基底断裂的断裂带。这些断裂均存在多期次活动特征，根据断裂形成和活动时间和性质 （广东省地质矿产局，1988），分以下几个活动时期进行分析。

2.1 控制奥陶纪含矿岩体的构造运动特征

含矿岩体最初产于河源断裂北端的梅县仁居、吴川—四会深断裂南侧的信宜合水—思贺和郴县 —怀集大断裂南侧的封开、七星等地，岩性主要为二长花岗岩与（正长）花岗岩，为加里东构造运动的产物。加里东运动造成了大规模的褶皱、断裂、岩浆活动、区域变质作用，其运动性质早期以地壳升降运动为主，晚期以强烈构造挤压和造山运动为特征。加里东运动对吴川—四会深断裂带、郴县—怀集大断裂、恩平—新丰断裂等均产生了显著影响。随着运动的增强，温度和地应力增加，岩石易熔组分发生局部熔融和交代作用，形成了云开、广慱和兴梅等原地混合岩田，其同位素年龄主要集中于 422~370 Ma（广东省地质矿产局，1988）。到了志留纪晚期，来自上地幔或下地壳的岩浆沿着地壳的薄弱部位上升，导致了在开平马山地区发生了中酸性岩浆喷溢活动。来自上地幔的岩浆沿着深断裂上升侵位，在粤北及粤东北地区的北东向断裂带中形成了若干同熔型花岗岩体，主要的岩石类型包括花岗闪长岩、石英闪长岩等。

2.2 控制三叠纪含矿岩体的构造运动特征

晚二叠世晚期—早三叠世期间，广东地区发生了一次显著的构造运动，这次构造运动与海西运动的最后一幕在时间上一致。在该次构造活动的推动下，吴川—四会断裂、恩平—新丰深断裂等重要断裂发生了活动。在这些断裂带附近，笔者注意到一系列同熔型花岗岩的形成，如横岭和扶溪等岩体。这些岩体的同位素年龄主要为328~238 Ma（广东省地质矿产局，1988）。它们的形成不仅反映了当时地壳的深部动力学过程，也提供了宝贵的地质信息，有助于我们更深入地理解这一时期广东地区的构造演化历史。

2.3 控制侏罗纪含矿岩体的构造运动特征

在早侏罗世晚期，库拉—太平洋板块向欧亚板块的俯冲加剧，引发了燕山运动的发生。这一时期，大范围的陆地抬升和断裂活动变得十分活跃。同时，岩浆活动也十分频繁。在粤北地区，地壳深处的岩石在高温作用下发生熔融，导致重熔岩浆上升侵位，形成了多个近东西向展布的重熔型花岗岩体，如大东山、贵东、诸广山等。这些花岗岩体的主要岩石类型为黑云母花岗岩，其同位素年龄主要为 196~170 Ma（广东省地质矿产局，1988）。中侏罗世末期，来自上地幔的岩浆上升并侵位在地壳的薄弱地带，形成了数十个同熔型中酸性侵入岩体，如岗尾、龙窝、塘田等。这些岩体的主要岩石类型包括花岗闪长岩和二长花岗岩等，其同位素年龄主要为 172~145 Ma（广东省地质矿产局，1988）。晚侏罗世以后，太平洋板块向欧亚大陆板块的俯冲进一步加剧，导致广东大陆的断裂活动和岩浆活动变得强烈，这是燕山运动的主要阶段。在这个时期，原有的深大断裂活动显著增强，上地幔或下地壳的部分物质熔融形成原始岩浆，并通过深大断裂上升喷出地表，形成了广泛发育的北东向火山岩带（广东省地质矿产局，1988）。到了一定深度时，俯冲的岩石圈发生熔融，导致岩浆重熔。这些再生岩浆沿着北东向、东西向的深大断裂带上升侵位，形成了广东境内广泛分布的重熔型花岗岩，如新兴、佛冈等一百多个大小岩体。其岩性主要为黑云母花岗岩，同位素年龄多为 165~135 Ma（广东省地质矿产局， 1988）。

2.4 控制白垩纪含矿岩体的构造运动特征

早白垩世末期，燕山运动的第四期发生，重熔再生岩浆上升侵位，在广东中部形成了较多的重熔花岗岩体，如七娘坛（紫金断裂）、那琴（恩平—新丰断裂）、石菉岩体（吴川—四会断裂带）等。这些岩体岩性主要是黑云母花岗岩，同位素年龄多为135~100 Ma（广东省地质矿产局，1988）。此时，晚白垩世的侵入活动相比早白垩世明显减弱，这表明白垩纪末的燕山运动已经接近尾声。燕山五期以后主要形成小岩株，如八帘嶂、锡山、黄泥田等。这些岩体的岩性以花岗斑岩为主，同位素年龄为98~55 Ma （广东省地质矿产局，1988），为广东境内的最后一期岩浆侵入活动。

2.5 控岩构造运动机理分析

控制离子吸附型稀土矿床成矿母岩的构造主要是深大断裂。这些断裂不仅具备长时间的活动特性，在地壳中经历了漫长的地质历史，持续地对成矿过程产生影响；而且断裂规模宏大，其延展范围广泛，对周围地质体的改造作用显著。此外，深大断裂具有深切割的特点，能够深入地壳内部，为成矿物质的运移和富集提供了通道和场所。

含矿岩浆的形成，主要源于地壳内部复杂的动力学过程，特别是涉及剧烈挤压运动的构造事件。比如加里东和海西构造运动等成矿早期的构造运动，以及燕山期等主成矿期的构造运动。在这些构造运动中，地壳的挤压运动会引发壳、幔的重熔或同熔，进而产生含矿岩浆。

在广东地区，加里东和海西期的地壳运动展现出强烈的褶皱、断裂和岩浆活动。这些剧烈的地壳运动导致低熔点矿物熔融，进而形成大面积的混合岩化。同时，构造运动也使得地壳构造的薄弱部位发生岩浆侵位现象。这些岩浆主要源于下地壳或上地幔，并沿构造的薄弱位置侵入。燕山期的构造运动主要表现为太平洋板块向欧亚板块的俯冲作用。从燕山一期到燕山五期，板块俯冲作用经历了由弱变强（燕山三期）、再变弱的过程。这种强烈的板块俯冲作用带来了强烈的挤压作用，使得早期形成的深大断裂带再次活跃。当板块俯冲作用达到一定深度时，岩石圈发生熔融，大量重熔岩浆侵位。这导致了一系列富含稀土元素的花岗岩的形成，尤其在燕山三期和四期表现得更为显著。

构造运动对矿床的控制作用主要表现在构造运动产生的动力、热力，导致地壳局部熔融，或者沟通深部岩浆源，混融部分地壳含稀土物质，形成重熔或者同熔的富稀土岩浆岩，并控制其侵入定位。构造活动的强弱可以影响到岩浆的分异，发生在深部的岩浆分异一般与强构造活动有关，发生在侵位之后的岩浆分异一般与弱构造活动有关。构造活动的深浅可以影响岩浆的性质，进而影响稀土的矿化类型（阮道源，1984）。

因此，深大断裂不仅控制了成矿母岩的形成和分布，还对成矿物质的迁移、富集和矿体的定位具有重要影响。其广泛的影响范围使得这些断裂成为研究地质成矿作用的关键构造，对于揭示区域成矿规律、指导矿产勘查具有重要意义。

3 岩浆对稀土矿床的控制作用

3.1 岩浆成因对稀土矿床的控制作用

广东省已知的成矿岩体数量颇丰，不完全统计共有225个。其中，重熔型岩体占据主导地位，共计 128 个，占比达到 57%；同熔型系列岩体有 93 个，占 41%；而分异型岩体数量较少，仅有 4 个，占 2%（广东省地质矿产局，1988）。由此可见，重熔型和同熔型成矿作用对离子吸附型稀土矿床的形成具有显著影响。

从 3 个系列侵入岩体的含矿性来看，全省重熔型侵入岩体总数为 247个，其中成矿岩体有 128个，占比高达 52%，显示出极高的成矿机率；同熔型侵入岩体共有 234 个，其中成矿岩体为 93 个，占比 40%；而分异型岩体共 24 个，其中仅 4 个为成矿岩体，占比 17%，表明其含矿性相对较差。因此，重熔型侵入岩体在成矿机率上表现最佳，含矿性最为优越，同熔型次之，分异型则相对较差。

与重熔系列花岗岩紧密相关的稀土矿床，有含褐钇铌矿、含磷钇矿以及独居石-磷钇矿的花岗岩，这些花岗岩中重稀土矿物的出现尤为普遍。此类矿床中，轻重稀土比值偏低，往往以砂矿形式存在。相较之下，同熔系列花岗岩关联的稀土矿床，则以含铈褐帘花岗岩为主，轻重稀土比值相对较高，常形成轻稀土离子吸附型矿床。至于分异型系列，目前尚未发现与离子吸附型稀土矿床的直接联系。

3.2 岩浆演化对稀土矿床制约作用

离子吸附型稀土矿床的形成，是内生作用和外生作用共同作用的结果。内生作用中，稀土元素的演化是造成轻、重稀土分馏的关键因素。这种演化不仅决定了稀土元素在原岩中的丰度、赋存状态和配分类型，还为外生条件下稀土元素的进一步富集和成矿提供了必要的物质基础。稀土元素的分馏机制具有多样性，一个岩浆系统从形成到上升、定位、固结以至成岩后遭受交代作用的整个过程中，其本身的物理化学性质以及与之相互作用的围岩环境均会不断发生变化。单纯的部分熔融过程仅能产生富含轻稀土的岩浆，若要实现重稀土在岩浆中的积聚，则需有其他地质作用的协同参与（吴澄宇，1988）。

地质演化过程中，分离结晶作用是导致稀土元素进一步分馏的关键地质过程。岩浆结晶阶段过程中，稀土元素通常会经历分馏过程，产生一定程度的分馏。当岩浆中不同相之间达到平衡时，稀土元素在不同相之间的浓度比是一个常数（k）。该常数具有重要的地质学意义，不仅可以用来揭示岩浆熔融体在分离结晶过程中的稀土元素成分与含量的演化趋势，还可用来解释在相同岩浆系列中稀土元素在矿物中的分配特征。通过对这一常数的深入研究，我们可以更深入地理解稀土元素在地质过程中的行为。在不同类型的熔融体中，同种造岩矿物中的稀土元素的常数可以有所不同，这主要归因于熔融体的成分、碱度和挥发分等多种因素的影响。在内生作用过程中，岩浆熔融体中Ca的原始浓度对于稀土元素的地球化学行为具有至关重要的影响。这是因为所有造岩元素中，Ca²⁺ 的性状与REE³⁺ 最接近，因此 Ca²⁺ 容易被 REE³⁺ 置换。所以在岩浆作用过程中，稀土元素的性质和行为受到 Ca²⁺ 极大影响（刘英俊等，1984；王瑞江等，2015）。这一机制不仅深化了我们对稀土元素地球化学行为的理解，也为研究岩浆演化和稀土元素富集提供了重要的理论依据。

离子吸附型稀土矿床的形成过程中，热液蚀变阶段是稀土元素迁移和富集的重要环节。该阶段涵盖了多种复杂的地质作用，主要包括气成-热液作用、热液作用、钠长石化作用以及云英岩化作用。在岩石经历钠长石化的过程中，稀土元素矿物得以从中有效分离。这一关键步骤不仅促进了稀土元素的迁移，还为其后续的富集创造了有利条件。笔者注意到，稀土元素的聚集与地质体的不同发育阶段紧密相关。具体而言，与杂岩体早期侵入相的岩浆期后地质体相关的主要是铈族稀土元素的聚集，与之相对，与晚期分异产物的气成-热液作用更为紧密的则是钇族稀土的聚集。通常，钇族元素在次碱性和碱性花岗岩体的晚期酸性分异体中达到最富集的状态。与碱性花岗岩有关的钠长石化作用过程中，稀土元素会发生显著的富集。此外，热液作用会导致稀土元素的大量析出，并形成具有工业意义的稀土矿化。这些蚀变作用不仅促使稀土元素在热液中富集，而且最终使得这些元素以含稀土副矿物的形式存在，或分布于富钙硅酸盐矿物之中 （刘英俊等，1984；王瑞江等，2015）。这些现象不仅揭示了元素迁移和富集的规律，也深化了对稀土元素地球化学行为的理解，并提供了寻找稀土资源的重要线索。

4 成矿母岩的水系沉积物异常特征及找矿预测

4.1 稀土元素水系沉积物异常特征及找矿意义

根据广东省矿产资源潜力评价报告（稀土），广东省共圈定镧（La）地球化学异常 649 个，其中单点异常约280个，高背景异常52个，中背景异常141个 （表1）；钇（Y）地球化学异常 592 个，其中单点异常约 250 个，高背景异常 40 个，中背景异常 118 个（表2）。通常 La 高背景异常可作为寻找轻稀土矿床的重要标志，而 Y 的高背景异常可作为寻找重稀土矿床的主要标志。

4.2 镧和钇地球化学异常特征与稀土矿床的关系

从广东省镧和钇地球化学异常及稀土矿床 （点）分布图可以看出（图3），离子吸附型稀土矿床 （点）大多位于 La 或 Y 水系沉积物异常或其复合异常区域之内。因此，La、Y水系沉积物（复合）异常成为寻找离子吸附型稀土矿床的关键标志。在野外勘查工作中，我们可依据La或Y水系沉积物异常来划定稀土找矿的重点工作区域，从而缩小工作范围，优化资源配置，减少人力、物力的投入，并显著提升工作效率。这样的做法有助于为迅速实现找矿突破提供有力支持，为稀土资源的开发利用奠定坚实基础。

4.3 水系沉积物异常验证及找矿预测

4.3.1 异常验证情况

本研究工作的基础之一是地球化学异常，在对广东省境内 La、Y 水系沉积物异常综合分析的基础上，挑选水系沉积物异常较好的 34 处 La、Y 异常进行野外调查并采样（图4），其中 La水系沉积物异常 15处，Y水系沉积物异常19处。样品布置标准为具有 La 或 Y 地球化学三级浓度异常的岩体布置风化壳样品，每个岩体设计风化壳采样点 1~2 个。粤西地区优选15个岩体，布置了22个采样点，采集了52 件风化壳样；粤东北地区优选 20 个岩体，其中 3 个岩体（佛冈岩体、城口岩体和高嶂岩体）为已知稀土勘查区，不设置采样点，剩下 17个岩体布置了 37个采样点，共采集了87件风化壳样。粤西和粤东北的全部 139个风化壳样品做了离子相分析，对 24个岩体的 40 个风化壳样品做了全相分析，对 19 个岩体的19个风化壳样品做了配分分析。

风化壳样品均采自全风化层，都是由岩体风化而来。样品呈土状，颜色一般为土黄色、红褐色，主要成分为黏土矿物、石英。经过实验室分析离子相含量，发现全部139个风化壳样品均存在稀土矿化。风化壳样品离子相含量分布范围见图5，从图中可知，稀土氧化物 SRE0%＞0.10% 的样品共有 21 个， SRE0% 处于 0. 04%~0.10% 的样品共有 50 个， SRE0% 处于 0. 02%~0. 04% 的样品共有 30 个， SRE0%＜0. 02%的样品共有38个。

通过本次野外调查及地球化学异常检查，新发现极具找矿前景的离子吸附型稀土矿找矿靶区 9 处，其中重稀土 3处，轻稀土 6处。地球化学异常检查结果说明，La、Y水系沉积物异常检查区内见矿率高，La、Y水系沉积物异常是广东离子吸附型稀土矿床的重要找矿标志。初步认为水系沉积物成果是快速圈定离子吸附型稀土矿床找矿远景区的有效手段，结合构造及岩体分布情况，可作为离子吸附型稀土矿床找矿潜力评价的重要依据。

本研究证明，重稀土矿床其水系沉积物异常通常表现为 Y（复合）异常，轻稀土矿床的水系沉积物异常主要通常表现为La（复合）异常，部分轻稀土矿床其水系沉积物异常也表现为Y（复合）元素异常。

4.3.2 找矿预测

构造活动和岩浆活动对离子吸附型稀土矿床的成矿、矿化类型有重要影响，因此根据控矿断裂活动、岩浆活动对离子吸附型稀土矿床成矿的约束机制，结合La、Y水系沉积物（复合）异常对离子吸附型稀土矿床找矿的指示意义，提出如下成矿有利部位或条件：（1）近东西向断裂岩浆带或北东向深大断裂带；（2）成矿母岩是晚侏罗世、三叠纪、早侏罗世、早白垩世、奥陶纪和晚白垩世 6 个时期的侵入岩，尤其是晚侏罗世侵入岩；（3）La、Y 水系沉积物 （复合）异常范围内。

据此，建议广东省离子吸附型稀土矿床找矿预测的重点工作区为：近东西向断裂岩浆带或北东向深大断裂带的晚侏罗世岩体，该岩体最好位于La、Y 水系沉积物异常范围内。

5 结论

（1）离子吸附型稀土矿床的岩体成因以重熔型花岗岩为主，同熔型花岗岩次之。

（2）稀土元素的分馏机制具有多样性，与稀土富集有关的热液蚀变是稀土矿床物质迁移和富集的重要阶段。

（3）断裂活动和岩浆活动对离子吸附型稀土矿床的形成有重要影响。离子吸附型稀土矿床成矿有利部位或条件：①近东西向断裂岩浆带或北东向深大断裂带；②成矿母岩是晚侏罗世、三叠纪、早侏罗世、早白垩世、奥陶纪和晚白垩世6个时期的侵入岩，尤其是晚侏罗世侵入岩；③La、Y 水系沉积物异常范围内。

（4）离子吸附型稀土矿床重点工作区为：La、Y 水系沉积物异常范围内、近东西向断裂岩浆带或北东向深大断裂带的晚侏罗世岩体。

参考文献