福建漳平永福矿区稀土矿成矿地质特征

钟 波

(福建省第八地质大队，龙岩，364000)

福建地处滨太平洋大陆边缘活动带，火山及岩浆侵入活动强烈。酸性花岗岩分布面积较大。燕山期、华力西—印支期和加里东期均广泛发育含稀土花岗岩[1]。永福矿区处于福建西南部，属温暖湿润的亚热带气候，雨量充沛，加上地形(地貌)条件等因素影响，使酸性、中酸性花岗岩遭受强烈化学和生物风化，形成大面积的风化壳，为离子吸附型稀土矿富集提供了有利条件[2]。

1 区域地质概况

该区位于闽西南坳陷带西南部广坪—龙岩复向斜东翼，政和—大埔大断裂西侧。区域上自下古生界寒武系至侏罗系、第四系均有分布。区内北东向断裂构造较发育，对地层及岩浆具有一定的控制作用。区内岩浆活动强烈，以燕山早期中粗-中细粒黑云母花岗岩分布最为广泛，其次为燕山晚期细粒钾长花岗岩。花岗岩风化壳发育，是寻找离子吸附型稀土矿的有利部位。

2 矿区地质特征

矿区内大面积出露燕山早期侵入花岗岩(永福岩体)，岩性为中粗-中细粒黑云母花岗岩。长石、石英粒径2～8 mm，少量钾长石呈巨斑晶，粒径大于10 mm。岩体遭受较强的风化剥蚀作用，形成低山地貌。风化壳厚有利于形成离子吸附型稀土矿，为区内稀土矿的主要含矿层(图1)。

图1 永福矿区地质简图Fig.1 Generalized geologic map of the Yongfu rare earth mineralization in Zhangpin city 1—第四系；2—晚侏罗世下渡组；3—晚侏罗世园盘组；4—晚寒武世东坑口组；5—早中寒武世林田组；6—燕山晚期肉红色钾长花岗岩；7—燕山早期中粗粒-中细粒黑云母花岗岩；8—岩脉(ξ正长岩、γ花岗岩脉、γπ花岗斑岩脉/矿体)；9—地质界线及不整合接触界线；10—岩体风化界线；11—断层；12—矿体编号；13—工作区范围

区内断裂构造不发育，仅在矿区东南部边缘见一条北东向断层。 节理、裂隙较发育，有利于岩石的风化作用，促进粘土矿物的形成，有利于呈离子状态的稀土元素的吸附富集。

燕山早期侵入黑云母花岗岩(永福岩体)岩石化学特征表现为高Si、低K、Na。岩石化学成分SiO275.53%、Al2O312.61%、K2O 4.87%、Na2O 3.06%。岩石微量元素以富Ba、Cu、Pm、Y为特点。

该岩体中稀土元素总含量(∑REE)为281.14×10-6～314.23×10-6*福建省第八地质大队，福建省漳平市永福矿区地质调查工作小结，2011。。∑w(Ce)/∑w(Y)比值为1.42～7.55，平均2.59，轻重稀土分异程度稍高。δEu值0.26～0.63，平均0.42，显示了岩石为深部重熔作用形成且分异度较低，同时δEu值与Eu/Sm比值说明了Eu具负异常。Sm/Nd比值较小(<0.3)，表明岩石为壳源花岗岩，属轻稀土富集型。矿区局部发育有硅化、绢云母化及绿泥石化等蚀变，硅化对岩体风化不利，绢云母化及绿泥石化有助于岩体风化。

3 矿床地质特征

矿区内离子吸附型稀土矿矿体呈似层状分布，品位变化均匀，厚度变化较稳定，矿体受地形因素制约，分布在山脊、山坡上，矿体倾角缓(约10°)。

3.1 主要矿体特征

R7矿体：呈长条状产出，走向近北东，长度约850 m，厚度4.00～7.00 m，平均厚度5.40 m，厚度变化系数为25.11%。品位0.085%～0.118%，平均品位0.098%，品位变化系数为15.67%。为厚度稳定、品位均匀的矿体。

R8矿体：呈长条状产出，走向近南东，长度约630 m，厚度7.50～11.80 m，平均厚度9.17 m，厚度变化系数为25.17%。品位0.092%～0.118%，平均品位0.110%，品位变化系数为13.31%。为厚度稳定、品位均匀的矿体。

R19矿体：呈长条状产出，走向近北东，长度约660 m，厚度8.50～9.40 m，平均厚度8.95 m，厚度变化系数为7.11%。品位0.096%～0.107%，平均品位0.100%，品位变化系数为7.66%。为厚度稳定、品位均匀的矿体。

R20矿体：呈长条状产出，走向近南北，长度约2 000 m，厚度2.00～14.00 m，平均厚度5.56 m，厚度变化系数为73.73%。品位0.082%～0.120 %，平均品位0.100%，品位变化系数为13.45%。为厚度较稳定、品位均匀的矿体。

R21矿体：呈蹄形状产出，厚2.50～12.00 m，平均厚度7.00 m，厚度变化系数为56.24%。品位0.080%～0.123%，平均品位0.103%，品位变化系数为17.57%。为厚度较稳定、品位均匀的矿体。

R27矿体：呈椭圆状产出，长约530 m，宽约400 m，厚6.00～11.00 m，平均厚度8.33 m，厚度变化系数为30.20%。品位0.080%～0.089%，平均品位0.085%，品位变化系数为5.33%。为厚度稳定、品位均匀的矿体。

R36矿体：呈长条状产出，走向南东，长约1 800 m，厚4.00～10.40 m，平均厚度7.38 m，厚度变化系数为33.98%。品位0.081%～0.126%，平均品位0.095%，品位变化系数为15.37%。为厚度稳定、品位均匀的矿体。

R37矿体：呈长条状产出，走向南东，长约1 000 m，厚2.00～10.00 m，平均厚度5.70 m，厚度变化系数为51.00%。品位0.089%～0.135%，平均品位0.104%，品位变化系数为18.45%。为厚度较稳定、品位均匀的矿体。

R38矿体：呈蹄形状产出，厚2.50～9.80 m，平均厚度6.08 m，厚度变化系数为45.49%。品位0.080%～0.117%，平均品位0.097%，品位变化系数为14.67%。为厚度稳定、品位均匀的矿体。

R39矿体：呈蹄形状产出，厚度4.00～15.20 m，平均厚度7.73 m，厚度变化系数为83.62%。品位0.083%～0.134%，平均品位0.102%，品位变化系数为27.33%。为厚度较稳定、品位均匀的矿体。

R43矿体：呈长条状产出，走向北东，长度约775 m，厚度5.00～12.00 m，平均厚度9.40 m，厚度变化系数为40.76%。品位0.089%～0.124%，平均品位0.102%，品位变化系数为18.78%。为厚度稳定、品位均匀的矿体。

3.2 矿石质量及类型

岩石遭受强烈的风化和剥蚀，其风化物又多呈土状。矿石矿物主要为粘土类矿物，粘土类矿物占60%～70%，稀土元素呈离子状态贮存于粘土矿物中。 矿石中有益组分为稀土元素，稀土氧化物品位一般0.054%～0.120%，最高0.29%，平均0.099%。其模式曲线总体呈左陡右缓的右倾曲线，为轻稀土富集型。

根据全区11个主要矿体稀土氧化物统计，单工程稀土氧化物总量(REO)一般品位为0.086%～0.117%，平均为0.099%。主要矿体品位变化系数一般在5.33%～27.33%，属品位均匀类型。

矿石离子相率一般60%～80%，属离子吸附型稀土矿。矿区稀土矿主要贮存于中粗粒黑云母花岗岩风化壳的砂土层中，属松散砂土状矿石类型。矿石工业类型为风化壳离子吸附型稀土矿。

3.3 矿石稀土元素的配分及配分类型

矿区23个稀土分量样品统计结果显示，稀土元素配分特点为∑w(Ce)/∑w(Y)比值1.42～7.55，平均2.59，说明轻重稀土分异程度稍高。δEu值0.26～0.63，平均0.42，显示岩石为深部重熔作用形成且分异度较低，同时δEu值与Eu/Sm比值说明了Eu具负异常。[w(La)/w(Sm)]N、[w(La)/w(Yb)]N及 [w(Ce)/w(Yb)]N比值较大，反映轻稀土富集。Sm/Nd比值较小(<0.3)，表明岩石为壳源花岗岩，属轻稀土富集型。根据Y2O3/∑REE比值为7.62%～27.28%，平均值18.20%；Eu2O3/∑REO比值为0.30%～0.72%，平均值0.48%，矿床属中低钇-中低铕型轻稀土矿。

3.4 矿石稀土元素的贮存状态

稀土元素是一组特殊的微量元素，具有独特的地球化学性质，矿区内矿石稀土元素主要以阳离子形式吸附于多水式粘土类矿物表面富集而成，次为类质同像和微固体混入相及矿物相。风化壳中稀土元素含量的高低与组成风化壳的粘土矿物种类和含量有关。一般粘土矿物含量越多、颗粒越细吸附阳离子的能力就越强，稀土元素便相对富集。吸附稀土金属阳离子最多的是多水高岭石、埃洛石，其次是高岭石。风化壳中粘土矿物含量的多少，主要由含矿原岩中长石的含量和风化程度的高低决定。

3.5 矿床成因

(1)内生成矿条件。燕山期形成的永福花岗岩含矿岩体，岩石中稀土元素丰度普遍接近或高于南岭地区REE的平均值(229×10-6)，为离子吸附型稀土矿的富集形成提供了丰富的物质来源。

(2)表生成矿条件。母岩稀土含量是成矿的内生物质基础；稀土元素载体的易解离程度是成矿的必要条件；中温中湿的亚热带气候是成矿的关键条件；地表水渗淋形成的pH值梯度控制着稀土分馏富集和矿体定位的决定因素；新构造运动的地壳上升速率和剥蚀率大体持平衡状态，是风化壳发育和矿体保存的根本条件。

(3)贮存状态。稀土元素在花岗岩中以单矿物相、类质同像或者是微固体分散相贮存在各种副矿物和造岩矿物中，为离子吸附型稀土矿的富集形成提供有利的成矿条件。

4 风化壳特征

区内花岗岩风化壳主要由长石、石英、云母及粘土矿物等成分组成，粘土矿物有高岭土、埃洛石、水云母等。全风化层至半风化层长石、云母含量均有不同程度的增加，而粘土矿物则大为减少，石英和副矿物的含量变化不大。SiO2、TiO2的含量变化不大，Fe2O3和Al2O3含量相对增高，K2O+Na2O含量大为增高，钾钠比比值也相对增大。

5 矿化富集规律

稀土矿化在总体上是均匀的，矿化基本沿山脊分布，通过对永福矿区钻孔垂直剖面的分析，发现矿床稀土矿化富集具有一定的规律性(图2)。

图2 永福矿区部分钻孔垂直剖面稀土矿化富集特征图Fig.2 Yongfu Mining part of the project drilling vertical section diagram of rare earth mineralization characteristics

(1)同一层位中矿化较稳定，品位变化不大。风化壳中稀土矿含量明显高于残坡积层和半风化壳，矿化在同一层位中是相对稳定的。

(2)垂直方向上具明显的分层性。残坡积层一般品位较低，小于0.02%。全风化层稀土矿化最强，品位最富，品位一般0.05%～0.12%，最高达0.29%。进入半风化壳层矿化减弱，品位降低。稀土矿化富集曲线呈现上下小，中间大的“凸”字型。

(3)稀土总量变化与风化程度有关。矿区稀土总量的变化与风化程度关系密切，从全风化层至半风化层，稀土总量逐渐变低，其中离子吸附相的稀土总量大幅降低，而类质同像或固体混入相(即在长石、云母、石英中的稀土含量)则大幅增加，矿物相的稀土含量相对增高。矿区风化壳厚度一般10.00～24.00 m，平均厚度16.55 m。从矿区各钻孔稀土含量分布(表1、表2)可见，风化程度越高，风化壳厚度就越大，矿化就越好，含矿概率就越大。主要原因是风化愈深，矿物粒度就愈细，吸附作用就愈强，细粒级矿物中以粘土吸附稀土能力最强*江西省有色地勘二队，江西省稀有稀土矿床地质特征及找矿方向，1978。。

表1永福矿区钻孔矿化随孔深变化情况

Table1TheZhangpingYongfuminingareaprojectdrillsthemineralizationalongwiththedepthofholechangetable

孔深(m)工程钻情况 <1010～20>20总计工程钻数量(个)110153205468达表内矿数量(个)73965111工程钻含矿率(%)6.425.531.723.7

表2永福矿区钻孔矿体单工程厚度随孔深变化情况

Table2TheZhangpingYongfuminingareaprojectdrillsthesingleprojectthicknessalongwiththedepthofholechangetable

孔深(m)单工程厚度(m) <1010～20>20总计<552027525～102173049>1002810

6 结论

矿体分布于燕山早期侵入岩中，其成矿地质条件和成矿作用是地幔和地壳物质在内、外营力作用的产物。内生稀土成矿条件主要来自于花岗岩浆的分异、运移、自变质等综合作用下形成含稀土元素花岗岩(含矿花岗岩)，为离子吸附型稀土矿成矿提供物质基础。外生稀土成矿条件是含稀土元素花岗岩在表生(外营力)作用下，因风化使含稀土的矿物解体、运移和次生富集。

(1)稀土矿在垂向上具有分层富集规律，呈上下小，中间大的“凸”字型。

(2)稀土矿富集程度与风壳厚度呈正相关，即风化壳越厚，富集层矿物粒度就愈细，吸附作用就愈强，矿化就越好。

(3)离子吸附型稀土矿形成受表生成矿条件和外生成矿条件的控制，二者缺一不可。建议在北纬24°～26°，高程小于950 m、高差20～250 m的低山丘陵地带，母岩稀土含量较高的酸性、中酸性花岗岩中寻找。

该文是在福建省漳平市永福矿区稀土矿地质调查工作小结的基础上总结而成，系集体劳动成果。承蒙吴建章高级工程师审阅并提出宝贵的修改意见，在此表示感谢！

1 池汝安. 福建离子吸附型稀土矿地质特征及其找矿标志．稀土，1988，(4).

2 张组海. 华南风化壳离子吸附型稀土矿床．地质找矿论丛，1990，5(1).