闽东地区碎斑熔岩地质特征及找矿远景分析

刘成俊

(福建省第四地质大队，宁德，352100)

1 地质概况

闽东地区碎斑熔岩带受政和—大埔断裂带及闽东火山断坳带控制，地处寿宁—古田北东向火山喷发带上，为斜滩—黛溪火山喷发基底隆起带的东北段，呈北东向带状展布，从屏南至周宁，断续延伸175 km，宽度约40 km，面积约7 000 km2(图1)。受区域性断裂带及火山喷发带控制明显，超覆于南园组第四段或第三段英安质晶屑熔结凝灰岩之上，呈厚层状产出，总厚度396.80 m*福建省地质调查研究院，1∶25万区域地质调查报告周宁县幅，2007。。

图1 闽东碎斑熔岩地质略图Fig.1 Porphyroclastic Lava geological map in eastern Fujian province1—小溪组凝灰熔岩、熔结凝灰岩；2—南园组凝灰熔岩、熔结凝灰岩；3—酸性碎斑熔岩；4—中酸性碎斑熔岩；5—花岗岩；6—似斑状花岗岩；7—闪长岩；8—构造断裂带；9—稀土工作区范围

闽东地区碎斑熔岩形成于福建地区第Ⅳ火山活动旋回的晚期，主要年龄在130～163 Ma，属晚侏罗世末期[1]，新的锆石U-Pb同位素年龄部分为130 Ma，时代跨到早白垩世初期。

区内断裂构造发育，以北东向、北西向为主。北东向构造控制碎斑熔岩展布，由于各地火山喷发强度、规模及方式的差异，导致各地的岩性、岩相、厚度变化较大，中带、东带发育，西带基本消失。北西向松溪—宁德断裂带呈310°延伸，长度约175 km，明显控制石帽山群火山岩的分布，横跨在北东向构造之上*福建省第四地质大队，闽东地区中生代火山岩基底构造与成矿作用关系研究， 2013。。

2 碎斑熔岩特征

2.1 产出和相带特征

闽东地区碎斑熔岩形成于各地火山活动旋回的晚期，成岩温度在1 100～1 300℃，岩浆房顶部所处的压力约为50 MPa，大致来源深度为1.7～3 km[2]。总体呈北东向群、带状展布，是火山构造向侵出穹丘构造演化的产物，与火山构造洼地及区域构造一致，构成火山构造洼地内的岩穹群。按其所处的构造位置划分属寿宁—古田北东向火山喷发带的中央，为中心裂隙式火山构造，局部塌陷呈穹丘状、穹脊状地质体，构成穹状岩脊。岩浆以三种形式侵出，呈“三相一体”的模式 (图2)。

根据周宁县幅区调报告，碎斑熔岩岩相划分据结构、构造及成分，将其划分为内部相带、过渡相带及边缘相带。内部相带为中酸性粒状碎斑熔岩、酸性粒状碎斑熔岩；过渡相带为酸性霏细状碎斑熔岩、中酸性霏细状碎斑熔岩；边缘相带酸性隐晶状碎斑熔岩，与过渡相带岩石呈渐变过渡关系，与岩浆熔离型的熔结凝灰岩也呈渐变过渡关系，且覆盖于围岩之上，风化壳发育呈馒头状山形，以高山缓坡地貌为特征。

图2 碎斑熔岩侵位模式示意图Fig.2 Schematic diagram of emplacement pattern of porphyroclastic lava

碎斑熔岩自内部相带至过渡相带、边缘相带、岩浆熔离型熔结凝灰岩，岩石中斑晶碎裂程度逐渐增强，基质由显微粒状结构→霏细状结构→隐晶状结构→熔结结构，流动构造由不明显到较明显、极为发育的渐变趋势，且在边缘相带岩石中常见有皱纹状流动构造。

2.2 岩石特征

碎斑熔岩多分布于穹状火山的中心部位，由碎斑和基质组成，其共同特征是具有碎斑结构，碎斑含量30%～55%，碎斑多已破碎呈碎屑状，熔蚀明显，常呈浑圆状、港湾状，保留较好的晶形，部分碎斑沿裂纹、解理断开，并被基质充填、分隔，少数破碎的斑晶位移很小，仍可恢复其晶形；基质具显微粒状结构、霏细状结构及隐晶状结构。据其矿物成分、基质结构的差异可进一步分为中酸性粒状碎斑熔岩、中酸性-酸性霏细状碎斑熔岩、酸性隐晶状碎斑熔岩[3]。

2.3 岩石化学特征

研究区的碎斑熔岩，岩石化学特征呈现渐变过渡的现象，从中心至边缘(或从火山侵入相→潜火山相→侵出→溢流相)，其SiO2含量(61.12%→74.62%→66.49%→73.92%)及K2O含量(2.71%→4.94%→3.74%→4.90%)逐渐升高，而Na2O含量(3.39%→2.20%→3.18%→2.80%)、CaO含量则逐渐降低。岩石具随酸度的增加，Eu负异常增大的特征，反映出从南园组侵出相岩从中心到边缘岩浆分异程度逐渐增强，总体为碎斑熔岩带边缘酸度高、中心酸度低的特点，这与其矿物成分和客观地质特征相符。

稀土配分曲线具有左高右低中等倾斜的特征(图3)，与地层剖面酸性、中酸性、中性岩石交替出现一致。Eu异常随酸度变化而变化，配分模式与来源深度、温度相关，含量随岩浆酸度的增加而增加[4]。根据宁德市稀土矿资源特征与潜力评价*福建省第四地质大队，宁德市稀土矿资源特征与潜力评价， 2015。，闽东碎斑熔岩中稀土元素丰度值253.38×10-6，高于南岭花岗岩丰度值229×10-6，亦高于地壳稀土元素丰度值158×10-6，为该区风化壳稀土成矿创造了必备的物质基础。

图3 寿宁—古田北东向火山喷发带火山岩稀土配分模式图Fig.3 REE patterns of volcanic rocks from the NE trending volcanic eruption belt in Shouning-Gutian county

3 碎斑熔岩的含矿性

稀土成矿条件由岩浆的分异、运移、自变质等综合作用下携带的稀土元素决定，其在成矿前呈浸染状分布，或呈集合体块状、囊状体分布，在交代蚀变作用强烈的地带或地段，原岩风化剥蚀后，稀土矿物在风化壳中经淋滤次生富集，形成了风化壳离子吸附型稀土矿。研究区碎斑熔岩自身带有丰富的稀土元素，具备离子吸附型稀土矿成矿的物质基础。岩石风化壳发育，最厚可达30 m，岩土黏性强，石英颗粒粗，结构松散，淋滤富集条件好。

3.1 周宁周挡矿点

位于闽东碎斑熔岩带的东北端，面积23.74 km2。区内离子吸附型稀土矿呈似层状贮存于风化壳砂土层中，总体呈马鞍状、不规则长条状、豆状等，富集在全风化下段。矿区矿体厚度0.83～15.70 m，平均厚度3.76 m，变化系数32.34%，单工程 (REO)含量一般0.053%～0.119%，最高0.147%，矿体平均品位(REO) 0.097%；品位变化系数13.337%。品位均匀，厚度变化较稳定。矿体特征与风化层厚度关系密切，受山脊控制明显，厚度越大富集越明显*福建省第四地质大队，福建省周宁县周挡矿区稀土矿调查地质报告，2013。。

根据该区矿体样品组合分析结果，矿石中LREE(轻稀土)为45.79%～75.88%，平均60.54%；MREE(中稀土)为10.37%～15.28%，平均12.98%；HREE(重稀土)为13.56%～38.99%，平均26.48%，为中钇中铕型。初步探求矿区稀土矿石333资源量为2 181.15万t、334资源量为3 269.14万t。稀土氧化物333资源量为12 927.10 t、334资源量为16 898.14 t。

3.2 屏南贵溪矿区

位于闽东碎斑熔岩带的东北中部，工作面积1.22 km2。区内离子吸附型稀土矿呈似层状贮存于全风化下段、强风化层之上*福建省第四地质大队，福建省屏南县贵溪矿区稀土矿调查地质报告，2014。。矿体总体形态呈马鞍状，山脊走向部位厚，两侧低缓倾斜。厚度一般1～2 m，最厚6 m，品位一般0.050%～0.071%。稀土矿石333资源量为0.76万t，稀土氧化物333资源量为6.59 t。

根据该区矿体样品组合分析结果，矿石中LREE(轻稀土)为75.60%～84.37%，平均79.51%；MREE(中稀土)为6.52%～10.04%，平均8.41%；HREE(重稀土)为9.11%～14.36%，平均12.08%，Y2O3/∑REE比值为7.12%～11.72%，平均9.76%； Eu2O3/∑REE比值为0.37%～0.52%，平均0.47%，为低钇低铕型(表1)。

表1 屏南贵溪矿区稀土矿稀土含量分析结果统计

3.3 屏南棠口—长桥矿区

位于闽东碎斑熔岩带的中部东南侧，稀土矿化体呈似层状贮存于全风化碎斑熔岩下段，垂向埋深0～14.40 m，厚1～2 m*福建省第四地质大队 ，福建省屏南县棠口—长桥矿区稀土矿调查地质报告，2015。。稀土(总量)品位0.025%～0.134%，单工程稀土品位0.030%～0.070%，主要分布于山脊，其次为山坡及山坳。初步探明的工业储量约489 t，REO平均为0.053%。

经初步综合分析发现，闽东火山岩型风化壳离子吸附型稀土矿16种组成元素中，只有Pm元素缺失。其离子配分中轻稀土以La、Nd为主，其中Nd为钕铁硼材料不可缺的元素；中稀土中Eu、Gd、Dy等高价元素品位高；重稀土中Y元素品位高。边缘相带的酸性玻质碎斑熔岩中稀土量较大，是寻找大、中型稀土矿的主要地层，同时在接触带、构造带附近岩石风化强，有进一步富集的现象。

4 控矿因素

4.1 内生成矿条件

区内稀土元素丰度普遍较高，给离子吸附型稀土矿的形成提供了丰富的物质来源。稀土元素在碎斑熔岩中以单矿物相、类质同象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形成提供有利的成矿条件。

4.2 表生成矿条件

表生风化作用的强弱和化学风化程度与地形、气候、水文地质条件，以及岩石的结构、构造和受风化的时间有关。碎斑熔岩稀土含量多，具备成矿的内生物质基础。岩石易解离，稀土元素成矿条件好。闽东地区属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值梯度好，有利于稀土分馏富集和矿体定位，表生成矿条件极佳。

4.3 次生富集条件

(1)碎斑熔岩内部岩性结构较均一，发育规则的柱状、方块状节理，经风化剥蚀形成格状水系，便于风化壳的形成。风化层结构疏松，自然渗透性能良好，有利于稀土元素解离与富集。

(2)风化壳中稀土元素含量的高低与组成风化壳的黏土矿物种类和含量多少有关[5]。碎斑熔岩具再生边结构，再生边成分仍为钾长石，其中往往包含有滴状石英，偶见不规则石英微粒。岩石风化后黏土矿物含量多、颗粒细，吸附稀土金属阳离子的能力强，为稀土再富集提供必要条件。

(3)风化壳稀土元素富集成矿是一个长期不断次生富集的过程。碎斑熔岩中长石风化成黏土，矿物中的稀土元素被解离出来。解离出来的稀土元素随酸性水溶液向下淋滤，伴随水溶液中pH值的不断增大，稀土离子随溶液的中和而沉淀，并为黏土矿物吸附，有了稀土元素的初步富集。随着风化作用向深处加强，初次富集的稀土元素可随淋滤水再向下迁移，再次沉淀并进一步富集。研究区稀土元素富集现象明显，贮存于全风化层中，主要位于半风化层上。

5 找矿远景分析

(1)闽东碎斑熔岩带呈北东向大面积展布，呈群、带状分布，位于寿宁—古田北东向火山喷发带上，分布面积较广。经摸底调查发现该区地层中均含有稀土矿，从已探明的矿点估算，贮存的远景稀土氧化物资储量总量约480万t。

(2)碎斑熔岩为中心裂隙式火山构造，呈侵出-溢流渐变过渡关系。稀土配分模式与来源深度、温度相关，稀土含量随岩浆酸度的增加而增加，具边缘酸度高，中心酸度低的特点。因此，边缘相酸性隐晶状碎斑熔岩是寻找大、中型稀土矿的主要地层。

(3)闽东碎斑熔岩中的稀土元素丰度值为253.38×10-6，高于南岭花岗岩丰度值的229×10-6，亦高于地壳稀土元素丰度值158×10-6，为该区风化壳稀土成矿提供了必备的物质基础，证实了成矿物质来源于深部岩浆。

(4)闽东地处亚热带，气侯湿热，雨量充沛，pH值梯度成矿条件好。碎斑熔岩具再生边结构，易解离，风化壳发育，最大厚度可达30 m。岩石中残留的石英呈中粗粒，风化层结构松散，黏土矿物含量多，吸附稀土金属阳离子的能力强，有利于稀土元素的淋滤富集。次生成矿条件优越。因此，具有较好的找矿远景，边缘相酸性隐晶状碎斑熔岩是寻找大、中型稀土矿的重点地层。

本文资料来源为闽东地区稀土矿进行摸底及资料收集汇总编写而成，系集体劳动成果，文章得到戴清忠及钟森芳二位高级工程师的大力支持，在此深表谢意！

1 陶奎元主编.火山岩地区工作方法与找矿思路.地质矿产局南京地质矿产研究所，1992，3.

2 陶奎元，黄光昭，王美星，等.中国东南部碎斑熔岩基本特征及成因机理的探讨.南京地质矿产研究所所刊，1985.

3 卢清地，黄泉祯，郭斌.福建古田—溪尾碎斑熔岩体的基本特征及成因.中国区域地质.1998，17(2).

4 王中刚，等.稀土元素地球化学.北京：科学出版社，1989 .

5 矿区找矿效果潜力评价与成矿规律及矿床定位预测实务全书.中国地质大学出版社，2010.