蒙古国稀土矿地质特征及资源潜力

吴涛涛，柴 璐，鲍庆中，周永恒，吴大天，刘金龙

(中国地质调查局沈阳地质调查中心，辽宁 沈阳 110034)

稀土是珍贵的战略金属资源，主要应用于石油、化工、冶金、纺织、陶瓷玻璃、永磁材料等领域，被誉为“工业味精”、“工业维生素”和“新材料之母”。随着稀土在新能源、航空航天、电子信息等高端技术领域应用日益广泛，全球围绕稀土的争夺进入白热化阶段[1-3]。中国是世界第一稀土大国，稀土资源储量、产量以及出口量均居世界首位，但存在稀土资源消耗严重、产业结构不合理、稀土价格波动明显、矿产品单一且流向较为集中等显著问题，与此同时，俄罗斯、美国、澳大利亚、印度、蒙古国等国稀土矿藏不断被发现，中国稀土占全世界份额不断下降，在未来的国际市场上面临着越来越严峻的考验[4-11]。

蒙古国与中国毗邻，其稀土矿产资源十分丰富，据美国地质调查局公布的数据及搜集蒙古国相关数据显示[12]，其稀土储量为3 100万t，占全球稀土总储量的20%(图1)，已成为仅次于中国的世界第二大稀土矿蕴藏国家，足以看出稀土资源在蒙古国具有十分广阔的找矿前景。因此，适时研究蒙古国的稀土矿产地质特征，对其资源潜力进行分析，可为指导中国境内稀土资源的开发管理提供基础信息资料，同时还有助于改变我国现有稀土矿生产供给方式，为我国稀土资源的可持续发展提供理论依据。

图1 全球探明稀土矿储量在各国家的分布

1 蒙古国成矿地质背景

蒙古国地处中亚造山带的中心部位，狭于西伯利亚板块和华北板块之间，主要由一系列古生代向南凸出的弧形地块拼贴而成，其间被一些近EW向的弧形深大断裂和NW向、NE向断裂分割，这些断裂系将蒙古分割成北蒙褶皱系、蒙古阿尔泰褶皱系、蒙古外贝加尔褶皱系、中蒙褶皱系、南蒙褶皱系、南戈壁褶皱系和内蒙褶皱系等7个构造分区(图2)[13-14]。

蒙古国出露地层从太古界-新生界均有分布。前寒武纪地层最老的为上太古界变质杂岩，主要由经历了高温角闪岩相变质的片麻杂岩和古蛇绿岩套组成，其形成时代在2 646±45 Ma；下元古界地层分布相对较广，主要由变质程度较高的中级、高级区域变质岩系组成，其时代在600～1 500 Ma，大致相当于我国北方的长城系——青白口系。古生界地层在蒙古国分布最为广泛，主要由一套巨厚海相碎屑-碳酸盐岩-火山岩系组成，反映了地壳沉陷-隆起造山阶段的沉积特点，该时期还形成了大部分贵金属、有色金属以及本文研究的三稀矿产。中生界地层主要由一套海相-陆相碎屑岩系夹一些碳酸盐岩及中基-中酸性火山岩、火山碎屑岩组成，反映了陆内构造发育阶段特点，受造山运动影响，使蒙古地区在白垩纪时形成北部为隆起区、南部为下沉区的地形南北差异，在南部的一些盆地中形成了煤等有机矿产及非金属矿产。新生界主要为陆内河湖相红层及冰川沉积，在蒙古中北部局部地区还伴随着新生代玄武岩喷发活动。

蒙古国火成岩分布广泛，岩浆活动时代从晚元古代一直延续到新生代，晚元古代末期逐步形成了西伯利亚、华北、塔里木板块的雏形，以及中亚褶皱带内部的基底突起，主要表现在这些地区出现前寒武纪花岗岩块体和中酸性火山岩；古生代岩浆活动最为强烈，形成了若干个面积较大的岩浆岩带，反映该区经历了大陆裂谷-微洋盆-坳陷封闭-褶皱造山的特点，在造山过程中伴有大量花岗岩侵入和同源火山喷发作用，该期岩浆活动形成的碱性花岗岩、伟晶岩等侵入岩与稀土矿关系密切；中生代岩浆活动也较为强烈，主要表现为晚三叠世-早侏罗世在蒙古国中部有强烈的花岗岩侵入和陆相玄武-流纹质火山喷发作用及晚侏罗-早白垩世在蒙古最东部的大兴安岭等地发育大片的造山期酸性岩浆侵入和喷发活动。

2 蒙古国稀土矿分布特征

2.1 时空分布特征

蒙古国境内稀土矿产分布广泛[15-16]，主要分布在蒙古国乌布苏省、库苏古尔省西部和东戈壁省西南部等地。现已发现稀土元素矿床5处，稀土矿点71处、稀土矿化区超过260处，典型稀土矿床有哈勒赞布热格泰、鲁根高勒、木希盖胡达格等(图2)。

蒙古国稀土元素(REE)矿床主要分布在晚中生代、早中生代到中-晚古生代的长英质矿物和碱性岩石中。已知的稀土矿床(点)成因可以细分为五种类型：①与碱性花岗岩有关的稀土元素矿床；②与伟晶岩有关的稀土元素矿床；③与碳酸岩有关的稀土元素矿床；④离子吸附型稀土元素矿床；⑤含稀土砂矿型。其中以碱性花岗岩型和碳酸岩型稀土矿床最具有经济意义。

2.2 成矿带划分

根据时空分布特征，蒙古国境内共划分为3个稀土元素成矿省和7个稀土元素成矿带，分别为图瓦-库苏古尔稀土元素成矿省(Ⅰ)、中央蒙古边缘稀土元素成矿省(Ⅱ)和南蒙古稀土元素成矿省(Ⅲ)，其中图瓦-库苏古尔成矿省可进一步划分为德伦-阿尔泰成矿带(D-AKh)、乌兰克木-阿莱格额尔德尼成矿带(Ukh-AE)，中央蒙古边缘成矿省包含北杭爱-色楞格成矿带(Nkh-S)、沙尔嘎-戈壁阿尔泰成矿带(Sh-GA)以及东戈壁-克鲁伦成矿带(EG-Kh)，南蒙古成矿省可划分为蒙古构造缝合线成矿带(MMLZ)及戈壁-天山成矿带(G-Tsh)。根据现有勘查和研究数据显示，德伦-阿尔泰成矿带和戈壁-天山成矿带最具发现钽(Ta)、铌(Nb)、锆石(Zr)、钇(Y)和其他稀土元素矿床的潜力。

图2 蒙古国稀土矿床(点)分布及成矿带划分图

3 典型稀土矿床地质特征

3.1 哈勒赞布热格泰(Khalzan Burged)稀土矿床

哈勒赞布热格泰稀土矿床位于蒙古国西部科布多省，东北距科布多市45 km，距科布多至乌拉固木公路15 km。中心地理坐标为：E91°57′00″，N48°23′00″(图2)。

哈勒赞布热格泰稀土矿床位于德伦-阿尔泰成矿带，该带中有数个中泥盆纪的稀有金属/稀土金属矿床，哈勒赞布热格泰矿床是其中规模最大的一个。该矿床发现于1983年，位于由碱性侵入岩组成的哈勒赞布热格泰山，矿床的形成与板内碱性基性到酸性岩浆活动有关，其成矿年龄为393 Ma(K-Ar法)。侵入岩侵入到新元古代-早古生代的蛇绿杂岩中，侵入岩为浅成-次火山岩相(图3)。

根据地质勘探结果，矿化碱性花岗岩侵入到无矿的碱性正长岩中，因而遭受强烈的稀土和稀有金属矿化叠加。两期侵入岩均被晚期玄武岩和伟晶岩岩墙所穿切，且岩石发生强烈破碎。早期的勘探结果发现岩石具有放射性(U、Th、K)越强和海拔越高，矿化品位则越高的规律。海拔1 900 m以上，ZrO2品位可达2.18%，Ta2O5品位可达0.254%;海拔1 800～1 900 m，所有的岩石均发生矿化，但是品位较低；海拔1 700～1 800 m，品位更低，ZrO2品位1.16%，Ta2O5>0.05%，局部未发生矿化；海拔1 700 m以下，矿化不明显。

该矿床主要的矿石矿物有烧绿石、钶铁矿、钠锆石-水矽钙锆石、氟碳铈矿、锆石和锆-硅酸盐，次要的矿石矿物为多硅锂云母、独居石、钍石、褐帘石、磷钇矿、氟菱铈钙矿、赤铁矿等，与矿化密切相关的蚀变是碱性花岗岩中的石英-钠长石交代作用。

综合研究认为，该矿床为形成于中泥盆世的碱性花岗岩型稀土矿床。

3.2 鲁根高勒(Lugiin gol)稀土矿床

鲁根高勒稀土矿床位于蒙古国南部东戈壁省的哈坦布拉格苏木，距离乌兰巴托750 km，距离最近的火车站赛因山达300 km，距离世界最大的稀土矿床中国内蒙古白云鄂博矿175 km。中心地理坐标为：E108°32′04″，N42°58′45″(图2)。该地区为半沙漠丘陵地区，大陆气候，人口稀少，目前无公路和电力系统，但在国家的规划中，将有一条主要的铁路线，贯穿塔旺陶勒盖煤矿和查干苏布尔加铜-钼矿床。

该矿床最早由苏联地质学家于1971年在鲁根高勒岩体内发现1条碳酸岩脉，随后蒙古国和波兰联合地质队于1984～1987年对碳酸盐岩墙进行了详细勘查。通过研究，发现了Ce2O3、La2O3、Nd2O3等氧化物。两国专家通过不同方式对该矿床进行了经济评估。

该矿床位于南戈壁碱性岩带东部的鲁根高勒岩体内，岩体位于晚二叠世变质沉积岩中，出露面积12 km2，形成一直径约3.5 km的圆形岩体。岩体由含霞石正长岩、碱性霞石正长岩和含霞石暗色正长岩组成。岩体边缘500 m内为角岩化页岩和长霓岩，围岩为早二叠纪鲁根高勒组黑页岩，后期的侵入岩为碳酸盐岩墙(图3)。

图3 典型稀土矿床地质简图(资料来源：图3(b)文献[17])

碳酸岩岩墙可分为两个阶段：早期岩墙和晚期岩墙。早期岩墙侵入到沉积岩围岩中，在霞石正长岩岩株侵入之前；晚期岩墙侵入到沉积岩和霞石正长岩岩株中。长3.5 km、宽20 m的碱性花岗斑岩岩墙切过鲁根高勒霞石正长杂岩，氧化带深度大约25 m。

碳酸岩岩墙主要由200～400个小岩墙和一些更小的岩脉组成，位于鲁根高勒岩体与围岩的接触带中，主要分布在杂岩的北部，东部和西部。目前已圈出了21个岩墙和岩脉矿体。岩墙和岩脉宽几厘米到2.5 m，平均35 cm，长1 500 m。碳酸岩主要为粗-中粒的块状岩石，主要由方解石、铁白云石、萤石、氟碳钙铈矿、石英、云母、白云石和黄铁矿组成。稀土矿物主要为氟碳钙铈矿和少量氟菱钙铈矿，多呈细脉浸染状或小巢状产出，此外还有各种硫化物作为副矿物。计算的稀土矿矿石资源量为505 822 t，平均品位2.67%，稀土矿矿石量13 505 t。

鲁根高勒深成岩体不仅含有稀土矿的碳酸盐岩墙，还含有丰富的其他矿物，如蓝宝石、黑石榴石、锆石等。蓝宝石呈扁平状或棱镜状，直径0.8～1.0 cm，颜色从纯蓝色到黑蓝色。蓝宝石出露于硬岩和冲积碎岩中。岩体中还有形态完美的黑石榴石(黑电气石和黑榴石)，黑电气石直径达2.5 cm。该岩体中含有晶体形态完好的黄铁矿(直径大于25 cm)、磁铁矿(大于20.0 cm)、白榴石(直径大于25.0 cm)、钠沸石、彩虹色的晶石等，在矿物标本市场，具有较大的潜力。同时，该岩体的霞石中含有黄色和蓝色的方钠石，可以作为比较昂贵的建筑材料进行开采。

综合研究认为，鲁根高勒矿床的稀土矿成因类型为碳酸岩型。

3.3 木希盖胡达格(Mushgai Hudag)稀土矿床

木希盖胡达格稀土矿床位于南戈壁省曼达勒敖包苏木，西南距曼达勒敖包苏木32 km，东北距布尔干苏木55 km，北距达兰扎尔格德苏木110 km。中心地理坐标为：E104°10′00″，N44°20′00″(图2)。到矿区交通条件较差，现在没有任何基础设施。

该矿床位于显著的木希盖隆起西部，赋矿围岩为泥盆纪-志留纪的沉积岩和火山岩。木希盖胡达格火山-侵入杂岩形成直径27 km的环形构造，由晚侏罗纪(142±3Ma)的碱性侵入和次火山岩组成。碱性岩由正长岩、花岗正长斑岩等组成，这些侵入岩以小岩体、岩墙和岩株等形态产出，面积在几十平方千米到一千平方千米不等。矿化被走向北东、东西向和北西向的断层控制，主要的矿化为P、Ba、Sr、REE和Fe，空间上和成因上与正长岩侵入相关。

该矿床已圈定17条矿体，矿体间距100～1 200 m，均具不同的形状、构造和成分，其中矿化较强的矿体分为以下几类：①陡倾斜的透镜状和柱状的矿体，长900 m，厚200 m；②岩株状和不规则形状的矿体面积(10～30 m)×(20～70 m)；③脉型矿体厚3 m，长100 m；④网脉状矿体面积30 m×200 m；⑤近平行的火山席面积0.3 m×0.5 m，厚几十米，矿体向下延伸50～150 m，未见尖灭。

矿化可分为以下四种类型：碳酸盐胶结的矿化角砾岩型、矿化碳酸岩型、磁铁矿-磷灰石型矿和磷灰石型矿。其中含磷灰石-氟碳铈矿的碳酸岩型和磁铁矿-磷灰石型这两种类型的矿体稀土矿最为富集。

含磷灰石-氟碳铈矿的碳酸岩型矿体有两种形态——脉型和矿化角砾岩型。这两种类型含方解石和白云石(50%)、天青石和重晶石(10%～15%)、萤石(10%)、磷灰石以及稀土金属矿物(稀土含量可达3.5%，平均1.5%)。

综合研究认为，木希盖胡达格矿床的成因类型为碳酸岩型。

4 蒙古国稀土矿资源潜力分析

根据蒙古国稀土矿成矿地质条件、分布规律，以及蒙古国稀土矿产资源勘探开发程度、交通设施等因素，将蒙古国稀土矿产资源分布区分为图瓦-库苏古尔稀土矿潜力区、肯特稀土矿潜力区和达兰扎达嘎德稀土矿潜力区等3个稀土矿勘查开发潜力区(图2和表1)。

表1 蒙古国稀土矿资源潜力预测区主要特征

4.1 图瓦-库苏古尔稀土矿潜力区

图瓦-库苏古尔稀土矿潜力区位于蒙古国西北部乌布苏省和库苏古尔省，有公路相通，交通较为便利。该区处在图瓦-库苏古尔稀土元素成矿省内，区内主要发育前寒武纪和早古生代沉积，见有以泥盆纪花岗岩类为主的前寒武纪、加里东期和海西期侵入体，其中与稀土金属成矿关系密切的是海西期碱性花岗岩，目前已勘探发现以哈勒赞布热格泰为代表的碱性花岗岩型稀土矿床。

4.2 肯特稀土矿潜力区

肯特稀土矿潜力区位于蒙古国中东部肯特省，距首都乌兰巴托市约200 km，交通便利。该区大地构造位置处在中蒙褶皱系东段，位于中央蒙古边缘稀土元素成矿省内，区内主要出露以新元古代变质火山-陆源岩系和硅质-碳酸盐为主的褶皱基底，盖层为中奥陶统和志留系酸性-中性火山岩和海相碎屑沉积岩，区内稀土矿化与盖层沉积岩关系密切，以寻找稀土砂矿型矿床为主。

4.3 达兰扎达嘎德稀土矿潜力区

达兰扎达嘎德稀土矿潜力区位于蒙古国南部南戈壁省和东戈壁省，有公路相通，且距离中国边境较近，交通和运输较为便利。该区大地构造位置处在南戈壁褶皱系东段，位于南蒙古稀土元素成矿省内，区内出露地层主要为志留纪-早石炭世火山岩系，部分属绿岩建造，并伴生有硅质-页岩碳酸盐建造，区内代表性矿床有木希盖胡达格和鲁根高勒碳酸岩型稀土矿床，以寻找碳酸岩型和伟晶岩型稀土矿床为主。

5 结 论

1) 蒙古国稀土矿床成因类型主要有碱性花岗岩型、碳酸岩型、伟晶岩型、离子吸附型、稀土砂矿型等五种成因类型，其中碱性花岗岩型和碳酸岩型是蒙古国稀土矿床的主要成因类型。

2) 根据时空分布特征，将蒙古国划分为3个稀土元素成矿省和7个稀土元素成矿带，其中德伦-阿尔泰成矿带和戈壁-天山成矿带稀土元素矿床成矿潜力最大。

3) 总结蒙古国稀土矿地质特征及成矿规律，圈定了图瓦-库苏古尔稀土矿潜力区、肯特稀土矿潜力区和达兰扎达嘎德稀土矿潜力区等3处稀土矿勘查开发潜力区。

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