湖南新宁变种独居石主要特征及其找矿意义

曹顺红 贺春平 陈必河 刘钧 邓岳

摘 要 湖南新宁县万塘地区的溪流重砂中发现了独居石矿物的新类型—变种独居石，其赋存地层单位为上泥盆统佘田桥组—下石炭统梓门桥组，赋存岩性主要为暗色粉砂质页岩、硅质页岩和薄层泥灰岩。变种独居石除产状和形态较为特殊外，其他特征与普通独居石相差不大。经沉积时代和岩相古地理分析，发现万塘西南方向的苗儿山岩体在晚泥盆世—早石炭世处于局限台地相和滨海沼泽相区内，接受不稳定剥蚀，变种独居石正是由此时期内苗儿山岩体所含的青白口纪花岗岩和志留纪花岗岩经剥蚀搬运后沉积形成。变种独居石中稀土元素含量较高，通过探讨新宁变种独居石的发现及成因，寻找陆地边缘相区和局限台地相区环境改造过的花岗岩岩体，可将其周边的局限台地相或者开阔台地相沉积中的变种独居石的探寻作为寻找稀土矿物的一种新途径。

关键词  变种独居石;苗儿山岩体;稀土矿物;找矿

中图分类号：P618.7                          文献标识码：A

Abstract： People found a new type of monazite- variant monazite in heavy-mineral from Wantang，Hunan.It exist in upper devonian and lower carboniferous， attach to dark silty shale， siliceous shale and thin marl. Variant monazite is differ with the ordinary ones：in late devonian and early carboniferous， Miaoer mountain rock mass located in restricted platform facies and coastal marsh facies.After erosion、transport and sedimentation， the granites of qingbaikouan period and silurian period in Miaoer mountain rock mass remained the variant monazite.Rare earth elements are high in monazite，so we can found rare earth minerals through the searching of variant monazite in restricted platform facies or open platform facies near the granites remoulded by continental marginal facies and restricted platform facies.

Keywords： variant monazite; Miaoer mountain granitic mass; rare earth minerals; ore prospecting

截至2015年，我国已探明的稀土储量约5500万吨，尽管全国稀土资源丰富，但其主要集中在内蒙古、江西、广东、四川和山东等地区（此五省稀土资源量占全国稀土资源总量的98%），湖南省内资源储量并无很大优势。当前经济和科学技术的高速发展，促使人们对稀土矿物的需求日益增长，湖南省内对稀土矿物的探寻工作也越来越受到重视。在湖南新宁县万塘地区发现的变种独居石正是富含稀土矿物的重砂矿物，本文试图通过对此变种独居石的探讨研究，来发掘一条寻找稀土矿物的新途径。

1  区域地质概况

变种独居石在湖南省内分布较广，主要集中在新宁县水庙镇—万塘乡一带的溪流重砂中（图1），集中区所在位于雪峰弧形構造带南段，区内构造环境较为复杂，发育走向为SN方向的背斜和NEE、NE向的断裂。

区内自南向北出露有青白口系、南华系、震旦系、寒武系、泥盆系、石炭系、二叠系、三叠系、白垩系地层。青白口系至寒武系为一套陆源碎屑复理石夹硅质、炭泥质沉积，个别层位夹碳酸盐岩;泥盆系角度不整合于寒武系之上，为滨浅海碎屑岩—台地相碳酸盐岩沉积;石炭系为以浅海相碳酸盐沉积为主。变种独居石产于上泥盆统上部—下石炭统上部的暗色砂质页岩、薄层泥灰岩及碳质页岩中，出露地层时代间隔较长。伴生矿物有黄铁矿、褐铁矿、胶磷矿、方解石等。

变种独居石集中区内岩体主要有南西侧的苗儿山岩体和南东侧越城岭岩体，其中苗儿山岩体按侵入时期可以分为三期：青白口纪花岗岩、志留纪花岗岩和三叠纪花岗岩，越城岭岩体主要为志留纪花岗岩。

2  新宁异常特征

湖南新宁县境内重砂矿物组合较为单一，为独居石、锆石、黄铁矿、辉石、辰砂、雄黄等，以独居石为主，形成强度不大的异常，由西岩镇—黄龙镇一带均有反映（图1）。由1：20万区域重砂调查统计结果成图，发现区内普通独居石异常均位于花岗岩体所在区域，变种独居石异常则围绕在苗儿山岩体北侧，异常区所处地层主要为泥盆纪岩层，Ⅰ级异常区呈东西向排开，Ⅱ级异常区位于水庙镇附近，紧邻苗儿山岩体东北缘。

3  独居石特征

3.1矿石特征

普通独居石特征：呈淡黄色、浅褐色、褐黄色、棕黄色、灰色、黄绿色、肉红色等，板柱状、鳞片状、柱状、碎块状、不规则板粒状、豆状等，透明—半透明，树脂光泽、玻璃光泽、油脂光泽，压后具解理，粒径0.1～1毫米。

变种独居石的化学组成、晶体结构与岩浆岩产出的独居石基本相同，但具有独特的产状和形态（图2、图3、图4）。

变种独居石为单斜晶系。形态多呈扁圆豆状及不规则颗粒，有时可见具有化石印模的颗粒，表面粗糙，内部具假鲕粒构造。因含大量石英、碳泥质等包体，故颜色呈深灰色、褐灰色及浅灰色。粉末灰白到浅褐色。不透明，碎片半透明。表面光泽暗淡，解理面显玻璃光泽。一组解理发育。性脆。硬度4.5～5.5。實测比重为4.43～4.51。弱电磁性。粒径一般在0.5～1.0毫米左右，大者达3毫米。

变种独居石在酸中难溶。微化实验有大量Ce和P反应。

变种独居石可根据解理及较大的比重（在二碘甲烷中下沉）区别于岩屑。以非均质性及高的干涉色区别于扁平豆状的钙铁榴石。

3.2产出地层沉积环境

变种独居石在泥盆系上统佘田桥组—石炭系下统梓门桥组均有少量出露，其中泥盆系以佘田桥组为主要赋存层位，石炭系以测水组和梓门桥组为主要赋存层位。

变种独居石主要赋存岩性为暗灰色粉砂质页岩、硅质页岩和薄层状泥（质）灰岩等。

暗色页岩主要矿物组分为鳞片状粘土矿物，沉积环境为潮坪泻湖。

薄层泥灰岩呈黄-黄灰色，风化后呈土黄色，岩石主要由方解石和粘土矿物组成。沉积环境属潮下低能带及台间盆地。

4  变种独居石的成因探讨

从沉积时代和地理位置的角度分析，苗儿山青白口纪花岗岩、志留纪花岗岩和越城岭志留纪花岗岩都可能为变种独居石所产出的泥盆纪石炭纪地层提供物源;从岩相古地理（图5）的角度分析，苗儿山青白口纪花岗岩、志留纪花岗岩应该是变种独居石的主要物源：

（1）中泥盆世晚期，万塘地区和苗儿山岩体区域均位于台地边缘相区，接受西侧的江南古陆遭受剥蚀而来的碎屑沉积，万塘地区此时期沉积形成的地层中未见变种独居石。

（2）在晚泥盆世，由于“柳江运动”的影响，湖南地壳发生了总体抬升，江南古陆东缘向东延伸，苗儿山岩体区域位于局限台地相区，遭受部分剥蚀，岩体所含的部分重砂矿物经剥蚀搬运至其东北方向的万塘地区（开阔台地相区）沉积，由于局限台地相区的剥蚀很不稳定，变种独居石在晚泥盆世佘田桥组中出现较为集中，而锡矿山组中则所含较少。

（3）早石炭世，地壳继续抬升，区域基底整体隆升，苗儿山岩体位于滨海沼泽相区内，继续接受不稳定的剥蚀，这种不稳定性的具体体现，就是变种独居石在早石炭世地层中的出露不连续性：集中赋存于梓门桥组地层中。

（4）晚石炭世，区域基底开始沉降，为局限台地环境—开阔台地环境，苗儿山岩体区域不再接受剥蚀，沉积物源主要来自西侧的江南古陆，万塘地区正此时期沉积形成的地层以厚至巨厚层的白云岩为特征，不再含变种独居石。

综上所述，晚泥盆世到早石炭世，随着区域基底的升降，苗儿山花岗岩体遭受不稳定剥蚀，部分重砂矿物被剥离并接受搬运沉积，由于这一阶段的浪基面的游走不定，重砂矿物的搬运条件也相应的不稳定，造成了万塘地区地层中变种独居石颗粒的形态不一（图3、图4）;这一时期丰富的生物活动也使得大量独居石颗粒经搬运沉积后形成具化石印模的变种独居石（图2）。

5  变种独居石对稀土矿物的找矿意义及找矿远景

根据对变种独居石定量分析，发现成分主要有：Ce>10%，La>10%，Si>10%，Y≥1%，Mg≥0.5%，Fe≥1%，Ca≥0.1%，Mn≥0.02%，Yb≥0.01%，稀土元素含量较高，如果能找到具有开采价值的变种独居石富集岩层，就意味着找到了有价值的稀土矿床。

中泥盆世到中石炭世这一时期内，区域基底的上升和沉降，使苗儿山岩体所处的古地理环境经历了台地边缘相—局限台地相—滨海沼泽相—局限台地相—开阔台地相的转变历程，岩体区域则经受了沉积—剥蚀沉积—沉积的改造过程，正是其中的剥蚀沉积过程促成了变种独居石的形成：处于局限台地相、滨海沼泽相环境时，花岗岩体遭受不稳定剥蚀，部分重砂矿物随水流被搬运至其东北方向的万塘地区沉积，由于沉积作用的不稳定性，加上其物源地苗儿山岩体接受了晚泥盆世—早石炭世较长时期的剥蚀，使得独居石有可能在相应的时期在某一古地理环境下富集成矿，如滨海沼泽相带、潮坪泻湖相带的页岩、泥岩、粉砂岩内和局限台地相带的泥灰岩内等，相应的可以划出三个找矿远景区：水庙—文坪远景区、武冈—西岩远景区和白沙—高桥远景区，这三个远景区内的泥盆纪上统的佘田桥组泥灰岩、粉砂岩和石炭纪下统的梓门桥组泥灰岩、页岩是重点找矿对象。

扩大研究范围，可以推断，类似的有过处于陆地边缘相区和局限台地相区环境改造经历的花岗岩岩体，其周边的局限台地相或者开阔台地相沉积中，都有变种独居石存在的可能，局部地区可能富集成具规模的稀土矿床。

6  结论

（1）新宁县万塘地区的变种独居石主要来源于其南侧的苗儿山岩体，其物化性质与普通独居石相比差异不大，为苗儿山花岗岩岩体中普通独居石在晚泥盆世—早石炭世经剥蚀搬运后沉积形成。

（2）对于有过处于陆地边缘相区和局限台地相区环境改造经历的花岗岩岩体，其周边的局限台地相或者开阔台地相沉积中，都有变种独居石存在的可能，这为寻找稀土矿提供了新的途径。

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