吉林省通化县迎门岔一带白垩系下统火山碎屑岩稀有稀土矿找矿前景浅析

焦兴来，郭彦龙

吉林省第四地质调查所，吉林 通化 134001

0 引言

稀有稀土矿产是新一代尖端武器、信息技术、医疗设备、高端装备制造、原子能、宇航等行业所需要的重要原料。进入21世纪以来，由于稀有稀土矿产品与现代高科技领域的发展密切相关，我国对稀有稀土矿资源开发、利用有了战略性高度重视。为加快推进吉林省内稀有稀土矿产资源勘查，2018年吉林省地矿局安排了局重点项目“吉林省通化县迎门岔一带稀有稀土矿产调查”，由吉林省第四地质调查所承担，目前已取得了一定地质成果，显示该地区具有较好的找矿前景。

1 成矿地质背景

1.1 大地构造环境

调查区大地构造单元为柴达木—华北板块(Ⅲ)，华北陆块(Ⅲ-5),辽吉(吉南)古元古代裂谷系(拗拉槽)(Ⅲ-52)。

1.2 矿区地质概况

区内出露地层主要为中生界侏罗系和白垩系。侏罗系为中统小东沟组、中上统果松组；白垩系为下统鹰嘴砬子组、林子头组，上统小南沟组、三棵榆树组；另有少量第四系全新统分布(图1)。

图1 迎门岔一带通通-84-HS-10号组合异常区综合地质图Fig.1 Comprehensive geological map of Tongtong-84-HS-10 combined anomaly in Yingmencha area1.第四系;2.三棵榆树组;3.林子头组;4.鹰嘴砬子组;5.果松组; 6.花岗斑岩;7.闪长玢岩;8.实测地质界线;9.角度不整合界线;10.性质不明断层;11.推测性质不明断层及编号;12.产状;13.片理、片麻理产状;14.流面产状;15.火山口(推测); 16～20.1∶20万Rb、Be、Zr、Y、Nb水系沉积物单元素异常;21.1∶5万水系沉积物综合异常

区内构造以北东向断裂构造较为发育，具有多次活动特点，控制褶皱形态及地层分布。区内火山机构大多位于该方向断裂构造之上，推测为成矿有利构造。北西向断裂切断中生界地层，推测对矿产有一定破坏作用。褶皱构造位于区内西北部中生代三源浦陆相火山盆地内，为一不对称向斜。

区内岩浆岩不发育，但对稀有稀土矿产具有重要意义，多分布于区内东南部。侵入岩主要为燕山晚期花岗斑岩，呈岩株状产出；脉岩主要为闪长玢岩、似斑状辉石闪长岩、辉长岩。

1.3 区域化探异常特征

区内1∶20万水系沉积物异常为“通通-84-HS-10”号组合异常。该异常呈南北向展布，异常面积116.44 km2，异常形态呈圆形、椭圆形，Nb-Y-Zr-Rb-Be稀有稀土元素组合相互套合较好(表1、图2)。

表1 通通-84-HS-10号组合异常单元素异常特征

图2 通通-84-HS-10号组合异常单元素异常特征图Fig.2 Single element abnormal characteristic diagram of Tongtong-84-HS-10 combined anomaly

异常区内出露地层为侏罗系中上统果松组、白垩系下统林子头组。岩性以安山岩、流纹岩、流纹质晶屑岩屑凝灰岩为主，有少量岩株状花岗斑岩分布。该异常位于北东向、北西向构造发育地段。从表1和图2可以看出“通通-84-HS-10”号组合异常稀有稀土元素套合较好，面积较大，峰值高，具有明显的浓集中心和浓度分带，是寻找稀有稀土矿产的重要异常。针对该异常开展了1∶5万水系沉积物测量工作，圈出7个稀有稀土元素综合异常区。

2 矿化带特征(1)吉林省第四地质调查所.吉林省通化县迎门岔一带稀有稀土矿产调查进展报告[R].2019.

2.1 化探异常特征

通过对1∶5万水系沉积物测量异常进行综合分析及研究，确定HS1号综合异常找矿前景区，异常区面积19.36 km2。异常区内出露白垩系下统林子头组灰绿色、紫色流纹质凝灰岩、角砾凝灰岩、流纹质晶屑岩屑凝灰岩、灰紫色流纹岩、安山岩。异常由Nb5.23-Ta5.01-Zr2.79-Be1.61-Y1.35-Rb0.20-Li0.03等元素组成，异常面积大，峰值高，具有明显的浓集中心和浓度分带，是寻找稀有稀土矿重要的找矿前景区。在HS1号综合异常找矿前景区开展了1∶1万土壤测量工作，圈出11个土壤综合异常，进一步缩小了找矿靶区(图3)。经分析优选土壤化探异常HT9、HT10号异常为找矿前景区。HT9号异常：Ta-Nb-Be-Y元素套合一般，异常呈北东向展布，指示元素:Ta、Nb、Be、Y为外带。HT10号异常：Nb-Ta元素套合较好，异常整体不规则状，总体呈北东向展布，局部近东西向展布，指示元素：Nb、Ta、Be、Rb、Zr、Y、Li为外带。HT9、HT10号综合异常面积较大，稀有稀土指示元素套合明显，峰值较高，为有意义异常。

1.第四系全新统;2.白垩系林子头组;3.含铌钽矿化蚀变带;4.推测火山口;5.实测地质界线;6. 推测性质不明断层;7.完工探槽及编号图3 1∶1万土壤综合异常图Fig.3 1∶10 000 soil comprehensive abnormal map

2.2 高精磁异常特征

针对HS1号综合异常找矿前景区，开展1∶1万高精磁测量，共划分两个磁场区，即南部的杂乱相对抬高磁场区、北部的平稳负磁场区。南部的杂乱相对抬高磁场特征，有火山活动构造形迹的反映。形成的磁场多位于火山喷溢形成的环形火山口附近，推测浅部有岩体存在。北部的平稳负磁场反映了该区大地构造的分布特征。磁场总体为北东向分布。

根据磁场特征，共推断10条构造，其中北东向推断构造7条，北西向推断构造3条。推断火山口3处，其中H3火山口出露于重点工作区南部，周围磁场为正场，中部磁场为负场，推断火山喷溢为先中性后酸性旋回。F4推断构造通过H3火山口中心，提供火山物质通道。

通过对区域磁场特征解释推断，全区磁场差异明显。一些微弱的磁场差异，显然反映了火山机构及全区构造格局。

2.3 含铌钽矿化蚀变带地质特征

HT9号异常与推测北东向构造F5关系密切，出露岩性为白垩系林子头组灰白色凝灰岩、晶屑岩屑凝灰岩。HT10号异常与推测火山口构造H3及推测北东向构造F4关系密切。出露岩性为白垩系林子头组灰白色凝灰岩、晶屑岩屑凝灰岩，流纹岩及少量花岗斑岩岩株。经物、化探成果对比研究及分析，针对HT9、HT10号化探综合异常进行槽探工程揭露，主要岩性为凝灰岩、晶屑岩屑凝灰、流纹质晶屑岩屑凝灰岩及花岗斑岩。通过对刻槽样品进行化验分析，发现含铌钽矿化蚀变带一条，宽度约70 m，长度约1 000 m。刻槽样品最高质量分数(Nb2O5)199.5×10-6，(Ta2O5)11.2×10-6，(Nb2O5+Ta2O5)质量分数达到210.7×10-6。

3 找矿前景分析

经高精磁测推断，构造及火山机构与成矿作用关系密切，火山口及构造交汇部位提供含矿物质运移的通道和富集场所，磁场南部存在浅部燕山晚期花岗岩隐伏岩体。燕山晚期花岗岩本身稀有稀土元素含量比较高，经岩浆分异作用，含稀有稀土元素的热液侵入富集形成矿源，后经火山机构通道喷出地表，伴随沉积成岩作用形成该区域火山碎屑岩，导致该区域火山碎屑岩富含稀有稀土元素(图4)。

图4 推测含铌钽成岩模式图Fig.4 Inferred diagenetic model diagram containing niobium and tantalum 1.早期地层;2.早期花岗岩;3.断层破碎带;4.铌钽岩浆;5.含铌钽火山碎屑岩;6.岩浆运移方向

通过中大比例尺地球化学测量圈定该区稀有稀土组合元素异常，确定重点找矿前景区。该区域白垩系下统火山碎屑岩及推测浅部隐伏岩体对寻找稀有稀土矿产具有较好的找矿前景。

4 初步结论

查阅相关资料[1]，位于内蒙古自治区赵井沟一带白垩系下统白女羊盘组流纹质晶屑岩屑凝灰岩、火山角砾岩、凝灰岩等火山碎屑岩中稀有稀土元素有较明显的富集。本区白垩系下统林子头组灰绿色、紫色流纹质凝灰岩、角砾凝灰岩、流纹质晶屑岩屑凝灰岩、灰紫色流纹岩、安山岩中同样富含稀有稀土元素，二者具有相似的成矿地层条件。经初步分析白垩系下统火山碎屑岩含较高稀有稀土元素，推测晚侏罗世—早白垩世岩浆活动、火山活动带来了大量的富含铌、钽等稀有稀土元素，为白垩系下统火山碎屑岩稀有稀土元素富集提供丰富的成矿物质来源。

综上所述，该区存在稀有稀土元素富集成矿需具备的构造活动、岩浆活动、火山活动等多种地质条件，可形成富含稀有稀土元素的火山碎屑岩。吉林省通化县迎门岔一带富含稀有稀土元素火山碎屑岩具有较好的找矿前景，推测深部有望找到铌钽工业矿体。