闽西南地区离子吸附型稀土矿床成矿地质特征浅析

林 健

（福建省第八地质大队，福建 龙岩 364012）

离子吸附型稀土矿是岩体长期遭受化学、生物风化，岩石中稀土元素析出，长石类矿物大部分变为粘土类矿物作为稀土阳离子的吸附剂，而稀土矿物中的稀土元素呈离子状态游离出来。闽西南地区的离子吸附型矿产资源丰富，对其进行研究，有利于资源的合理开发和利用。地处亚热带，气候湿热，雨量充沛，加上地形、地貌条件等有利因素，使酸性、中酸性花岗岩遭受强烈风化，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。

1 区域地质特征

龙岩市区域地质构造位置上处于闽西南拗陷带，区域内地层发育较齐全，燕山期花岗岩分布广泛。

构造—岩浆活动强烈，自晚元古代开始，地壳演化各主要阶段均有岩浆活动。岩浆侵入活动时期主要为印支期及燕山早、晚期，其次为晋宁期、加里东期和喜马拉雅山期，呈现出多阶段、多期次侵入活动特征。侵入岩分布广泛，其展布受区域构造控制明显，主体多呈北东向、北西向带状，其次呈北北东向、北东东向。区域地质构造位置上处于闽西南拗陷带，区内地质构造以断裂为主，褶皱为辅。断裂构造控制了侵入岩和地层的分布格局，从而控制了现代地貌的分布，断裂带方向以北北东向为主，北西向为次，主要有光泽-武平断裂带、政和-大浦断裂带连江-永定断裂带、泰宁-龙岩断裂带、上杭-云霄断裂带。褶皱主要发生在沉积岩出露区，形成轴向北北东向的复式向斜和复式背斜，主要有明溪-武平复式向斜、胡坊-上杭复式背斜和大田-龙岩复式向斜[1]。

2 离子吸附型稀土矿床分布性特征

2.1 地质背景

据以往调查资料，与花岗岩风化壳密切相关的离子吸附型稀土矿各期次侵入的花岗岩体均具有稀土矿（化）现象，但主要集中分布于燕山早期侵入的花岗岩体[2]。含矿岩体的岩石特征，稀土元素丰度及风化程度等直接控制着本类型稀土矿产的生成和展布。

2.2 风化壳特征

离子吸附型稀土矿床的形成不仅与成矿母岩有关，而且与风化壳的发育程度和保存程度也密切相关，含矿岩体风化壳特征，主要包括风化壳的面型特征和垂直分层特征。根据独立地貌单元（山头、山腰、山脚）的微地貌因素将风化壳分为全复式、裸脚式、半裸式、裸露式四种类型。含矿岩体风化壳完整的垂直分层从上到下可分表土层（A）、全风化层（B）、半风化层（C）、基岩（D）四层，各层厚度随岩体所处的地貌类型及微地貌部位不同而变化，造成各矿区风化壳发育程度及分层完整性也不尽相同。

2.3 矿体特征

由于离子吸附型稀土矿的形态主要受风化壳形态的控制，其矿床形态多数一致，多数呈从山脊向山脚逐渐变薄的趋势，但部分矿床因后期地形等的变化而略有不同。矿体一般分布于全风化层的中上部，其形态及产状与风化壳分布形态和保存情况有密切的关系。

矿体呈层状或似层状赋存于风化壳结构层中的全风化层（即B层）的中上部，平面上分布形态受风化壳分布形态控制。因此在不同地貌单元和不同切割深度的地形中，风化壳内矿体有较大的差异。低丘区地貌多呈馒头状，矿体顺地形分布，规模大，形态简单，连续性好；中丘区矿体主要分布于山顶及山腰，呈港湾状等复杂形态；高丘区地形切割深，矿体主要分布于山脊，呈狭长条带状、树枝状等不规则形态，矿体规模较小，多呈不连续的自然块段。矿体在垂直剖面上赋存形势大致可分为隐伏式、半隐伏式两种。

2.4 矿石成分、品味及赋存状态

离子吸附型稀土矿床的表生矿物以粘土类矿物为主，如高岭石、埃洛石、蒙脱石、伊利石、水云母等，含量一般45%～80%，表生稀土矿物（氟碳铈矿、氟铈矿、钇易解石、钇萤石、褐帘石等）含量少。残留矿物以石英为主，含量35%～40%，其次是少量的残留长石、云母和少量的副矿物（磁铁矿、钛铁矿、榍石、独居石、锆石、铌钽铁矿等）。从地表往地下，表生矿物种类多，含量渐减少，残留原生矿物增多。

从各地重点工作区看，稀土平均品位（REO）一般为0.0725%～0.0963%，高为0.1079%。矿石品位变化与含矿母岩的丰度、风化壳发育程度等有关。

各矿区稀土矿体大多赋存于全风化层中，发育完整的风化壳剖面中REO含量呈典型的“凸字形”[3]，但随着地形地貌差异，曲线呈多种形态。稀土元素在花岗岩风化壳的赋存状态，根据前人工作研究结果有离子吸附相、类质同象、微固体混入相、胶体相和矿物相等几种类型。在长汀县南塘稀土矿区作过稀土元素赋存状态分析研究，从全风化层至半风化层，离子吸附相、矿物相稀土递减，类质同象或微固体混入相稀土含量增加[4]。

表1 龙岩地区部分稀土矿稀土配分表

3 矿床成因分析

闽西南地区稀土资源丰富，离子吸附型稀土矿广泛分布于加里东期—燕山期中酸性—酸性侵入岩中。离子吸附型稀土矿床的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。

3.1 内生成矿条件

龙岩市区域地质构造位置上处于闽西南拗陷带西南段，加里东期、华力西—印支期及燕山期形成的桂坑、茶地、桃溪、宣和、古田、中都、才溪、中堡、武平、姑田、蛟洋、河田、永定、羊古岭等一系列含矿岩体。这些含矿岩体稀土元素总量一般在202ppm～360ppm，平均252ppm，铈族稀土元素总和明显大于钇族稀土总量。含矿岩体的岩石稀土元素丰度普遍接近或高于南岭地区REE的平均值（229ppm），给离子吸附型稀土矿的形成提供了必备物质基础。（表1）

3.2 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。一般说来，准平原化地形、潮温而温暖的气候条件有利于风化壳的发育和化学风化作用的进行。化学风化作用的强弱通常用常量元素Al、Fe+3等的富集率和稀土富集度及Ca、Na等常量元素的流失率加以表示。如长汀南塘矿区Al、Fe+3富集率分别为18.8%和259.8%，Ca、Na等的流失率分别为-88.3%和-93.09%，稀土富集度为2.56。

风化壳保存状态有三种：①盖层剖面结构完整，矿体保存完整，品位变化具上、下贫，中间富；②盖层剥蚀殆尽，矿体基本保存完整，品位变化与①相同，但不太明显；③盖层剥蚀殆尽，矿体保存不完整，品位变化上富、下贫。区内多数矿属②种保存状态，表明风化壳遭到一定程度的剥蚀，矿体裸露于地表。从区域上看，除植被破坏、水土流失等因素，更重要的可能是与新构造运动地壳上升活动频繁有观。因而风化壳保存状态，已经成为找矿工作中重要调查内容。

综上所述，花岗岩风化壳离子吸附型稀土矿床的形成与第四纪新构造运动有关，含矿岩体在亚热带潮湿气候条件下，长石被水解，经脱碱去硅，吸水变成高岭石—埃洛石，稀土矿物也被水解形成离子状态，被粘土矿物所吸附，部分形成新矿物被水带走流失，随着风化作用不断进行，稀土矿物元素的迁移富集，最后形成了有一定厚度、规模的富含稀土并能够回收利用的花岗岩风化壳。

离子吸附型稀土矿其成矿条件是：①母岩稀土含量，是成矿的内生物质基础；②稀土元素载体的易解离程度是成矿的必要条件；③中温中湿的亚热带气候是成矿的关键条件；④地表水渗淋形成的pH值梯度，控制着稀土分溜富集和矿体定位的决定因素；⑤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。由此，花岗岩风化壳离子吸附型稀土矿的形成，受稀土内生条件和表生条件双重控制，其成矿机理表现为有利的成矿母岩与有利的古气候、地貌条件相结合，促使母岩矿物中的稀土元素大量转变为风化壳中的呈吸附状态的稀土离子，从而富集成矿。

4 总结

稀土资源是我国重要的关键战略性资源，而闽西南地区是继赣南之后我国又一重要的稀土矿产区。HREE型花岗岩富硅，铕异常显著，轻、重稀土分馏显著。富Y的LREE型花岗岩LREE/HREE比值介于1～3之间，风化易形成HREE型风化壳，是今后重要的稀土资源之一。加强对该地区稀土资源成矿条件的研究，有利于资源的合理开发和利用。