长江中下游安徽段离子吸附型稀土矿成矿条件分析

徐 波，黄 旭，蔡晓兵，王克友

长江中下游安徽段离子吸附型稀土矿成矿条件分析

徐 波1，2，黄 旭1，2，蔡晓兵1，2，王克友1，2

（1.安徽省地质调查院，合肥 230001；2.安徽省地质科学研究所，合肥 233001）

本文通过对长江中下游地区安徽段广泛出露的花岗岩类风化壳离子吸附型稀土矿含矿性进行系统的取样分析，发现毛坦岩体、花园巩岩体、花山岩体、黄梅尖岩体风化壳存在稀土矿化，矿化体主要集中在岩体全风化层。结合前人在同位素年代学、矿物学、岩石地球化学等方面取得的研究成果以及离子吸附型稀土矿成矿理论，认为区内燕山晚期A型花岗岩风化壳发育区域具有较好的离子吸附型稀土矿成矿潜力。

离子吸附型稀土矿；花岗岩；成矿条件；长江中下游

离子吸附型稀土矿（IREE）矿床以稀土元素主要呈离子态赋存于风化壳黏土中为特征，是我国极其重要、全球罕见的重要矿床类型，主要分布于江西、福建、广东、湖南等南方七省（赖丹和吴一丁，2019），近些年在美国及东南亚部分国家也逐渐有发现（王登红等，2013），前人对其研究已取得了极其丰硕的成果，成矿母岩主要为中生代花岗岩类、以及少数火山岩和混合岩类，近几年逐渐有元古代变质岩风化壳稀土矿被发现（许成等，2015；池汝安和田君，2007；赵芝等，2019；施泽民，1992；王伟等，2011；宋绍华，2013）。

长江中下游成矿带是我国重要的铜铁金等金属成矿带（邢凤鸣，1999；周涛发等，2017；周涛发等，2016），区内岩浆活动强烈，发育有大量中生代侵入岩，沿近北东向形成裂谷型构造-岩浆-成矿带（邢凤鸣，1994；谢建成等，2008；范裕等，2008；杜杨松等，2007）。多年来国内外学者在成岩（周涛发等，2011；薛怀民等，2015）、内生金属成矿（杜建国等，2003；杜杨松等，2011；聂利青等，2016）、地壳深部结构（吕庆田等，2019；常印佛等，2019）、区域构造格局等方面取得了大量研究成果，但未对离子吸附型稀土矿开展过相关工作。本文通过对长江中下游安徽段岩体风化壳的IREE含矿性进行分析，结合前人在同位素年代学、矿物学、岩石地球化学等方面的研究成果，对比已知矿床，对本区岩体成矿特征取得了一定认识，可为区域内该类型矿床的找矿工作提供参考。

图1 长江中下游成矿带安徽段侵入岩分布图

1 地质背景

长江中下游成矿带位于扬子板块东缘北部，与北部华北板块以秦岭-大别造山带为界，受北西向的襄广（襄樊-广济）断裂，北东向的郯庐（郯城-庐江）断裂，北东东向的江南深断裂限制（薛怀民等，2016；蒋少涌等，2019）（图1）。区内的基底为晚太古代-新元古代变质核杂岩构成的崆岭-董岭式基底和部分巨厚海相浊积复理石沉积岩夹海相火山岩以及晚元古代花岗岩组成的江南基底，盖层为震旦系-早三叠统被动大陆边缘沉积，中三叠世-新生代板内变形发育，巨厚陆相沉积和火山岩系发育。

本带位于长江深断裂两侧，构造活动强烈，褶皱、断裂十分发育，总体呈北东、北北东向展布，燕山运动使得先期形成的断裂再次活动，并新生了大量的北北东向、南北向断裂，使该区构造进一步复杂化，形成一系列向南东冲断的褶皱鳞片构造、逆掩和推覆构造（阴江宁等，2016）。

该区处于下扬子岩浆岩带，岩浆岩的分布受北东向深大断裂控制，总体形态以长江深断裂为中线呈对称带状展布，以长江沿线为中亚带，两侧为大致对称的南、北亚带。中亚带基性和中性岩均有发育，火山岩、潜火山岩集中分布于晚侏罗纪-早白垩纪继承性盆地内，侵入岩则主要分布于古生界-三叠系褶断隆起区。其两侧叠加发育有两条“A”型花岗岩亚带，岩性以石英正长岩为主，并伴生有不同数量的碱性花岗岩（杨一增，2015；彭戈等，2012；Yan Jun et al.,2008）。北亚带以北北东向带状展布中-中酸性小岩体为主，南亚带主要为中酸性侵入岩。二者均分布于褶断隆起区，火山岩零星出露。

2 调查岩体地质特征

长江中下游安徽段地处平原丘陵地带，且区内气候温暖潮湿，十分利于岩体风化壳的形成和保存。本次工作对区内12个规模较大的侵入体风化壳进行了离子吸附型稀土矿的含矿性调查（图1），调查岩体沿长江两侧分布，岩体产状多样，出露面积从十几至几百平方公里不等，岩性特征各异，侵入地层从元古界至白垩系均有出露，同位素年代学资料显示，调查岩体成岩时代均为燕山晚期，具体特征见表1。

表1 长江中下游地区主要花岗岩地质特征 地质时期岩体地理位置锆石年龄（Ma）岩性面积（km2）产状侵入地层成矿与否资料来源 燕山期花山岩体枞阳县126.2碱性花岗岩21岩株三叠系是范裕等，2008 黄梅尖岩体枞阳县125.4石英正长岩57岩墙侏罗系—白垩系是范裕等，2008 花园巩贵池126.4石英正长岩220岩基寒武系—泥盆系是范裕等，2008 茅坦岩体贵池127.7正长花岗岩30岩基志留系—三叠系是闫峻等，2012 洪镇岩体怀宁县125.8花岗岩55岩基中元古界—志留系否高冉等，2017 124.8闪长岩 枞阳岩体枞阳县124.8碱性花岗岩10岩株三叠系—侏罗系否范裕等，2008 谭山岩体石台县128.2正长花岗岩140岩基新元古界—寒武系否高冉等，2017 滨江岩体繁昌124.3二长花岗岩12岩株二叠系—三叠系否楼亚儿，2006 浮山岩体繁昌124.9正长花岗岩16岩株三叠系—白垩系否庞振山等，2017 青阳九华复式岩体青阳143.3花岗闪长岩860岩基寒武系—志留系否范裕等，2008 青阳137.6二长花岗岩否 青阳131.3正长花岗岩否 云岭岩体泾县128.7二长花岗岩40岩株志留系—泥盆系否FuYuan Wu et al.，2012 包村岩体泾县137花岗闪长岩37岩株志留系—泥盆系否谢建成等，2008

3 稀土矿化特征

3.1 风化壳特征

调查区内岩体风化壳发育程度以及含矿性差异较大。岩体风化壳最厚可达12.1m，最薄仅为2.7m，基本发育有完整的风化壳剖面，由上至下依次为浮土层（A层）、全风化层（B层）、半风化风（C层）以及基岩层（D层），风化壳稀土含量最高为621.53×10-6（花山岩体），最低为101.80×10-6（谭山岩体），全风化层含量最高。按现行《稀土矿产地质勘查规范》以稀土氧化物总量500×10-6为界，调查区内4个侵入体风化壳稀土含量达到边界品位以上（表2）。

表2 调查区岩体风化壳稀土氧化物含量分析结果表

3.2 稀土矿化特征

对本次发现的含矿风化壳进行垂向分析（表3），结果表明矿化主要集中于全风化层，部分岩体半风化层及表土层中也有不同程度矿化，由上至下整体呈现“P字形”分布，矿化厚度1.4～4.8 m之间，矿化品位509.82×10-6～621.53×10-6之间。

表3 含矿风化壳样品分析结果表

4 含矿岩体地质特征

4.1 岩体时空分布

本区含矿岩体年龄为花山岩体126.2 Ma（范裕等，2008）、黄梅尖岩体125.4Ma（范裕等，2008）、花园巩岩体126.4Ma（杨一增，2015）、茅坦岩体127.7Ma。Yan et al.（2009）、周涛发等（2008）将下扬子地区燕山期岩浆活动划分为三阶段:第一阶段为 147～133Ma；第二阶段为 132～128Ma；第三阶段为 127～123Ma，本区成矿岩体均集中于第三阶段。

花山岩体、黄梅尖岩体分布于江北枞阳地区，呈北东向条带状展布，花园巩岩体、茅坦岩体分布于江南贵池地区，呈北东向相邻分布，均位于沿江A型花岗岩带内（图1）。

4.2 岩石学特征

本次发现的矿化岩体均为花岗类，主要岩石类型为正长花岗岩（花园巩岩体与毛坦岩体）、石英正长岩（黄梅尖岩体与花山岩体）。

正长花岗岩分布于江南，为中-粗粒至似斑状结构，主要矿物为钾长石（55%～65%），斜长石（10%），石英（30%），黑云母（2%～5%），钾长石、斜长石、黑云母呈半自形到自形，石英他形，石英和钾长石常见显微文象结构。副矿物有磁铁矿，磷灰石，榍石，锆石。

石英正长岩分布于江北，呈中粗粒结构，块状构造，浅肉红色，主要由长石（钾长石约占 70%～80%，斜长石约占10%～15%）、石英（5%～10%）和少量黑云母（<2%）组成。黑云母呈半自形片状，粒径0.05～0.3mm，周围析出少量榍石，副矿物为半自形-自形的锆石、榍石。

4.3 地球化学特征

对见矿岩体母岩主量元素分析数据进行统计，SiO2含量在67.5%～75.9%之间，平均值72.98%，TiO2在0.15%～0.49%之间，平均值0.26%，Al2O3在13.19%～16.00%之间，平均值14.06%，K2O含量在4.95%～6.00%之间，平均值5.53%，Na2O含量在3.55%～4.93%之间，平均值4.18%，CaO含量0.18%～0.92%之间，平均值0.45%，ALK（Na2O+K2O）总量在9.21%～10.93%之间，且钾含量大于钠（K2O/Na2O＞1），碱铝比（NK/A=(K2O+Na2O)/Al2O3）在0.88～0.94之间，滤过饱和度指数（A/CNK=（Na2O+K2O））在0.97～1.11之间，均值1.04，为准铝质（图2），主量元素特征满足Joseph B. Whalen et al. (1987)提出的以N/KA=0.85和ALK=8.5%作为判别A型花岗岩套下限值的条件。

图2 (a)研究区岩类TAS分类图；(b)研究区岩类K2O-SiO2图解；(c) 研究区岩类AR-SiO2图解；(d)研究区岩类A/NCK-A/NK图解

见矿岩体稀土总量较高，均大于250×10-6，部分样品稀土总量可达500×10-6以上。在稀土元素球粒陨石标准化分布图上（图3a），含矿岩体表现为右倾LREE富集分布模式。花山、黄梅尖岩体表现出明显的负Eu异常，Eu分别为0.27与0.29，花园巩和毛坦岩体Eu分别为0.69与0.75，未见明显的Eu异常。

在微量元素原始地幔标准化图解（图3b）上, 曲线表现为右倾趋势，相较于未见矿岩体，见矿岩体大离子亲石元素Ba明显亏损、高场强元素Nb、Zr、Hf相对富集。P、Sr元素显著亏损。其余元素未见明显异常。

图3 研究区岩石稀土元素模式图（a）和微量元素蜘蛛图（b）

5 成矿远景分析

离子吸附型稀土矿形成条件十分复杂，通过对比国内已知矿床可知，该类型矿床控矿因素主要为母岩中稀土元素的赋存状态以及稀土矿物的抗风化能力（张恋等，2015），此外，其成矿地质条件还受岩石条件、构造条件和表生条件等多种因素的控制。

5.1 母岩条件

据资料分析研究显示，安徽省存有离子吸附型稀土矿化的地区原岩中REE的丰度一般大于150×10-6，调查区内A型花岗岩稀土总量均大于250×10-6，部分样品稀土总量可达500×10-6以上，含有较多榍石、磷灰石等独立稀土矿物，可为成矿提供丰富的物质来源，且岩体岩石学、地球化学特征与省内已知矿床（黄旭，2018；谭德兴，2013）类似，均表明本区具有良好的成矿潜力。

5.2 构造条件

区域构造运动决定地区地貌景观，也决定地区风化壳的发育与保存。调查区位于长江深断裂两侧，构造活动强烈，北东向、北北东向褶皱、断裂及其次级构造十分发育，地质构造运动促进岩石破碎风化，形成密集的细小构造裂隙及破碎带，游离稀土元素以水合阳离子及羟基水合阳离子的形式向下淋滤，促使稀土最大程度富集。

5.3 气候条件

调查区属北亚热带湿润气候区，气候温暖湿润、雨量充沛、植被繁茂，排水条件良好，十分利于化学风化作用的进行，形成岩体风化壳，繁茂的植被有利于风化壳的发育并保存。

6 结论

1）通过研究调查区内发现的含矿岩体分布范围、地质特征、成岩年龄、岩石地球化学特征，显示区内燕山晚期A型花岗岩具有较强的离子吸附型稀土矿成矿专属性。

2）通过对岩体地质条件、区域构造条件及气候条件等影响成矿的因素进行分析，结合本次调查工作发现的含矿岩体风化壳，表明本区离子吸附型稀土矿成矿地质条件良好，具有进一步找矿的潜力。

赖丹，吴一丁．2019．南方离子型稀土产业发展现状、问题及出路——以赣州为例[J]．稀土，40(4)：143-151．

王登红，赵芝，于扬，赵汀，李建康，代晶晶，刘新星，何晗晗．2013．离子吸附型稀土资源研究进展、存在问题及今后研究方向[J]．岩矿测试，32(5)：796-802．

许成，宋文磊，何晨，王丽泽．2015．外生稀土矿床的分布、类型和成因概述[J]．矿物岩石地球化学通报，34(2)：16-23．

池汝安，田君．2007．风化壳淋积型稀土矿评述[J]．中国稀土学报，(6)：4-13．

赵芝，王登红，王成辉，王瑧，邹新勇，冯文杰，周辉，黄新鹏，黄华谷．2019．离子吸附型稀土找矿及研究新进展 [J]．地质学报，93(6)： 1454-1465．

杨义东，黄安虎．2020．牦牛坪稀土矿床成矿作用浅析[J]．四川地质学报，40(04)： 594-596+607．

王伟，杨瑞东，栾进华，黄波．2011．贵州西部玄武岩风化壳中稀土矿成矿机理及成矿模式[J]．四川地质学报，31(4)：420-423．

宋绍华．2013．四川冕宁箐水沟稀土矿地质特征及找矿前景[J]．四川地质学报，33(2)：181-184．

邢凤鸣．1999．安徽沿江地区岩浆成矿带[J]．安徽地质，(4)：272-279．

周涛发，范裕，王世伟，Noel C WHITE．2017．长江中下游成矿带成矿规律和成矿模式[J]．岩石学报，33(11)：3353-3372．

周涛发，王世伟，袁峰，范裕，张达玉，常印佛，Noel CWHITE．2016．长江中下游成矿带陆内斑岩型矿床的成岩成矿作用[J]．岩石学报， 32(2)： 271-288．

邢凤鸣，徐祥．1994． 安徽两条A型花岗岩带[J]．岩石学报，(4)：357-369．

谢建成，杨晓勇，Lee Insung．2008． 安徽沿江地区燕山期含铜岩体稀土、微量地球化学特征[J]．矿物岩石，111(1)：72-78．

范裕，周涛发，袁峰，钱存超，陆三明，DAVID Cooke．2008．安徽庐江—枞阳地区A型花岗岩的LA-ICP-MS定年及其地质意义[J]．岩石学报，24(8)：1715-1724．

杜杨松，曹毅，袁万明，楼亚儿，李顺庭，鲁鑫．2007．安徽沿江地区中生代碰撞后到造山后岩浆活动和壳幔相互作用——来自火山-侵入杂岩和岩石包体的证据[J]． 岩石学报，(6)：1294-1302．

周涛发，范裕，袁峰，张乐骏，马良，钱兵，谢杰． 2011． 长江中下游成矿带火山岩盆地的成岩成矿作用[J]．地质学报，85(5)：712-730．

薛怀民，马芳，曹光跃．2015．长江中下游地区晚中生代橄榄玄粗岩系列火山岩：年代学格架、地球化学特征及成因讨论[J]．地质学报， 89(8)： 1380-1401．

杜建国，戴圣潜，莫宣学，邓晋福，许卫．2003．安徽沿江地区燕山期火成岩成岩成矿地质背景[J]．地学前缘， (4)：551-560．

杜杨松，曹毅，张智宇，庞振山，李大鹏．2011．安徽沿江地区中生代原地和异地矽卡岩岩浆-热液成矿作用[J]．地质学报，85(5)：699-711．

聂利青，周涛发，范裕，张千明，张明，汪龙虎．2016．长江中下游成矿带庐枞矿集区首例钨矿床成岩成矿时代及其意义[J]．岩石学报，32(2)： 303-318．

吕庆田，孟贵祥，严加永，张昆，赵金花，龚雪婧． 2019． 成矿系统的多尺度探测：概念与进展——以长江中下游成矿带为例[J]． 中国地质， 46(4)： 673-689．

常印佛，李加好，宋传中．2019．长江中下游成矿带区域构造格局的新认识[J]．岩石学报，35(12)：3579-3591．

薛怀民．2016．长江中下游火山岩带东南缘溧阳盆地火山作用的年代学、地球化学及岩浆成因探讨[J]．地球化学，45(3)：213-234．

蒋少涌，段登飞，徐耀明，SAMAKE Bakaramoko，李正汉． 2019． 长江中下游地区鄂东南和九瑞矿集区成矿岩体特征及其识别标志[J]．岩石学报， 35(12)： 3609-3628．

阴江宁，邢树文，肖克炎．2016．长江中下游Fe-Cu-Au-Pb-Zn多金属成矿带主要地质成矿特征及潜力分析[J]．地质学报，90(7)：1525-1536．

杨一增．2015．长江中下游地区成铜埃达克质岩及成矿期后岩浆岩的地球化学研究[D]． 中国科学技术大学．

彭戈，闫峻，初晓强，李全忠，陈志洪． 2012． 贵池岩体的锆石定年和地球化学：岩石成因和深部过程[J]． 岩石学报， 28(10)： 3271-3286．

Yan Jun, Liu Haiquan, Song Chuanzhong, XU XiSheng, An YaJun, Liu Jia, Dai LiQun. 2009. Zircon U-Pb geochronology of the volcanic rocks from Fanchang-Ningwu volcanic basins in the Lower Yangtze region and its geological implications[J]. Chinese Science Bulletin, 54(16): 2895-2904.

周涛发，范裕，袁峰．2008．长江中下游成矿带成岩成矿作用研究进展[J]．岩石学报，24(8)：1665-1678．

闫峻，彭戈，刘建敏，李全忠，陈志洪，史磊，刘晓强，姜子朝． 2012． 下扬子繁昌地区花岗岩成因：锆石年代学和Hf-O同位素制约[J]． 岩石学报， 28(10)： 3209-3227．

FuYuan Wu,Weiqiang Ji,Dahai Sun,DaHai Sun,YueHeng Yang,XianHua Li. 2012. Zircon U-Pb geochronology and Hf isotopic compositions of the Mesozoic granites in southern Anhui Province,China[J]. Lithos, 150: 6-25.

高冉，闫峻，李全忠，刘晓强，王思诺．2017．皖南谭山岩体成因：年代学和地球化学制约[J]．高校地质学报，23(2)：227-243．

楼亚儿，杜杨松．2006．安徽繁昌中生代侵入岩的特征和锆石SHRIMP测年[J]．地球化学，(4)：359-366．

庞振山，高浮萍，朱晓强，东前，林鲁军．2017．安徽繁昌浮山钾长花岗岩成因及其构造意义——来自锆石U-Pb年龄、岩石地球化学和Hf同位素的证据[J]．地质通报，36(Z1)：402-417．

Joseph B. Whalen,Kenneth L. Currie,Bruce W. Chappell. A-type granites geochemical characteristics, discrimination and petrogenesis[J]. Contributions to Mineralogy and Petrology, 95(4): 407-419.

张恋，吴开兴，陈陵康，朱平，欧阳怀．2015．赣南离子吸附型稀土矿床成矿特征概述[J]．中国稀土学报，33(01)：10-17．

黄旭．2018．岳西县主簿原地区离子吸附型稀土矿成矿特征分析[J]．安徽地质，28(04)：258-260．

谭德兴．2013．皖南地区离子吸附型稀土矿床成矿条件及成矿特征[J]．安徽地质，23(01)：53-58．

On Metallogenic Conditions of Ion-Absorbed REE Deposits in Anhui Section of the Middle-Lower Yangtze River Valley

XU Bo1,2HUANG Xu1,2CAI Xiao-bing1,2WANG Ke-you1,2

(1-Geological Survey of Anhui Province, Hefei 230001; 2-Anhui Institute of Geological Sciences ,Hefei 230001)

Systematic sampling and analysis for granite weathered crust in Anhui section of the Middle- Lower Yangtze River Valley indicate that REE mineralization occurs in the weathering crust of the Maotan, Huayuangong, Huashan and Huangmeijian plutons. According to ion-absorbed REE mineralization theory combined with the previous research results in isotopic chronology, mineralogy and geochemistry ,the ore-forming potential of ion-adsorbed REE deposits is good in this area.

ion-absorbed REE; granite; ore-forming conditions; middle-lower Yangtze River Valley

2021-01-07

基金来源：安徽省公益性地质工作项目（2011-g-20）

徐波（1987—），男，宁夏吴忠人，硕士研究生，工程师，从事矿产勘查研究工作

P618.7

A

1006-0995（2021）02-0209-06

10.3969/j.issn.1006-0995.2021.02.005