盈江县旧城地区离子吸附型稀土矿特征及控矿条件

邓志祥，燕利军，佘中明

(1.云南省地质调查院，云南 昆明 650216；2.云南省地质勘查基金管理中心，云南 昆明 650224)

2014年至2017年，云南省地质调查院在盈江地区发现了较好的以稀有、稀土元素为主的化探综合异常。2017年至2019年，云南省地质调查院在该地区开展了“云南省1∶5万盈江县旧城梁河街河头村矿产地质调查”项目，通过地质专项填图、土壤化探、槽探、取样钻等手段，在盈江县旧城地区初步圈定了若干风化壳型轻稀土矿(化)带。

1 成矿地质背景

云南盈江旧城地区位于云南省西部，怒江断裂以西，大地构造位置为冈底斯-察隅弧盆系之班戈-腾冲岩浆弧。该区属西南三江成矿域之波密-腾冲锡铁铜铅锌多金属成矿带南段，广泛分布中酸性侵入岩，内生成矿作用强烈，成矿条件优越。区内主要出露的地层有古元古界高黎贡山岩群(Pt1GL.)、上古生界泥盆系关上组(D1g)和二叠系邦读组(P1b)、新生界新近系南林组(N1n)和芒棒组(N2m)地层，沿大盈江-槟榔江一带的盈江盆地分布有大面积的第四系更新统-全新统的河流洪冲积层。

旧城地区从中元古代-古近纪五个期次的花岗岩均有分布，分别是中元古代片麻状的二长花岗岩、花岗闪长岩、英云闪长岩、闪长岩；晚三叠世二长花岗岩、花岗闪长岩、闪长岩及少量的中基性侵入岩脉；侏罗纪-早白垩世为片麻状二长花岗岩、钾长花岗岩、二长花岗岩、二长岩等；晚白垩世侵入岩主要为似斑状二长花岗岩；古近纪始新世主要发育二长花岗岩、黑云母二长花岗岩、钾长花岗岩等(图1)，与离子吸附型稀土矿有关的母岩是古近纪始新世二长花岗岩。

图1 盈江地区岩体风化壳及稀土矿化分布图Fig 1.Distribution Map of Rock Body Weathering Crust and REE Metallogenesis in Yingjiang Area1-第四系；2-新近系；3-二叠系；4-下泥盆统；5-古元古界高黎贡山岩群；6-始新世二长花岗岩；7-始新世花岗闪长岩；8-晚三叠世二长花岗岩；9-晚三叠世闪长岩；10-地质界线；11-角度不整合界线；12-断层；13-岩体风化壳；14-稀土矿体

2 成矿原岩特征及成矿条件

2.1 成矿母岩岩石学特征

盈江旧城地区的离子吸附型稀土矿的成矿原岩为区内大面积出露的古近纪始新世二长花岗岩(E2ηγ)，分布面积约160km2。其U-Pb年龄41.23 ±0.15～53.37 ±0.29Ma；显示其时代为古近纪始新世，岩性分为二长花岗岩、似斑状二长花岗岩、中粗粒二长花岗岩。岩浆分异作用强烈，古近纪始新世二长花岗岩(E2ηγ)按粒径可分为细粒、中-粗粒、粗粒三个岩相段，岩石具中粗粒花岗结构、似斑状结构，块状构造。岩石主要由石英(25%～30%)、斜长石(25%～35%)、钾长石(35%～45%)、黑云母(5%～10%)及少量的磁铁矿、独居石、磷灰石等副矿物组成。岩石的似斑晶成分主要为石英和钾长石，大小8mm～12mm，似基质成分主要为粗粒的石英、斜长石、黑云母等组成。

2.2 成矿母岩地球化学特征

2.2.1主量元素特征

盈江旧城地区古近纪二长花岗岩都表现出“高硅、富碱、低镁铁”的特点。岩石SiO2=61.96%～79.63%，(全铁调整及标准化值，下同)，Al2O3=13.4%～16.23%，K2O/Na2O=1.66～2.09，平均为1.92。A/NCK=0.96～1.65，平均为1.16。在花岗岩类A/NK-A/CNK图解中(图2a)，花岗岩投影点多数落入过铝质区和准铝质区，显示其属于铝过饱和类型。在CI-DI变异图解上(图2b)，二者大致呈线性负相关关系，表明结晶分异作用是花岗岩化学成分变异的主要因素。

图2 盈江地区花岗岩A/NK-A/CNK(a)及岩石CI-DI(b)图解Fig 2.Diagram of Granite ANK-ACNK(a) and Rock CI-DI(b) in Yingjiang Area

2.2.2 岩石稀土、微量元素特征

岩石稀土总量在311.08～791.91×10-6之间，整体呈现出富集稀土元素的特征；δEu=0.24～0.42，样品显示了较高的负铕异常，暗示岩浆在成岩过程中经历过一定程度的斜长石分离结晶作用(或熔融残余)。ΣCe/ΣY=4.92～8.97，轻稀土分馏程度较重稀土分馏明显。具有“海鸥”型的稀土元素配分曲线，显示了高度分异演化或低度部分熔融的花岗岩的特点，其稀土元素分配模式也均为明显右倾斜的轻稀土富集型(图3a)，。不同岩石类型的曲线形态基本相似，表明它们具有类似的源区及成岩过程。δCe=0.82～0.95，表明岩浆的形成、或分异都是处于氧逸度较高的氧化环境。在洋脊花岗岩标准化的微量元素比值蛛网图(图3b)上，K2O-Ce的强不相容元素含量高于标准洋中脊花岗岩，但低于中国西藏的同碰撞花岗岩；Hf-Yb的适度不相容元素低于标准洋中脊花岗岩，但高于中国西藏的同碰撞花岗岩。Nb的负异常，显示了岩浆结晶分异过程中可能存在陆壳物质的混染作用。

图3 岩石球粒陨石标准化稀土元素配分曲线(a)及洋脊花岗岩标准化的微量元素比值蛛网图(b)Fig 3.Rock Chondrite-Normalized REE Distribution Curve(a) and Cobweb Diagram of Ocean Ridge Granite Normalized Trace Element Ratio(b)

C1球粒陨石，Sun and McDonough，1989，样品岩性均为二长花岗岩。

2.3 岩体表生成矿条件

区内古近纪始新世富稀土的侵入岩体在持续不断的喜马拉雅期抬升作用下，最终裸露于地表，在滇西温暖湿热的亚热带气候中遭受强烈的物理、化学、生物等多种风化作用，形成了区内分布范围广、厚度可观、稀土矿化明显的风化壳离子吸附型稀土矿。

从风化壳的垂向分布上来看，近地表氧气充足，阳光和雨水等物理化学风化条件好，植被根系发育、生物风化作用强烈，随着岩体深度的加深，其各种风化作用都逐渐变弱，从而导致岩体风化壳呈现出上强下弱的分层特点。一个完整的岩体风化壳通常包括腐殖层、残坡积层、全风化层、半风化层和其下的基岩层。部分地区地表雨水河流剥蚀强烈，可能会导致部分层位的缺失。

在岩体风化壳形成的同时，岩体中的稀土元素也经历了一个漫长的“离子化”的过程。其中最易风化的造岩矿物和部分副矿物的风化程度最高也最强烈，其中的稀土元素也从矿物晶格中解离，呈离子态吸附于风化后的黏土矿物(高岭石，多水高岭石、水化云母、埃洛石)中。

盈江旧城地区整体植被发育，降水丰富，风化壳中植物腐殖酸较多，阳性的稀土离子在该种弱酸性的溶液中的溶解度较大，进而增加稀土元素离子的迁移能力，随着深度的增加，风化壳的pH值逐渐增高、含水量逐渐减少，离子相稀土迁移能力变弱，最终在岩体风化壳的全风化层下部-半风化层上部形成了稀土元素富集的层位，并在合适的条件下形成了该地区的风化壳离子吸附型稀土矿。

3 稀土矿矿体特征

经工程揭露，区内旧城新泡山稀土矿体具有很好的代表性，稀土矿体赋存于风化壳(全风化层、半风化层)中，矿化带多沿山脊、山腰缓坡处呈脉状、掌枝状分布，矿体的这一平面分布特征与风化壳形态近似，且在风化壳范围内发育。从垂向上来看(表1、图4)，有以下特点

图4 新泡山取样钻稀土总量品位-深度曲线图Fig 4.TRE2O3 Grade-Depth Curve of Xinpaoshan Sampling Drill

(1)位于山顶处的岩体风化程度较高，但剥蚀也十分强烈，则稀土品位曲线多形成“表露式”的曲线特征(XPQYZ004)；

(2)岩体风化程度较高，地表剥蚀作用中等，则形成“浅伏式”稀土品位曲线；

(3)岩体风化程度较高，且地表剥蚀作用较弱，则稀土品位曲线呈“深潜式”的曲线特征(XPQYZ009)；

(4)岩体风化程度和剥蚀程度均为中等或较弱，垂向上稀土元素贫化-富集的特征均不甚明显，稀土品位曲线呈“平缓式”(XPQYZ005、XPQYZ012等)；

(5)少部分取样钻中稀土品位呈现出“双峰式”曲线特征(XPQYZ007、XPQYZ013)，引起这种现象的原因尚不明确，但其整体上仍呈现贫化-富集-稳定的特征。以上这些曲线特征均显示了风化壳离子吸附型稀土矿垂向上贫化-富集-稳定的规律特征。

新泡山稀土矿通过13个取样钻(XPQYZ001-XPQYZ013)和1个剥土工程(BT1)揭露控制，工程间距80m～800m。通过已有探矿工程统计矿体单工程矿层厚度1.53m～14.00m，平均6.65m； TRE2O3品位0.0501ω%～0.2604ω%，平均0.0978ω%(表1)。矿区探矿工程主要集中于新泡山一带，新泡山南部和老尖山一带仅有零星的取样钻工程控制，参与估算矿体面积约3.6 km2。结合单工程矿体平均厚度、TRE2O3平均品位等初步估算新泡山矿床远景规模可达中型以上。

表1 盈江地区新泡山矿区取样钻稀土总量品位(×10-6)Tab 1.TRE2O3 Grade of Xinpaoshan Orefield Sampling Drill of Yingjiang Area

4 成矿规律

(1)研究区的二长花岗岩锆石U-Pb同位素年龄样品显示，盈江地区风化壳型稀土矿含矿母岩的成岩时代多为古近纪始新世(E2)，U-Pb同位素年龄41.23 ±0.15～53.37 ±0.29 Ma)，其岩性主要为二长花岗岩-正长花岗岩-碱长花岗岩组合。

(2)岩体风化壳和矿体的形态厚度与岩体中矿物的粒度大小密切相关。整体上来看，岩体矿物粒度越细小，越有利于风化壳的形成；相反地，岩体矿物颗粒越粗大，岩体基岩保存越完整，风化壳厚度越小。

(3)从平面上来看，稀土矿(化)体多沿山脊、山腰缓坡处呈脉状、掌枝状、面状分布，矿体常随含矿地质体的不同地貌要素而变化，矿体厚度一般是山头>山腰>山脚(谷)，在同一地貌类型和地貌单元中，地形平缓处的矿体大多厚于地形变陡的部位，且其贫化-富集特征更加明显(图5)。

图5 石岭卡岩体风化壳剖面示意图Fig 5.Section Sketch Map of Shilingka Rock Body Weathering Crust

(4)从垂向上来看，稀土元素在岩体风化壳中由地表至深处存在地表稀土贫化层(全风化层中上部)→中部稀土富集层(全风化层下部-半风化层上部)→下部稀土稳定层这一简单富集规律。其中稀土富集层多存在于距地表2.5m～8m之间，且各层间呈渐变关系(图6)。

图6 岩体风化壳柱状图Fig 6.Column of Rock Body Weathering Crust

(5)从研究区内的稀土矿体的矿化特征来看，南部(新泡山)整体呈现出矿体稀土总量品位较高，ΣRE2O3=0.05ω%～0.26ω%，平均0.0997ω%；浸出率变化较大且整体偏低，浸出率11.25～51.00%；浸出的稀土氧化物仍以轻稀土为主，∑Ce2O3占比82.39～90.76%，∑Y2O3占比9.24～17.61%；北部(石岭卡)稀土矿整体呈现出品位低，矿体稀土总量品位较低，ΣRE2O3=0.0528%～0.1299%，平均0.0735%；浸出率变化较大但整体较高，浸出率29.22～73.33%，浸出的轻稀土氧化物占比仍高于重稀土氧化物占比，∑Ce2O3占比53.64～80.66%，∑Y2O3占比19.34～46.36%。但与南部的新泡山稀土矿相比其重稀土占比已显著提高(表2)。本文认为盈江县旧城地区稀土矿整体为低铕低钇富镧钕轻稀土矿，北部为中钇轻稀土矿，自南向北有重稀土富集的趋势。

表2 盈江地区轻重稀土配分表Tab 2.LREE and HREE Distribution of Yingjiang Area

5 结论

(1)盈江旧城地区广泛分布的古近纪二长花岗岩体为风化壳离子吸附型稀土矿的成矿母岩，本次工作新发现的石岭卡、新泡山、回蚌山、弄盏、松山等几处稀土矿床(点)均分布于古近纪二长花岗岩岩体风化壳内，古近纪二长花岗岩体在盈江旧城地区分布广泛，该地区找矿潜力巨大。

(2)离子吸附型稀土矿的形成与母岩的矿物组成与粒度、地形地貌、气候等条件密切相关。

(3)研究区内的离子吸附型稀土矿仍以轻稀土富集型为主，但局部地区(如石岭卡等地)重稀土占比较高，其绝对值含量也较高，潜在经济价值巨大，应加强对区内矿床的重稀土富集规律、分布特征的勘查研究。