云南勐海地區(qū)風(fēng)化殼離子吸附型稀土礦產(chǎn)的地球化學(xué)特征

李麗芬 費新強 楊佳慧

摘 要：云南勐海地區(qū)的離子吸附型稀土礦，是我國特有的珍貴資源。本文在礦區(qū)勘查實踐的基礎(chǔ)上，通過分析大量系統(tǒng)的樣品測試結(jié)果，表明云南勐海地區(qū)的稀土礦主要礦源為三疊紀(jì)黑云母二長花崗巖原巖，在風(fēng)化淋濾作用下，形成離子化合物在適當(dāng)條件下吸附于高嶺土中發(fā)生富集，形成離子型稀土礦。

關(guān)鍵詞：勐海；風(fēng)化殼；離子吸附型；稀土；地球化學(xué)特征

離子吸附型稀土礦是我國特有的優(yōu)勢資源，該類礦床以黏土礦物吸附稀土離子為特征，稀土元素含量在原巖風(fēng)化殼中發(fā)生次生富集，通常高出原巖2倍至數(shù)倍，與稀土元素呈獨立礦物的風(fēng)化殼砂礦床有顯著區(qū)別[1]。離子吸附型稀土礦床系指稀土元素主要呈交換性吸附態(tài)陽離子（占稀土總量的50以上），賦存于風(fēng)化殼中的稀土礦床[2]。本文在勐海一些稀土礦區(qū)勘查實踐的基礎(chǔ)上，通過大量系統(tǒng)的工程取樣，同時利用電，感耦合等離子體質(zhì)譜ICP-MS測試技術(shù)的分析結(jié)果，對勐海地區(qū)的風(fēng)化殼型稀土礦成礦機制作合理的探討。

勐海地區(qū)的離子吸附型稀土礦主要分布在三疊紀(jì)黑云母二長花崗巖中，該巖體為勐啊巖體的一部分，礦體形態(tài)及產(chǎn)狀嚴格受風(fēng)化殼的控制，隨地形起伏而起伏。風(fēng)化殼平面形態(tài)受含礦地質(zhì)體的地形和地貌條件和母巖風(fēng)化程度的制約。礦體主要分布在全風(fēng)化層中部，常隨含礦地質(zhì)體的不同地貌要素而變化。地形平緩處的礦體大多厚于地形變陡的部位，與贛南地區(qū)稀土礦產(chǎn)[3]不同的是，勐海地區(qū)稀土礦體山腰部分明顯要厚于山頂和山腳部分，而非山頂山腳厚，這主要受地形地貌條件的影響。

一、離子吸附型稀土礦床成礦母巖特征

和贛南稀土礦[4]有一樣，勐海地區(qū)稀土礦受構(gòu)造-巖漿活動的控制，勐啊巖體沿近南北向斷層向兩側(cè)擴張，形成了稀土礦源層，斷層起到了控礦通道的作用。

巖石的化學(xué)成分：本次工作共采集有代表性的20個基巖樣做硅酸鹽分析，分析結(jié)果表明SiO2為65.15～69.19%，K2O>Na2O，K2O/ Na2O在1.7～7.7，平均為2.1，Al2O3含量較高，11.82～16.68%，平均13.74%，鋁飽和指數(shù)A/CNK為1.36～3.04，平均為1.77，為亞堿性系列的高鉀鈣堿性過鋁一強過鋁花崗巖。反映在查氏巖石化學(xué)圖解上，均無明顯的變異。在平行、垂直和斜交巖體方向上的SiO2，Al2O3含量相對穩(wěn)定；CaO由中心向兩側(cè)略有增高之勢；堿金屬總量則與鐵、鎂、錳等暗色組分的總量呈互為消長的關(guān)系。

巖體的平均化學(xué)成分與國內(nèi)外花崗巖比較：SiO2、Na2O含量均偏低；K2O、FeO+MgO含量顯著偏高，尤其是FeO含量竟為戴里、黎彤等花崗巖FeO含量的2倍以上；TiO2、CaO含量略高；A12O3含量介于戴里堿性、堿土性花崗巖間。

成礦母巖勐啊巖體中的三疊紀(jì)黑云母二長花崗巖具有很高的稀土元素背景場，特別是La/Y的含量較為突出，在次生富集形成的風(fēng)化殼中往往形成2倍以上的高含量稀土礦體，

部分巖基中三疊紀(jì)黑云母二長花崗巖（ηγT）背景值為297.42×10-6，遠高于我國目前已發(fā)現(xiàn)離子吸附型稀土礦床母巖稀土元素112×10-6的最低背景值。由于稀有稀土元素族及Ti的原始濃度大，在巖體中生成鋯石、獨居石、磷釔礦及鈦鐵礦等副礦物或蝕變礦物。富含易溶、不穩(wěn)定的稀土礦物的成礦母巖在后期構(gòu)造運動作用下裸露地表，第四紀(jì)開始，炎熱潮濕、雨量充沛、植被比較發(fā)育的氣候環(huán)境條件下，地表巖石化學(xué)風(fēng)化十分有利，風(fēng)化殼開始形成，含礦母巖逐漸解體，隨著化學(xué)風(fēng)化的進行，稀土元素淋濾作用明顯，在適當(dāng)?shù)腜H值下稀土元素以易溶化合物形式轉(zhuǎn)移并在適當(dāng)條件下吸附于高嶺土中發(fā)生富集，形成離子型稀土礦。

二、勐海稀土礦的賦存特征

風(fēng)化殼型稀土礦產(chǎn)中稀土離子化合物在高嶺土等亞黏土礦物中發(fā)生類質(zhì)同象置換替代Ca2+、Mn2+、Fe2+、Ba2+等形成較為穩(wěn)定的化合物沉積下來，其富集的位置卻受地形的影響很大，在勐海地區(qū)，稀土礦體主要賦存于風(fēng)化殼的中部，頂部和下部相對較薄。

勐海地區(qū)稀土礦體有深潛式 、 潛伏式和表露式[5]三種，主要產(chǎn)于高差不大的山腰至山腳，高程在1200～1700m區(qū)間，以似層、透鏡狀產(chǎn)出，在平面上為不規(guī)則狀，一般與山體形狀基本相同，礦體走向與山脊的走向一致，礦體的邊界與山腳線基本一致，在風(fēng)化殼薄處、山溝和山腳濕地、沖溝及其兩旁濕地等地段為無礦地段；在垂直方向上，一般中部的全風(fēng)化層離子相稀土品位高，上下較貧；礦層中偶有夾石或未風(fēng)化的橢球狀巖石，礦體頂板為風(fēng)化殼上部的殘坡積層或全風(fēng)化層，礦體底板為風(fēng)化殼下部的半風(fēng)化層或基巖，但也有例外，半風(fēng)化層為礦體頂板，或是全風(fēng)化層為礦體底板的情況也有出現(xiàn)。這與贛南地區(qū)的稀土礦體[4]極為相近。

三、稀土礦體地球化學(xué)特性

整個勐海地區(qū)，乃至勐啊巖體的北部延伸區(qū)域，都有一個較為相似的地球化學(xué)特征，即為風(fēng)化殼型稀土礦在形成過程中與P、F、Ba等元素具同步消長關(guān)系，與稀土元素（特別是La和Y）套合性較好，為尋找隱伏的稀土礦體提供了間接的地球化學(xué)標(biāo)志。

不管是1/20萬的區(qū)域的重砂異常帶[6-7]，還是1/5萬勐翁幅、勐往幅等水系沉積物異常帶（通過稀土單元素圈礦法[8]），La、Y等稀土元素和P、F、Ba等元素其相關(guān)性均較好。La、Y、U、Th、Zr這5個元素，在印支期巖體中，相關(guān)性良好，而且處于較為偏堿性環(huán)境下，示尋找稀土、稀有金屬礦床直接標(biāo)志；P是磷灰石的主要成分；F是強氧化劑，P的高背景區(qū)與Y的高背景疊加，與La、Y高背景區(qū)大致疊加，是圈定磷釔礦和氟碳鈰鑭礦的主要指示元素；Ba的地球化學(xué)分布與印支期巖體有關(guān)，說明巖體中構(gòu)造發(fā)育、巖體后期熱液作用強烈，且以低溫?zé)嵋鹤饔脼橹鳎珺a2+與稀土元素陽離子在亞黏土礦物中發(fā)生類質(zhì)同象置換易形成穩(wěn)定的化合物沉積下來。

在稀土礦體的水平方向，La、Y等稀土元素表現(xiàn)出片狀狀異常，異常連續(xù)且強度較大，其異常背景場一般在正常背景場的2倍以上，異常位置與礦體在平面上的投影位置大致疊合。這一異常特點在火盤山稀土礦找礦靶區(qū)尤為明顯，整個火盤山靶區(qū)不管是La+Y+U+Th+Zr襯值疊加地球化學(xué)圖，還是P+Y襯值疊加地球化學(xué)圖和La+F襯值疊加地球化學(xué)圖，在成礦區(qū)內(nèi)均有較強的異常出現(xiàn)，風(fēng)化殼全風(fēng)化層中，呈長條形、圓形斷續(xù)面型分布，異常較為連續(xù)。

四、結(jié)論

1.母巖勐啊巖體黑云母二長花崗巖中稀土元素原始濃度大，母巖配分型式?jīng)Q定了含礦風(fēng)化殼稀土配分型式；

2.離子化合物在高嶺土等黏土礦物中發(fā)生類質(zhì)同象置換替代Ca2+、Mn2+、Fe2+、Ba2+等形成較為穩(wěn)定的化合物沉積下來；而地形對礦體的形態(tài)和厚度、品位均有較大的影響。

3.風(fēng)化殼型稀土礦在形成過程中與P、F、Ba等元素具同步消長關(guān)系。La、Y等稀土元素是尋找風(fēng)化殼型稀土礦的直接地球化學(xué)標(biāo)志，而P、F、Ba等間接指示元素也可以起到較大作用。

參考文獻：

[1]楊岳清、胡淙聲、羅展明.離子吸附型稀土礦床成礦地質(zhì)特征及找礦方向[J].中國地質(zhì)科學(xué)院院報、礦床地質(zhì)研究所分刊，1981.2（1）：102-118

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[3]風(fēng)化殼離子吸附型稀土礦圈礦方法評價[J].巖礦測試，2013.10.32.No.5.803～809

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[5]袁長林.中國南嶺淋積型稀土溶浸采礦正壓系統(tǒng)的地質(zhì)分類與開采技術(shù)[J].稀土，2010.31（2）：75

[6]云南省地質(zhì)局區(qū)域地質(zhì)調(diào)查隊.1：200000景洪幅區(qū)域地質(zhì)調(diào)查報告[R].1979.

[7]云南省地質(zhì)調(diào)查局.云南省礦產(chǎn)資源潛力評價成果報告[R].2014

[8]張家菁、許建祥、龍永逕、陳小平.風(fēng)化殼離子吸附型稀土礦稀土浸出工業(yè)指標(biāo)的意義[J].福建地質(zhì)，2003.23（1）：34-37