湖南新寧變種獨居石主要特征及其找礦意義

曹順紅 賀春平 陳必河 劉鈞 鄧岳

摘 要 湖南新寧縣萬塘地區的溪流重砂中發現了獨居石礦物的新類型—變種獨居石，其賦存地層單位為上泥盆統佘田橋組—下石炭統梓門橋組，賦存巖性主要為暗色粉砂質頁巖、硅質頁巖和薄層泥灰巖。變種獨居石除產狀和形態較為特殊外，其他特征與普通獨居石相差不大。經沉積時代和巖相古地理分析，發現萬塘西南方向的苗兒山巖體在晚泥盆世—早石炭世處于局限臺地相和濱海沼澤相區內，接受不穩定剝蝕，變種獨居石正是由此時期內苗兒山巖體所含的青白口紀花崗巖和志留紀花崗巖經剝蝕搬運后沉積形成。變種獨居石中稀土元素含量較高，通過探討新寧變種獨居石的發現及成因，尋找陸地邊緣相區和局限臺地相區環境改造過的花崗巖巖體，可將其周邊的局限臺地相或者開闊臺地相沉積中的變種獨居石的探尋作為尋找稀土礦物的一種新途徑。

關鍵詞 ?變種獨居石;苗兒山巖體;稀土礦物;找礦

中圖分類號：P618.7 ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文獻標識碼：A

Abstract： People found a new type of monazite- variant monazite in heavy-mineral from Wantang，Hunan.It exist in upper devonian and lower carboniferous， attach to dark silty shale， siliceous shale and thin marl. Variant monazite is differ with the ordinary ones：in late devonian and early carboniferous， Miaoer mountain rock mass located in restricted platform facies and coastal marsh facies.After erosion、transport and sedimentation， the granites of qingbaikouan period and silurian period in Miaoer mountain rock mass remained the variant monazite.Rare earth elements are high in monazite，so we can found rare earth minerals through the searching of variant monazite in restricted platform facies or open platform facies near the granites remoulded by continental marginal facies and restricted platform facies.

Keywords： variant monazite; Miaoer mountain granitic mass; rare earth minerals; ore prospecting

截至2015年，我國已探明的稀土儲量約5500萬噸，盡管全國稀土資源豐富，但其主要集中在內蒙古、江西、廣東、四川和山東等地區（此五省稀土資源量占全國稀土資源總量的98%），湖南省內資源儲量并無很大優勢。當前經濟和科學技術的高速發展，促使人們對稀土礦物的需求日益增長，湖南省內對稀土礦物的探尋工作也越來越受到重視。在湖南新寧縣萬塘地區發現的變種獨居石正是富含稀土礦物的重砂礦物，本文試圖通過對此變種獨居石的探討研究，來發掘一條尋找稀土礦物的新途徑。

1 ?區域地質概況

變種獨居石在湖南省內分布較廣，主要集中在新寧縣水廟鎮—萬塘鄉一帶的溪流重砂中（圖1），集中區所在位于雪峰弧形構造帶南段，區內構造環境較為復雜，發育走向為SN方向的背斜和NEE、NE向的斷裂。

區內自南向北出露有青白口系、南華系、震旦系、寒武系、泥盆系、石炭系、二疊系、三疊系、白堊系地層。青白口系至寒武系為一套陸源碎屑復理石夾硅質、炭泥質沉積，個別層位夾碳酸鹽巖;泥盆系角度不整合于寒武系之上，為濱淺海碎屑巖—臺地相碳酸鹽巖沉積;石炭系為以淺海相碳酸鹽沉積為主。變種獨居石產于上泥盆統上部—下石炭統上部的暗色砂質頁巖、薄層泥灰巖及碳質頁巖中，出露地層時代間隔較長。伴生礦物有黃鐵礦、褐鐵礦、膠磷礦、方解石等。

變種獨居石集中區內巖體主要有南西側的苗兒山巖體和南東側越城嶺巖體，其中苗兒山巖體按侵入時期可以分為三期：青白口紀花崗巖、志留紀花崗巖和三疊紀花崗巖，越城嶺巖體主要為志留紀花崗巖。

2 ?新寧異常特征

湖南新寧縣境內重砂礦物組合較為單一，為獨居石、鋯石、黃鐵礦、輝石、辰砂、雄黃等，以獨居石為主，形成強度不大的異常，由西巖鎮—黃龍鎮一帶均有反映（圖1）。由1：20萬區域重砂調查統計結果成圖，發現區內普通獨居石異常均位于花崗巖體所在區域，變種獨居石異常則圍繞在苗兒山巖體北側，異常區所處地層主要為泥盆紀巖層，Ⅰ級異常區呈東西向排開，Ⅱ級異常區位于水廟鎮附近，緊鄰苗兒山巖體東北緣。

3 ?獨居石特征

3.1礦石特征

普通獨居石特征：呈淡黃色、淺褐色、褐黃色、棕黃色、灰色、黃綠色、肉紅色等，板柱狀、鱗片狀、柱狀、碎塊狀、不規則板粒狀、豆狀等，透明—半透明，樹脂光澤、玻璃光澤、油脂光澤，壓后具解理，粒徑0.1～1毫米。

變種獨居石的化學組成、晶體結構與巖漿巖產出的獨居石基本相同，但具有獨特的產狀和形態（圖2、圖3、圖4）。

變種獨居石為單斜晶系。形態多呈扁圓豆狀及不規則顆粒，有時可見具有化石印模的顆粒，表面粗糙，內部具假鮞粒構造。因含大量石英、碳泥質等包體，故顏色呈深灰色、褐灰色及淺灰色。粉末灰白到淺褐色。不透明，碎片半透明。表面光澤暗淡，解理面顯玻璃光澤。一組解理發育。性脆。硬度4.5～5.5。實測比重為4.43～4.51。弱電磁性。粒徑一般在0.5～1.0毫米左右，大者達3毫米。

變種獨居石在酸中難溶。微化實驗有大量Ce和P反應。

變種獨居石可根據解理及較大的比重（在二碘甲烷中下沉）區別于巖屑。以非均質性及高的干涉色區別于扁平豆狀的鈣鐵榴石。

3.2產出地層沉積環境

變種獨居石在泥盆系上統佘田橋組—石炭系下統梓門橋組均有少量出露，其中泥盆系以佘田橋組為主要賦存層位，石炭系以測水組和梓門橋組為主要賦存層位。

變種獨居石主要賦存巖性為暗灰色粉砂質頁巖、硅質頁巖和薄層狀泥（質）灰巖等。

暗色頁巖主要礦物組分為鱗片狀粘土礦物，沉積環境為潮坪瀉湖。

薄層泥灰巖呈黃-黃灰色，風化后呈土黃色，巖石主要由方解石和粘土礦物組成。沉積環境屬潮下低能帶及臺間盆地。

4 ?變種獨居石的成因探討

從沉積時代和地理位置的角度分析，苗兒山青白口紀花崗巖、志留紀花崗巖和越城嶺志留紀花崗巖都可能為變種獨居石所產出的泥盆紀石炭紀地層提供物源;從巖相古地理（圖5）的角度分析，苗兒山青白口紀花崗巖、志留紀花崗巖應該是變種獨居石的主要物源：

（1）中泥盆世晚期，萬塘地區和苗兒山巖體區域均位于臺地邊緣相區，接受西側的江南古陸遭受剝蝕而來的碎屑沉積，萬塘地區此時期沉積形成的地層中未見變種獨居石。

（2）在晚泥盆世，由于“柳江運動”的影響，湖南地殼發生了總體抬升，江南古陸東緣向東延伸，苗兒山巖體區域位于局限臺地相區，遭受部分剝蝕，巖體所含的部分重砂礦物經剝蝕搬運至其東北方向的萬塘地區（開闊臺地相區）沉積，由于局限臺地相區的剝蝕很不穩定，變種獨居石在晚泥盆世佘田橋組中出現較為集中，而錫礦山組中則所含較少。

（3）早石炭世，地殼繼續抬升，區域基底整體隆升，苗兒山巖體位于濱海沼澤相區內，繼續接受不穩定的剝蝕，這種不穩定性的具體體現，就是變種獨居石在早石炭世地層中的出露不連續性：集中賦存于梓門橋組地層中。

（4）晚石炭世，區域基底開始沉降，為局限臺地環境—開闊臺地環境，苗兒山巖體區域不再接受剝蝕，沉積物源主要來自西側的江南古陸，萬塘地區正此時期沉積形成的地層以厚至巨厚層的白云巖為特征，不再含變種獨居石。

綜上所述，晚泥盆世到早石炭世，隨著區域基底的升降，苗兒山花崗巖體遭受不穩定剝蝕，部分重砂礦物被剝離并接受搬運沉積，由于這一階段的浪基面的游走不定，重砂礦物的搬運條件也相應的不穩定，造成了萬塘地區地層中變種獨居石顆粒的形態不一（圖3、圖4）;這一時期豐富的生物活動也使得大量獨居石顆粒經搬運沉積后形成具化石印模的變種獨居石（圖2）。

5 ?變種獨居石對稀土礦物的找礦意義及找礦遠景

根據對變種獨居石定量分析，發現成分主要有：Ce>10%，La>10%，Si>10%，Y≥1%，Mg≥0.5%，Fe≥1%，Ca≥0.1%，Mn≥0.02%，Yb≥0.01%，稀土元素含量較高，如果能找到具有開采價值的變種獨居石富集巖層，就意味著找到了有價值的稀土礦床。

中泥盆世到中石炭世這一時期內，區域基底的上升和沉降，使苗兒山巖體所處的古地理環境經歷了臺地邊緣相—局限臺地相—濱海沼澤相—局限臺地相—開闊臺地相的轉變歷程，巖體區域則經受了沉積—剝蝕沉積—沉積的改造過程，正是其中的剝蝕沉積過程促成了變種獨居石的形成：處于局限臺地相、濱海沼澤相環境時，花崗巖體遭受不穩定剝蝕，部分重砂礦物隨水流被搬運至其東北方向的萬塘地區沉積，由于沉積作用的不穩定性，加上其物源地苗兒山巖體接受了晚泥盆世—早石炭世較長時期的剝蝕，使得獨居石有可能在相應的時期在某一古地理環境下富集成礦，如濱海沼澤相帶、潮坪瀉湖相帶的頁巖、泥巖、粉砂巖內和局限臺地相帶的泥灰巖內等，相應的可以劃出三個找礦遠景區：水廟—文坪遠景區、武岡—西巖遠景區和白沙—高橋遠景區，這三個遠景區內的泥盆紀上統的佘田橋組泥灰巖、粉砂巖和石炭紀下統的梓門橋組泥灰巖、頁巖是重點找礦對象。

擴大研究范圍，可以推斷，類似的有過處于陸地邊緣相區和局限臺地相區環境改造經歷的花崗巖巖體，其周邊的局限臺地相或者開闊臺地相沉積中，都有變種獨居石存在的可能，局部地區可能富集成具規模的稀土礦床。

6 ?結論

（1）新寧縣萬塘地區的變種獨居石主要來源于其南側的苗兒山巖體，其物化性質與普通獨居石相比差異不大，為苗兒山花崗巖巖體中普通獨居石在晚泥盆世—早石炭世經剝蝕搬運后沉積形成。

（2）對于有過處于陸地邊緣相區和局限臺地相區環境改造經歷的花崗巖巖體，其周邊的局限臺地相或者開闊臺地相沉積中，都有變種獨居石存在的可能，這為尋找稀土礦提供了新的途徑。

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