李小英

(廣西壯族自治區(qū)三○七核地質(zhì)大隊，廣西 貴港 537100)

廣西平南縣上龍稀土礦區(qū)位于南嶺成礦帶的西南部，南嶺成礦帶稀土礦產(chǎn)資源豐富，是中國離子吸附型稀土礦的礦集區(qū)[1]，成礦帶橫跨揚子、華夏板塊[2]，構(gòu)造運動復(fù)雜，巖漿活動頻繁，花崗巖類分布廣泛，巖體常含較高的稀土元素，區(qū)域地質(zhì)成礦條件良好。通過對平南縣上龍稀土礦床的成礦特點、地質(zhì)條件進行深入總結(jié)研究，為今后尋找同類型礦床提供參考。

1 區(qū)域地質(zhì)特征

廣西平南縣上龍稀土礦區(qū)位于南嶺華南板塊華夏陸塊欽州褶皺系六萬大山凸起的北東部[3]。

區(qū)域內(nèi)出露地層主要有寒武系、奧陶系、泥盆系、侏羅系、白堊系、古近系及第四系等。

區(qū)域內(nèi)歷經(jīng)了加里東、華力西、印支、燕山期等多期多階段構(gòu)造運動。褶皺、斷裂構(gòu)造發(fā)育，構(gòu)造線總體呈NE向展布?；遵薨欀饕獮榧永飽|期線狀褶皺，蓋層褶皺為燕山期寬緩向斜，斷裂構(gòu)造主要為靈山—藤縣大斷裂，起于藤縣縣城，向西經(jīng)平南縣六陳、靈山縣平山、防城延出越南，斷裂在海西至印支期南升北降，燕山期以來北升南降，晚期活動強度減弱，并向張性轉(zhuǎn)化，斷裂對巖漿活動、沉積巖相及成礦作用起著明顯的控制作用。

強烈的巖漿活動是本區(qū)的顯著特點之一，華力西-印支期酸性巖漿侵入，形成大規(guī)模的構(gòu)造花崗巖帶[3]，沿靈山—藤縣斷裂帶分布有大容山花崗巖體、六陳花崗巖體、十萬大山花崗巖體、六萬山花崗巖體等，其中六陳巖體和大容山巖體，為上龍礦區(qū)離子型稀土礦的成礦母體(圖1)。

2 礦區(qū)地質(zhì)特征

2.1 地層

礦區(qū)西部主要出露奧陶系黃隘組(O1h)碎屑巖。第四系主要分布于花崗巖體風(fēng)化殼的地勢低洼、平坦處，沉積物以沖積為主的松散砂、礫石、粉砂質(zhì)黏土、亞黏土、黏土等，厚度為1～31.0 m。

2.2 構(gòu)造

礦區(qū)構(gòu)造以斷裂構(gòu)造為主，區(qū)域性靈山—藤縣大斷裂，自西南部至東北部貫通礦區(qū)，大斷裂旁側(cè)的NE向、NW向、SN向斷裂發(fā)育，與大斷裂呈交叉、錯斷或平行形態(tài)。

2.3 巖漿巖

礦區(qū)內(nèi)巖漿巖分布有六陳巖體和大容山巖體。六陳巖體，形成于華力西期晚期，巖性主要為中—中粗粒黑云母鉀長花崗巖，巖相分帶不甚明顯，由巖體中心向邊緣，粒度由中粗?！至＿^渡為中粒—中細粒。巖石一般呈肉紅色，具花崗結(jié)構(gòu)，塊狀構(gòu)造。主要礦物成分及含量變化小，石英含量為24%～30%，鉀長石含量為60%～65%，斜長石含量遠小于鉀長石，約占巖石總量的5%～8%。次要礦物以黑云母占絕大多數(shù)，含量為3%～5%，局部含少量角閃石。副礦物種類較多，有磁鐵礦、鈦鐵礦、白鈦礦、鋯石、褐簾石、榍石、磷灰石等，零星散布于主、次要礦物粒間或被包裹于礦物中?；瘜W(xué)成分特點為富K、Si，貧Ca、Mg，屬SiO2、Al過飽和系列，偏堿性(表1)[3]。

大容山復(fù)式巖體，形成于華力西-印支期早階段，該巖體呈巖基侵入六陳巖體，巖性主要為中—中粗粒斑狀黑云二長花崗巖，巖石一般呈灰色、淺黃色，具花崗結(jié)構(gòu)，大部分同時還具似斑狀結(jié)構(gòu)，偶見多斑結(jié)構(gòu)，塊狀構(gòu)造。主要礦物成分變化不大，鉀長石、斜長石、石英三者含量相近，石英含量為27%～43%、鉀長石含量為15%～42%、斜長石含量為15%～43%。次要礦物為黑云母，含量為2%～12%，多大于6%。副礦物種類繁多，有磷灰石、磁鐵礦、鈦鐵礦、白鈦礦、鋯石、榍石、褐簾石等，普遍出現(xiàn)堇青石，含量較六陳巖體豐富。巖體中發(fā)育多個補充侵入體，侵入體巖性為細?；◢弾r及細粒黑云母花崗巖、花崗斑巖；巖體邊緣見細?；◢弾r脈、花崗斑巖脈、石英斑巖脈及石英脈等。巖體呈現(xiàn)多期次侵入特點，巖體中常見捕虜體。巖石的同化混染作用明顯，化學(xué)成分特點為鋁過飽和、鈣堿性系列[6]。

2.4 花崗巖風(fēng)化殼特征

六陳巖體和大容山巖體的風(fēng)化殼發(fā)育，為全復(fù)式類，保存較好，分布較廣，厚度一般為20～30 m，最大厚度達50 m。礦區(qū)花崗巖風(fēng)化殼由上至下一般具有四元結(jié)構(gòu)特征(圖2)

圖2 上龍花崗巖風(fēng)化殼垂直剖面示意圖 (據(jù)廣西三○七核地質(zhì)大隊)Fig.2 Vertical section diagram of the weathering crust of Shanglong granite

1)殘坡積層：厚0～7 m，一般小于2 m，為腐植層和花崗巖風(fēng)化后殘留的黏土、碎塊、碎粒及碎粉混雜而成，呈褐黃色、褐紅色、土黃色，主要由石英、高嶺石、云母、長石、褐鐵礦、赤鐵礦、鋯石、白鈦石等組成，結(jié)構(gòu)松散，具弱黏性及可塑性；pH值為4.7～6.2。該層稀土氧化物(REO)含量低，只有在極少數(shù)部位形成礦體。

2)全風(fēng)化層：該層厚5～50 m，一般厚10～30 m，與上部殘坡積層呈漸變過渡關(guān)系，無明顯分界，由基巖完全風(fēng)化而成，以褐黃色、土黃色、褐紅色間夾灰白色、淺灰色為主，夾雜黃褐色和灰白色，主要由高嶺石、長石、石英、云母、褐鐵礦、赤鐵礦、鋯石等組成，長石多已高嶺土化，原巖結(jié)構(gòu)構(gòu)造已基本被破壞，呈疏松砂土狀；pH值為4.4～6.4。此層中稀土元素富集程度較高，常在該層的中、下部富集成礦，為礦體的主要賦存部位。

3)半風(fēng)化層：該層厚1.5～20 m，與上覆全風(fēng)化層呈漸變過渡關(guān)系，局部呈突變過渡。呈褐黃色、褐紅色間夾灰白色、淺灰色；主要由石英、長石、云母、褐鐵礦、赤鐵礦、鋯石、白鈦石等組成，長石類礦物已不同程度地蝕變?yōu)楦邘X石及絹云母化，風(fēng)化殘余花崗結(jié)構(gòu)，呈破碎塊狀；該層pH值為弱酸性—弱堿性。由于黏土礦物含量劇烈減少，因此稀土含量明顯下降，除了與全風(fēng)化層的過渡地帶，只有少量的礦體賦存其中。

4)基巖：含礦母巖，與下伏基巖及上覆半風(fēng)化層呈漸變過渡關(guān)系。厚0.2～2.5 m，平均厚1.26 m。為淡肉紅色、淺灰色、灰白色間夾褐黃色、褐紅色的弱風(fēng)化六陳花崗巖，或灰白色弱風(fēng)化大容山花崗巖；少量的長石高嶺石化，裂隙不發(fā)育。該層稀土陽離子和黏土礦物含量極少，因此在該層中無離子吸附型礦體賦存。

3 礦床地質(zhì)特征

3.1 礦體特征

礦區(qū)稀土礦體主要賦存于六陳巖體及大容山巖體的風(fēng)化殼中，礦體大部分地段有殘坡積層覆蓋，呈面狀分布，平面上呈不規(guī)則狀、樹枝狀，礦體產(chǎn)狀平緩且較穩(wěn)定，傾角一般為5°～15°；剖面上呈似層狀、透鏡狀，其形態(tài)和產(chǎn)狀與地形變化基本一致，隨地形變化呈波狀起伏展布，在開闊平坦地帶產(chǎn)狀較平緩，斜坡地帶較陡(圖3)；大體連續(xù)成片，局部地段偶見無礦天窗；礦體在花崗巖全風(fēng)化層的中、下部最為富集，內(nèi)部結(jié)構(gòu)簡單，無夾層出現(xiàn)。

圖3 上龍礦床27號勘探線地質(zhì)剖面圖(據(jù)文獻[4])Fig.3 Geological section map of the prospecting ling No.27 in Shanglong deposit 1—浮土層 2—二疊紀中—粗粒鉀長花崗巖 3—地層界線 4—鉆孔及編號 5—礦體

礦體長4000～5200 m，寬400～2000 m。礦體單工程離子相稀土品位為420×10-6～3110×10-6，平均品位為1150×10-6；全相稀土品位為540×10-6～3840×10-6，平均品位為1420×10-6；品位變化系數(shù)為33.28%，有用組分分布較均勻。礦體厚1.00～36.40 m，平均厚12.26 m，變化系數(shù)為55.10%，厚度變化屬穩(wěn)定；單工程見礦最厚處達36.40 m。礦體具有坡頂部最富和最厚、向山腳方向變貧變薄的變化規(guī)律，較平緩地段的礦體品位、厚度勻大于地形變陡的部位。

3.2 礦石特征

3.2.1 礦石的礦物組分特征

經(jīng)過對礦石在雙目體視顯微鏡下觀察，并將有代表性的碎塊制作成薄片在顯微鏡下鑒定，其礦物成分[5](表2)主要是石英、鉀長石、高嶺石、絹云母，未能觀察到稀土元素的獨立礦物。對3個礦石樣有針對性地進行X衍射分析，可知礦石是花崗巖風(fēng)化形成的產(chǎn)物。礦石主要由高嶺石、絹云母等黏土礦物和石英、長石、云母等母巖殘留礦物及少量難風(fēng)化稀土礦物、副礦物組成。

表2 顯微鏡下礦石的礦物成分及含量Table 2 Mineral composition and content of ores under microscope

3.2.2 礦石化學(xué)成分

通過對6個礦石樣本進行光譜分析，礦石的主要化學(xué)成分及含量：w(SiO2)為55.19%～63.81%，w(Al2O3)為21.65%～25.07%，w(TFe2O3)為1.69%～8.40%，w(CaO)為0.003%～0.019%，w(MgO)為0.20%～0.72%，w(Na2O)為 0.029%～ 0.34%，w(K2O)為1.70% ～ 7.19%，w(P2O5)為 0.022% ～ 0.031%，w(TiO2)為 0.51%～0.55%，w(ZrO2)為0.075%～0.078%。對礦石綜合樣進行了化學(xué)多項分析，礦石中稀土元素總量∑REE為850×10-6～1640×10-6，已達到工業(yè)品位，具有利用價值，其他組分的含量未達到綜合利用要求。

3.2.3 礦石類型

礦石工業(yè)類型為單一稀土礦石。依據(jù)稀土的賦存狀態(tài)，本區(qū)稀土礦石為離子吸附型礦石。按風(fēng)化程度，可分為花崗巖全風(fēng)化稀土礦石、半風(fēng)化稀土礦石、殘坡積礦石、第四系黏土礦石。根據(jù)32個礦石組合樣稀土總量及分量分析結(jié)果進行配分統(tǒng)計，輕、中、重稀土的占比分別為62.27%、9.17%、28.50%，ΣYO<50%，w(Y2O3)略大于20%，w(Eu2O3)=0.51%，屬于低釔中銪輕稀土配分型。礦石的結(jié)構(gòu)松散，手捏粉末狀、疏松砂土狀、風(fēng)化殘余花崗結(jié)構(gòu)，土狀構(gòu)造、疏松塊狀構(gòu)造、碎裂構(gòu)造。稀土元素主要呈離子狀態(tài)吸附于黏土礦物表面，其次以類質(zhì)同象或微包體方式分散于造巖礦物或副礦物中，少量呈獨立礦物[6]。

4 成礦地質(zhì)條件

4.1 成礦母巖條件

上龍稀土礦床的成礦母體是六陳花崗巖體和大容山花崗巖體。六陳巖體稀土元素總量ΣREE為203.53×10-6[7]，是地殼平均豐度(112×10-6)的1.81倍，大容山巖體稀土元素總量為231.06×10-6[7]，是地殼平均豐度的2.06倍，兩個巖體均富含稀土元素?；◢弾r體中稀土元素在易風(fēng)化的造巖礦物長石、白云母中以類質(zhì)同象產(chǎn)出，少部分則呈獨立礦物(如磷灰石、獨居石)[7]；稀土元素極易被弱酸溶液浸出，六陳巖體的礦體浸出率為80.84%，大容山巖體的礦體浸出率為75.91%[7]。可見六陳巖體和大容山巖體稀土元素豐度為礦區(qū)稀土礦床的形成提供物質(zhì)來源。

4.2 風(fēng)化殼條件

由于長期風(fēng)化作用，本區(qū)風(fēng)化殼發(fā)育且保存較好，厚度一般為20～30 m，最厚者超過50 m；風(fēng)化殼與地形地貌大體一致，平面形態(tài)隨地形起伏，但坡度小于地形坡度的變化；風(fēng)化殼具有在平緩的頂部或山脊較厚、向低洼地變薄的變化規(guī)律；花崗巖風(fēng)化殼越厚，離子吸附型稀土礦礦體越厚，品位越高，可見風(fēng)化殼的發(fā)育程度控制著稀土元素富集和賦存。

4.3 氣候條件

風(fēng)化殼的發(fā)育程度直接影響著稀土富集，而氣候條件是風(fēng)化殼發(fā)育的主要控制因素。一般而言，高溫濕熱，植被發(fā)育的氣候條件有利于風(fēng)化殼的形成。在溫帶、亞熱帶地區(qū)潮濕的氣候條件下形成的風(fēng)化殼，不僅能提供豐富的黏土物質(zhì)，并且由于雨量充沛，植被發(fā)育，使原巖中的稀土礦物、造巖礦物晶格破壞，有利于釋放出稀土元素和進一步富集，因此，溫帶、亞熱帶氣候是形成吸附型稀土礦床的最有利環(huán)境[8]。上龍礦區(qū)地處南嶺西南側(cè)，屬亞熱帶氣候，炎熱潮濕、雨量充沛，生物活動力強，巖石易于發(fā)生強烈的化學(xué)風(fēng)化作用，形成了廣泛的且保存較好風(fēng)化殼。該氣候環(huán)境具備了形成離子吸附型稀土礦的有利條件。

4.4 地形地貌條件

礦區(qū)屬低山丘陵地形，整體南高北低、中部高四周低，高程為83～396 m，相對高差多為90～220 m，地形比高不大，地貌上呈圓頂山包及平緩山坡，坡度角多在5°～20°之間，溝谷切割不深，地表涇流發(fā)育，第四系在花崗巖體風(fēng)化殼的地勢低洼、平坦處分布。該地形地貌既有利于巖石風(fēng)化殼發(fā)育和保存，也對地表水、地下水運動和滲透有利，從而有利于稀土元素在有利部位富集。

4.5 構(gòu)造條件

構(gòu)造運動對巖漿巖的形成、地形地貌及風(fēng)化殼的發(fā)育和保存起著關(guān)鍵作用。區(qū)域上六陳巖體和大容山巖體等巖漿巖，沿區(qū)域性靈山—藤縣大斷裂呈帶狀分布，可見大斷裂控制著礦源體的形成與展布，是稀土礦床形成的重要條件。礦區(qū)內(nèi)花崗巖體中發(fā)育著不同程度不同方向的斷裂、節(jié)理、裂隙，巖石滲透性增強，從而加速風(fēng)化淋濾作用的進行，對風(fēng)化殼的形成十分有利。地殼只有在處于緩慢上升或間歇期，風(fēng)化作用遠遠大于剝蝕作用，才有利于風(fēng)化殼形成。礦區(qū)位于欽州褶皺系六萬大山凸起地帶，印支運動后，地殼處于長期隆起和相對穩(wěn)定狀態(tài)[3]，形成礦區(qū)低山、丘陵地貌，使風(fēng)化殼得以較好發(fā)育和保存。

4.6 風(fēng)化殼水介質(zhì)pH值條件

礦區(qū)濕熱多雨的氣候，地表植被發(fā)育，有機質(zhì)和微生物豐富，在地表水的淋濾作用下，有機物質(zhì)分解形成較多的有機酸，再有CO2溶于水形成的碳酸、風(fēng)化殼中礦物質(zhì)氧化產(chǎn)生的無機酸等，是水介質(zhì)pH值呈酸性的來源。

地表弱酸性條件下，稀土元素轉(zhuǎn)化為溶液狀態(tài)[7]，隨地表水流動和運移，在下滲過程中，酸性水介質(zhì)逐漸轉(zhuǎn)變?yōu)槿鯄A性，在接近中性的水介質(zhì)條件下，稀土元素活性減弱，易被黏土礦物所吸附；表現(xiàn)在礦區(qū)風(fēng)化殼，由地表腐植層向深部至基巖，pH值逐漸升高，即從酸性→弱酸性→中性→弱堿性，稀土礦體主要富集在水介質(zhì)pH值由弱酸性接近中性的全風(fēng)化層中、下部。

5 找礦標志

1)礦源體標志：稀土元素含量豐富的巖漿巖，是風(fēng)化殼離子吸附型稀土礦成礦的物質(zhì)來源，是尋找稀土礦主要標志。

2)風(fēng)化殼標志：巖漿巖風(fēng)化殼為離子吸附型稀土礦床提供賦存空間，具有一定規(guī)模、風(fēng)化發(fā)育程度較高和保存良好的風(fēng)化殼，是尋找稀土礦的直接標志。

3)地形地貌標志：相對高差不大，切割弱—中等、坡度相對較平緩的低山丘陵地貌，利于風(fēng)化殼的保存及離子吸附型稀土礦的形成，是尋找稀土礦的重要標志。

4)斷裂構(gòu)造標志：構(gòu)造、裂隙發(fā)育地區(qū)，為風(fēng)化作用的進行提供有利的條件，是稀土礦找礦的間接標志。

5)含礦標志：在野外肉眼無法分辨出風(fēng)化殼中是否含有離子吸附型稀土礦，利用硫酸銨飽和溶液浸泡和草酸還原，進行現(xiàn)場快速定性分析，可大致判斷是否存在稀土礦體。

6 結(jié)論

上龍風(fēng)化殼離子吸附型稀土礦賦存于華力西期六陳巖體和華力西-印支期大容山巖體風(fēng)化殼中，具有埋藏淺、規(guī)模大、厚度較穩(wěn)定、品位較高、連續(xù)性和礦石質(zhì)量較好的特點。

巖體稀土元素含量豐富，是上龍稀土礦床形成的先決條件，發(fā)育和保存良好的風(fēng)化殼是稀土礦體賦存的主要條件，區(qū)域性構(gòu)造控制著花崗巖體分布，構(gòu)造運動形成的丘陵緩坡地貌、花崗巖體內(nèi)裂隙的發(fā)育、炎熱多雨的亞熱帶氣候、酸性的介質(zhì)環(huán)境等是風(fēng)化殼和礦體形成的重要條件。

六陳巖體和大容山巖體沿靈山—藤縣大斷裂呈大面積帶狀出露，在其風(fēng)化殼中已發(fā)現(xiàn)有上龍、馬安肚、大洲、龍江等離子吸附型稀土礦床，且在上龍礦床外圍巖體風(fēng)化殼中采用有稀疏的工程揭露多見礦，顯示六陳巖體和大容山巖體進一步找礦空間巨大。沿靈山—藤縣大斷裂分布著大規(guī)模的花崗巖帶，存在著大面積保存較好的風(fēng)化殼，其與上龍稀土礦床的成礦地質(zhì)條件相似，具有廣闊的找礦前景。