趙澤霖，李俊建，張彤，倪振平，彭翼，宋立軍

(1.中國(guó)地質(zhì)調(diào)查局 天津地質(zhì)調(diào)查中心，天津 300170； 2.內(nèi)蒙古自治區(qū)地質(zhì)調(diào)查院，內(nèi)蒙古 呼和浩特 010020； 3.山東省地質(zhì)調(diào)查院, 山東 濟(jì)南 250013； 4.河南省地質(zhì)調(diào)查院，河南 鄭州 450007； 5.河北省地質(zhì)調(diào)查院，河北 石家莊 050081)

通訊作者： 李俊建(1962-)，男，研究員，博士生導(dǎo)師，主要從事區(qū)域成礦學(xué)和礦產(chǎn)勘查工作。Email：tjljunjian@163.com

0 引言

我國(guó)稀土資源豐富，是全球稀土第一儲(chǔ)量大國(guó)和生產(chǎn)大國(guó)，以全球23%的稀土儲(chǔ)量供應(yīng)全球90%以上的市場(chǎng)需求。稀土元素包括輕稀土元素鑭(La)、鈰(Ce)、鐠(Pr)、釹(Nd)、钷(Pm)、釤(Sm)、銪(Eu)和重稀土元素釓(Gd)、鋱(Tb)、鏑(Dy)、鈥(Ho)、鉺(Er)、銩(Tm)、鐿(Yb)、镥(Lu)、釔(Y) 、鈧(Sc)。稀土元素具獨(dú)特的磁性、光性能和催化性，已成為科學(xué)技術(shù)界不可替代的元素[1]。稀土元素是戰(zhàn)略新興產(chǎn)業(yè)的七大領(lǐng)域(新一代尖端武器、信息技術(shù)、節(jié)能環(huán)保、醫(yī)藥和醫(yī)療設(shè)備、高端裝備制造、新材料、新能源汽車)所必需要的功能材料、結(jié)構(gòu)材料和關(guān)鍵性原料[2]，被列為我國(guó) “戰(zhàn)略性關(guān)鍵礦產(chǎn)”[3-4]。

我國(guó)境內(nèi)稀土資源勘探開發(fā)歷史可追溯至20世紀(jì)30～40年代，由蘇聯(lián)地質(zhì)人員對(duì)我國(guó)阿爾泰山南緣進(jìn)行礦產(chǎn)勘查和開采工作，建立了偉晶巖型稀有金屬礦床的成礦理論和一整套的地質(zhì)勘查、儲(chǔ)量計(jì)算的方法體系。新中國(guó)建立后，20 世紀(jì)50～70 年代發(fā)現(xiàn)白云鄂博超大型稀土—鈮礦床、扎魯特旗“八○一”大型堿性花崗巖鈮—稀土礦床、 山東微山縣郗山熱液脈狀稀土礦及江西、廣東等地的風(fēng)化淋積型(離子吸附型)稀土礦床，80年代中期發(fā)現(xiàn)四川涼山“牦牛坪式”大型稀土礦床。2012年以來，中國(guó)地質(zhì)科學(xué)院分別在四川甘孜州甲基卡鋰礦、福建永定大坪鈮鉭礦、廣東鈮鉭礦及離子吸附型稀土、廣西稀土礦、云南鈹鋰礦、江西稀有礦、湖南平江稀有金屬鈮鉭礦、新疆大紅柳灘鈮鉭鋰礦及甘肅和青海等地新增大量資源儲(chǔ)量，同時(shí)豐富了我國(guó)“三稀”礦產(chǎn)的成礦理論研究。

雖然我國(guó)稀土資源的勘探和開發(fā)取得顯著成果，但對(duì)稀土礦床的成礦理論研究多集中在單礦床的成礦年代、流體性質(zhì)及演化、成礦模式及資源潛力[5-14]或控礦巖體的年代學(xué)、地球化學(xué)及巖礦關(guān)系[15-21]等方面，對(duì)區(qū)域礦床時(shí)空分布、成因聯(lián)系及資源特征缺少總結(jié)研究。本文在系統(tǒng)搜集華北地區(qū)稀土礦床成礦資料的基礎(chǔ)上，系統(tǒng)梳理了各類稀土礦床類型的時(shí)空分布、成礦特征及構(gòu)造環(huán)境，總結(jié)華北地區(qū)稀土礦床的產(chǎn)出規(guī)律，希望為下一步找礦方向及預(yù)測(cè)工作提供依據(jù)。

1 華北稀土資源現(xiàn)狀

華北地區(qū)共發(fā)育各規(guī)模礦床24處，大型—超大型稀土礦床集中分布在內(nèi)蒙古自治區(qū)和山東省境內(nèi)，河北、河南、山西等地也有稀土礦床產(chǎn)出，但規(guī)模多以小型或礦點(diǎn)為主(圖1)。

內(nèi)蒙古地區(qū)重要稀土礦床主要為白云鄂博超大型火成碳酸巖型REE-Nb礦、阿拉善右旗桃花拉山變質(zhì)型稀土礦、三道溝復(fù)合內(nèi)生型稀土礦。此外，內(nèi)蒙古地區(qū)發(fā)現(xiàn)共生或伴生稀土元素的稀有礦床眾多，包括武川縣產(chǎn)出趙井溝鈮鉭礦和潘家溝鈮鉭礦點(diǎn)、錫林浩特發(fā)現(xiàn)石灰窯鈮鉭銣鋰礦床、鑲黃旗加不斯鉭銣鋰礦、東七一山超大型銣螢石礦等。

山東省稀土礦床主要產(chǎn)地為微山縣郗山及蘭陵縣龍寶山，稀土資源儲(chǔ)量占全國(guó)約8%。微山縣郗山稀土礦成礦元素以輕稀土為主，是我國(guó)三大輕稀土資源基地之一。20世紀(jì)70年代勘查評(píng)價(jià)認(rèn)為，郗山稀土礦為我國(guó)一處著名的中大型輕稀土礦床；20世紀(jì)90年代末期，郗山礦區(qū)外圍發(fā)現(xiàn)了一批小型稀土礦床和礦點(diǎn)，同時(shí)發(fā)現(xiàn)龍寶山稀土礦[23]。

河北省已發(fā)現(xiàn)的稀土礦床類型較為豐富，包括風(fēng)化殼—沉積型、霞石正長(zhǎng)巖型、偉晶巖型等多種類型。但各類型礦床多呈礦點(diǎn)產(chǎn)出，規(guī)模較小。河北武安市暴莊稀有稀土礦為典型風(fēng)化殼—沉積型，礦化元素多為輕稀土[14]。河北內(nèi)生稀土礦床主要分布在陽原縣響水溝、懷安縣右所堡、宣化縣黑渣峪—平泉—隆化和阜平等地，主要礦化元素為鑭、鈰和釔等。

河南省稀土金屬礦化主要位于豫南靠近秦嶺—大別造山帶區(qū)域，東秦嶺北部沿黑溝—欒川—確山深大斷裂帶兩側(cè)形成有EW向展布的富堿侵入巖帶[24]。在方城北部的宋墳、雙山、魚池正長(zhǎng)巖體顯示較好的稀土金屬礦化[20,25]。此外，河南、山西2省外生稀土稀有金屬成礦潛力較大，主要與華北地區(qū)的G層鋁(黏)土礦化層相關(guān)。據(jù)近年勘探工作，在山西省沁園大峪、平陸曹川、陽泉地區(qū)、五臺(tái)白家莊等鋁土礦區(qū)[26]及豫西地區(qū)的郁山[27]、陜縣—澠池—新安—濟(jì)源等鋁黏土礦區(qū)[25]均發(fā)現(xiàn)稀有、稀土元素達(dá)工業(yè)品位。

圖1 華北地區(qū)稀土礦分布(據(jù)文獻(xiàn)[22]修改)Fig.1 Distribution map of rare earth elements deposits in North China(revised according to the reference[22])

2 華北稀土礦成因類型

自顯生宙以來，華北地區(qū)經(jīng)歷了多次板塊間的俯沖拼貼事件,而具多樣的構(gòu)造背景，為該區(qū)多樣化的稀土礦床發(fā)育提供了構(gòu)造條件[28]。華北板塊與其北部的西伯利亞板塊、微塊體在古生代期間發(fā)育拼貼碰撞事件，整個(gè)古生代構(gòu)造—巖漿活動(dòng)頻發(fā)[29-30]。華北板塊南部于印支期發(fā)育古秦嶺洋的俯沖消減，形成秦嶺—大別和蘇魯造山帶，也形成了大量三疊—侏羅紀(jì)不同性質(zhì)的巖漿巖。而燕山期以來同時(shí)發(fā)生古太平洋俯沖、華北克拉通減薄、地幔柱上涌等多種構(gòu)造事件，使得燕山期成為我國(guó)重要的構(gòu)造—巖漿—成礦期[31]。華北地區(qū)在不同構(gòu)造背景下有不同成因類型礦床的形成，其成礦類型主要包括沉積變質(zhì)型、火成碳酸巖型、堿性巖漿巖型、偉晶巖型和離子吸附型，典型礦床見表1。

2.1 沉積變質(zhì)型稀土礦

華北地區(qū)沉積變質(zhì)型稀土礦主要產(chǎn)于龍首山地塊內(nèi)中元古代龍首山群，典型礦床為阿拉善桃花拉山小型稀土礦和都拉溝北稀土礦。成礦過程經(jīng)歷了原生沉積礦化和后期熱液富集成礦等多階段成礦作用，成礦具多期多階段性。早期原生沉積時(shí)，稀土稀有元素等成礦物質(zhì)在火山巖漿活動(dòng)及熱液活動(dòng)作用下發(fā)生初步富集和沉淀，但成礦規(guī)模較小。后期的巖漿熱液、變質(zhì)流體等作用下，使得原生沉積巖層發(fā)生熱液交代或變質(zhì)作用，成礦物質(zhì)在熱液流體的重新萃取、遷移下，在有利的沉積構(gòu)造內(nèi)富集成礦。

根據(jù)目前研究程度，華北地區(qū)沉積變質(zhì)型稀土礦床含礦層位為條帶狀大理巖、角閃片巖、鈣質(zhì)片巖。礦層與圍巖呈漸變關(guān)系，并可見同步褶皺現(xiàn)象，局部為斷層接觸。礦石自然類型分為大理巖型(褐鐵礦化大理巖、黑云母大理巖)和片巖型(黑云方解片巖、綠泥鈣質(zhì)片巖、方解黑云片巖)兩種。大理巖型礦石組成的礦體呈夾層狀產(chǎn)于片巖型礦石中，層位穩(wěn)定，在走向和傾向上漸變?yōu)槠瑤r型礦石，二者呈過渡相變關(guān)系。礦體頂?shù)装鍑鷰r一般為條帶狀大理巖，局部地段的圍巖為花崗質(zhì)混合巖，巖石穩(wěn)定性較強(qiáng)。礦石結(jié)構(gòu)為不等?；◢徸兙ЫY(jié)構(gòu)、花崗變晶結(jié)構(gòu)、花崗鱗片變晶結(jié)構(gòu)，礦石構(gòu)造有塊狀構(gòu)造、片狀構(gòu)造。兩種不同類型的礦石中主要工業(yè)礦物為鈮鐵礦、鐵鐵金紅石、獨(dú)居石、易解石、褐簾石、磷灰石、鋯石。其中，含鈮獨(dú)立礦物有鈮鐵礦、欽鐵金紅石、易解石，含稀土獨(dú)立礦物有獨(dú)居石、易解石、褐簾石，含磷獨(dú)立礦物有磷灰石、獨(dú)居石。稀土元素亦可呈分散狀態(tài)以類質(zhì)同象存在于其他副礦物及脈石礦物之中。

沉積變質(zhì)型稀土礦床往往發(fā)育強(qiáng)烈的圍巖蝕變，蝕變類型多樣，主要包括褐鐵礦化、黑云母化、白云母化、磷酸鹽化、鉀鈉長(zhǎng)石化、磁鐵礦化、黃鐵礦化、碳酸鹽化、硅化、重晶石化、螢石化等，其生成順序大致分兩期：早期主要與稀土元素沉淀有關(guān)，生成礦物以獨(dú)居石為主，其次有微量磷釔礦；晚期以大量磷灰石的生成為特征，并見其有獨(dú)居石、鈮鐵礦和欽鐵金紅石的細(xì)小包體，局部富集構(gòu)成條帶狀(與變質(zhì)條帶方向基本一致)，足以說明它是在鈮、稀土礦化之后熱液作用下形成。礦區(qū)內(nèi)可見呂梁期閃長(zhǎng)巖和加里東晚期花崗巖，且變形為片麻狀，后期的巖漿和構(gòu)造作用為疊加變質(zhì)成礦提供了更多可能。

2.2 火成碳酸巖型稀土礦

華北地區(qū)火成碳酸巖型稀土礦典型礦床包括白云鄂博鈮稀土鐵礦主礦區(qū)、東礦區(qū)、西礦區(qū)和主東礦境外底盤、都拉哈拉等鐵稀土礦床，同時(shí)在山東萊蕪胡家莊稀土礦區(qū)和微山縣郗山稀土礦區(qū)內(nèi)也見火成碳酸巖發(fā)育。該類型稀土礦成礦潛力巨大，白云鄂博稀土礦鐵礦床規(guī)模為超大型。該類稀土礦床受控于火成碳酸巖的產(chǎn)出狀態(tài)，成礦物質(zhì)直接來源于碳酸巖漿?；鸪商妓釒r成因不同于沉積碳酸鹽巖，相應(yīng)地在巖石產(chǎn)狀、結(jié)構(gòu)構(gòu)造及地球化學(xué)等方面均有差異。火成碳酸巖呈巖脈或巖墻狀產(chǎn)出，或平行于不同巖層接觸面而呈層狀，或與圍巖有一定的夾角?；鸪商妓釒r尖滅于圍巖的地方,往往會(huì)分枝發(fā)育分枝細(xì)脈或呈鋸齒狀接觸[32]。巖漿型碳酸巖富集微量元素Ba、Th、Nb、REE,而U、Zr和Hf則出現(xiàn)負(fù)異常, REE與微量元素含量具正相關(guān)性[33]。該類碳酸巖碳同位素值(δ13C)接近正常地幔值[34](-5%±2%),氧同位素值(δ18O)也較沉積型碳酸巖更低。此外,氫氧同位素、硫同位素等也可以有效區(qū)分兩類碳酸巖,火成碳酸巖內(nèi)全巖、重晶石或黃鐵礦的硫同位素接近零或更低?；鸪商妓釒r成礦，其礦體周邊也往往發(fā)育強(qiáng)烈的圍巖蝕變，其中與稀土礦床關(guān)系最密切的蝕變類型為鈉氟交代作用。氟主要與鈣質(zhì)巖石發(fā)生反應(yīng)，主要礦物組合為螢石、氟碳鈰礦、獨(dú)居石、鈮鐵礦、金紅石、鈮鐵金紅石、磁鐵礦、赤鐵礦、磷灰石和重晶石等。鈉主要在硅質(zhì)較高的巖石中聚集，表現(xiàn)為霓石化、鈉閃石化、鈉長(zhǎng)石化、黑云母化和金云母化[35]。

表1 華北地區(qū)典型稀土稀有金屬礦床成礦信息

白云鄂博鈮稀土鐵礦床中稀土礦體含礦碳酸巖的上述地質(zhì)和地球化學(xué)特征都有不同的解釋，也導(dǎo)致稀土礦化成因爭(zhēng)執(zhí)不休。白云鄂博稀土礦體的賦礦碳酸巖從結(jié)構(gòu)來說，分為粗粒和細(xì)粒白云巖，其中細(xì)粒白云巖在地球化學(xué)性質(zhì)上更接近深源或幔源特征，但也多少受到地殼或海水的交換和混合作用[33]。而粗粒白云巖具更低的SiO2、REE和C-O同位素組成等，具有沉積碳酸鹽巖特征。白云鄂博鈮稀土鐵礦區(qū)其他位置可見碳酸巖強(qiáng)發(fā)育，說明區(qū)域內(nèi)有過深源碳酸巖漿侵入活動(dòng)，而礦區(qū)內(nèi)廣泛的蝕變反應(yīng)以及靠近碳酸巖接觸的石英巖內(nèi)發(fā)生了非常明顯的霓長(zhǎng)巖化現(xiàn)象[36]，可能的解釋是礦區(qū)內(nèi)既發(fā)育沉積型碳酸鹽巖，也發(fā)育巖漿型碳酸巖，二者的化學(xué)組成及同位素組成等方面可能都遭受后期的擾動(dòng)。但是主要的成礦物質(zhì)來源可能由火成碳酸巖漿及其熱液來提供，這種成礦模式可以允許具典型沉積結(jié)構(gòu)特征的碳酸鹽巖存在。白云鄂博鈮稀土鐵礦床礦石類型復(fù)雜，團(tuán)塊狀礦石中穿插有含稀土礦物的螢石脈、方解石脈、氟碳鈰礦脈等，有強(qiáng)烈的與稀土礦化有關(guān)的圍巖蝕變，礦石中脈狀螢石、石英中的流體包裹體中富CO2及含稀土子礦物[37]，種種跡象均顯示稀土礦床更具內(nèi)生成因的屬性。

2.3 堿性巖漿巖型稀土礦

華北地區(qū)與堿性巖有關(guān)巖漿型稀土礦典型礦床包括微山縣郗山村中型稀土礦、蒼山縣龍寶山小型稀土礦、淄博市西石馬小型稀土礦、內(nèi)蒙古三道溝小型磷稀土礦六號(hào)脈、棋桿梁小型磷稀土礦、巴音敖包稀土礦點(diǎn)、伊很查汗稀土礦點(diǎn)。此外具成礦潛力的堿性巖體還包括河南方城北部宋墳—雙山—魚池一帶，河北興隆麻地和遷西漢兒莊等地堿性花崗巖，雖有礦化但多未形成礦產(chǎn)地。成巖成礦時(shí)代為新太古代—古元古代和燕山期。

巖漿熱液型稀土礦床的形成與堿性正長(zhǎng)巖類或堿性花崗巖類巖漿活動(dòng)密切相關(guān)，礦體多直接賦存于該類侵入巖內(nèi)部或與圍巖接觸帶部位，成礦的巖性專屬性較強(qiáng)，主要巖石類型為(含霓)輝石正長(zhǎng)(斑)巖、斑狀正長(zhǎng)巖、正長(zhǎng)斑巖、石英堿長(zhǎng)正長(zhǎng)巖、二長(zhǎng)斑巖等。華北地區(qū)面型分布的成礦堿性侵入巖體多形成于燕山期，巖漿高度分異演化，地球化學(xué)具極度富堿，稀土總量高且輕稀土高度富集，微量元素富集Rb、Ba、Sr等大離子親石元素, 虧損Nb、Ta、Zr等高場(chǎng)強(qiáng)元素,具富集地幔來源的特征[38-39]，這類巖漿活動(dòng)可能是華北地區(qū)中生代伸展構(gòu)造體制下克拉通減薄作用的結(jié)果[40]。蘭陵龍寶山堿性巖體ISr值為0.707 766，全巖氧同位素值(δ18O)為7.6‰～11.7‰，該區(qū)龍寶山稀土礦的鍶同位素(87Sr/86Sr)、氧和鉛同位素與之類似[41]。這表明該類礦床的成礦物質(zhì)直接來源于巖漿內(nèi)部，稀土稀有元素的富集是由于該類侵入巖體獨(dú)特的巖漿分異演化方式、巖漿—熱液轉(zhuǎn)變及巖漿熱液的蝕變作用所致。

堿性巖體的成礦作用經(jīng)歷堿性巖漿演化階段—偉晶巖巖漿階段—高溫?zé)嵋弘A段(450～350 ℃)—低溫?zé)嵋弘A段(<350 ℃)，工業(yè)意義的礦化形成于低溫?zé)嵋弘A段[6,42]。巖漿演化階段主要體現(xiàn)在不同于一般花崗巖造巖礦物的結(jié)晶順序，含礦堿性花崗巖長(zhǎng)石、石英在先，含鐵硅酸鹽礦物在后，各種副礦物及稀有稀土礦物大多偏后[43]。堿性花崗質(zhì)巖漿演化后期往往形成偉晶巖或碳酸巖，在內(nèi)蒙古巴爾哲“八○一”稀土礦區(qū)內(nèi)可見含礦堿性巖體的巖相變化特征為巖體內(nèi)部為偉晶巖，向外依次為強(qiáng)鈉長(zhǎng)石化鈉閃石花崗巖帶、中鈉長(zhǎng)石化鈉閃石花崗巖帶、弱鈉長(zhǎng)石化鈉閃石花崗巖帶、似斑狀堿性花崗巖帶。由此可見，偉晶巖漿活動(dòng)是堿性花崗質(zhì)巖漿活動(dòng)分異演化直至成礦的一部分。微山縣郗山稀土礦包裹體證明硅酸鹽巖漿演化晚期，逐漸分異出富碳酸鹽、硫酸鹽而貧硅的熔體[6]。

2.4 偉晶巖型稀土礦

華北地區(qū)偉晶巖型稀土礦主要集中在山東地區(qū)，以萊西市塔埠頭小型稀土礦、五蓮大珠子稀土礦點(diǎn)、內(nèi)蒙古察汗溝礦點(diǎn)、山道壩礦點(diǎn)、沙波子礦點(diǎn)、召林溝礦點(diǎn)、搗拉窯子礦點(diǎn)和查干陶勒蓋礦點(diǎn)為代表。該類礦床礦體直接賦存于偉晶巖內(nèi)，發(fā)育較弱的蝕變作用，可見鈉長(zhǎng)石化、鉀長(zhǎng)石化、碳酸鹽化、蛭石化及黃鐵礦化等，稀土、稀有和放射性等多種有益元素的礦化以褐簾石、氟碳鈰鑭礦、鋯石、榍石、釷石等礦物產(chǎn)出。賦存于花崗偉晶巖內(nèi)的礦體呈板狀，礦體長(zhǎng)30～60 m不等，平均厚度1.57～7.47 m，延深7～43 m。

含礦不等粒偉晶花崗巖的侵位受控于NE向、NW向斷裂及荊山群野頭組大理巖的層間裂隙，其同位素年齡(SHRIMP U-P)為(154±6) Ma、(160±3) Ma，屬中生代侏羅紀(jì)，由此認(rèn)為該稀土礦的成礦時(shí)代為燕山早期。燕山早期花崗質(zhì)巖漿沿?cái)嗔褬?gòu)造侵入，稀土礦物從花崗偉晶巖期開始產(chǎn)生礦化。在偉晶巖漿內(nèi)部還產(chǎn)生了鉀、鈉等交代作用。隨著溫度的進(jìn)一步下降，偉晶巖漿中的稀土礦物開始結(jié)晶、分異和富集，最終形成具有工業(yè)價(jià)值的稀土礦。

2.5 離子吸附型稀土礦

華北地區(qū)離子吸附型稀土礦床的經(jīng)濟(jì)意義雖較內(nèi)生成因稀土礦床低，但由于其主要賦存于華北地區(qū)廣泛分布的鋁土礦內(nèi)且缺少足夠的注意，因此對(duì)華北地區(qū)各鋁土礦床的稀土元素重新進(jìn)行檢測(cè)分析有望擴(kuò)大該類礦床規(guī)模。伴隨鋁土礦化事件，華北地區(qū)離子吸附型稀土礦主要產(chǎn)在山西省內(nèi)沁園大峪、平陸曹川、陽泉地區(qū)、五臺(tái)白家莊等鋁土礦區(qū)，河南西部郁山、陜縣、澠池、新安、濟(jì)源等鋁黏土礦區(qū)，河北省內(nèi)暴莊鋁土礦區(qū)。鋁土—稀有—稀土礦化層產(chǎn)于中石炭統(tǒng)底部，與中奧陶及下奧陶統(tǒng)灰?guī)r呈平行不整合接觸。山西省平陸曹川鋁土巖的40Ar/39Ar坪年齡為(318.9±3) Ma[26]，代表了稀土元素礦化時(shí)期為晚石炭世早期。

3 成礦規(guī)律

3.1 時(shí)間分布特征

華北地區(qū)稀土礦床成礦歷史悠久，多個(gè)地質(zhì)時(shí)代、多種構(gòu)造背景下均發(fā)育有稀土金屬礦化事件，成礦作用呈多期次性。根據(jù)主要典型礦床的成礦年代學(xué)研究結(jié)果顯示，華北地區(qū)稀土金屬成礦期主要形成于新太古代、古元古代、中元古代、石炭紀(jì)、華力西期及燕山期。

新太古代稀土成礦期主要為巖漿分異演化成礦，成礦巖漿為新太古代—古元古代基性—酸性巖脈。該期基性巖脈或酸性巖脈內(nèi)發(fā)育富集稀土元素的有用礦物磷灰石，含稀土磷灰石富集程度高達(dá)工業(yè)品位構(gòu)成礦體。該成礦期以三道溝小型磷稀土礦6號(hào)脈、棋桿梁磷稀土礦為主，礦化發(fā)育在含磷透輝巖脈及透輝鉀長(zhǎng)巖脈內(nèi)。稀土元素賦存于磷灰石內(nèi)，有用礦物呈細(xì)脈狀、透鏡狀、團(tuán)塊狀產(chǎn)于透輝巖脈及鉀長(zhǎng)巖脈內(nèi)。含稀土磷透輝巖脈和透輝鉀長(zhǎng)巖脈侵入至中太古界集寧巖群變質(zhì)建造中，同時(shí)被南梁山平移斷層和半溝村北平移斷層切割。磷灰石內(nèi)稀土元素富集是巖漿分異演化晚期產(chǎn)物，礦化時(shí)間與基性巖脈同期，形成于新太古代至古元古代。

古元古代稀土成礦期發(fā)育有巖漿巖型巴音敖包、伊很查汗礦點(diǎn)、沉積變質(zhì)型桃花拉山小型稀土礦、都拉溝北礦點(diǎn)和偉晶巖型察汗溝、山道壩、沙波子、召林溝、搗拉窯子等稀土礦點(diǎn)。桃花拉山小型稀土礦為與火山活動(dòng)有關(guān)的同沉積成礦，稀有、稀土等有益成礦物質(zhì)由火山活動(dòng)中揮發(fā)分搬運(yùn)，在碳酸巖結(jié)晶成巖過程中富集成礦，后期巖漿熱變質(zhì)事件可能導(dǎo)致成礦物質(zhì)進(jìn)一步富集。礦體呈似層狀、透鏡狀產(chǎn)于古元古界二道凹群下巖組上段的條帶狀大理巖夾角閃片巖、薄層狀鈣質(zhì)片巖內(nèi)。礦體特征顯示明顯的同沉積礦化特征，因此礦化時(shí)間與沉積事件同期。二道凹群內(nèi)黑云角閃片巖Rb-Sr等時(shí)線年齡為1 773 Ma，黑云石英片巖中鋯石U-Pb年齡為 1 732 Ma、2 120 Ma，含黑云斜長(zhǎng)石英巖和角閃黑云片巖的Rb-Sr等時(shí)線年齡為(2 389.9±46) Ma[45]，因此二道凹群同沉積礦化年齡為新元古代。

中元古代稀土成礦期與位于華北克拉通北部中元古代巖漿活動(dòng)有關(guān)，該期巖漿活動(dòng)形成大量基性火山巖墻和火成碳酸巖漿[46]。中元古代時(shí)期，華北克拉通北部發(fā)育有中元古代渣爾泰—白云鄂博裂谷系，其構(gòu)造背景被認(rèn)為是哥倫比亞超大陸于中元古代(～1.4 Ga)發(fā)生裂解的響應(yīng)[47]。華北地區(qū)該期成礦事件以白云鄂博超大型稀土礦床為代表，明確礦床地質(zhì)特征為礦體呈層狀產(chǎn)于碳酸巖內(nèi)。關(guān)于含礦碳酸巖是火成碳酸巖漿成因還是組成白云鄂博群的“H8”白云巖；礦床成因方面，礦化是碳酸巖漿成礦[48]還是類似于上文“桃花拉山”火山噴溢—沉積成礦[49]亦或其他成礦模式；成礦時(shí)代方面，是中元古代成礦[5]還是加里東期成礦[10]亦或多期成礦，都存在爭(zhēng)議。白云鄂博礦區(qū)成礦元素具多樣性，多種元素的成礦規(guī)模為世界罕見的超大型，其所處構(gòu)造環(huán)境自古元古代哥倫比亞超大陸裂解以來，顯生宙又受興蒙造山作用影響，因此認(rèn)為其成礦時(shí)代可能具多期性。大裂谷環(huán)境下火成碳酸巖是稀土礦化的有利條件[42]，因此初步認(rèn)為白云鄂博稀土礦床為中元古代碳酸巖漿型礦床。

石炭紀(jì)稀土成礦期為分布于華北克拉通內(nèi)部的鋁土—稀有—稀土礦化事件，石炭紀(jì)風(fēng)化林濾地質(zhì)作用不僅產(chǎn)生了華北地區(qū)G層鋁土礦化層，同時(shí)伴有稀土稀有元素的礦化。華北地區(qū)鋁土礦內(nèi)的稀土稀有元素礦化，多是在原鋁土礦層內(nèi)經(jīng)過此后勘探而發(fā)現(xiàn)。稀有稀土元素以離子狀態(tài)吸附于鋁土或粘土礦物表面，因此成礦類型為離子吸附型稀土稀有礦床。該期稀土元素的風(fēng)化林濾成礦作用主要產(chǎn)在山西省內(nèi)沁園大峪、平陸曹川、陽泉地區(qū)、五臺(tái)白家莊等鋁土礦區(qū)，河南西部郁山、陜縣、澠池、新安、濟(jì)源等鋁黏土礦區(qū)，河北省內(nèi)暴莊鋁土礦區(qū)。華北克拉通內(nèi)G層鋁土礦為奧陶系馬家溝組灰?guī)r之上的鋁土礦層，是我國(guó)鋁土資源重要的產(chǎn)出層位[50]。該層鋁土—稀有—稀土礦化層產(chǎn)于中石炭統(tǒng)底部，與中奧陶及下奧陶統(tǒng)灰?guī)r呈平行不整合接觸。山西省平陸曹川鋁土巖的40Ar/39Ar坪年齡為(318.9±3)Ma[26]，代表了稀土元素礦化時(shí)期為晚石炭世早期。

燕山期是我國(guó)北方巖漿型稀土稀有礦床的主要成礦時(shí)代，稀土金屬成礦多與該期廣泛產(chǎn)出的正長(zhǎng)巖類和堿性花崗巖類相關(guān)。目前發(fā)現(xiàn)的該成礦期的礦產(chǎn)地包括山東微山縣郗山中型稀土礦、淄博市西石馬小型稀土礦、蒼山縣龍寶山小型稀土礦、萊西望城塔阜頭小型稀土礦和五蓮大珠子礦點(diǎn)。燕山期是華北地區(qū)構(gòu)造體制轉(zhuǎn)折的關(guān)鍵時(shí)期，區(qū)域上由擠壓構(gòu)造體制轉(zhuǎn)化為伸展構(gòu)造體制，由EW向轉(zhuǎn)變?yōu)镹NE向的盆嶺構(gòu)造格局[40]。構(gòu)造體制轉(zhuǎn)變導(dǎo)致在華北東部形成大量中生代巖漿巖[51]，其中具稀土金屬礦化的巖漿巖包括魯西郗山—龍寶山堿性雜巖體、萊蕪堿性巖、萊西市花崗偉晶巖，內(nèi)蒙東部巴爾哲堿性花崗巖、武川趙井溝正長(zhǎng)花崗巖，河南方城北堿性巖體，河北興隆麻地和遷西漢兒莊堿性花崗巖等。堿性巖體成巖時(shí)代多集中于120～130 Ma[19，52]，而稀土成礦年齡介于110～135 Ma[15，53-54]，成礦元素的富集由于巖漿內(nèi)富稀土礦物的直接結(jié)晶演化或巖漿期后熱液內(nèi)含礦揮發(fā)分的分解。

3.2 空間分布特征

整體而言，華北地區(qū)稀土金礦礦床主要分布于阿拉善右旗—白云鄂博—扎魯特旗一帶、方城北—微山一帶及華北克拉通內(nèi)部，呈點(diǎn)狀分布，形成3大稀有金礦礦化帶。其中，前兩者稀有金礦礦化帶與華北陸塊周緣構(gòu)造縫合帶密切相關(guān)，阿拉善右旗—白云鄂博—扎魯特旗稀土金礦礦化帶沿華北克拉通北緣或陸緣增生帶分布，而方城北—微山稀土金屬礦化帶沿秦嶺—大別造山帶分布。

阿拉善右旗—白云鄂博—扎魯特旗一帶稀土礦床的EW向展布特征與該區(qū)顯生宙構(gòu)造單元格局顯示良好的吻合關(guān)系，它們均處近EW展布的華北克拉通北緣或陸緣增生造山帶內(nèi)部。其中，桃花拉山稀土金屬礦床于桃花拉山復(fù)式背斜的南翼，沙口—吊吊山—查干德爾斯壓扭性斷裂帶內(nèi)，大地構(gòu)造位置處龍首山地塊南緣，南為華北克拉通，北部阿拉善地塊以查干楚魯蛇綠巖帶與興蒙造山帶相連[55]。白云鄂博稀土礦大地構(gòu)造位置處于烏蘭布拉格以南與白銀角拉克—寬溝大斷裂交匯處[7]，而烏蘭布拉格斷裂被認(rèn)為華北克拉通邊緣斷裂[56]?！鞍恕鹨弧毕⊥恋V古生代大地構(gòu)造位置處于蘇左旗—西烏旗晚古生代弧盆系內(nèi)[17]，為華北陸塊與西伯利亞板塊之間的增生造山帶內(nèi)部。阿拉善右旗—白云鄂博—扎魯特旗一帶經(jīng)歷了前寒武紀(jì)陸緣裂谷、古生代復(fù)雜增生造山作用，并于燕山期受到古太平洋俯沖影響，構(gòu)造—巖漿熱作用活躍，尤其在裂谷構(gòu)造背景及后造山階段內(nèi)形成大量高分異堿性花崗巖或正長(zhǎng)花崗巖，該類巖漿及熱液是形成區(qū)域稀土稀有礦化的有利條件。

方城北—魯西—萊州一帶稀土金屬礦化帶與秦嶺—大別造山帶的展布方向較為一致，均位于秦嶺—大別造山帶北側(cè)華北陸塊南緣區(qū)域內(nèi)。該成礦帶EW向連續(xù)產(chǎn)出有萊西塔埠頭偉晶巖型稀土礦、萊蕪胡家莊堿性巖—碳酸巖型稀土礦、龍寶山堿性巖型稀土礦、微山縣郗山稀土礦以及位于河南省內(nèi)方城北堿性巖型稀土礦化。這些稀土金屬的礦床礦體賦存于相應(yīng)的堿性正長(zhǎng)巖和堿性花崗巖內(nèi)，全巖礦化或以含礦螢石脈、石英重晶石脈或石英方解石脈等脈狀形式產(chǎn)出。因此，礦床的EW向帶狀分布受控于華北板塊南緣侏羅—白堊紀(jì)期間劇烈發(fā)育的堿性巖漿活動(dòng)。含礦侵入巖體多為板內(nèi)伸展體制下具高度分異演化的特征，地球化學(xué)具極度富堿，稀土總量高且輕稀土高度富集，微量元素富集Rb、Ba、Sr等大離子親石元素, 虧損Nb、Ta、Zr等高場(chǎng)強(qiáng)元素,具富集地幔來源的特征[39]，這類巖漿活動(dòng)可能是華北地區(qū)中生代伸展構(gòu)造體制下克拉通減薄作用的結(jié)果[40]。

華北克拉通內(nèi)部點(diǎn)狀分布的稀土金礦礦床屬于伴生于鋁土礦的外生金屬礦床，成礦類型為離子吸附型。該類礦床的分布沒有明顯的方向性，主要與區(qū)域內(nèi)部已發(fā)現(xiàn)的鋁土礦區(qū)地點(diǎn)有關(guān)，可能受控于古地理位置和古地形等因素[57-58]。華北克拉通內(nèi)部離子吸附型礦床或礦化點(diǎn)在山西、河南和河北內(nèi)部產(chǎn)出較多，例如山西省沁園大峪、平陸曹川、陽泉地區(qū)、五臺(tái)白家莊等鋁土礦區(qū)、豫西地區(qū)的郁山、陜縣—澠池—新安—濟(jì)源等地，均產(chǎn)在已發(fā)現(xiàn)鋁土礦內(nèi)。相對(duì)而言，處于板塊縫合帶附近的山東、河南南部、河北北部及內(nèi)蒙古未見此類礦床的報(bào)道。

4 控礦因素與找礦方向

華北地區(qū)稀土資源儲(chǔ)量豐富，成礦類型眾多。不同成因類型稀土礦床的形成是不同的構(gòu)造背景、沉積及巖漿等綜合作用下的結(jié)果。通過對(duì)華北地區(qū)各類成因類型典型礦床的控礦要素的整理分析，總結(jié)了區(qū)域構(gòu)造、地層及巖漿等方面的控礦意義，在今后稀土礦床的勘探研究中可以作為有利的成礦條件進(jìn)行勘探部署工作。

4.1 地球動(dòng)力學(xué)背景與稀土金屬成礦

華北地區(qū)地質(zhì)演化歷史悠久，不同的地球動(dòng)力學(xué)背景下形成具有獨(dú)特的構(gòu)造—沉積—巖漿—變質(zhì)事件組合，為不同類型稀土礦床的產(chǎn)生提供了良好條件。華北地區(qū)古老基底發(fā)育太古宙高級(jí)變質(zhì)巖，是賦存透輝石型磷—稀土礦的有利巖石條件，形成了三道溝巖漿熱液型稀土礦床。在太古宙—古元古代陸塊邊緣發(fā)育裂陷槽或裂谷帶，是形成古元古代沉積變質(zhì)型鈮稀土礦的有利條件。中元古代伴隨哥倫比亞超大陸裂解，在華北陸塊北緣形成白云鄂博裂谷，海相基性—中酸性火山噴發(fā)活動(dòng)及火成碳酸巖漿劇烈，是火成碳酸巖型或噴流—沉積型鐵鈮稀土礦床的有利構(gòu)造條件。華北地區(qū)于中生代受濱西太平洋活動(dòng)大陸邊緣構(gòu)造環(huán)境的強(qiáng)烈影響，殼幔作用劇烈，形成了雄偉的大興安嶺火山—巖漿構(gòu)造帶，大量地球深部成礦物質(zhì)在巖漿—熱液作用下活化、遷移，是與陸相中酸性火山—侵入巖漿熱液相關(guān)的鈮稀土等礦床的有利條件。

4.2 區(qū)域性深大斷裂與稀土金屬成礦

礦床的形成過程中，成礦流體的運(yùn)移和成礦物質(zhì)的沉淀、定位空間以及其形成的保存條件都與構(gòu)造息息相關(guān)，因此構(gòu)造是成礦控制地質(zhì)因素中的首要因素。

區(qū)域性深斷裂構(gòu)造帶對(duì)稀土金屬成礦的控制作用顯著。區(qū)域性深斷裂構(gòu)造帶均為超殼斷裂，有的甚至切穿了巖石圈，所以它們是地幔物質(zhì)上涌的通道。而與其有成生聯(lián)系的次斷裂或裂隙構(gòu)造帶往往就是成礦物質(zhì)沉淀定位的空間。另一方面，這些深斷裂構(gòu)造帶具有活動(dòng)時(shí)間長(zhǎng)的特點(diǎn)，所以在其一側(cè)或兩旁常分布形成不同時(shí)代的礦床。例如巴爾哲含稀土堿性花崗巖來源于上地幔；華北板塊北緣深斷裂帶兩側(cè)分布不同時(shí)代形成的鐵、鈮、稀土礦床、鐵、銅、鎳、鉛、鋅、金、螢石等礦床。

4.3 火山—沉積作用與稀土金屬成礦

地槽發(fā)育初期，劇烈火山巖漿作用帶來大量的揮發(fā)組分和稀有、稀土等有益元素，在同沉積過程中成礦物質(zhì)就地卸載沉淀，沉積成巖過程中直接伴隨稀土、稀有金屬的礦化。隨著褶皺隆起及區(qū)域變質(zhì)和蝕變作用等因素，原沉積物發(fā)生進(jìn)一步變化，CO2與H2O沿裂隙或破碎帶流動(dòng)，使成礦物質(zhì)再次活化、遷移、富集。華北地區(qū)，阿拉善群中桃花拉山鈮稀土礦床即在地槽發(fā)育初期，劇烈火山巖漿與沉積作用下形成。

4.4 巖漿及期后熱液與稀土金屬成礦

華北地區(qū)與巖漿及期后熱液有關(guān)的內(nèi)生稀土金屬礦床眾多，其中白云鄂博鐵鈮稀土礦床與碳酸巖漿噴發(fā)活動(dòng)有直接關(guān)系，巴爾哲鈮稀土礦的含礦母巖為堿性花崗巖，山東郗山巖漿熱液型稀土礦床受濟(jì)南造山中期侵入巖亞相、郗山后造山正長(zhǎng)巖組合、郗山細(xì)粒含霓輝石英正長(zhǎng)巖控制。塔埠頭式偉晶巖型稀土礦床受招遠(yuǎn)造山早期侵入巖亞相、玲瓏—昆崳山造山早期片麻狀花崗巖組合、筆架山偉晶不等粒花崗巖的控制，礦體主要賦存于該巖體晚期形成的偉晶巖脈內(nèi)。堿性正長(zhǎng)巖或堿性花崗巖類是十分有利的稀土金屬的成礦物質(zhì)來源，這類巖漿在演化后期形成富含揮發(fā)分的巖漿熱液，并攜帶稀土元素構(gòu)成含礦熱液，稀土金屬礦體往往賦存于堿性正長(zhǎng)巖和堿性花崗巖雜巖體內(nèi)的蝕變帶部位，因此堿性雜巖體內(nèi)的鈉—氟蝕變帶是尋找?guī)r漿熱液型稀土礦床的有利部位。

4.5 元素地球化學(xué)背景與稀土金屬成礦

稀土元素地球化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定，在巖漿、變質(zhì)等地質(zhì)作用過程中其含量相對(duì)穩(wěn)定。也正因如此，稀土元素在地球表層生態(tài)地質(zhì)作用過程中可以得到很好的富集，且不同巖石構(gòu)造單元其背景值出現(xiàn)分化差異[59]。唐坤等[60]創(chuàng)新性地研究了華北地球化學(xué)走廊內(nèi)稀土元素富集與大地構(gòu)造單元、土壤類型、自然景觀和降雨量之間的關(guān)系：興蒙造山帶→華北克拉通→南蘇魯造山帶稀土背景依次升高；半干旱草原區(qū)→山地丘陵區(qū)→沖積平原區(qū)稀土背景依次升高；棕壤—褐土較灰鈣土—棕鈣土帶和黑鈣土—栗鈣土—黑壚土帶稀土背景值高；華北北方降雨量低，其稀土背景值低于華北南部降雨量高處。因此，華北克拉通南部、南蘇魯造山帶、棕壤—褐土較灰鈣土—棕鈣土帶和沖積平原區(qū)、降雨量高處是有利的稀土礦地球化學(xué)背景。區(qū)域匯水域沉積物背景值也是稀土礦化良好找礦指標(biāo)，全國(guó)圈定了華北地區(qū)稀土地球化學(xué)遠(yuǎn)景區(qū)，王學(xué)求等[61]在此基礎(chǔ)上豐富了遠(yuǎn)景區(qū)，包括白云鄂博—烏拉特后旗稀土遠(yuǎn)景區(qū)、內(nèi)蒙古根河—額爾古納稀土遠(yuǎn)景區(qū)、山東微山—威海稀土遠(yuǎn)景區(qū)、山西古縣—河南洛陽稀土遠(yuǎn)景區(qū)、河南嵩縣稀土遠(yuǎn)景區(qū)、內(nèi)蒙古阿拉善右旗—甘肅永昌稀土遠(yuǎn)景區(qū)。

5 結(jié)語

1) 華北地區(qū)稀土礦床成礦時(shí)代集中于新太古代成礦期、古元古代成礦期、中元古代成礦期、石炭紀(jì)成礦期及燕山期成礦期；構(gòu)造位置上，華北地區(qū)稀土礦床主要分布在阿拉善右旗—白云鄂博—扎魯特旗一帶、方城北—微山一帶及華北克拉通內(nèi)部點(diǎn)狀分布，形成華北地區(qū)3大稀有金礦礦化帶。

2) 華北地區(qū)稀土礦床成礦類型主要包括沉積變質(zhì)型、火成碳酸巖漿型、巖漿熱液型、偉晶巖型和離子吸附型，其中沉積變質(zhì)型稀土礦以桃花拉山稀土礦為代表，火成碳酸巖漿型以白云鄂博稀土礦床為代表，巖漿熱液型以微山郗山稀土礦和巴爾哲“八O一”稀土礦為代表，偉晶巖型以萊西阜頭山稀土礦為代表，華北地區(qū)離子吸附型稀土礦與鋁土礦相伴生。

3) 華北地區(qū)及周緣構(gòu)造單元演化復(fù)雜多樣，在古老變質(zhì)基底、太古宙—古元古代陸塊邊緣裂谷帶、中元古代陸緣裂谷帶、燕山期濱西太平洋活動(dòng)陸緣均是稀土礦床成礦的有利地球動(dòng)力學(xué)背景。區(qū)域深大斷裂、地槽發(fā)育初期的火山—沉積事件及堿性正長(zhǎng)巖和堿性花崗巖類巖漿活動(dòng)，是尋找各類稀土礦床的有利構(gòu)造—沉積—巖漿條件。降雨量高、沖積平原、棕壤—褐土分布區(qū)具良好的稀土礦成礦地球化學(xué)背景。