广西富川-钟山县花山矿区离子吸附型稀土矿成矿条件及成矿规律

广西富川-钟山县花山矿区离子吸附型稀土矿成矿条件及成矿规律

姚双秋覃丰周云斌

广西壮族自治区二七四地质队广西北海536005

摘要：花山稀土矿区位于广西钟山和富川两县交界处，本文在系统研究以往勘查工作基础上，总结了矿区区域构造条件及不同时期构造运动对成矿的影响，详细阐述了原岩及其风化带的物质成份及其稀土成矿作用，主要论述了离子吸附型稀土矿石品质与质量，总结稀土成矿条件与富集规律，指出了区域内离子吸附型稀土矿找矿方向。

关键词：广西富川-钟山县花山矿区；成矿条件；成矿规律

1引言

广西富川-钟山县花山矿区归属南华活动带的桂中～桂东北褶皱系内的大瑶山隆起北侧，与海洋山凸起区接壤。区内经历了加里东、海西、燕山和喜玛拉雅等多旋回地壳运动。加里东运动进入以浅海相碳酸盐岩和滨海相碎屑岩沉积为主的准地台发展阶段，伴随加里东运动有大宁等花岗闪长岩体侵入；石炭纪末的东吴运动以震荡运动为主，表现为连塘等地二叠系假整合于石炭系之上；三叠纪末的印支运动，使地层再次褶皱，并伴有不同方向的断裂和杨梅山、牛庙等花岗岩、石英闪长岩侵入，侏罗纪至白垩纪的燕山运动十分强烈，以断裂运动和大规模岩浆活动为特色，有花山岩体、姑婆山岩体侵入，并伴有钨锡等成矿活动；喜玛拉雅运动以抬升运动为主，形成第三纪山间红层沉积盆地。矿区地貌主要为侵蚀形成的中低山区，峰顶高程1052.8m，地势由北向东、东南方向倾斜，延至矿区内地势总体也则也呈西北高，东南低。

矿区在上个世纪九十年代开展详查工作时，在矿区进行了矿石池浸开采工艺的选冶试验，并进行了试产；勘探阶段通过分析花山矿的成矿条件与成矿规律，对整个华南地区花岗岩型稀土矿的找矿具有很好的参考意义，本矿区及矿区周边已经有探明的矿床或发现有较好的矿点及矿化地段，具备良好的成矿条件，是今后该区域离子吸附型稀土矿的找矿远景地带。

2花山稀土矿区的成矿条件

本矿区的稀土元素主要呈离子吸附状态赋存于花岗岩风化壳中，矿床的成因类型归属于风化壳离子吸附型稀土矿床，成矿过程经历了内生岩浆作用及表生风化作用两个重要阶段。

在内生岩浆作用阶段，由于中生代强烈的构造运动，致使上地壳基底重熔，形式富含轻稀土的岩浆，在地壳运动作用下，岩浆上侵演化形成区内的花山、金子岭等黑云母花岗岩体。在岩浆上侵结晶过程中，晚期的自热液交代变质作用中，稀土元素进一步富集，但其富集程度不足以形成原生的稀土矿床，同时其稀土元素赋存在造岩矿物的晶格中，也不以浸析溶出方式开采，其只为后期表生成矿提供物质基础。从表1结果可以看出：矿石中有微量稀散元素（銣、锶、锆、铪）、分散元素（镓、铊）及稀土元素，稀土元素为矿石的有用组分，稀土氧化物品位为0.085%，浸出相稀土氧化物品位为0.050%，稀土元素主要为镧系元素钇（Y为0.0201%）、铈（Ce为0.0162%）、镧（La为0.0171%），其次为钕（Nd）、镨（Pr）、钐（Sm）、钆（Gd）、镝（Dy）、铒（Er）、镱（Yb），极微量铕（Eu）、铽（Tb）、钬（Ho）、镥（Lu）、铥（Tm），属中钇型轻稀土。矿石的主要杂质成分为SiO2、Al2O3，其次有少量K2O、Fe2O3。有害成分主要为ThO2，但品位很低，约为0.0077%。

表1矿石稀土分量品位及配分/%

表生作用阶段，由于花山岩体自中生代以来处于隆起构造活动区上，在构造地质活动及地表外部营力的作用下，岩体及其上覆盖地层发生物理破裂（碎）及化学风化，地壳的隆升造成岩体盖层被逐渐剥蚀，岩体裸露地表风化。本区地处亚热带，气候温暖潮湿，雨量充沛，对岩石化学风化作用十分有利，形成硅铝～粘土质风化壳。在漫长的化学风化作用中，稀土从矿物晶格中释放出来并不断向下迁移，并被下部地层内的粘土矿物质所吸附而富集，当其富集达到一定程度时，便形成了能以浸析溶出方式开采的矿床，因此，风化壳离子吸附是本矿床形成的决定性因素，是矿床的成因。其稀土元素组成模式曲线见图1。

从（图1）稀土元素组成模式曲线图中可以看出，矿区稀土元素在花岗岩内主要富集特征有：

第一，各岩石与其主要造岩矿物的稀土元素组成模式曲线均为右倾斜曲线，为轻稀土元素相对富集的配型。

第二，各岩石稀土分配中，轻稀土组的右倾斜异常特征明显，其中Eu元素的负异常又相对明显；重稀土组除过渡相（本矿区主要岩相）岩石之外，曲线右倾斜特征不明显。

第三，占岩石总量93%以上的主要造岩矿物石英与长石对全岩稀土的平均贡献率不足10%，由此可见，岩石中的稀土元素主要来自包括黑云母在含量不足10%的造岩副矿物中，而除黑云母之外，其他含量不足2%的副矿物贡献率更高（60-80%），而且可能更多来自微量的独立稀土矿物。

第四，于对稀土贡献率较低，主要造岩矿物石英与长石的稀土分量异常对岩石稀土配分的构成基本不形成影响，如长石，在其对全岩的稀土贡献率相对较低的情况下，其较高的Eu元素正异常（富铕）对全岩的影响也不大，但在黑云母对全岩稀土的贡献率较高的情况下，其Eu元素负异常也造成全岩的Eu元素有所负变。

3花山稀土矿区的成矿规律

对于风化壳离子吸附型稀土矿床，其矿体产于岩浆岩的风化壳中，在一般情况下，缓坡比陡坡、宽阔山头比狭窄山头、山顶比山腰、山腰比山脚更有利于成矿，在山脚及坡谷地内较薄，甚至尖灭。在缓坡及宽阔的山顶部位，其矿层的厚度也往往较大，且产状较平缓。由于风化壳离子吸附型稀土矿的形成受一定时期内的地下水迳流特征、地表水的侵蚀作用及流水上游风化壳的厚度与风化程度的共同制约，因此，在矿区各地的地形、地质条件各异的情况下，稀土品位的变化多难以在平面上表现出固化的分布规律，但与原岩稀土丰度的变化有一定的关联度。风化壳的风化程度与矿化作用关系密切，岩石风化程度越高，风化壳厚度越大，矿层的品质就越好，厚度往往也越大。由于粘土矿物的稀土吸咐作用，在垂向上，浅部的全风化层因稀土元素被溶出和迁移，其稀土含量下降，品位也就不高；中部风化壳稀土最富集，是离子吸附型稀土品质较好的赋矿层位，其浸出相稀土品位往往较高；下部随着原岩风化程度的减弱，其虽然次生有高岭土，但因多未充分水解，未能形成吸咐稀土能力强的粘土矿物，从而造成稀土富集不足，品位也遂岩石风化程度的减弱而逐渐下降。

任何一个风化壳离子吸附型稀土矿床的形成都离不开内生岩浆作用及表生风化作用两个阶段，对于花山稀土工作区来说亦是如此。在本区，中生代强烈的构造岩浆活动形成的富含稀土元素的花山岩体，其在经历了漫长的地壳活动扩表生化学风化后，在岩体的风化壳内，原岩中的稀土元素从原生矿物的晶格中释放出来，并迁移、富集形成了离子吸附稀土矿床，矿化物质的富集受原岩的稀土含量、构造活动、气候、植被和地形地貌等因素的控约。

本区虽然为低山丘陵区，侵蚀作用仍相对较强，但仍然具备风化壳发育及保存的地貌条件；而矿区原岩稀土含量较高则是本区成矿最为有利的条件，同时矿区的热带与亚热带季风过渡带湿热气候对岩石风化及稀土元素的迁移与富集也极为有利。

离子吸附型稀土矿层主要赋存在风化壳中上部，以全风化层为主，少数渗入到半风化层顶部或残留于近地表的残坡积土层中。除侵蚀而堆积有冲洪积层及坡积层的沟谷之外，花岗岩分布的山体上均具有矿层形成条件。区内矿体在平面上呈面形分布，一般情况下，缓坡比陡坡，宽阔山头比狭窄山头，山顶比山腰，山腰比山脚更有利于成矿，矿体在山脚及坡谷内较薄，甚至尖灭。缓坡及宽阔山顶部位，矿层厚度较大，产状较平缓；一般地，山腰或山顶偏下部位稀土品位较高，反之则较低，钻孔显示，矿层的矿石品位有由上至下逐渐增加、然后在底部再逐渐降低的趋势，其与游离的稀土元素的迁移与吸咐稀土元素的风化次生粘土矿物的分布特征有关，即浅部风化壳因风化程度较高，稀土物质多被渗滤溶出而贫化，在中部因粘土化矿物较多，上方溶入稀土物质易被吸附而品位增高，在下部，因风化壳的风化程度减弱，吸附离子稀土物质的粘土矿物减少，分解与吸附的离子型稀土能力下降而品位下降低。

本矿区所在花山岩体以及花山岩体东部的姑婆山岩体均有较好的成矿条件，并已经有探明的矿床或发现有较好的矿点及矿化地段，是今后该区域离子吸附型稀土矿的找矿远景地带，矿区所在花山岩体广泛发育有风化壳，其岩体东南侧本矿区所在的广西钟山-富川县花山稀土矿区详查区内，探获全相稀土氧化物即达15.87万吨，而岩体的南、西、北部均有稀土风化壳存在，其中，花山岩体南部黄宝，大木根一带，岩体西北部兰洞、黄泥冲一带及岩体东北部大立头等地均具有很好的成矿条件，因此花山岩体仍有较好的找矿远景。除花山岩体之外，姑婆山岩体较好的成矿条件，并已有探明的多个矿床，或发现有较好的矿点及矿化地段，因此在本矿区附近的花山-姑婆山一带的岩浆岩岩体是今后该区域离子吸附型稀土矿的找矿远景地带，预测该区域稀土氧化物资源量在40万吨以上。

4结束语

综上所述，通过系统的取样与分析测试，详细查明了矿石的矿物成分、化学成分、矿石品位、稀土氧化物的稀土配分、矿石矿物、结构、构造及其有益有害组分的赋存状态和分布类型，划分了矿石的自然类型，并在矿区范围内开展了原地浸析开采工艺的工业试验工作，确定矿区可原地浸析开采的可行性。总结了广西富川-钟山县花山矿区的成矿条件，包括成矿控矿条件、矿化富集规律与成矿规律，并指出区域上了离子吸附型稀土矿下一步找矿方向。

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