广东八尺风化壳离子吸附型稀土矿矿石质量特征分析

■温开胜（广东省核工业地质局二九二大队广东河源517000）

广东八尺风化壳离子吸附型稀土矿矿石质量特征分析

■温开胜
（广东省核工业地质局二九二大队广东河源517000）

风化壳离子吸附型稀土矿主要矿石类型为花岗岩型，少量为熔结凝灰岩型，两种类型的矿石物质组成、矿石赋存状态、稀土配分和含量变化特征基本一致，本文以八尺稀土矿为基础从这些方面分析了这两种类型矿石的具体数据及细微差别，达到更好了解风化壳离子吸附型稀土矿矿石质量特征的目的。

风化壳离子吸附型 物质组成 化学成分 风化特征 全风化

八尺稀土矿矿石按成矿母岩分类有花岗岩风化壳离子吸附型和熔结凝灰岩风化壳离子吸附型两种类型，主要类型为花岗岩风化壳离子吸附型。笔者对这两种类型的矿石进行了归纳总结，对此类稀土矿的发现和研究有一定的借鉴作用。

1　矿石物质组成

1.1花岗岩风化壳离子吸附型矿石

矿石主要为土状和砂土状的全风化中细粒、中粗粒花岗岩，部分为呈半砂土状的半风化中细粒、中粗粒花岗岩和残破积层。矿石的矿物成分有石英（砂）、风化的长石及高岭石粘土矿物，副矿物有磁铁矿、褐铁矿、锆石、钛铁矿、赤铁矿、软锰矿，微量矿物有电气石、方铅矿、绿帘石、黄铁矿、重晶石等（见表1）。

表1　花岗岩风化壳离子吸附型稀土矿石副矿物含量表

1.2熔结凝灰岩风化壳离子吸附型矿石

矿石主要为土状全风化熔结凝灰岩。部分为呈半砂半土状半风化熔结凝灰岩和残坡积层。矿石的矿物成分有火山灰、高岭石类粘土，少量石英晶屑，局部见长石晶屑，副矿物有磁铁矿、锆石、褐铁矿、锐钛矿、赤铁矿、黄铁矿、金红石、重晶石等（见表2）。

表2　熔结凝灰岩风化壳离子吸附型稀土矿石副矿物含量表

两种矿石类型中有益组分（REO）主要呈离子状，被粘土矿物所吸附。矿与非矿在外观上无明显的差异，用肉眼难于区分。

2　矿石化学成分

稀土元素在矿石中呈三种状态出现：即离子吸附相；矿物相；类质同象或固体分散相。绝大部分稀土元素呈离子吸附相存在于粘土矿物中，约占90%，而以独立矿物和类质同象形式存在的稀土元素仅占很少一部分。

2.1花岗岩风化壳离子吸附型矿石

人工重砂离子相稀土总量分析显示，矿石原矿离子相ω（REO）质量分数为0.180%；粘土矿物离子相ω（REO）质量分数为0.295%，占全矿物离子相74.21%。矿石中离子相稀土主要赋存于粘土矿物中。

对198个组合样品进行全相及离子相稀土氧化物分析，结果表明其中121个分析结果离子相稀土氧化物质量分数≥0.05%的样品计算浸取率为67.97%。

离子相ω（REO）质量分数在0.050～0.205%之间，平均ω （REO）质量分数0.095%，全相ω（REO）质量分数在0.070～0.314%之间，平均ω（REO）质量分数0.143%，离子相稀土占全相稀土总量的32.18～98.59%，平均67.97%。组合样均匀分布于三个区段各矿体中，可代表花岗岩风化壳中离子相稀土占全相稀土的比例（67.97%）。

根据121个组合样离子相及全相稀土的分析结果，对组合样全相、离子相ω（REO）质量分数曲线拟合，拟合直线为y=a+bx，其中：a=0.012140709，b=1.3728418。

原矿中轻稀土组占30.78～95.94%，平均76.41%；重稀土组占4.05～69.22%，平均23.59%。轻、重稀土占有率在不同地段变化较大，其中轻稀土平均占有率大于50%。

2.2熔结凝灰岩风化壳离子吸附型矿石

对7个组合样品进行全相及离子相稀土氧化物分析，结果表明其中6个分析结果离子相稀土氧化物质量分数≥0.05%的样品计算浸取率为63.14%。

离子相ω（REO）质量分数在0.061～0.078%之间，平均ω （REO）质量分数0.067%，全相ω（REO）质量分数在0.094～0.121%之间，平均ω（REO）质量分数0.107%，离子相稀土占全相稀土总量的54.39～66.67%，平均63.14%（见表2～13）。组合样均匀分布于区段各矿体中，可代表熔结凝灰岩风化壳中离子相稀土占全相稀土的比例（63.14%）。

根据6个组合样离子相及全相稀土的分析结果，对组合样全相、离子相ω（REO）质量分数曲线拟合，拟合直线为y=a+bx，其中：a=0.001155592，b=1.568017。

原矿中轻稀土组平均占81.23%；重稀土组平均占18.77%，与花岗岩类型矿石比较接近。

综合矿区两种类型矿石组合样分析结果对比可知，稀土元素有超过50%以上吸附在粘土矿物中，其它稀土元素主要分散在石英、长石、云母、石英斑晶等残留造岩矿物和少量难风化含稀土矿物中，造成离子相稀土占全相稀土的比例变化的主要原因是风化壳发育程度不同。

轻、重稀土在垂直方向上富集现象明显，轻稀土一般在全风化层中富集，重稀土多在半风化层中富集。由浅部到深部，轻稀土逐渐减少，重稀土逐渐增加（见图1）。

图1　轻、重稀土随深度变化曲线

从水平方向上看，稀土元素的含量与风化壳风化程度和厚度呈正比关系。在低缓山坡、开阔浑圆的山头部位风化程度较高，风化壳厚度较大、平均品位也高；而在沟谷中厚度较小，平均品位也较低。

稀土含量在垂直剖面上，有明显的规律性，稀土元素主要集中在全风化层。从全区平均品位看，全风化层略高于半风化层。稀土元素的分布呈现中间富、上下贫特点，这是风化壳型稀土矿的典型特征（见图2、3）。

图2　花岗岩型钻孔ZK67品位变化曲线图

图3　熔结凝灰岩型钻孔ZK807品位变化曲线图

经组合样铌、钽等其它元素分析及光谱半定量分析显示，两种类型矿石中其它元素含量达不到边界品位，属风化壳离子吸附型稀土矿属单一稀土矿床。

3　矿石风化特征

3.1花岗岩风化壳离子吸附型矿石

矿石有残坡积矿石、全风化矿石和半风化矿石三种，矿石风化特征如下：

①残坡积矿石：矿石呈土黄色、黄色，松散土状，局部可见植物根系，粘土矿物较少，发育深度0～10m。

②全风化矿石：原岩颜色发生改变，矿石呈灰红色、灰黄色、浅红色，松散土状为主、少量为砂土状，可塑，结构疏松，质软、多孔易碎；风化裂隙极发育，裂隙中充填铁锰质物；除石英外，大部分矿物蚀变成粘土矿物，粘土矿物较多，原岩结构被破坏，为本矿主要的矿石类型。发育深度0～42m，层厚0.5～39.9m；

③半风化矿石：基本保持原岩颜色，矿石呈灰色、灰白色、灰黄色、砖红色；矿石结构较全风化矿石致密，呈砂土状、砂状、半岩半土状，手掰易碎；风化裂隙发育，基本可见原岩结构，长石、云母等矿物部分蚀变成粘土矿物，但较全风化矿石含量少。发育深度0～37m，层厚0.1～19m。

3.2熔结凝灰岩风化壳离子吸附型矿石

矿石有残坡积矿石、全风化矿石和半风化矿石三种，矿石风化特征如下：

①残坡积矿石：矿石呈土黄色、棕黄色，主要由石英、粘土和亚粘土组成，局部可见少量岩石碎屑、长石晶屑和腐殖土，发育深度0～4m。

②全风化矿石：原岩颜色发生改变，矿石呈灰白、浅灰色，松散土状为主，主要由石英和风化长石组成，长石已完全风化成高岭石等粘土矿物，多数仍保留其外形，原岩结构构造隐约可辨，为稀土矿主要富集部位。发育深度0～18m，层厚1.2～16m；

③半风化矿石：基本保持原岩颜色，矿石呈浅灰色，主要由半风化长石、石英和高岭石类粘土矿物组成。原岩结构构造基本清楚，发育深度0～19.5m，层厚0.6～4m。

4　结束语

综上所述，矿石主要为土状和砂土状的全风化中细粒、中粗粒花岗岩和土状全风化熔结凝灰岩。有益组分（REO）主要呈离子状，绝大部分稀土元素呈离子吸附相存在于粘土矿物中，约占90%。轻稀土平均占有率大于50%，轻稀土一般在全风化层中富集，重稀土多在半风化层中富集，由浅部到深部，轻稀土逐渐减少，重稀土逐渐增加。水平方向上稀土元素的含量与风化壳风化程度和厚度呈正比关系，垂直方向上稀土元素主要集中在全风化层，稀土元素的分布呈现中间富、上下贫特点，这是风化壳型稀土矿的典型特征。

[1]温开胜,朱晓琼,刘瑞强.广东省平远县八尺稀土矿资源储量核实报告.2013.

F407.1[文献码]B

1000～405X（2016）～4～103～2