基于多目标区域地球化学调查的稀土资源潜力评价

邓　宾，陈　彪，郑国东，覃建勋

（广西地质调查院，南宁　530023）

基于多目标区域地球化学调查的稀土资源潜力评价

邓宾，陈彪，郑国东，覃建勋

（广西地质调查院，南宁530023）

通过开展广西北海地区多目标区域地球化学调查，研究了深层土壤稀土元素含量分布特征、异常特征以及异常成因，并对研究区稀土储量进行估算。结果表明，深层土壤La、Ce和Y元素为本异常区稀土找矿的重要指示元素，其含量与成土母质有密切关系，二叠纪和三叠纪侵入岩为主要找矿标志；K2O、Na2O、CaO、MgO和盐基总量等粘土矿物成分为影响离子吸附型稀土富集的重要因素。圈划出7个稀土矿远景预测区，计算出预测区稀土矿总储量达288.8万t。

多目标；地球化学；稀土；资源潜力评价；广西

多目标区域地球化学调查评价，是针对在第四系覆盖区开展的以基础地质、资源潜力与生态环境等为主要内容的基础性调查与评价工作。其主要任务是系统采集具有代表性的土壤地球化学样品，利用大型精密仪器测定样品中数十种无机和有机地球化学指标，编制有关地球化学图件，查明元素地球化学分布、分配特征，对发现的有关重要元素地球化学异常进行查证，为农业、资源、环保等多个领域提供丰富的基础资料，调查比例尺为1∶25万。

1　研究区概况

研究区位于广西壮族自治区南部，南临北部湾，北接南宁市，东邻广东省湛江市，西南与越南毗邻，地跨东经108°00'—109°45'、北纬 21° 20'—22°30'，涉及的城市有钦州市、北海市、玉林市等，面积13 000 km2。本区地处广西沿海中低山丘陵地区、北回归线以南，属南亚热带季风型海洋性气候，年均气温22～23℃，年均降雨量1 600～2 300 mm，土被、植被发育，四季常青。主要出露地层有志留系、泥盆系、石炭系、二叠系、三叠系、侏罗系、白垩系、新近系、古近系、第四系，其中志留系—二叠系彭久组、三叠系南洪组为海槽相沉积；侏罗系—古近系为陆内断陷盆地沉积；古近系—第四系主要为新生代凹陷沉积。区内侵入岩规模大、分布广，主要有华力西期（二叠系）中酸性、酸性侵入岩和印支期（三叠系）中酸性、酸性侵入岩，局部发育燕山期侵入岩。其中华力西期侵入体分布于中部和东北部，主要为堇青黑云二长花岗岩、含紫苏堇青黑云二长花岗岩，其次为含褐帘黑云角闪二长（钾长）花岗岩；印支期侵入体分布于西北部，主要为堇青黑云二长花岗岩、含紫苏石榴堇青石黑云母二长花岗岩、含紫苏石花岗斑岩、黑云二长花岗岩等；燕山期侵入岩仅防城至灵山一带零星见花岗岩、石英斑岩小岩株或岩脉［1］。研究区范围内已知矿点主要有锰矿、铁矿、钛矿等 （图1）。

2　样品采集与分析

本次工作的样品采集采用双层网格化布点，分别采集深层和表层土壤样品：深层土壤采样密度为1个点/4 km2，采集地表以下150～200 cm的连续土柱；表层土壤采样密度为1个点/km2，采集地表以下0～20 cm的连续土柱［1］。采样物质选择能代表单元网格内主要土壤类型的土壤，采样时避开人为污染和近期搬运的堆积土，土壤样品干燥后过20目（0.85 mm）筛。本次共采集深层土壤样品3 383件，组合分析样品850件，覆盖总面积达13 000 km2。

图1　研究区地质矿产简图Fig.1　Geology and mineral resources map of research area

本次研究涉及到的稀土元素和氧化物均利用大型精密仪器测定，并严格按照《区域地球化学勘查样品分析方法》［2］要求进行，其中La、Ce、Y、Sc等稀土元素和CaO主要采用电感耦合等离子发射光谱法（ICP-OES），试样用氢氟酸、硝酸、盐酸、高氯酸分解并赶尽高氯酸，王水溶解后定容，在全谱直读ICP光谱仪（Iris advantage）测定。而K2O、Na2O、MgO等氧化物采用 X射线荧光光谱法（XRF），试料经压力机压成片状，用荷兰帕纳科测试仪（PANalypical，型号Axios）测定荧光强度，并计算各氧化物含量。样品分析测试单位：安徽省地质实验研究所（国土资源部合肥矿产资源监督检测中心）。

3　土壤稀土元素区域地球化学特征

根据《矿产资源工业要求手册》［3］，因钪（Sc）与其他稀土元素性质相近，将其划入稀土类中。本项目对La—Lu、Sc和Y等17种稀土金属元素全部都作了分析测试，数据量巨大，因La、Ce、Y、Sc元素异常有较好的代表性，且与稀土总量的相关性较好，故本文只选取这4种元素作分析研究。

3.1含量分布特征

研究区深层土壤稀土元素经迭代剔除离群数据后统计结果显示，各元素离散程度均较大（表1），变异系数介于29.3%～41.5%，呈不均匀分布。可见，本区各元素区域分布和空间变异特征差异较为明显，其主要原因可能是研究区空间上存在不同成土母质的原因。从元素的分布形态来看，迭代剔除离群数据前，La元素服从正态分布，Ce、Y元素服从对数正态分布，Sc元素呈偏态分布；但剔除离群数据后服从对数正态分布，数据符合概率统计概念，具有统计意义。

表1　稀土元素参数特征Table 1　Parametric feature table of REE

计算K1值，即深层土壤稀土元素平均值与全国土壤丰度［4］的比值。从K1值变化情况来看，各元素平均值与全国土壤丰度值相当，各元素K1值从大到小的顺序为Y＞Sc＞Ce＞La。

对La、Ce、Sc和Y元素的异常区样品进行加密抽样分析，抽样后密度为1个/km2，共抽取样品128件，分析项目包括La、Ce、Pr、Nd、Sm、Eu、Gd、Tb、Dy、Ho、Er、Tm、Yb、Lu、Sc、Y 共16种稀土元素。结果显示，土壤稀土总量平均值为364×10-6，其中大于离子吸附型矿石边界品位（500×10-6）的样品 16件，占总样品数的12.50%；总量在（100～300）×10-6的样品61件，占总样品数的47.66%，表明本异常区土壤稀土元素含量较高，有一定的找矿潜力。

La、Ce、Y、Sc与稀土元素总量的相关性分析显示，各元素与总量呈正相关性（图2），其中以La、Ce、Y元素较为明显，相关系数分别为0.96、0.67和0.88，Sc元素相关系数相对较低（0.366），表明La、Ce、Y为本异常区稀土找矿的重要指示元素，Sc元素可作为参考指标。

图2　La、Ce、Sc、Y等4种稀土元素与稀土总量相关性散点图Fig.2　Relevance scatter chart of La，Ce，Sc，Y and total REE content

表2　不同成土母质稀土元素平均值Table 2　Average REE in different parent materials wB/10-6

图3　不同成土母质稀土元素平均值Fig.3　Average REE in different parent materials

3.2成因分析

成土母质是岩石经过风化作用后，就地残积或搬运再沉积在地壳表层的，可形成未来土壤的疏松堆积物［1］。笔者依据不同形成时代和岩石类型划分了研究区的成土母质，统计了不同成土母质深层土壤La、Ce、Y和Sc元素平均值 （表2、图3），结果显示：以二叠纪和三叠纪侵入岩母质的La、Ce、Y和Sc元素含量均相对较高；其次为泥盆系灰岩硅质岩和石炭系灰岩硅质岩母质；第四系全新统海积层母质的Y元素含量亦比较高。因此，深层土壤中La、Ce、Y和Sc元素含量与成土母质有密切关系，二叠纪和三叠纪侵入岩为研究区稀土主要找矿标志。

研究区位于离子吸附型稀土远景调查区范围内，离子吸附型稀土矿的稀土元素在全风化层内以离子吸附相赋存于粘土矿物表面，粘土矿物富集部位，一般为稀土矿化部位，花岗岩风化程度高，全风化层的厚度大，赋存稀土的可能性大［5-10］。K2O、Na2O、CaO、MgO和盐基总量与稀土元素相关性研究结果（表3）表明，Ce、La元素与K2O、Na2O、CaO、MgO、盐基总量在0.01水平（双侧）上均表现为显著性正相关，相关系数范围为0.211～0.353，其中Ce、La元素与盐基总量相关系数相对较大，分别为0.328和0.353；Sc元素与K2O、MgO、盐基总量显著性正相关，相关系数分别为0.210、0.263和0.254；Y元素与各粘土矿物成分之间的相关性相对较弱，与盐基总量相关系数仅为0.093，但亦在0.01水平（双侧）上表现正相关关系，因此，粘土矿物成分也是影响稀土元素富集的重要因素之一。

3.3异常分布特征

剔除离群数据后，用“X（平均值）+1.65×S（标准差）”求得各元素异常下限（表4），圈出研究区La、Ce、Sc、Y元素及盐基总量异常区。由图4可以看出，各稀土元素的异常套合性比较好，异常浓集中心主要位于工作区西北部和东北部的花岗侵入岩地区，其中La元素异常区主要分布在大寺镇-太平镇、大垌镇-平南镇以及武利镇-张黄镇等地带，最大值108.30×10-6，异常区平均值68.66×10-6，为全区平均值的2.01倍；Ce元素异常区主要分布在大垌-青塘镇、陆屋镇-平南镇、武利镇-张黄镇等地带，异常区平均值146.05×10-6，为全区平均值的2.07倍；Sc元素异常区以条带状呈北东向展布，主要分布在大垌镇-平南镇之间，最大值25.22×10-6，异常区平均值15.67×10-6，为全区平均值的1.85倍；Y元素异常区面积相对较小，主要分布在青塘镇、烟墩镇、张黄镇等地。

表3　稀土元素与粘土矿物成分、盐基总量相关系数 （N=850）Table 3　Correlation coefficients of REE，clay mineral composition and total base（N=850）

表4　研究区土壤稀土元素及盐基总量异常参数统计Table 4　Anomaly parameters statistics of REE and total base in soil of research area

盐基总量异常区相对较分散，主要呈带状分布在小董镇-太平镇、钦州市-平南镇等地，最大值为4.09%，异常区平均值3.28%，为全区平均值的1.70倍，与各稀土元素异常区有一定的重合性，主要表现在小董镇-太平镇、平吉镇、烟墩镇和武利镇等地。

4　稀土资源潜力评价

根据La、Ce、Sc、Y元素及盐基总量异常分布，结合二叠纪和三叠纪侵入岩的空间分布特征，圈划出7个稀土矿远景预测区（图4），编号分别为XTbh1、XTbh2、XTbh3、XTbh4、XTbh5、XTbh6和XTbh7，各异常区异常参数及矿石储量计算见表5。

根据调查区范围内已知矿区稀土含量及单位面积稀土氧化物总量统计结果，含矿岩体风化壳均达2 000 t/km2以上，按此含量标准估算，研究区稀土矿总储量达288.8万t，各稀土元素异常区均与侵入岩有关，在各异常区中，XTbh1和XTbh2号异常组合元素较多，均为La、Ce、Y、Sc和盐基总量，位于二叠纪侵入岩地区，稀土矿石均超过60万t，其中XTbh1资源储量最大 （114万t），为本工作区的一级稀土成矿远景区；XTbh3、XT-bh4、XTbh5、XTbh6和XTbh7号异常组合元素均有指示元素La和Ce，且稀土矿石均超过5万t，为本工作区的二级稀土成矿远景区。

图4　研究区稀土矿远景预测图Fig.4　Prognostic map of rare earth ore in research area

表5　各异常区异常参数及稀土矿储量统计Table 5 Exception parameters and reserves statistics of rare earth ore in each abnormal region

5　结论

（1）研究区La、Ce、Y和Sc与稀土元素总量呈正相关性，其中较明显为La、Ce、Y元素，相关系数分别为0.96、0.67和0.88，为本异常区稀土找矿的重要指示元素。

（2）深层土壤中La、Ce、Y和Sc元素含量与成土母质有密切关系，二叠纪和三叠纪侵入岩为本研究区稀土主要找矿标志。

（3）K2O、Na2O、CaO、MgO和盐基总量等粘土矿物成分为影响离子吸附型稀土富集的重要因素。

（4）根据La、Ce、Sc、Y元素及盐基总量异常分布，结合二叠纪和三叠纪侵入岩的空间分布特征，圈划出7个稀土矿远景预测区，计算出预测区稀土矿总储量达288.8万t。

［1］郑国东，刘枝刚，李杰，等.广西北海地区多目标区域地球化学报告［R］.南宁：广西地质调查院，2012.

［2］叶家瑜，江全林.区域地球化学勘查样品分析方法［M］.北京：地质出版社，2004.

［3］《矿产资源工业要求手册》编委会.矿产资源工业要求手册［M］.北京：地质出版社，2010.

［4］迟清华，鄢明才.应用地球化学丰度数据手册［M］.北京：地质出版社，2011.

［5］王守中.广西离子吸附型稀土资源远景调查研究报告［R］.南宁：广西地质矿产勘查开发局，1990.

［6］梁国兴，池汝安，朱国才.风化型稀土矿的矿石性质研究［J］.稀土，1997（5）：7-11.

［7］徐立春，罗允义，杨志强.广西稀土矿资源现状及开发前景研究［R］.南宁：广西地质勘查总院，2005.

［8］邓宾，潘华，周府生，等.广西稀土矿资源潜力评价成果报告［R］.南宁：广西地质矿产勘查开发局，2011.

［9］潘罗忠，周府生，龙爱林，等.1∶25万南宁市、北海市（1/2幅）区域地质调查报告［R］.南宁：广西地质调查研究院，2009.

［10］刘枝刚.广西壮族自治区稀土等矿产资源远景调查与勘查工作重点选区研究［R］.南宁：广西壮族自治区国土资源厅，2010.

Assessment of rare earth resources potential based on multi-purpose geochemical survey

DENG Bin，CHEN Biao，ZHENG Guo-dong，QIN Jian-xun
（Guangxi Insititute of Geological Survey，Nanning 530023，China）

Based on the multi-purpose geochemical survey in the area of Beihai of Guangxi，an investigation of rare earth elements（REE）in deep soil was carried out measure the distribution，abnormal features，influent factors and reserves.It is shown that the La，Ce and Y are the important indicating elements of rare earth prospecting in the abnormal region，and closely associated with the parent materials of Permian and the Triassic period.The constituent elements of clay mineral，such as K2O，Na2O，CaO，MgO and total base，are the important influent factors of REE adsorption type.Finally，7 prospect forecast areas of REE were circled，and the total REE reserve of 2.888 million tons was estimated.

multi-purpose；geochemistry；rare earth；resource potential evaluation

P618.7

A

1674-9057（2016）01-0118-06

10.3969/j.issn.1674-9057.2016.01.016

2015-09-01

中国地质调查局全国土壤现状调查及污染防治专项项目 （GZTR20080110）；中国地质调查局地质矿产调查评价专项项目 （1212011220818）

邓宾 （1965—），男，高级工程师，研究方向：基础地质调查与矿产勘查，416069109@qq.com。

引文格式：邓宾，陈彪，郑国东，等.基于多目标区域地球化学调查的稀土资源潜力评价［J］.桂林理工大学学报，2016，36（1）：118-123.