云南勐海地区风化壳离子吸附型稀土矿产的地球化学特征

李丽芬 费新强 杨佳慧

摘 要：云南勐海地区的离子吸附型稀土矿，是我国特有的珍贵资源。本文在矿区勘查实践的基础上，通过分析大量系统的样品测试结果，表明云南勐海地区的稀土矿主要矿源为三叠纪黑云母二长花岗岩原岩，在风化淋滤作用下，形成离子化合物在适当条件下吸附于高岭土中发生富集，形成离子型稀土矿。

关键词：勐海；风化壳；离子吸附型；稀土；地球化学特征

离子吸附型稀土矿是我国特有的优势资源，该类矿床以黏土矿物吸附稀土离子为特征，稀土元素含量在原岩风化壳中发生次生富集，通常高出原岩2倍至数倍，与稀土元素呈独立矿物的风化壳砂矿床有显著区别[1]。离子吸附型稀土矿床系指稀土元素主要呈交换性吸附态阳离子（占稀土总量的50以上），赋存于风化壳中的稀土矿床[2]。本文在勐海一些稀土矿区勘查实践的基础上，通过大量系统的工程取样，同时利用电，感耦合等离子体质谱ICP-MS测试技术的分析结果，对勐海地区的风化壳型稀土矿成矿机制作合理的探讨。

勐海地区的离子吸附型稀土矿主要分布在三叠纪黑云母二长花岗岩中，该岩体为勐啊岩体的一部分，矿体形态及产状严格受风化壳的控制，随地形起伏而起伏。风化壳平面形态受含矿地质体的地形和地貌条件和母岩风化程度的制约。矿体主要分布在全风化层中部，常随含矿地质体的不同地貌要素而变化。地形平缓处的矿体大多厚于地形变陡的部位，与赣南地区稀土矿产[3]不同的是，勐海地区稀土矿体山腰部分明显要厚于山顶和山脚部分，而非山顶山脚厚，这主要受地形地貌条件的影响。

一、离子吸附型稀土矿床成矿母岩特征

和赣南稀土矿[4]有一样，勐海地区稀土矿受构造-岩浆活动的控制，勐啊岩体沿近南北向断层向两侧扩张，形成了稀土矿源层，断层起到了控矿通道的作用。

岩石的化学成分：本次工作共采集有代表性的20个基岩样做硅酸盐分析，分析结果表明SiO2为65.15～69.19%，K2O>Na2O，K2O/ Na2O在1.7～7.7，平均为2.1，Al2O3含量较高，11.82～16.68%，平均13.74%，铝饱和指数A/CNK为1.36～3.04，平均为1.77，为亚碱性系列的高钾钙碱性过铝一强过铝花岗岩。反映在查氏岩石化学图解上，均无明显的变异。在平行、垂直和斜交岩体方向上的SiO2，Al2O3含量相对稳定；CaO由中心向两侧略有增高之势；碱金属总量则与铁、镁、锰等暗色组分的总量呈互为消长的关系。

巖体的平均化学成分与国内外花岗岩比较：SiO2、Na2O含量均偏低；K2O、FeO+MgO含量显著偏高，尤其是FeO含量竟为戴里、黎彤等花岗岩FeO含量的2倍以上；TiO2、CaO含量略高；A12O3含量介于戴里碱性、碱土性花岗岩间。

成矿母岩勐啊岩体中的三叠纪黑云母二长花岗岩具有很高的稀土元素背景场，特别是La/Y的含量较为突出，在次生富集形成的风化壳中往往形成2倍以上的高含量稀土矿体，

部分岩基中三叠纪黑云母二长花岗岩（ηγT）背景值为297.42×10-6，远高于我国目前已发现离子吸附型稀土矿床母岩稀土元素112×10-6的最低背景值。由于稀有稀土元素族及Ti的原始浓度大，在岩体中生成锆石、独居石、磷钇矿及钛铁矿等副矿物或蚀变矿物。富含易溶、不稳定的稀土矿物的成矿母岩在后期构造运动作用下裸露地表，第四纪开始，炎热潮湿、雨量充沛、植被比较发育的气候环境条件下，地表岩石化学风化十分有利，风化壳开始形成，含矿母岩逐渐解体，随着化学风化的进行，稀土元素淋滤作用明显，在适当的PH值下稀土元素以易溶化合物形式转移并在适当条件下吸附于高岭土中发生富集，形成离子型稀土矿。

二、勐海稀土矿的赋存特征

风化壳型稀土矿产中稀土离子化合物在高岭土等亚黏土矿物中发生类质同象置换替代Ca2+、Mn2+、Fe2+、Ba2+等形成较为稳定的化合物沉积下来，其富集的位置却受地形的影响很大，在勐海地区，稀土矿体主要赋存于风化壳的中部，顶部和下部相对较薄。

勐海地区稀土矿体有深潜式 、 潜伏式和表露式[5]三种，主要产于高差不大的山腰至山脚，高程在1200～1700m区间，以似层、透镜状产出，在平面上为不规则状，一般与山体形状基本相同，矿体走向与山脊的走向一致，矿体的边界与山脚线基本一致，在风化壳薄处、山沟和山脚湿地、冲沟及其两旁湿地等地段为无矿地段；在垂直方向上，一般中部的全风化层离子相稀土品位高，上下较贫；矿层中偶有夹石或未风化的椭球状岩石，矿体顶板为风化壳上部的残坡积层或全风化层，矿体底板为风化壳下部的半风化层或基岩，但也有例外，半风化层为矿体顶板，或是全风化层为矿体底板的情况也有出现。这与赣南地区的稀土矿体[4]极为相近。

三、稀土矿体地球化学特性

整个勐海地区，乃至勐啊岩体的北部延伸区域，都有一个较为相似的地球化学特征，即为风化壳型稀土矿在形成过程中与P、F、Ba等元素具同步消长关系，与稀土元素（特别是La和Y）套合性较好，为寻找隐伏的稀土矿体提供了间接的地球化学标志。

不管是1/20万的区域的重砂异常带[6-7]，还是1/5万勐翁幅、勐往幅等水系沉积物异常带（通过稀土单元素圈矿法[8]），La、Y等稀土元素和P、F、Ba等元素其相关性均较好。La、Y、U、Th、Zr这5个元素，在印支期岩体中，相关性良好，而且处于较为偏碱性环境下，示寻找稀土、稀有金属矿床直接标志；P是磷灰石的主要成分；F是强氧化剂，P的高背景区与Y的高背景叠加，与La、Y高背景区大致叠加，是圈定磷钇矿和氟碳铈镧矿的主要指示元素；Ba的地球化学分布与印支期岩体有关，说明岩体中构造发育、岩体后期热液作用强烈，且以低温热液作用为主，Ba2+与稀土元素阳离子在亚黏土矿物中发生类质同象置换易形成稳定的化合物沉积下来。

在稀土矿体的水平方向，La、Y等稀土元素表现出片状状异常，异常连续且强度较大，其异常背景场一般在正常背景场的2倍以上，异常位置与矿体在平面上的投影位置大致叠合。这一异常特点在火盘山稀土矿找矿靶区尤为明显，整个火盘山靶区不管是La+Y+U+Th+Zr衬值叠加地球化学图，还是P+Y衬值叠加地球化学图和La+F衬值叠加地球化学图，在成矿区内均有较强的异常出现，风化壳全风化层中，呈长条形、圆形断续面型分布，异常较为连续。

四、结论

1.母岩勐啊岩体黑云母二长花岗岩中稀土元素原始浓度大，母岩配分型式决定了含矿风化壳稀土配分型式；

2.离子化合物在高岭土等黏土矿物中发生类质同象置换替代Ca2+、Mn2+、Fe2+、Ba2+等形成较为稳定的化合物沉积下来；而地形对矿体的形态和厚度、品位均有较大的影响。

3.风化壳型稀土矿在形成过程中与P、F、Ba等元素具同步消长关系。La、Y等稀土元素是寻找风化壳型稀土矿的直接地球化学标志，而P、F、Ba等间接指示元素也可以起到较大作用。

参考文献：

[1]杨岳清、胡淙声、罗展明.离子吸附型稀土矿床成矿地质特征及找矿方向[J].中国地质科学院院报、矿床地质研究所分刊，1981.2（1）：102-118

[2]江西省地质矿产局.南岭地区离子吸附型稀土资源远景调查研究报告[Z].1990

[3]风化壳离子吸附型稀土矿圈矿方法评价[J].岩矿测试，2013.10.32.No.5.803～809

[4]赣南离子吸附型稀土矿床成矿特征概述[J].中国稀土学报，2015.2.33.No.1

[5]袁长林.中国南岭淋积型稀土溶浸采矿正压系统的地质分类与开采技术[J].稀土，2010.31（2）：75

[6]云南省地质局区域地质调查队.1：200000景洪幅区域地质调查报告[R].1979.

[7]云南省地质调查局.云南省矿产资源潜力评价成果报告[R].2014

[8]张家菁、许建祥、龙永迳、陈小平.风化壳离子吸附型稀土矿稀土浸出工业指标的意义[J].福建地质，2003.23（1）：34-37