广东省五华县周江地区稀土矿床地质特征及成因研究

关利进 董红伟 杨远东 包久荣

（天津华北地质勘查总院 天津 300170）

1 引言

随着科学技术的不断发展和稀土新材料的不断研发，稀土已成为当今世界各国改造传统工业、发展高新产业和国防尖端技术不可或缺的战略资源[1]。现今，稀土已在农业、国防军工、冶金工业、电子、高新材料等13个领域的40多个行业中取得了广泛的应用[2]。广东省是我国稀土资源的重要产区之一，省内稀土矿以离子吸附型稀土矿最具特色，其含矿原岩分布广，成矿条件优越[3]。本区大面积出露燕山期花岗斑岩岩体，富含稀土元素的岩浆岩为离子吸附型稀土矿的形成提供了条件[4]。

2 区域地质

研究区处于惠阳-梅县凹陷成矿带的中部，近北东向莲花山深大断带的北西侧，即五华-安流北北东向红色盆地的南西边缘。区域上出露地层主要有中生界侏罗系、白垩系和新生界新近系、第四系（图1）。

2.1 地层

区域内地层从老到新简述如下∶

侏罗系下统桥源组(J1qy)∶岩性为石英砂岩、砂岩、粉砂岩，与下伏地层漳平群呈不整合接触。

侏罗系中统漳平组(J1z)∶为一套红色碎屑岩系。岩性分两段：下段紫红、紫灰、浅灰色为主的杂色细砂岩、粉砂岩、泥页岩；上段黄、灰、浅紫等杂色砂岩、粉砂岩夹含砾杂砂岩。

侏罗系上统高基坪群(J3KG)∶喷发不整合于中侏罗统，漳平群地层之上，岩性为一套陆相中酸性、酸性火山岩系。

白垩系下统合水组(K1h)∶以红色湖泊相碎屑岩为主，上部见酸性火山熔岩，与上伏地层呈不整合接触。

白垩系上统叶塘组(K2yt)∶以紫红色钙质粉砂岩、泥岩为主，夹层状细砂岩及透镜体状凝灰岩，底部见厚层约40m的凝灰岩及流纹质、花岗质砾岩。与上伏地层呈不整合接触。

新近系(N)∶未分统，岩性为砾岩、砂砾岩、细砂岩、粉砂岩、砂质泥岩夹凝灰岩。

第四系(Q)∶未分统，不整合于基岩风化壳之上，为一套下粗上细的河流相碎屑沉积层。

图1 广东省五华县周江一带区域地质图

Qdw-大湾镇组；Kyt-叶塘组；Ky-优胜组；Kh-合水组；JKG-高基坪群；Jz-漳平组；Jqy-桥源群；Jq-青坑村组；Jjs-吉水门组；J3γπ-花岗斑岩；J3γ-黑云母花岗岩；γπ-花岗斑岩脉；q-石英脉；Sn-辉绿岩脉；W-钨矿脉；F6-断层

2.2 构造

褶皱：在区域南部上侏罗统高基坪群地层中发育有周江向斜，区内出露仅为该向斜的北东段，长约3km。

断裂：本区区域位于惠阳-梅县凹陷成矿带上的中段，区内断裂构造发育，以北北东-北东走向断裂为主，其次为北西向断裂，两者互切割，引起数十至数百米的地层错动。

2.3 岩浆岩

研究区岩浆岩活动强烈且频繁，其中燕山期是本区岩浆活动的强盛期，尤以燕山三（晚侏罗世）、四期（早白垩世）岩体分布最广，多沿北东向呈岩基、岩株等产出，岩性主要为黑云母花岗岩、花岗岩和花岗斑岩，上覆于下侏罗统金鸡组地层。

2.4 变质岩

由于燕山期花岗岩侵入时的热力作用，使接触带附近的下侏罗统金鸡组及上三登统小坪组地层经受浅变质作用。主要表现为岩石角岩化成红柱石石英角岩，部分浅变质成变质石英砂岩、砂岩等。

3 矿区地质

3.1 地层

研究区出露地层较简单，主要为中生界侏罗系下统桥源组（J1qy）、侏罗系中统漳平组（J2z）、侏罗系上统高基坪群(J3KG)、白垩系下统合水组(K1h)以及新生界第四系大湾镇组（Q4dw）以及第四系坡积、冲积、洪积物等。各地层岩性特征如下：

3.1.1 中生界侏罗系（J）

本区主要出露侏罗系下统桥源组（J1qy）、侏罗系中统漳平组（J2z）和侏罗系上统高基坪群(J3KG)。分述如下：

侏罗系下统桥源组（J1qy）：位于研究区北部田背、黄天坑-溪口、墩下一带。与上伏中侏罗统漳平组不整合接触。岩性以紫灰、深灰、灰黑色中-细粒长石石英砂岩及粉砂岩和泥岩为主。

侏罗系中统漳平组（J2z）：位于研究区北部桥田、罗屋-松子坪、上车一带。与上伏高基坪群不整合接触。岩性分两段：下段紫红、紫灰、浅灰色为主的杂色细砂岩、粉砂岩、泥页岩；上段黄、灰、浅紫等杂色砂岩、粉砂岩夹含砾杂砂岩。

侏罗系上统高基坪群(J3KG)：位于研究区北部岐岭赛-叔柯窝、高排一带。该地层喷发不整合于中侏罗统漳平组地层之上，岩性为一套陆相中酸性、酸性火山岩系，主要为流纹质晶屑凝灰岩、凝灰质泥岩、凝灰质细砂岩、流纹岩。

3.1.2 中生界白垩系（K）

区内主要出露下白垩系合水组（K1h），位于研究区东部安流镇一带。岩性为一套碎屑岩，其下部为砾岩；中上部为砂岩、粉砂岩。

3.1.3 新生界第四系（Q）

第四系大湾镇组（Q4dw）：为一套下粗上细的河流相碎屑沉积层，岩性主要为浅灰色亚砂土、黄色亚砂土、灰黄色含砾石中粗粒砂或砂粒石层、卵石。

第四系沉积物（Q4）：主要沿沟谷水系分布，此外，在冲沟内山脚或地形较陡的山脚位置分布少量。

3.2 构造

研究区内断裂构造不甚发育，仅在研究区北部芋子坪一带发育一条北西向的断裂构造F6，走向330°，倾向北东，南端断于上侏罗统高基坪群（J3KG）地层中，向北继续延伸至区外，地表出露不明显，性质不明。

3.3 岩浆岩

研究区大面积出露燕山期花岗斑岩岩体，属新塘花岗斑岩岩体，呈岩基、岩株状，约占研究区总面积的74%。岩性以花岗斑岩为主，少量花岗闪长斑岩、二长斑岩。与北部侏罗系高基坪群火山岩呈侵入接触关系，与东南角的白垩纪合水组呈沉积接触关系。本区花岗斑岩风化强烈，普遍发育风化壳，原岩主要沿山脚位置出露，局部山头、山腰位置出露少量原岩。

4 矿体地质特征

4.1 矿体特征

全区共计圈出十个矿带和41个稀土矿体，其中圈出了37个工业矿体。大型矿体有3个，中型矿体有30个；小型矿体有4个。稀土矿体主要赋存于花岗岩风化壳内全风化层之斑杂粘土层下部、浅色粘土层和构造残积层上部，即风化壳的中下部位置，剖面上呈层状、似层状产出，平面上呈面状分布。

4.1.1 矿体赋存部位及分布情况

本稀土矿床为花岗岩风化壳离子吸附型稀土矿床，矿体的分布与形态，与花岗斑岩风化壳相依相存，由于花岗斑岩的风化程度不同，相应引起稀土富集程度有较大的差异，具有工业意义的稀土矿体主要赋存于花岗斑岩风化壳内全风化层之斑杂粘土层下部、浅色粘土层和构造残积层上部，即风化壳的中下部位置，极少量赋存于腐殖层、砖红粘土层中，半风化基岩层内一般不含。

矿体主要分布于海拔176～296m之间的平缓丘陵区，除部分矿体直接裸露地表外，大部分矿体上部均有1～26.5m不等的非矿盖层，极个别非矿该层达到40.6m。矿体的非矿盖层主要为腐殖层，部分为全风化层，矿体底板以半风化层为主，部分为全风化层之构造残积亚层。

4.1.2 矿体的产状、形态及规模

矿体呈似层状，大致沿岩体风化壳全风化层分布，剖面上受地形起伏变化控制，一般多随地形起伏而变化，但其起伏变化小于地形。矿体在剖面上呈层状、似层状产出，平面上呈不规则面状分布，形态受风化壳形态的控制。矿体形态的完整程度与所处的地形有关，一般地势相对较高的地方，矿体的完整性较好。矿体底板一般倾角5～35°。

表1 研究区主要稀土工业矿体特征表

主要矿体特征如表1：

Ⅰ-3号矿体：分布于西区田凹～松树窝一带。矿体赋存于花岗岩风化壳之全风化层中，规模大，形态随地形起伏而起伏，剖面上呈层状、似层状产出，平面上呈面状分布。北西方向长1870m左右，北东方向最宽890m，最窄90m，平均600m，呈长条状形态，面积为1.02km2。矿体厚度2.10～23.70m，平均厚度11.13m，其厚度变化系数为57%，较稳定。

Ⅱ-3号矿体：分布于中区西侧保林士～对门岭一带。矿体赋存于花岗岩风化壳之全风化层中，规模中等，形态随地形起伏而起伏，剖面上呈层状、似层状产出，平面上呈面状分布。北西走向长1000m左右，北东方向最宽262m，最窄140m，平均197m，呈近长条状形态，面积为0.79km2。矿体厚度4.90～13.20m，平均7.65m，其厚度变化系数为22%，稳定。

Ⅲ-3号矿体：分布于中区东侧牛角塘、完塘～百步滑一带。矿体赋存于花岗岩风化壳之全风化层中，规模大，形态随地形起伏而起伏，剖面上呈层状、似层状产出，平面上呈面状分布。北西走向长1235m左右，北东方向最宽1070m，最窄710m，平均958m，呈近长条状形态，面积为1.28km2。矿体厚度2.00～16.00m，平均厚度8.08m，其厚度变化系数为69%，较稳定。

Ⅶ-4号矿体：分布于西区中部水坑塘一带。矿体赋存于花岗岩风化壳之全风化层中，规模较小，形态随地形起伏而起伏，剖面上呈层状、似层状产出，平面上呈面状分布。近东西走向长1272m左右，南北方向最宽582m，最窄222m，平均487m，呈近似马蹄状形态，面积为0.56km2。矿体厚度3.00～12.70m，平均厚度8.10m，其厚度变化系数为57%，较稳定。

Ⅷ-2号矿体：分布于中区东侧寨塘、保林士～正塘、竹连塘～心寨一带。矿体赋存于花岗岩风化壳之全风化层中，规模中等，形态随地形起伏而起伏，剖面上呈层状、似层状产出，平面上呈面状分布，面积为1.20km2。矿体厚度6.50～10.20m，平均厚度8.52m，其厚度变化系数为59%，较稳定。

4.2 矿石质量特征

4.2.1 矿石结构构造

矿石大部分已风化，呈显微鳞片～片状结构、残余半自形～他形粒状结构，松散砂土状构造、疏松块状构造及残余块状构造。

4.2.2 矿石物质组成

矿体主要赋存于全风化层之斑杂粘土层下部、浅色粘土层和构造残积层上部，矿物组分以粘土矿物和碎屑状石英、长石及少量云母为主。矿石大部分已风化，主要由粘土矿物及风化残留的花岗斑岩矿物组成，呈松散砂土状、疏松块状及残余块状。

4.2.3 矿石化学成分

矿石中有益组份为氧化稀土，稀土呈离子吸附状态赋存于花岗岩风化岩粘土矿物中。依据基本分析结果，本区稀土氧化物以Ce组稀土氧化物为主，认为本区稀土矿为轻稀土矿。矿体由上而下，粘土质矿物含量降低，粘土中稀土含量占有率也相应降低。但就粘土矿物中的稀土含量而言，其含量由上而下呈增加的趋势。

4.2.4 矿石类型

区内矿体呈似层状，矿石质地疏松，矿石中的有用组分为稀土。根据稀土的赋存状态，初步认为研究区矿石类型为离子吸附型矿石；根据风化程度，矿区矿石类型为全风化稀土矿石。

4.3 矿体围岩与夹石

矿体与围岩接触界线不明显，呈渐变过渡关系。在垂向上由腐殖层→全风化层→半风化层过渡，其界线是根据样品的测试结果结合工业指标划分。因此，矿体围岩及夹石为腐殖层和全风化层之砖红粘土层、斑杂粘土层以及构造残积层和半风化基岩层。

5 矿床成因及找矿标志

5.1 矿床成因

研究区稀土矿体赋存于花岗岩风化壳中，呈似层状产出。矿石的矿物组分与围岩大致相同。矿体与围岩呈渐变过渡关系，在垂向上可看到由腐殖层→全风化层→半风化层过渡。推断矿体的形成与长期的风化作用有关，同时与其下伏的花岗岩中的稀土元素丰度或矿物成分有着十分密切的关系。

研究区为低缓丘陵地貌，气候温暖潮湿，有利于岩石风化残留形成风化壳，在这过程中稀土元素可能被粘土矿物所吸附，在风化壳中富集，从而形成稀土矿床。研究区已发现的稀土矿体与风化壳的发育程度密切相关，风化壳厚度大，矿体厚度随之增大，稀土矿体常富集在风化壳的中、下部。

综合上述，认为矿床成因属风化壳离子吸附型稀土矿床。

5.2 找矿标志

（1）花岗岩风化壳：由于矿体赋存于风化壳内，因此在风化壳厚度较大，且有较强的稀土矿化地段，存在矿体的可能性较大[5]。

（2）地形地貌标志：多为低山丘陵区，海拔100～350m，相对高差100～250m，最有利有利于花岗岩风化壳离子吸附型稀土矿床的形成[6]。

（3）稀土民采坑：直接找矿标志。

6 结论

（1）本区内含矿花岗斑岩风化壳发育，分布范围约为45km2，共计圈出了十个矿带和41个稀土矿体，其中圈出了37个工业矿体，显示该区稀土具有较大的找矿潜力及进一步工作的良好前景。

（2）本区稀土矿体主要赋存于花岗岩风化壳内全风化层之斑杂粘土层下部、浅色粘土层和构造残积层上部，即风化壳的中下部位置，剖面上呈层状、似层状产出，平面上呈面状分布。矿体规模以中小型为主，矿化以不连续为主，呈似层状，产状稳定，局部夹石，形态以不规则状为主，矿体厚度变化稳定，品位变化较均匀。

（3）本区稀土与花岗岩风化壳关系十分密切，研究认为本区矿床成因属风化壳离子吸附型稀土矿床。

（4）本区稀土矿成矿地质条件十分优越，找矿前景非常好，若继续开展工作，定能突破大型风化壳离子吸附型稀土矿床的目标。