河北省张家口地区稀土矿地质特征及成矿规律研究

崔丙志

（河北省地矿局第九地质大队，河北 邢台 054000）

稀土是化学元素周期表中镧系15个元素和21号元素钪、39号元素钇的总称，目前据地质学家们已经发现的稀土矿物有250种以上，而其中最具有价值并且已经运用到商业中产生商业价值的稀土矿有50种～60种[1]，其中因稀土的杂质含量而对稀土的一些性能产生影响，最突出的影响是随着杂质含量的升高稀土材料的导电性能下降，而稀土杂质含量一般以稀土矿地相关，因此本文提出了河北省张家口地区稀土矿地质特征成矿规律的研究。本文通过了解稀土矿床特征，了解相关矿体特征、矿石组构以及矿床成因等找到成矿规律，对稀土成矿进行预测，从而完成本文的研究，了解相关稀土矿的杂质含量等并进一步实现其商业价值等。

1 稀土矿床特征

在河北省张家口地区的矿床大多存在于稀土矿体岩体的风化壳中，尤其是经过数亿年风化的全风化层。据地质学家的相关研究分析出矿床中的矿体规模、位置、表面形态产出状况以及外部的风化壳分布等差异微小，大多呈现层片状、似层片状。风化壳常年受地表水分子的冲刷以及外部暴露部分受到的风化作用使其剥蚀和切割。矿体在地平表面上方以各种不规则的形状呈不连续的曲平面型分布[2]。矿床中的七个矿体分别以港湾状、透镜状、链条状以及椭圆状等呈现，其中椭圆状矿体分布的短轴方向与矿床山体走向相同，并且有着风化壳矿床的一些形态特征。通过对着七大矿体形态研究发现矿体分布大部分是受岩石风化以及地形地貌的影响，其中在低缓的山体矿体中，风化壳厚度通常较大以及稀土的分布大多比较均匀，并且稀土的杂质含量较高，这一矿体通常用于工业生产较多；而处于山坡等位置的则相反，其风化壳厚度通常较小，大多是非矿体。因此在这部分通过了解矿体特征，相关矿石组构以及矿床的成因，从而确定矿床中矿体的分布及走向等，能够对张家口地区稀土矿床进行更加准确的勘查。

1.1 矿体特征

河北省张家口地区的赋矿岩性为黑云母石英片岩、二云母石英岩等，其形成原因是三叠系西康群砂页岩经历了部分区域变质以及与地下水长年累月的接触变质作用渐渐形成，其分布在矿区中部。矿区中赋存七个矿体，虽然这七个矿体大小相差较大，矿体延展面积在0.027km2～1.527km2之间。矿体的平均厚度在5.32m～13.7lm之间，矿床平均厚度为8.69m，其厚度变化系数多集中在52%，矿体厚度总体呈稳定程度。矿体品位变化情况表如表1所示，品位变化系数在21.6%～60%之间，稀土组分分布呈均匀程度。

表1 矿体品位变化情况表

1.2 矿石结构

经过对七个矿体的分析发现，其矿石存在三种类型，分别是浸染状矿石、斑杂状矿石、条带状矿石。

浸染状矿石，这类矿石肉眼观察为细颗粒状，在显微镜下分布稀疏且呈浸染状，由于这类矿石的特殊结构以及矿物颗粒细小等决定了选取时不可通过手选，只能使用相关的机器进行选择。斑杂状矿石，这类矿石颗粒较粗，大部分呈绿色，选取这部分矿石时可通过手选进行，有部分矿石也可通过细晶机和粗晶机混合进行选择。条带状矿石，这类矿石由微晶颗粒矿石与粗晶颗粒矿石相间排列成带并分布。

肉眼观察发现其形状有板状的巨型晶体，也有梳状紧密排列的细小晶体，而显微镜下，这类矿石与石英、长石共生连接，以板条状和颗粒状分布，如图1所示，通过观察发现从细微晶的丝状到粗晶状，矿物颗粒的大小相应发生变化，这位之后的勘查工作奠定了一定的基础。

图1 显微镜下条带状矿石

1.3 矿床成因

河北省张家口地区的稀土矿床成因大多是风化壳离子吸附稀土矿床。花岗岩风化壳通过离子吸附作用使部分稀土离子依附在粘土矿物中从而形成矿床。同时花岗岩是由于原来的稀土矿物以及含有依附型离子矿物同时经过风化作用以及自然水的冲刷作用而形成，其中稀土元素通过和水的融合首先形成弱碱性的水合离子，之后成岩矿物长石等粘土矿物与水合渗透融合的水合离子在稀土中进行离子吸附与置换富集等，在这一过程中高岭石的物质结构成为稀土离子的有效载体，另外随着风化的剥蚀作用以及风化作用使得离子逐渐富集，从而形成风化壳离子吸附稀土矿床。

2 成矿规律研究

（1）成矿规律。通过研究发现矿床形成规律在时间上、空间上存在差异，同时矿床形成与地形地貌相关以及成矿物质来源等也影响着矿床的形成，在时间上主要是风化时间长短的影响以及风化的时间段等对矿床的形成产生影响，一般风化时间长的以及处于第四纪的风化时间段通常矿床较易形成，在空间上，通常是远古时代树木较多的地区经过长时间的风化、沉淀以及掩埋和水冲刷等作用形成矿床。这样的矿床在全风化层的稀土元素分布较为稀疏，并且不同部位稀土矿程度也不尽相同，同时其矿化程度还呈现一定的规律性。

（2）成矿预测。通过对这一矿床规律的研究发现产生矿物的区域气候较为温暖且周围环境较为潮湿，以及周围被较多植被覆盖，同时具有良好的离子吸附效果以及矿床成矿的地理环境的一个地域，因此在这种环境下极易形成稀土矿体，从而对于寻找稀土矿床时可依照这种环境进行探索。

3 结语

本文提出了河北省张家口地区稀土矿地质特征及成矿规律研究，在这一研究中，通过了解矿体特征，分析矿石组构以及探索矿床成因确定稀土矿床特征，另外找到成矿规律，进行成矿预测，从而有效的提高稀土矿勘查工作的效率，为国家战略性矿产资源勘查事业做出贡献。