基于丰度法对四川冕宁-德昌一带牦牛坪式稀土矿资源的定量预测

程建康

（四川省地质矿产勘查开发局四0 五地质队，四川 都江堰 611830）

四川冕宁-德昌稀土成矿带北起冕宁县三岔河、毛牛坪，经木落、里庄，南至德昌县大陆槽以南，长约150km、宽15km，以盛产冕宁牦牛坪式轻稀土矿享誉国内外。自20 世纪60 年代首次发现牦牛坪式稀土矿以来，针对该区域内稀土矿的地质找矿、成矿研究和评价工作从来没有间断，2007 年～2010 年，在开展四川省稀土矿成矿规律及矿产预测评价专题研究工作时，采用地质体积法对该区牦牛坪式稀土矿资源进行了估算[1]。本文在收集和利用近年来取得的新成果、新认识的基础上，采用元素丰度模型法对该区内牦牛坪式稀土矿资源进行定量预测，旨在为该区稀土找矿与评价提供参考。

1 丰度法资源量预测原理

丰度估计法又称丰度模型法，是把已知地区（控制区）成矿元素的地壳丰度和探明的累计储量作为已知参数求得已知地区的该成矿元素在地壳中的富集系数，用它外推到地质和成矿条件相似的未知地区（即预测区），估算预测区内该元素的资源量。成矿元素的地壳丰度系指该元素在地壳中处于分散和集中状态的总和，在特定的地质条件控制下成矿元素的集中富集，在勘查地球化学上称之为异常。一般说来，有经济价值的矿床都有相应的地球化学异常，因此在一般地质环境中，元素处于分散状态时，形成矿床的可能性不大；处于集中富集状态时，成矿的可能性比较大。丰度估计法就是根据元素在地壳中的这种元素化学状态作为理论依据而确立的资源量估计方法[2]。

2 丰度法模型选择与建立

丰度法是建立在强有力的地质和地球化学理论基础上的矿产预测方法，而且它是被大量实践证明有效的一种预测方法。根据使用元素地球化学资料的性质，丰度估计法分为近似关系模型、元素丰度模型、地壳丰度模型三种[3]。本文选用元素丰度模型进行资源量预测，具体做法是选择稀土成矿地质条件类似而且地质工作程度和研究程度较高的地区作为已知区，以已知区内1：20 万化探数据计算稀土成矿元素丰度和查明的累计稀土资源储量作为已知参数，求得已知区内稀土成矿元素在地壳中的富集系数，再利用得到的富集系数估算预测区内稀土元素的资源量。富集系数按以下公式计算：

式中：P 为成矿元素的富集系数；R0为已查明的成矿元素的各级别的资源总量（t）；CR为已知区面积（km2）；D 为已知区资源估算的深度（km）；CA为成矿元素的丰度值；SG为已知区内矿石的平均体重。

再利用富集系数估计预测区成矿元素资源量的模型为：

式中：R 为预测区成矿元素的资源量；S 为预测区的面积；A 为预测区元素丰度值；SG′为预测区出露岩石的平均体重，D′为预测区资源估算深度（km）。

3 基于元素丰度模型法的稀土矿资源总量预测

3.1 富集系数计算

3.1.1 已知区参数的确定

（1）已查明稀土矿元素的资源总量（R0）。选择牦牛坪、木洛、里庄和大陆槽四个预测区内对已知矿床勘查获得的资源量总量（推断的及以上类别资源储量）作为查明资源量。即，牦牛坪已知区稀土总量486.53 万t，其中三岔河、牦牛坪、包子村三个矿区已估算资源量分别为64 万t（2012 年详查）、268.74 万t（2010 年勘探）、105.58 万t（2018 年普查）；木洛已知区稀土总量62.89 万t，其中硐楼山矿段和郑家梁子矿段分别为2.2 万t（2010年资源储备核实）、60.69 万t（2010 详查）；里庄已知区资源总量13.31 万t（2012 年羊房沟矿区资源储量核实）；大陆槽已知区稀土总量159.21 万t（2013 年详查和2018 年补充勘查）。

（2）已知区成矿元素丰度（CA）。通过对冕宁-德昌一带富含稀土元素碱性杂岩体及稀土矿石中稀土元素含量的统计分析，La 元素在含矿岩体或矿石中含量与稀土总量之间存在线性相关，相关系数达0.998，因此，La 元素丰度值基本能体现区内稀土总量的富集程度。通过牦牛坪式稀土矿石中La 元素分布规律研究，La2o3在牦牛坪、大陆槽、里庄、木洛矿床中的稀土总量分配极为稳定，平均分配率约40%。因此，本文以区内1：20万水系沉积物测量中La2o3含量的2.5 倍确定为稀土成矿元素的丰度。因为牦牛坪、木洛、里庄和大陆槽已知区内矿床均位于La2o3异常内带值（100×10-6）及附近，因此确定稀土成矿元素（REo）丰度为250×10-6。

表1 四川冕宁-德昌一带牦牛坪式稀土矿资源量预测结果表

（3）已知区面积确定（CR）。根据已知区内喜玛拉雅期碱性杂岩体、控矿构造、矿化蚀变带、矿床位置等展布进行确定，即各已知区面积具体确定为牦牛坪已知区16km2、木洛已知区2km2、里庄已知区3km2和大陆槽已知区2km2。

（4）已知区深度（D）。根据各已知区内勘探平均深度综合权衡确定，即牦牛坪已知区0.4km、木洛已知区0.3km、里庄已知区0.2km 和大陆槽已知区0.5km。

（5）已知区矿石体重（SG）。根据各已知区内矿床勘查时测定的矿石平均体重进行确定，即牦牛坪知区2.37t/m3、木洛已知区2.47t/m3、里庄已知区2.38t/m3和大陆槽已知区2.31t/m3。

3.1.2 富集系数（P）

根据上述确定的已知区各参数，采用富集系数计算公式可求得各已知区富集系数分别为：牦牛坪已知区0.5362、木洛已知区0.6293、里庄已知区0.2716、大陆槽已知区0.7339。

3.2 资源量预测

3.2.1 预测区参数的确定

（1）预测区面积确定（S）。本文估算以1：20 万化探综合异常的面积来代替预测区的面积，这样估算的资源量比较准确。根据预测区内与稀土元素相关的1：20 万化探综合异常确定各预测区面积为：牦牛坪预测区182.30km2（包括牦牛坪镧钇异常157.41km2和瓦屋镧异常24.89km2）、木洛预测区37.75km2（张家坪子镧异常）、里庄已预测88.64km2（羊房沟镧异常）和大陆槽预测区36.60km2（大陆槽镧异常）（图1）。

图1 预测区内与La 元素相关的化探综合异常

（2）预测区深度（D′）。根据近来对各预测区内稀土矿床勘查推测的成矿平均深度作为本次资源量的预测深度，即牦牛坪预测区0.6km、木洛预测区0.5km、里庄预测区0.4km 和大陆槽预测区0.6km。

（3）预测区成矿元素丰度（CA）。本次根据区内1：20 万水系沉积圈定的综合异常内La2o3异常外带值（50×10-6）的2.5 倍确定预测区稀土成矿元素（REo）丰度为125×10-6。

（4）预测区矿石体重（SG′）。牦牛坪式稀土矿产于碱性岩浆岩内，矿石体重与出露的岩石体重差距小，因此，以各已知区内矿石平均体重确定为预测区的岩石平均体重，即牦牛坪知区2.37t/m3、木洛已知区2.47t/m3、里庄已知区2.38t/m3和大陆槽已知区2.31t/m3。

3.2.2 资源量预测结果

根据上述确定的预测区参数，计算可得预测区REo 资源总量为2903.54 万t，潜在资源量总量2229.81 万t。各成矿远景区具体REo 资源量详见表1。

4 稀土资源潜力评价

四川冕宁-德昌一带牦牛坪式稀土矿的成矿物质主要来源于喜玛拉雅期幔源碱性岩浆侵入，并受区内多条区域性深大断裂及其次级构造控制，稀土矿体（脉）产于构造破碎带内，多呈较稳定的脉状，倾角较大，延伸较深，且成矿时期较晚，后期的构造作用对矿体的破坏作用不大，使得区内的稀土矿体（脉）能够比较完整地保留下来，结合区内成矿构造的展布、碱性岩体出露、相似稀土矿（床）点的分布及稀土元素化探异常等特征分析，研究区内不乏寻找牦牛坪稀土矿的可能性。本文采用元素丰度法预测区内潜在资源量达二千万吨以上，特别是近年来在研究区内不断取得稀土找矿的新突破，如牦牛坪矿区探明资源量进一步增大，在包子村、木洛村新探明大中型稀土矿床等，充分显示出研究区内巨大的稀土资源潜力。