粤西金银河花岗斑岩体风化壳离子吸附型重稀土找矿进展及找矿远景分析

2020-08-26李坤，李冲，邓飞

华南地质 2020年2期

李坤，李冲，邓飞

LI Kun，LI Chong，DENG Fei

（广东省佛山地质局，广东佛山528000）

（Foshan geological bureau of Guangdong province，Foshan 528000，Guangdong，China）

稀土矿作为战略矿种，在国家经济发展和国防建设中占有重要战略地位，其中重稀土尤为重要[1-3]，后者主要来源于离子吸附型稀土矿[4]。广东省离子吸附型稀土矿分布较广，尤以粤东北及粤中地区最为丰富，稀土矿以离子吸附形式赋存于风化壳中，矿源岩主要为各类侵入岩、火山岩和次火山岩，其次为混合岩，以燕山期侵入岩风化壳中最为发育。矿源岩稀土元素含量及赋存状态是广东省离子吸附型稀土矿成矿的物质基础，矿体（层）均赋存在含矿岩体的风化壳中，尤其是风化壳的全风化层中。广东省重稀土矿主要分布于莲花山断裂带北西侧，呈东西向或北东向排列分布，主要集中在南岭WSn－Mo－Be－REE－Pb－Zn－Au－U成矿带、浙中－武夷W－Sn－Mo－Au－Ag－Pb－Zn成矿带的广东部分、永安－梅州－惠州Fe－Pb－Zn－Cu－Au－Ag－Sb成矿带广东部分的北段、粤中Pb－Zn－Au－Ag－Sn－W－U－RM成矿带北部和粤西－桂东南Sn－Au－Ag－Cu－Pb－Zn－Fe－Mo－W成矿带的东北部。轻稀土矿分布遍及全省大部分地区，其中高－中铕矿分布于粤北、粤东和南部沿海地区[5－7]。

前人曾在该区域开展1∶20万罗定幅区域地质调查工作，对该岩体开展了岩石学、矿物学、岩石化学等研究，化探工作在金银河花岗斑岩体范围圈出了大范围的Y、La异常。广东1∶5万筋竹圩、连滩镇、泗纶圩、罗定县幅强烈风化区填图试点项目在粤西罗定盆地南部金银河花岗斑岩体风化壳进行了稀土矿专项调查工作，并取得较好的找矿效果。本文报道了该岩体风化壳稀土矿化特征，并依据找矿成果对该岩体稀土矿找矿潜力开展初步评价。

1 地质背景

研究区位于粤西罗定盆地中南部，根据广东省大地构造单元划分方案[8]，调查区大地构造位置上处于华南板块之华南新元古代－早古生代造山带，经历了加里东期、印支期、燕山期等某期作用或多期构造作用的叠加改造，形成了复杂的构造格局，现今构造线总体为NE－NEE向和NW向，以NE向占据主导。地质构造主要包括褶皱、脆性断裂、韧性剪切带、逆冲推覆构造、各种劈理及线理、构造盆地以及新构造运动形迹。区域地层主要出露白垩系、晚元古代云开岩群，次为南华系－石炭系。区域上岩浆岩较发育，主要出露印支期、燕山期侵入岩，以花岗岩类分布最广。区域热动力变质作用较为强烈，广泛发育在云开岩群以及那蓬变质杂岩体当中。

研究区大面积出露白垩纪罗定组陆相细碎屑岩，它呈角度不整合覆盖于前石炭纪地层上，岩性为细砂岩、泥岩、粉砂岩等。云开岩群局限分布于研究区西北侧，沿罗定－广宁断裂带呈带状分布，岩性以片岩类、混合岩、片麻岩等为主。南华纪大绀山组分布于研究区东南角，岩性为变质砂岩、千枚岩等。石炭纪连县组角度不整合于大绀山组之上，岩性为细晶灰岩、粉晶灰岩、白云岩夹白云质灰岩等。

研究区构造线以NE向为主，主要类型为断裂和韧性剪切带。断裂主要发育于研究区南东部（文字岗—云袍断裂）和北西部（榃滨—河口断裂），前者为张性正断层，发育硅化构造角砾岩带，切割了大绀山组浅变质地层和石炭纪碳酸盐岩；后者断层总体表现为压性，活动时间应在晚白垩世，韧性剪切带位于北西部，切过云开岩群变质地层，带内主要发育糜棱岩、超糜棱岩、千糜岩、糜棱片岩等。

2 岩体地质

金银河岩体（γπK2）位于研究区西南角，呈椭圆形岩株状产出（图1），地貌上呈孤峰状，面积为34.45 km2。该岩体侵入白垩纪罗定组二段（K1l2）粉砂岩、泥岩之中，接触界线呈不规则状，岩体常呈岩枝状插入围岩中（图2），外接触带围岩发生规模不等的角岩化。通过LA ICP－MS方法测得该岩体的锆石U－Pb年龄为99.4±3.0 Ma。

主体岩性为花岗斑岩，呈灰色，风化色呈灰白－白色，具斑状结构，块状构造。斑晶含量25%～30%，以石英、钾长石为主，含少量黑云母。副矿物以石榴石、锆石为主，独居石次之。前人研究显示，石榴石含量达到1427.41×10－6，为良好的稀土元素来源[9]。

3 稀土矿化特征

3.1 风化壳特征

金银河花岗斑岩风化严重，野外地质和钻孔资料显示斑岩体风化壳厚度集中在20～40 m，风化剖面一般具有分层性，自上而下可分为腐殖质层，残积层、全风化层、强风化层、中风化基岩，各层呈渐变接触（图3）。

A（腐殖质层）：厚度往往小于0.5 m，灰褐色主要由粘土、石英及腐植质组成，含多量的植物根茎。

图1粤西金银河花岗斑岩体区域地质简图Fig.1 Regional geological map of Jinyinhe granitic porphyry，Western Guangdong Province

图2金银河花岗斑岩体侵入白垩系素描图Fig.2 The sketch map showing Jinyinhe granitic porphyry intruding into Cretaceous Luoding Formation

图3金银河花岗斑岩典型风化壳垂直分带照片Fig.3 Vertical zone photos showing weathering crust of Jinyinhe granitic porphyry

B（残积层）：厚度在1～5 m之间，呈土黄色到褐红色，主要由粘土、石英及少量风化残留斑岩碎块组成。该层结构松散，手捏之即碎。

C1（全风化层）：厚度在3～15 m之间，为稀土矿的赋存层位，呈黄褐色，主要由粘土、石英等组成，其中粘土矿物以高岭石为主，含量大于70%，显微镜下可见长石斑晶与基质均已风化呈黄褐色粘土，仅残留石英斑晶，无色，半透明状，不规则状，大小1 mm×2 mm～2 mm×3 mm，斑晶以石英居多，其他斑晶都已完全蚀变，呈不明显阴影状甚至留下空洞。该层结构也较为松散，手捏之即碎。

C2（强风化层）：厚度在5～20 m之间，为稀土矿的赋存层位，呈褐红色到灰黄色，长石已风化成高岭土和绢云母，粘土矿物含量约50%。该层可见原岩结构，但手捏之易碎。

D（中风化基岩）：花岗斑岩基岩，可见原岩结构和矿物，与强风化层截然过渡。

3.2 矿化特征

1∶20万区域化探工作在金银河花岗斑岩体范围圈出了大范围的Y、La异常，说明该区岩体具有良好的形成风化壳离子吸附型稀土矿的基岩条件。

为了查明金银河花岗斑岩体矿化特征，本次调查施工6处浅钻对风化层进行稀土含量垂向分析。采样严格按照勘查标准执行，样品长度一般为0.5 m，个别地段视岩芯采取率可适当放宽采样长度。

分析结果表明，5处钻孔（ZK38、ZK62、ZK63、ZK64、ZK65）均发现规模和强度不等的稀土矿化现象，具体矿化参数详见表1、表3。由表1、表3可知，矿化部位主要发育于强－全风化层，局部位于中风化层或残积层，以重稀土矿化类型为主，矿化厚度0.5～7.4 m，矿化品位0.03～0.18 wt%，差异较大。钻孔ZK38中HREO为458.42～1784.79μg/g，Y2O3值为292.09～1207μg/g，钻孔ZK65中HREO为298.83～602.69μg/g，Y2O3值为190.00～391μg/g。ZK63和ZK38号钻孔局部伴生少量轻稀土矿化，矿化厚度0.5～2.6 m，矿化品位0.05～0.11 wt%。

各风化层稀土含量垂向变化曲线表明，残积层至全风化层稀土总量总体变化不大，仅在局部范围偏高（图4）；强风化层内上部稀土总量几乎无变化，至下部含量逐渐升高，至中风化层则迅速降低（图5）。由表2可知，强风化层、残积层、全风化层、原岩的Y/TREO比值较接近，风化壳中Ce/TREO值（0.06～0.12）远低于原岩（0.26），自上而下逐渐降低。风化壳剖面的La/TREO值曲线呈凹槽式，全风化层最低（0.05），残积层与强风化层接近（0.09）。Nd/TREO曲线与La/TREO值相似，也呈凹槽式，全风化层最低（0.08），残积层与强风化层相近（0.13）。

表1各钻孔矿化部位、类型、规模及品位一览表Table 1 The list of mineralization locations，types，scales and grades of different boreholes

表2金银河花岗斑岩体不同风化层与原岩稀土元素比值对比Table 2 REE ratio comparison between different weathering layers of granitic porphyry and original rocks

图4 ZK65钻孔稀土总量垂向变化曲线Fig.4 Vertical variation curve of total rare earth content in borehole ZK65

4 找矿远景分析

金银河花岗斑岩体是一套岩性均一且完整的岩体，岩体各部位的风化壳结构成分基本一致，1∶20万区域化探圈出了较为显著且严格环绕于该花岗斑岩体的Y异常（图6）。本次浅钻工程（ZK38、ZK64、ZK65）在该岩体风化壳内均发现规模及强度不等的重稀土矿化层，因此综合区域化探异常特征和已有浅钻成果，对整个花岗斑体风化壳稀土矿远景源量进行初步预测。

选取2处钻孔（ZK38和ZK65）的稀土含量数据，运用“地质块段法”，开展矿体资源量估算。根据风化壳型稀土矿的矿体边界品位初步确定矿体及夹石，按最低工业品位和最小可采厚度圈连工业矿体。ZK38号孔位于1处脆性断裂带附近，孔内风化层总厚近50 m，有利于风化壳型稀土矿的形成与发育，暂将该处钻孔揭露的矿化厚度和矿化品位列为区内该类型稀土矿对应指标的上限值，其矿床剖面如图7所示。对金银河花岗斑岩风化壳的矿体进行资源储量估算，块段矿石量范围为5600～260000千吨，重稀土金属量（REO）范围为28～460千吨（表4），表明该花岗斑岩体具有寻找大型及以上规模风化壳型重稀土矿的找矿前景。

图5 ZK38钻孔稀土总量垂向变化曲线Fig.5 Vertical variation curve of total rare earth content in borehole ZK38

图6金银河花岗斑岩钻孔分布及Y异常范围图Fig.6 Borehole distribution and Y－anomaly range map of Jinyinhe granitic porphyry

ZK65-15XT 205.73 25.57 54.17 10.51 44.09 18.21 0.52 23.74 4.85 29.04 5.44 14.98 2.56 17.65 2.52 153.07 306.51 459.58 0.45 0.12 0.06 0.10层化风全ZK65-12XT 317.49 31.78 63.51 12.32 50.27 22.61 0.69 33.89 7.07 40.63 7.89 22.18 3.80 26.42 3.68 181.19 463.06 644.25 0.49 0.10 0.05 0.08量含素元土稀壳化风化ZK38、ZK65矿孔钻中岩斑岗花河银3金表Table 3 REE contents in weathered crust of ZK38 and ZK65 mineralized boreholes in the Jinyinhe granitic porphyry层积残层化风强ZK65-ZK65-ZK65-ZK38-1-ZK38-1-ZK38-1-ZK38-1-ZK38-1-ZK38-1-ZK38-1-ZK38-1-ZK38-1-ZK38-1-11XT 6XT 5XT 24XT 23XT 22XT 21XT 20XT 19XT 18XT 17XT 16XT 15XT 287 391 190 1207.74 373.37 345.43 441.95 392.42 320.03 562.6 1066.77 433.06 452.11 28.9 54.2 11.1 80.4 97 29.4 49.8 74.1 17.4 117.28 58.72 47.84 59.93 59.58 20.78 59.81 83.53 20.3 100.04 64.25 34.19 63.45 58.35 21.99 51.37 59.95 18.12 133.7 56.14 45.67 307.27 65.72 104.75 143.08 64.12 50.86 167.71 63.88 56.3 46.7 117 72.5 197.13 83.4 76.98 131.81 87.6 69.64 179.63 410.59 205.29 227.45 21.6 45.2 25.7 95.43 36.53 34.44 54.62 37.92 30.61 71.78 157.7 73.05 78.27 0.65 1.52 0.9 2.91 1.32 1.3 1.92 1.37 1.11 2.61 5.53 2.58 2.69 31.2 55.1 28.3 138.31 45.41 45.87 63.97 49.56 41.38 84.71 172.89 72.38 79.99 6.48 9.93 4.9 28.11 8.54 8.35 11.17 9.33 7.81 14.59 29.52 11.76 12.7 40.1 58.2 28.2 162.97 52.11 48.55 63.12 54.97 44.87 81.49 161.82 65.76 69.78 7.91 10.9 5.49 30.93 9.87 9.37 11.91 10.22 8.61 15.69 29.9 12.37 12.83 21.9 31.4 16.2 83.71 27.1 26.53 33.85 28.93 24.01 43.91 83.14 35.45 36.02 3.73 25.2 3.64 5.33 35.6 5.23 2.81 20 2.93 14.85 102.6 15.58 4.97 33.59 5.11 4.79 32.91 4.82 6.28 42.82 6.25 5.14 36.1 5.41 4.42 30.63 4.47 8.12 55.34 8.13 15.19 104.08 16.03 6.57 43.04 6.46 6.69 46.23 6.94 163.15 370.52 240.40 519.31 261.53 276.36 386.82 270.67 230.8 489.52 1051.56 539 596.3 427.16 602.69 298.83 1784.79 560.07 526.62 681.33 592.08 486.24 874.58 1679.34 686.86 723.29 590.31 973.21 539.23 2304.1 821.6 802.98 1068.15 862.75 717.04 1364.1 2730.9 1225.85 1319.59 0.49 0.40 0.35 0.52 0.45 0.43 0.41 0.45 0.45 0.41 0.39 0.35 0.34 0.09 0.10 0.14 0.03 0.07 0.10 0.06 0.07 0.08 0.04 0.02 0.05 0.05 0.05 0.08 0.09 0.05 0.07 0.07 0.09 0.07 0.07 0.10 0.11 0.12 0.13 0.08 0.12 0.13 0.09 0.10 0.10 0.12 0.10 0.10 0.13 0.15 0.17 0.17层化风ZK38-1-号编品样13XT 292.09 O3 Y2 95.46 O3 La2 74.32 CeO2 33.35 O11 Pr6 132.97 O3 Nd2 48.47 O3 Sm2 1.7 O3 Eu2 46.91 O3 Gd2 7.76 O7 Tb4 42.58 O3 Dy2 8.16 O3 Ho2 23.33 O3 Er2 4.13 O3 Tm2 29.04 O3 Yb2 4.42 O3 Lu2 386.28 LREO 458.42 HREO 844.7 TREO 0.35 Y/TREO 0.09 Ce/TREO 0.11 La/TREO 0.16 Nd/TREO

图7 ZK38钻孔点处风化壳型重稀土矿剖面图Fig.7 Profile of weathering crust type heavy rare earth deposit at borehole ZK38 area

ZK64号孔采样仅发现0.5 m厚的边界矿体，低于最低工业品位和最低可采厚度。鉴于该处钻孔施工地点为一高约3～4 m的人工开挖边坡旁，边坡发育残积层－全风化层，不排除该处工业矿体厚度超过最低可采厚度的的可能。

5 结论

金银河花岗斑岩体发育20～40 m的风化层，从上到下具有腐殖质层，残积层、全风化层、强风化层、中风化基岩分带。强－全风化层中发育离子吸附型富钇重稀土矿化，矿化厚度0.5～7.4 m，矿化品位0.03～0.18 wt%。稀土元素找矿远景分析显示，该花岗斑岩体具有寻找大型及以上规模风化壳型重稀土矿的找矿前景。