广西平南县马安肚稀土矿矿床特征及其成因分析

2020-10-30柳美军

世界有色金属 2020年16期

关键词：稀土矿花岗岩稀土

徐勇，柳美军

（广西壮族自治区三〇七核地质大队，广西贵港 537100）

1 区域地质特征

广西平南县马安肚稀土矿区位于钦州褶皱系六万大山凸起的北东部，钦杭多金属成矿带南西段，广西灵山～藤县断裂北东段[1]。

区域上出露地层主要有寒武系、奥陶系、泥盆系、侏罗系、白垩系以及第四系等。

区域上历经了加里东、华力西、印支、燕山期等多期多阶段构造运动。区域上褶皱、断裂构造发育，构造线总体呈北东向。基底褶皱大容山复式背斜为加里东期线状褶皱，盖层褶皱为燕山期宽缓向斜，断裂构造以北东～北东东向灵山～藤县大断裂为主。

强烈的岩浆活动是本区的显著特点之一，华力西-印支期酸性岩浆侵入，形成大规模的构造花岗岩带。华力西晚期的六陈岩体和印支期的大容山岩体，两者同属大容山岩基，为本区离子相稀土矿的成矿母岩[2]（图1）。

2 矿区地质特征

2.1 地层

矿区地层主要发育古生代奥陶的碎屑岩、泥盆的碎屑岩及生物碎屑岩。工作区北部及北西部广泛分布第四系的砂砾层、砂质粘土层、亚粘土及粘土层。

2.2 构造

断裂构造发育于工作区北—中部，以北东—北东东向为主。构造运动加速了工作区花岗岩风化的进程，使花岗岩风化产生了高岭土、蒙脱石等粘土矿物，铁锰的氢氧化物等高吸附能力的矿物，并形成大厚度的风化壳，为稀土矿的成矿和保存创造了条件。

2.3 岩浆岩

2.3.1 岩体及岩石学特征

矿区内岩浆岩分布较广，主要为华力西期六陈岩体。岩性为黑云母钾长花岗岩，岩相分带不甚明显，由岩体中心向边缘，岩性由粗粒、中粗粒黑云母钾长花岗岩(含个别长石小斑晶)逐渐过渡为中粒黑云母钾长花岗岩。岩石一般呈肉红色，具花岗结构，块状构造。主要矿物石英24%～30%，钾长石60%～65%；次要矿物以黑云母为主，少量角闪石；副矿物有磁铁矿、钛铁矿、白钛矿、锆石、褐帘石、榍石、磷灰石等。六陈岩体富K、Si，贫Ca、Mg，属SiO2、Al过饱和系列，偏碱性。岩体稀土元素总量（∑REE）315.5×10-6，高于维氏值292×10-6，风化后可形成离子吸附型稀土矿床[3]。

表1 六陈岩体主要化学成份表

2.3.2 花岗岩风化壳特征

岩体风化强烈，一般形成20m～30m的风化壳，风化壳稀土含量高，矿厚一般为4m～8m，为混合型稀土矿。由于花岗岩风化壳发育程度不同，稀土元素的富集程度有很大差异，一般来说花岗岩风化壳越厚，离子吸附型稀土矿矿体越厚，离子吸附型稀土矿主要以离子吸附相形式赋存于花岗岩风化壳的全风化层中[4]。花岗岩风化壳从上至下一般具有四元结构特征：

（1）残坡积层：该层厚度0m～5m，一般＜2m，主要由花岗岩风化形成的碎块、碎粒及碎粉混杂而成，呈黄褐色、浅紫红色，该层介质显弱酸性，稀土氧化物（REO）含量低。

（2）全风化层：该层厚5m～40m，一般厚10m～30m，与上部残坡积层呈渐变过渡关系，无明显分界，由基岩完全风化而成，以浅灰黄色、浅紫红色为主，夹杂黄褐色和灰白色，该层介质呈弱酸性，稀土元素富集程度较高，常在该层的中、下部富集成矿。

（3）半风化层：该层厚3m～10m，与上覆全风化层呈渐变过渡关系，局部呈突变过渡。呈淡肉红色，本层介质属弱酸性或弱碱性，稀土含量明显下降，除了与全风化层的过渡地带，一般无矿体赋存。

（4）弱风化层：与上覆半风化层呈渐变过渡关系。呈淡肉红色，该层稀土阳离子和粘土矿物含量极少，在该层中无离子吸附型矿体赋存。

图1 矿区区域地质简图

3 矿床地质特征

3.1 矿体特征

3.1.1 矿体的分布、形态

稀土矿体赋存于花岗岩风化壳中，风化壳保存较好的地段基本都有矿体存在。矿体在花岗岩全风化层的中、下部最为富集，矿体的分布与花岗岩全风化层基本一致，而且大体连续成片。

矿体平面上呈不规则状、树枝状，总体呈北东—南西向展布，矿体长约8000m，矿体宽220m～1600m。矿体内部结构简单，无夹层出现，局部地段偶见无矿天窗。剖面上呈似层状、透镜状，其形态和产状与地形变化基本一致，随地形变化呈波状起伏展布，在开阔平坦地带产状较平缓，斜坡地带较陡。

3.1.2 矿体的规模

本矿区探明M01、M02、M03号3个稀土矿体，主要矿体为M01矿体（图2）。矿体平均盖层厚5.84m。矿体厚度1.00m～38.85m，平均11.92m，变化系数66.05%，厚度变化属较稳定；垂直山脊线下切，矿体厚度有顶部最厚、往两侧变薄的变化规律，山脊较平缓的地段矿体厚度基本一致，矿体厚度等值线与地形线大体一致。矿体顶底、板的形态随地形起伏，但坡度小于地形坡度的变化，而底板较之于顶板又显得相对平缓。矿体单工程离子相稀土品位0.032%～0.220%，平均品位0.090%；全相稀土品位0.050%～0.284%，平均品位0.127%；品位变化系数36.93%，有用组分分布较均匀。

3.2 矿石特征

3.2.1 矿石的矿物成份

矿物成份主要有条纹长石、石英、斜长石、黑云母，少量的角闪石、绢云母等。

3.2.2 矿石的化学成份

矿石的主要化学成份及含量为：SiO258.72%～59.82%，Al2O321.88%～22.77%，TFe2O33.95%～4.72%，CaO0.015%～0.041%，MgO0.24%～0.27%，Na2O0.17%～0.37%，K2O6.32%～7.09%，P2O50.013%～0.039%，TiO20.40%～0.49%，ZrO20.061%～0.074%。

3.2.3 矿石的结构、构造

矿石的结构主要有：似斑状结构、花岗结构、交代残余结构。矿石的构造主要有：土状构造、疏松块状构造。

4 矿床成因分析

矿床含矿岩体为华力西期侵入岩六陈岩体，岩性主要为中粗粒斑状含褐帘角闪钾长花岗岩，是南岭地区与离子吸附型稀土矿成矿作用密切相关的花岗岩类型，其富K、Si，贫Ca、Mg，岩体稀土元素含量高于维氏值，富含稀土元素，具有稀土成矿的物质基础[5]。

六陈岩体位于大瑶山隆起区，该区地处亚热带季风气候区，年平均温度17℃～21℃、年平均降雨量1500mm～2100mm，自中生代地壳剧烈运动后，由于多期次的构造运动和地壳的间歇性或缓慢抬升剥蚀，六陈岩体在低山和丘陵地区出露后遭受地质营力作用，岩石首先发生机械破坏作用，继而发生化学风化作用，使原岩中的长石风化成为高岭土、伊利石等粘土矿物，造岩矿物中所含稀土元素从矿物中分解出来，稀土元素溶于水中以离子形式随地表水迁移，然后在适宜的介质条件下（PH值5.5～6.5）被全风化层中的粘土矿物组分所吸附，不断沉淀富集于风化壳的中、下部成矿[6-8]。