牦牛坪稀土矿床成矿作用浅析

杨义东，黄安虎

牦牛坪稀土矿床成矿作用浅析

杨义东1，黄安虎2

（1.四川省地质矿产勘查开发局物探队，成都 610071；2. 地质矿产勘查开发局109地质大队，成都 610100）

牦牛坪稀土矿受哈哈断裂带控制，呈带状分布，由大脉状、平行脉状、网脉状的稀土矿脉穿插贯通，与周围交互的碱长花岗岩、英碱正长岩、流纹岩、云煌岩等围岩构成地质体。霓石英碱正长岩是稀土成矿的物质基础和富集体，由它演化生成的碱性基性岩脉和方解石碳酸岩脉均为矿（化）脉，代表了先后两次热液成矿高潮；含霓石碱性花岗斑岩的生成，宣告了大规模稀土成矿作用结束。本文通过分析控矿地质因素、成矿物质来源、成矿温压、成矿时代，探讨其矿床成因，总结了成矿模式。。

牦牛坪稀土矿；哈哈断裂；喜山期；碱性伟晶岩脉

四川省冕宁县牦牛坪稀土矿为世界特大型稀土矿床，该矿床表现为大型单氟碳铈矿型稀土矿，易选冶，有害杂质含量低微，矿石质量好，自1988年地方开发以来，各品级稀土精矿产品畅销国内外，已成为我国西南一个大型稀土矿物原料基地。

牦牛坪稀土矿区位于扬子地台康滇台隆西缘攀西裂谷带的北段，矿区内碳酸岩、碱性基性伟晶岩、花岗斑岩、煌斑岩以及辉绿岩岩墙(脉) 构成了与矿化有关的碳酸岩杂岩；矿产以稀土金属占优势，其次为有色贵金属，由北西向南东大致平行分布三个成矿带：青纳—南河铜、铅锌、金成矿带，哈哈—菜子地金、多金属成矿带，冕西稀土成矿带。此外，还有刚玉、萤石、重晶石等非金属矿产，都具有很大的潜在经济价值。

1 成矿地质条件

1.1 控矿地质因素

据研究，牦牛坪广泛出露的各种碱长花岗岩、流纹岩及副变质岩与矿床无成因联系，仅具空间关系。南河、雅砻江两大深断裂系统和以霓石英碱正长岩株为主体的含矿碱性杂岩体是控矿的基本地质条件。

南河断裂上盘的次级断裂——哈哈断裂带直接赋存了牦牛坪稀土矿床，更次级的断裂节理带为矿体和矿脉提供了大量的生成空间。富碱富稀土的深源岩石在喜山期受上升热流作用而熔融沿深断裂上升定位，形成霓石英碱正长岩，它带来了地幔稀土和挥发组分，导致牦牛坪稀土矿床的形成。

1.2 成矿物质来源

牦牛坪岩浆岩分布甚广，已查明有澄江、海西、印支、燕山及喜山各期，以燕山期侵入岩规模最大。出露的主要有海西期基性喷发岩，印支期酸性侵入岩，燕山期酸性、中酸性喷出、侵入岩和喜山期以霓石英碱正长岩岩株为主体的碱性杂岩体侵入岩。

综合研究显示，区内酸性、碱性岩浆岩，其特征、产状、成因与稀土矿产的成因联系密切，以成岩时代可分为燕山期流纹岩-碱长花岗岩系列和喜山期含矿碱性杂岩体。

1.2.1 燕山期流纹岩-碱长花岗岩系列

本系列岩浆岩呈北东向带状展布，流纹岩分布于矿区东部，位于碱长花岗岩基与泥盆系变质岩之间。

碱长花岗岩为冕西复式岩基的一部分，矿区内出露的岩体有紫红色碱长花岗岩（Kγ53-1a）、浅灰色中细粒碱长花岗岩（Kγ53-1b）、文象碱长花岗岩（Kγ53-1c），它们以先后顺序侵入，总体西倾，倾角70°左右。前者分布于矿区西缘，次者纵贯矿区，后者穿插于次者中。

紫红色碱长花岗岩稀土总量平均255.9×10-6，轻稀土（LREE）含量大于重稀土（HREE），LREE/HREE=2.44，浅灰色碱长花岗岩和文象碱长花岗岩具有较高的稀土含量，平均分别为392.74×10-6和439.67×10-6，轻稀土含量相对较高，LREE/HREE分别为3.96和4.32，球粒陨石标准化REE分布曲线为略向左倾斜的“海鸥”形，意味着该系列岩石可能是壳源岩浆分异作用的产物。

1.2.2 喜山期含矿碱性杂岩体

该杂岩体岩石组合有云煌岩、辉绿岩、霓石英碱正长岩、正长霓辉伟晶岩、重晶霓辉伟晶岩、方解石碳酸岩、含霓石碱性花岗斑岩等。其中以霓石英碱正长岩为主体，呈岩株状产状。

1）霓石英碱正长岩（Xγ61）

霓石英碱正长岩中的稀土矿物以氟碳铈矿为主，稀土元素含量较高，其平均含量3363.5×10-6，岩石的轻稀土含量远大于重稀土，LREE/HREE平均33.43。在岩石REE球粒陨石标准化曲线图上呈较陡的右倾曲线，说明岩石的形成源地较深，经历的岩浆分异较弱，其形成与矿区广泛分布的碱长花岗岩关系不大。

2）碱性基性伟晶岩脉（ρ）

以重晶霓辉伟晶岩脉为主，少量正长霓辉伟晶岩及细—粗晶的重晶霓辉石脉。碱性基性伟晶岩脉主要由霓辉石、重晶石、萤石、石英、黑云母、正长石、氟碳铈矿、氟碳钙铈矿、硅钛铈矿等组成；重晶霓辉伟晶岩（包括细粒结构的重晶霓辉石脉、黑云母霓辉石脉）矿化普遍较强，常形成富矿脉，而且分布也较广泛。

3）方解石碳酸岩脉（Xc）

一是半隐伏脉状，主要沿杂岩体中心部位侵入，二是少量结晶分异团块，赋存于厚大的重晶霓辉伟晶岩，它是由重晶霓辉伟晶岩结晶分异演化而来。

方解石碳酸岩脉，矿化一般中等至较弱，多形成贫矿石或只具矿化，但在矿物成分较复杂的情况下也有富集地段。

4）含霓石碱性花岗斑岩脉（γπ）

该岩脉切穿了重晶霓辉伟晶岩和方解石碳酸岩脉，普遍具弱黄铁矿化，也有少量钼、铅硫化物细脉贯入其微细裂隙中。

碱性杂岩体各种岩石REE含量均较高，达到815.76×10-6～4826×10-6，∑Ce/∑REO91.87%～96.75%，属∑Ce强选择配分型，∑Ce/∑Y11.3～29.55倍，LREE配分89.03%～94.74%（Ce/Yb）N=24～74，（La/Yb）N=36～155，（La/Sm）N=6.26～12.04反映了LREE强烈富集和极度分馏。球粒陨石标准化稀土元素型式曲线向右陡倾的特征与碱性强、挥发分高的地质环境相一致，具有明显的幔源特征。

1.3 成矿温压

据施泽民等人研究碱性基性伟晶岩型矿脉主要形成温度为365～＞600℃，而且由脉体边部向核心部位温度由高（＞600℃）到低（365～＞600℃）变化；方解石碳酸岩的形成温度在160～415℃之间，校正温度在235＞600℃；袁忠信等人在研究矿脉中石英、萤石、方解石和氟碳铈矿的原生流体包裹体时，测得350～470℃和116～250℃两个温度区间，属于热液作用的温度范围；袁忠信等人研究牦牛坪稀土矿床矿脉中的萤石、石英等矿物时，对矿物中富含CO2和H2O的三相包裹体测定均一温度、盐度和各相体积比计算，得到流体包裹体的均一压力为25～37Mpa，按30Mpa/km地压梯度估算，矿物形成时的上覆压力大约相当于0.8～1.2km深度的压力。

上述研究证实，牦牛坪稀土矿床在浅层地质环境中，经历了长期和多期次的形成过程，为含矿细网脉穿切含矿大脉以及同一脉内矿物多世代熔蚀交代，而形成的中低温热液型矿床。

1.4 成矿时代

含矿碱性杂岩体所侵入的最年轻围岩-文象碱长花岗岩之同位数绝对年龄为78Ma，表明前者应当为燕山期之后产物。据袁忠信等人研究，英碱正长岩中锆石Pb同位数年龄为12.2～22.4Ma；施泽民等人测得矿脉中黑云母、镁钠铁闪石K-Ar同位数年龄值为27.8～40.30Ma。上世纪七十年代281部队曾测得牦牛坪矿区钍石绝对年龄为23Ma，显然，成矿时代为喜山期无疑。

综上所述，牦牛坪稀土矿床的成矿地质条件主要有：

1）地台边缘裂谷带以及裂谷封闭后的深断裂和次一级的断裂破碎带；

2）喜山期英碱正长岩岩浆活动；

3）富碱和稀土的基底层岩石；

4）中低温浅成近地表的热液活动；

5）大量LREE、F、CO2、H2O等随热液带来，挥发分直接与稀土结合形成氟碳铈矿，并有助于矿物缓慢而充分结晶；

6）矿液定位后有稳定的构造环境。

2 成因过程及成矿模式

矿床所处的扬子地台西缘处于活动状态，于喜山期定型就位释压，产生的负压效应可能使“异常地幔体”局部活化，区内发育的近南北向深断裂成为岩浆和矿液运移的通道，大量下地壳及地幔物质和热液沿南河等深大断裂上侵到地壳浅部的哈哈次级断裂带中成岩成矿。英碱正长岩是地幔上升热流作用下地壳岩石遭熔融、上侵、冷凝结晶而形成的，从地幔分异出来除热流外还有大量的K、Na、F、CO2、SO2以及LREE。它们熔融改造了英碱正长岩源区岩石，上升岩浆同时更富集稀土元素。英碱正长岩分出的含热液和地幔岩浆上升带来的热液混为一体，不断加入，构成一个统一的岩浆-气成热液成矿系统。随着岩浆冷凝结晶，这些碱金属、挥发分和稀土元素进入热液，形成牦牛坪岩浆-气成热液充填的多金属单一氟碳铈矿型稀土矿床（图1）。

成矿模式示意图

3 结论

本文通过对牦牛坪稀土矿床成矿作用的浅析，得到如下认识：

1）牦牛坪稀土含矿带严格受哈哈断裂带控制，呈带状分布，与周围交互的碱长花岗岩、英碱正长岩、流纹岩、云煌岩等围岩构成地质体，主要含矿岩脉为碱性基性伟晶岩和方解石碳酸岩两大类。

2）霓石英碱正长岩是稀土成矿的物质基础和富集体，由它演化生成的碱性基性岩脉和方解石碳酸岩脉均为矿（化）脉，代表了先后两次热液成矿高潮；含霓石碱性花岗斑岩的生成，宣告了大规模稀土成矿作用结束。

3）大量地幔物质和热液，沿南河等深大断裂上侵到哈哈次级断裂带中成岩成矿，地幔热流在上升过程中与围岩发生熔融、上侵、冷凝结晶，分异出来的热液与地幔岩浆上升带来的热液混为一体，构成一个统一的岩浆。随着岩浆冷凝结晶，这些碱金属、挥发分和稀土元素进入热液，形成牦牛坪岩浆-气成热液充填的多金属单一氟碳铈矿型稀土矿床。

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Preliminary Analysis of the Maoniuping REE Mineralization

YANG Yi-dong1HUANG An-hu2

(1- Geophysical Exploration Team, SBGEEMR, Chengdu 610072; 2- No.109 Geological Team, BGEEMRSP, Chengdu 610100)

The Maoniuping REE deposit is controlled by the Haha fracture zone and occurs as large vein, stockwork in alkali-feldspar granite, felsic alkali syenite, rhyolite and minette. Aegirine felsic alkali syenite is the material base of REE mineralization and host rock. Basic and calcite carbonate dikes derived from aegirine felsic alkali syenite represent two stages of geothermal mineralization. Aegirine granite emplacement means the end of large-scale REE mineralization. This paper has a discussion on ore genesis and metallogenic model of the Maoniuping REE deposit.

Maoniuping REE deposit; Haha fracture; Himalayan epoch; alkaline pegmatite dike

2020-06-29

杨义东（1984-），男，成都人，工程师，主要从事地质调查与矿产勘查（旅游地学）相关工作

P618.7

A

1006-0995（2020）04-0594-03

10.3969/j.issn.1006-0995.2020.04.014