云南盈江县石岭卡稀土矿成矿条件及找矿方向

2021-04-09王胜江燕利军陈曹军严志安

云南地质 2021年1期

王胜江，燕利军，陈曹军，严志安

(云南省地质调查院，云南昆明 650051)

云南盈江县石岭卡地区位于怒江断裂以西，隶属波密-腾冲锡铁铜铅锌多金属成矿带南段。大地构造位置为冈底斯-察隅弧盆系，主要属班戈-腾冲岩浆弧。区域主要出露元古界、古生界二叠系及新生界地层，各时代的地层均受到了不同程度的变质作用；区内岩浆活动极为频繁，地质构造复杂，褶皱、断裂较为发育，断裂构造主要为北东向，局部为见北西向的次级断裂，褶皱总体轴线南北向、北东向展布，与主要构造带方面基本一致。矿区主要出露断层南东一带出露少量的下二叠统邦读组(P1b)，该地层为一套浅变质的碎屑岩建造，岩性主要为粉砂质板岩、绢云板岩。

1 成矿背景

石岭卡地区岩浆岩广泛发育，主要沿北东向呈带状分布，岩浆活动以喜马拉雅期最为强烈，主要为古近纪始新世(E2)中酸性为侵入体，而区内火山活动主要表现为新近系火山喷发活动，形成了一套基性火山岩建造。区内成矿作用以与古近纪始新世(E2)中酸性为侵入体相关的表生成矿作用为特点，形成一系列规模大小不一的离子吸附型稀土矿床(点)，矿床的形成明显受中酸性侵入体形成的风化壳控制，成矿母岩为古近纪始新世中粗粒二长岩，酸性花岗岩体是成矿作用的主要因素(图1)。古近纪始新世花岗岩分为三种岩石类型。

图1 盈江地区石岭卡岩体风化壳及稀土矿化分布图Fig 1.Distribution Map of Weathering Crust and REE Deposit of Shilingla Rock Body in Yingjiang Area1-第四系全新统；2-第四系更新统；3-二叠系邦读组；4-古近纪中粒钾长花岗岩；5-古近纪细粒二长花岗岩；6-古近纪中粒二长花岗岩；7-古近纪粗粒二长花岗岩；8-三叠系粗粒二长花岗岩；9-地层界线；10-角度不整合界线；11-岩相界线；12-断层及编号；13-见矿钻孔及编号，14-未见矿钻孔及编号；15-岩体风化壳；16-工业品位稀土矿体及编号；17-低品位稀土矿体及编号；18-石岭卡研究区

(1)中细粒黑云二长花岗岩(E2ηγa)：分布在研究区西北部，灰白色，具中细粒花岗结构，局部具不等粒结构，块状构造。矿物成分主要由钾长石(含量30%±)、斜长石(含量35%±)、石英(含量25%±)、黑云母(含量8%±)，角闪石(<1%)组成。副矿物主要有磁铁矿、锆石、石榴石、绿帘石等。

(2)中粗粒黑云二长花岗岩(E2ηγb)：主要在研究区西部、北部零星分布，浅肉红色，具中粗粒花岗结构，局部具似斑状结构，块状构造。主要由钾长石(含量35%±)、斜长石(含量30%±)、石英(含量25%±)、黑云母(含量8%±)组成。局部见似斑晶(含量10%±)，主要为钾长石及少量的斜长石；副矿物主要有磁铁矿、钛铁矿、锆石、磷灰石、绿帘石。斜长石多为半自形柱状、柱粒状、自形板状，常见钠长石聚片双晶，个别有环带构造，矿物中心多已绢云母化，边缘蚀变较弱；钾长石呈半自形-它形粒柱状、板粒状，一般发育格子双晶，偶有卡氏双晶，具显微条纹构造，主要为微纹长石，另有正长石；石英为他形粒状，个别波状消光明显，部分石英可与钾长石形成蠕英结构；黑云母呈自形-半自形片状，常见锆石、榍石细小包体。

(3)中粗粒黑云二长花岗岩(E2ηγc)：研究区大部地区均有分布，灰白色，中粗粒花岗结构，局部似斑状花岗结构，块状构造。斜长石(30%±，d=4mm～7mm)呈半自形-自形板状，部分为粒状，部分绢云母化、泥化，发育环带构造；钾长石(25%±，d=3.5mm～8mm)以自形-半自形板状为主，少量它形粒状、板粒状，发育格子双晶、条纹状构造，部分交代斜长石，弱绢云母化；石英(25%±，d=3.5mm～7mm)呈它形粒状，具波状消光；黑云母(10%±，d=3mm～5mm)呈自形、半自形片状集合体，个别半自形鳞片状集合体，局部聚集呈团块状；偶见角闪石(0～3%)相伴混生于白云母中。副矿物主要有锆石、褐帘石、磁铁矿、赤铁矿、榍石、绿帘石等。

2 矿体特征及配分类型

矿体主要分为SV1和SV2两条矿体，平面形态受地形地貌控制，局部被沟谷分割，呈不规则面状、掌枝状分布。剖面形态随地形起伏而变化，整体呈层状、似层状。矿体厚度随风化完厚度而变化，与地貌特征相关。一般沿山脊厚，往两侧山坡逐渐变薄。由17个取样钻工程控制，其中2个孔未见矿，15个孔见矿，见矿率88.24%，工矿体业矿体厚1.97m～9.20m，平均厚度3.70m。低品位矿体厚1.20～13.25m，平均厚度4.70m。平均品位0.591ω%。其中SV1矿体赋存于始新世细中粗粒二长花岗岩(E2ηγa、E2ηγb、E2ηγc)中，由5个取样钻工程控制，矿体面积5.95km2。工业矿体平均厚度3.70m，平均品位0.1057ω%，低品位矿体平均厚4.80m，平均品位0.581ω%；SV2为低品位矿体，赋存于始新世中粗粒二长花岗岩(E2ηγc)中，由4个取样钻工程控制，矿体平均厚度3.98m，平均品位0.0673%。矿体面积1.93km2。

矿石组分简单，由花岗岩风化而成，继承了原岩矿物成分，主要为石英、粘土矿物及少量黑云母和未完全风化的长石等。根据稀土分量来看，属于轻稀土富集型。

3 岩体风化壳特征及矿化变化分带

3.1 岩体风化壳特征

石岭卡矿区主要分布在云南省德宏州盈江县新城镇第四系盆地北东的石岭卡村，南西至松山下寨，北东至老空山。矿体呈北东向带状展布，东西长7km，南北长10km，异常面积大于70km2，向北东延伸出图外，地势北-北东高，东-南西低，气候温热潮湿，岩体化学、物理风化作用强烈，形成广泛分布的风化壳，风化壳厚度一般为5m～25m，其厚度、风化程度与地形地貌关系密切，如盆-山接触带及坡度较缓处花岗岩风化壳厚度较厚，可达20m～25m，而坡度相对陡倾的地方，风化壳厚度一般在5m～8m左右。

风化壳根据风化程度的不同，按颜色、结构、构造和矿物成分的解离、新生状况等综合特征，从地表至基岩呈现层状结构，各分层之间为过渡渐变，自上而下可分为表土层、全风化层、半风化层、基岩(图2)。

图2 风化壳垂直剖面示意图Fig 2.Sketch Map of Vertical Section of Weathering Crust

(1)表土层：在风化壳中广泛存在，通常上部为腐殖土层下部为黏土层，原岩结构完全消失，矿物组分以粘土矿物为主，石英较少。土体结构紧密，孔隙较少，手搓略具滑感，肉眼可见细小鳞片状绢云母。顶部(0～0.40m)为黑色、褐黑色腐殖土；下部(1m～3m)为灰黄、黄褐色、砖红色，该层风化程度高，以化学风化为主，岩石矿物多已黏土化，黑云母氧化为高价铁，因而呈灰黄、黄褐或略带砖红色，由黏土(65%～70%)、石英砂、花岗岩及脉石英碎块等组成，结构疏松，孔隙发育，不保留原岩结构。该层中见10%～30%左右的砂砾，粒径2mm～5mm左右。呈棱角状，本层为全风化层的保护层，一般稀土含量较低，仅局部可形成矿体。与下伏全风化层多呈渐变过渡关系。突变时，本层与下伏全风化层界线较为清楚，划分标志为土体颜色由砖红色明显转变为浅黄色。

(2)全风化层：以浅灰白色、灰黄色及少量浅肉红色为主，原岩结构构造已消失，但大部分矿物特征仍保留，主要由石英、黏土组成，局部保留长石外形，并见少量云母及电气石。呈疏松多孔状，手搓易碎，本层以化学风化为主，铝硅酸盐矿物已黏土化。一般厚5m～14.6 m，本层稀土含量高，为稀土矿主要赋存部位。与下伏半风化层呈渐变过渡关系。

(3)半风化层：以灰白色、少量灰黄色为主，岩石较松散，基本保留原岩结构构造，长石大部分已风化成高岭土等粘土矿物，本层化学风化弱，本层上部尚可形成稀土矿体，但矿石品位和矿石质量相对较差且浸取率较低，一般厚2m～25m。本层与下伏弱风化层呈渐变过渡关系。

(4)基岩：灰白、浅灰白色，具中-粗粒结构，块状构造。岩石矿物组分以长石为主，石英次之、黑云母较少。少部分长石蚀变为粘土类矿物，石英呈它形粒状，黑云母为半自形鳞片状，退色蚀变弱。岩石保存花岗结构构造，为稀土成矿母岩。岩石较为坚硬完整，不含矿。

通过野外调查得出的结论是：全风化层为主含矿层，半风化层次之，全风化层的中下部半风化层上部部位稀土含量最高。

3.2 稀土矿体垂向变化特征

稀土矿体主要赋存于全风化层中，在表土层和半风化层局部也有矿化显示，从岩性特征来看，一般出露细粒二长花岗岩的位置稀土品位明显较差，其原因是细粒二长花岗岩粒度细，矿物颗粒均匀，抗风化能力比不均匀的矿物颗粒较强，岩石风化弱，含稀土矿物解离程度差，粘土矿物吸附稀土元素的能力也较差。稀土矿主要出露在中-粗粒二长花岗岩中，稀土含量较高，原岩颗粒不均匀，抗风化能力相对细粒的二长花岗岩弱，岩石容易风化，含稀土矿物解离程度好，粘土矿物吸附稀土元素的能力较强。矿体中稀土元素存在明显的贫化-富集的特征，近地表的全风化层上部甚至粘土层、腐殖土层中的稀土元素经过长年累月的淋滤、流失导致稀土含量低，贫化明显；离子型稀土元素在岩体风化壳中部(全风化层下部+半风化层上部)沉降、次生富集，形成了稀土矿(化)层；再向下随着距地表深度加深，离子型稀土元素迁移能力逐渐变差，稀土元素含量与原岩趋于一致。故稀土富矿体一般主要分布在深度为2m～8 m的范围内，全风化层与半风化层交界处稀土含量较高，稀土向深部变贫或无矿(图2)。

3.3 稀土矿体走向变化特征

石岭卡矿区风化壳厚度与地形坡度密切相关(图3)，稀土矿多分布于浑圆宽缓的山顶、山腰部，山脚或山谷多被河流切割，呈三块分割独立的面状分布，靠近山顶及山脚平坦地段，风化壳厚度较厚，一般为10m～20 m，局部地形较陡部位风化壳厚度在5m～8m，从地形中心山坡向上至山顶、向下至平缓地段(山脚)，风化壳有逐渐变厚的趋势，矿体厚度、品位也相应变大、变富，稀土矿体随着地形变化而变化，受地形控制较明显，地形平缓及陡缓交界处部位风化壳厚并含稀土矿厚而富集，陡坡部位风化壳稀土矿体薄而贫[4]。

图3 石岭卡稀土矿体纵向垂向分布规律图Fig 3.Longitudinal Vertical Distributon Rule of Shilingka REE Orebody

4 成矿条件分析

研究区属于亚热带低纬度季风气候区，区内大面积分布中酸性岩浆岩，具有形成风化壳离子吸附型稀土矿的优越条件，与成矿作用关系密切，控制了区内稀土、稀有矿的产出。

4.1 中酸性岩体条件

中酸性侵入岩体是形成与花岗岩有关的离子吸附型稀土矿的先决条件，这些岩体为成矿提供了必要的物质基础。盈江地区出露大面积的中酸性岩体，石岭卡矿区岩体主要以古近纪的二长花岗岩为主，稀土总量为444.30～533.86×10-6之间，平均489.08×10-6，均远高于花岗岩背景值，显然它是风化壳离子吸附型稀土矿的必要物质来源，是成矿的重要基础条件。根据区域地质资料，该区域稀土元素主要来源于独居石、磷钇矿、褐钇铌矿及钍石等多种稀有、稀土元素矿物。人工重砂中含多种稀有、稀土元素矿物，如独居石、磷钇矿、褐钇铌矿及钍石等，说明古近纪始新世的中粗粒二长花岗岩是区内离子吸附型稀土矿的主要成矿母岩。这些矿源岩的显著特点是稀土含量较高，矿床(点)附近岩石稀土元素分析值大部分为地壳平均丰度值3～5倍。侵人岩稀土元素主要赋存于易风化的长石、褐帘石等矿物中。矿源岩稀土元素含量及赋存状态是稀土矿成矿的物质基础。故稀土矿的分布与岩体的展布特征一致，呈北东向的面状、带状分布。岩石中成矿的稀土元素含量远高于其它花岗岩，呈现富集稀土元素的特征。在表生成矿作用下，花岗岩形成大面积的风化壳，在适宜的地形地貌、气候条件下富集形成稀土矿。

4.2 地形条件

盈江地区属于横断山系怒山山脉的南延部分，系滇西纵谷区，地势中间高，四周低，属中高山地貌区。山脊风化壳厚度大，常构成矿化较富地段。陡壁及沟谷中风化壳厚度小，矿层薄或不发育。区内断裂发育，北东-南西向断裂是研究区的主要构造，构造运动既决定地区地貌景观，也决定地区风化壳的发育与保存。区域上形成一系列北东向的断裂和韧性剪切带及其次级断裂有利于天水循环，加速岩石风化，形成一定规模的风化壳。同时相对均衡的构造抬升、基岩风化及游离稀土元素向下淋滤保持适当比例，促成风化壳中稀土、稀有元素的最大限度富集，有利于稀土、稀有矿体的形成。

4.3 气候条件

盈江地区属于亚热带低纬度季风气候区。季候特点是：四季温差不大，干湿分明，垂直变化突出，冬无严寒，夏无酷暑，雨量充沛，光照充足，年平均气温14.8℃，年平均降水量1465.3mm。张祖海等(1990)认为我国北纬23°～26°亚热带温湿气候区，最有利于风化壳发育，含矿岩体的风化作用远大于剥蚀作用，具有有利于形成稀土风化壳矿床的气候条件。调查区位于该纬度范围内，适宜的气候条件和地理位置有利于风化壳型稀土矿的形成。

研究区区域气候条件优越，植被发育，基岩在风化过程中，长石形成粘土矿物，稀土矿物中的稀土元素被解离出来。由于地表水的pH值较小，解离出来的稀土元素随酸性水溶液向下淋滤。在淋滤过程中，水溶液的pH值不断增大，稀土离子随溶液的中和而沉淀，并被粘土矿物吸附，稀土元素有了初步富集。在风化过程中，稀土元素不断富集。风化强度越大，风化壳深度越大，上部带来的稀土元素越多。最后，在全风化层和半风化层上部中的富集可较基岩高数倍的稀土元素。加上地形地貌条件诸多有利因素，使中酸性花岗岩遭受强烈风化剥蚀，并形成大面积的风化壳，并导致稀土元素活化迁移和富集，为离子吸附型稀土矿床的形成提供了有利条件。

5 找矿方向

5.1 找矿标志

根据成矿条件分析结果显示，总结石岭卡地区离子吸附型稀土矿的找矿标志

(1)岩性标志：一般具中粗粒、粗粒结构的二长花岗岩成矿性较好，细粒较差；

(2)矿物标志：通过采集新鲜岩石经重砂测量结果表明，富含稀土的矿物有独居石、磷钇矿等矿物，这些富含稀土矿物岩石的来源地是寻找离子吸附型稀土矿床的区域；

(3)构造标志：对成矿母岩的分布和成矿母岩遭受破坏等两个方面。花岗岩岩体内出现不同方向挤压破碎带及断裂、裂隙，构造破坏有利于花岗岩的风化，从而促进岩石风化，促使风化壳的发育，为稀土矿物的风化富集提供条件；

(4)地貌标志：地壳升降的相对稳定和平缓的地貌是风化壳离子型稀土矿富集的地貌标志。丘陵地貌，主河床及主山脊线坡降不大、山脊宽平、主山脊相互之间高差较小的相对平缓地段，一般三个夷平面，海拔分别为880m～1220m；1280m～1880m，2020m ～ 2270m，该地段风化壳发育良好，且保存较完整，是寻找离子吸附型稀土矿床的地貌标志。

(5)风化壳标志：风化壳厚度越大稀土矿体越厚，含矿性越好。

5.2 找矿方向

根据找矿标志在盈江地区以古近纪始新统(E2)二长花岗岩是富含稀土的含矿原岩，在石岭卡北东及南西部找到较好的成果，分别在马脖子山一带、松山下寨圈出含稀土矿的风化壳，通过取样钻工程块状，花岗岩风化壳一般在10m～25 m，局部地形较陡部位风化壳厚度在5m～7m，大部分达工业矿品位，具有较好的找稀土矿潜力。