粤北八尺稀土矿矿石质量特征浅析

余亮

摘要：稀土是宝贵的战略资源，有“工业维生素”之称，广泛应用于尖端科技和军工领域。我国稀土矿藏丰富，资源储量世界第一，其中离子吸附型稀土矿床是重要的稀土矿床类型。八尺稀土矿主要赋存于燕山三期中细粒花岗岩（桂坑岩体）风化壳中，少部分（斋公坪区段）稀土矿赋存于白垩系上统叶塘组熔结凝灰岩风化壳中，属花岗岩、熔结凝灰岩风化壳离子吸附型稀土矿。其中以花岗岩风化壳离子吸附型稀土矿石为本矿主要矿石类型。

关键词：八尺；稀土矿；全风化；离子吸附型

1.区域地质概述

矿床处于永梅—惠阳凹陷、永梅凹褶断束北侧，广东省平远县境内。南岭纬向构造东段与永梅凹褶断束的北北东向鹧鸪隆断裂带下盘。

区内出露的地层有震旦系、寒武系、泥盆系、石炭系、侏罗系、白垩系、古近系及第四系，以白垩系的火山岩地层分布最广。

褶皱构造不发育，主要表现为一些开阔的向斜盆地，如仁居—差干盆地、潘屋盆地、差干盆地、官屋盆地等。

断裂构造发育，按断裂的走向，主要可分为北北东向、近东西向及北西向三组。

区内岩浆活动频繁，侵入岩发育。本区大面积出露有中细粒花岗岩（桂坑岩体），主要为燕山期岩浆活动的产物。在桂坑岩体东侧边缘有沿鹧鸪隆断裂侵入的闪长岩脉（δ）及肉红色的花岗斑岩（γπ53（2））。

桂坑岩体出露于鹧鸪隆断裂上下盘，属于罗浮山岩体的一部分。主要由燕山早期的中细粒花岗岩（γ52（3））、中细粒二云母花岗岩（γ53（2））组成。

区内有丰富的矿产资源。矿床东侧为仁居离子吸附型稀土矿，分布于鹧鸪隆断裂上下盘的中粗粒黑云母花岗岩的风化壳中，主要为轻稀土。矿区南侧有水口钼矿，北侧有企人石钨矿、连地钼矿、七子岗钨矿，矿区东侧为铀及伴生的钼、金银矿。

2.矿区地质

矿区东起南山下西至川峰坳，东西长约8.8km；南自楼前北到大丘背，南北宽约9.3km，面积约76.94km2。

矿区及附近出露地层主要为白垩系上统叶塘组上组的第三岩性段（K2yt3c）和第四系冲积层（Q4al）、残坡积层（Q4el+dl）。

2.1地层

白垩系上统叶塘组上组第三岩性段（K2yt3c）：出露于矿区的南东侧，主要岩性为紫红色熔结凝灰岩。岩石呈紫红色，无层理，貌似熔岩。岩石致密坚硬、性脆，节理发育。岩石具熔岩条带、浆屑和假流动构造。岩石由晶屑、岩屑及少量塑性玻屑组成。

第四系冲积层（Q4al）：主要分布矿区肥田、黄畲、筀竹、鳳头及楼前等的河谷及山沟等低洼地段，由黏土、亚黏土、砂、卵石、砾石等组成。

第四系残坡积层（Q4el+dl）：主要呈面状大面积分布于山脊、山坡等地势较为平缓地段。由土黄色、浅灰红色、褐红色砂质黏土、砂、岩屑及基岩风化碎块等组成，表层受腐殖质影响呈灰色、黄灰色，局部含植物碎屑等。部分稀土矿体赋存于残坡积层中。

2.2构造

矿区内断裂构造发育，根据出露的断裂走向，可分为北北东向、北西向、北北西向、近东西向和近南北向五组。规模较大的有北北东向、北西向和近东西向三组。

2.3岩浆岩

矿区内岩浆活动频繁，侵入岩发育。矿区范围及外围大面积出露燕山期第三阶段花岗岩（桂坑岩体），属罗浮山岩体的一部分。桂坑岩体为一巨大岩基，呈NE走向，倾向围岩，岩性主要为中细粒花岗岩，局部见中粗粒花岗岩，岩相分带不明显。在靠近鹧鸪隆断裂附近具弱红化、硅化、片理化，岩石结构模糊不清，呈眼球状、串珠状定向排列；石英颗粒加大，长石高岭土化，黑云母绿泥石化；正常岩石为灰白色、浅肉红色、斑状结构。除此之外，在矿区南东侧鹧鸪隆断裂上盘出露有燕山第五阶段花岗斑岩（γπ53（2））。

3.矿体地质

八尺稀土矿主要赋存于燕山三期中细粒花岗岩（桂坑岩体）风化壳中，少部分（斋公坪区段）稀土矿赋存于白垩系上统叶塘组熔结凝灰岩风化壳中，属花岗岩、熔结凝灰岩风化壳离子吸附型稀土矿。剖面上依据长石的风化程度，高岭土类黏土矿物的含量，分为残积层、全风化和半风化层，各层界线呈渐变过渡关系，反映原岩风化由浅至深，由强转弱的渐变过渡性质。矿体分布及形态受风化壳控制，呈似层状，随地形起伏而变化；风化壳的覆盖层—残积层中也见有较好的矿化显示。矿体在整个探矿权范围内均有产出。

区内矿体主要有四个地段，分别为筀竹、黄畲、肥田和斋公坪地段，矿体严格受花岗岩、熔结凝灰岩风化壳控制，但由于受风化壳发育程度及地表水径流的冲刷作用，基岩裸露或被第四系覆盖等因素的影响，矿体往往被分割成若干独立的矿块。矿体的规模、形态、产状与地形地貌及花岗岩、熔结凝灰岩的风化发育程度密切相关。表现为矿体顺山势产出，一般山顶、山坡（脊）矿体较厚，山沟较薄，直至无矿。从剖面上看矿体呈似层状，矿体的底板随地形起伏变化而变化。

4.矿石质量特征

矿石按成矿母岩分类有花岗岩风化壳离子吸附型和熔结凝灰岩风化壳离子吸附型两种类型。矿区内筀竹、黄畲和肥田区段属花岗岩风化壳离子吸附型；斋公坪地段属熔结凝灰岩风化壳离子吸附型。

4.1、花岗岩风化壳离子吸附型矿石物质组成

矿石主要为土状和砂土状的全风化中细粒、中粗粒花岗岩，部分为呈半砂土状的半风化中细粒、中粗粒花岗岩和残破积层。

原岩经风化后，在野外原地观察，具原岩特征，保持原岩花岗结构。半风化层原地可保留块状构造，全风化层则为疏松的土状和砂土状构造。

矿石呈灰红色、灰白色、褐黄色、土红色、浅灰黄色。矿石的矿物成分有石英（砂）、风化的长石及高岭石黏土矿物，副矿物有磁铁矿、褐铁矿、锆石、钛铁矿、赤铁矿、软锰矿，微量矿物有电气石、方铅矿、绿帘石、黄铁矿、重晶石等（见表1）。有益组分（REO）主要呈离子状，主要被黏土矿物所吸附。矿与非矿在外观上无明显的差异，用肉眼难于区分。

全风化层中矿石主要由黏土矿物（50%～70%）和石英（10%～20%）组成，其余为钾长石和白云母，约占20%，黏土矿物主要由高岭石、绢云母和绿泥石组成。半风化层中矿物成分主要有石英、角闪石、黑云母和长石，黏土矿物为高岭石和绢云母，含量一般30%～60%。

4.2熔结凝灰岩风化壳离子吸附型矿石物质组成

矿石主要为土状全风化熔结凝灰岩。部分为呈半砂半土状半风化熔结凝灰岩和残坡积层。

原岩经风化后，在野外原地观察，具原岩特征，保持原岩凝灰质结构。半风化层原地可保留块状构造，全风化层则为疏松的土状和砂状构造。

矿石呈灰白色、紫红色。矿石的矿物成分有火山灰、高岭石类黏土，少量石英晶屑，局部见长石晶屑，副矿物有磁铁矿、锆石、褐铁矿、锐钛矿、赤铁矿、黄铁矿、金红石、重晶石等（见表2）。有益组分（REO）呈离子状，主要被黏土矿物所吸附。矿与非矿在外观上无明显的差异，用肉眼难于区分。

全风化层中矿石主要由高岭石类黏土（60%～85%）组成，其余为石英晶屑和少量长石晶屑，约占8%～20%。半风化层中矿石成分与全风化层差不多，高岭石类黏土矿物稍少。

4.3花岗岩风化壳离子吸附型矿石化学成分

稀土元素在矿石中呈三种状态出现：即离子吸附相；矿物相；类质同象或固体分散相。绝大部分稀土元素呈离子吸附相存在于黏土矿物中，约占90%，而以独立矿物和类质同象形式存在的稀土元素仅占很少一部分。

根据对矿石进行人工重砂离子相稀土总量分析，矿石原矿离子相ω（REO）质量分数为0.180%；黏土矿物离子相ω（REO）质量分数为0.295%，占全矿物离子相74.21%。矿石中离子相稀土主要赋存于黏土矿物中。

4.4熔结凝灰岩风化壳离子吸附型矿石化学成分

稀土元素在矿石中呈三种状态出现：即离子吸附相；矿物相；类质同象或固体分散相。绝大部分稀土元素呈离子吸附相存在于黏土矿物中，约占90%，而以独立矿物和类质同象形式存在的稀土元素仅占很少一部分。矿石中离子相稀土主要赋存于黏土矿物中。

对斋公坪区段区段7个组合样品进行全相及离子相稀土氧化物分析，结果表明其中6个分析结果离子相稀土氧化物质量分数≥0.05%的样品计算浸取率为63.14%。

离子相ω（REO）质量分数在0.061%～0.078%之间，平均ω（REO）质量分数0.067%，全相ω（REO）质量分数在0.094%～ 0.121%之间，平均ω（REO）質量分数0.107%，离子相稀土占全相稀土总量的54.39%～66.67%，平均63.14%。组合样均匀分布于各地段矿体中，可代表熔结凝灰岩风化壳中离子相稀土占全相稀土的比例（63.14%）。

熔结凝灰岩风化壳离子相稀土占全相稀土的比例（63.14%）与花岗岩风化壳离子相稀土占全相稀土的比例（67.97%）比较接近。

4.5花岗岩风化壳离子吸附型矿石风化特征

矿石有残坡积矿石、全风化矿石和半风化矿石三种，矿石风化特征如下：

①残坡积矿石：矿石呈土黄色、黄色，松散土状，局部可见植物根系，黏土矿物较少，发育深度0m～10m。

②全风化矿石：原岩颜色发生改变，矿石呈灰红色、灰黄色、浅红色，松散土状为主、少量为砂土状，可塑，结构疏松，质软、多孔易碎；风化裂隙极发育，裂隙中充填铁锰质物；除石英外，大部分矿物蚀变成黏土矿物，黏土矿物较多，原岩结构被破坏，为本矿主要的矿石类型。发育深度0m～ 42m，层厚0.5m～39.9m；

③半风化矿石：基本保持原岩颜色，矿石呈灰色、灰白色、灰黄色、砖红色；矿石结构较全风化矿石致密，呈砂土状、砂状、半岩半土状，手掰易碎；风化裂隙发育，基本可见原岩结构，长石、云母等矿物部分蚀变成黏土矿物，但较全风化矿石含量少。发育深度0m～37m，层厚0.1m～19m。

5.熔结凝灰岩风化壳离子吸附型矿石风化特征

矿石有残坡积矿石、全风化矿石和半风化矿石三种，矿石风化特征如下：

①残坡积矿石：矿石呈土黄色、棕黄色，主要由石英、黏土和亚黏土组成，局部可见少量岩石碎屑、长石晶屑和腐殖土，发育深度0m～4m。

②全风化矿石：原岩颜色发生改变，矿石呈灰白、浅灰色，松散土状为主，主要由石英和风化长石组成，长石已完全风化成高岭石等黏土矿物，多数仍保留其外形，原岩结构构造隐约可辨，为稀土矿主要富集部位。发育深度0m～ 18m，层厚1.2m～16m；

③半风化矿石：基本保持原岩颜色，矿石呈浅灰色，主要由半风化长石、石英和高岭石类黏土矿物组成。原岩结构构造基本清楚，发育深度0m～19.5m，层厚0.6m～4m。

6.矿石类型和品级

6.1矿石自然类型

根据野外观察、岩矿鉴定及光谱半定量分析结果，有益组分（REO）以离子状态赋存于黏土矿物（高岭石、蒙脱石、水云母等）表面，按赋存状态矿石为离子吸附型矿石。

按风化程度分为残坡积矿石、全风化矿石和半风化矿石，残坡积、全风化和半风化矿石无明显界线，为渐变过渡关系，主要是根据矿石颜色、原岩结构破坏程度及黏土矿物含量等因素进行划分，其中全风化矿石为本矿主要矿石类型。

6.2矿石工业类型

根据《稀土矿产地质勘查规范》（DZ/T0204-2002）等相关标准、规范，可以确定，本矿矿石的工业类型为花岗岩风化壳离子吸附型稀土矿石和熔结凝灰岩风化壳离子吸附型稀土矿石两种，其中花岗岩风化壳离子吸附型稀土矿石为本矿主要矿石类型。

花岗岩风化壳离子吸附型稀土矿石分布在筀竹、黄畲和肥田地段；熔结凝灰岩风化壳离子吸附型稀土矿石分布在矿区东部斋公坪地段。

7.结论

稀土是宝贵的战略资源，有“工业维生素”之称，被广泛应用于尖端科技领域和军工领域。我国稀土矿藏丰富，资源储量为世界第一，其中离子吸附型稀土矿床是最为重要的稀土矿床类型。八尺稀土矿为典型的花岗岩风化壳离子吸附型和熔结凝灰岩风化壳离子吸附型矿床，其中以花岗岩风化壳离子吸附型稀土矿石为本矿主要矿石类型。