广东兴宁大坪地区花岗岩风化壳离子吸附型稀土矿成矿特征

李 炫

（广东省核工业地质局二九二大队）

粤东北梅州地区作为我国南方花岗岩风化壳离子吸附型稀土矿的重点成矿区，是国内较早开采离子吸附型稀土矿的产地之一，具有大的稀土资源找矿潜力，而且矿床开采成本低，开采技术较简单，矿山建设生产周期短，是我国重要的稀土矿床类型［1］，具有极大的社会经济效益和研究意义。

兴宁市大坪地区位于广东省梅州市西南部，处于武夷山铀-钨-钼-铅锌-稀土-金银成矿带东段，属于罗浮复式岩体的一部分，罗浮岩体目前已发现1处大型稀土矿床，多处小型稀土矿床和稀土矿点，是重要的稀土成矿潜力区。前人对罗浮复式岩体的年龄时代、热液活动期次、岩石地球化学特征、放射性分布特征和含矿专属性等方面进行了研究［2-3］，主要对罗浮岩体的铀-钨-钼等多金属矿产进行了成矿规律研究及成矿预测，但是对于区内离子吸附型稀土矿的稀土赋存特征，含矿母岩、地形地貌、风化壳等与矿体关系特征，以及控矿因素、找矿标志等方面研究程度低。以广东省梅州市兴宁大坪地区罗浮岩体为研究分析对象，对花岗岩风化壳中的稀土矿成矿地质特征、产出位置、富集规律和找矿标志进行总结探讨，以期为区内寻找同类型矿产指明方向。

1 区域地质背景

大坪地区处于河源深断裂带的南西端，同时位于北东向惠阳—蕉梅火山喷发带，东西向和平—大埔火山喷发带的交汇部位，处于南岭断褶构造岩浆岩带东段的罗浮岩体内。

大坪地区处于北东向河源深断裂带和大塘断裂夹持的断陷带内，区内大面积出露震旦系（Z）浅变质岩，少量古近系（E）碳质页岩、白色泥岩和砂岩。区内中三叠世—早白垩世岩浆活动强烈而频繁，属于多期次岩浆活动与多次成矿热液活动中心叠加部位。区内断裂构造从印支期至燕山晚期均有发育，北西向、北北东、近东西、近南北向次级构造极为发育，构造应力场多次挤压拉张的转变过程，形成对偶断裂不发育的单边式断陷带，且深部地幔成矿流体活动明显，具有理想的成矿环境（图1）。

2 矿床地质特征

2.1 矿区地层特征

矿区位于兴宁市大坪镇东南部，区内出露地层主要为震旦系坝里组（Zb）、下白垩统合水组（K1h）、上白垩—古新统丹霞组（K2E1dx）。震旦系坝里组，中厚层状，倾向以北西方向为主，倾角50°～69°，主要岩性为石英片岩、云母片岩、变质粉砂岩、板岩、千枚岩等，局部夹少量的长石石英砂岩、石英岩；下白垩统合水组，总体倾向北东向，倾角36°～73°，主要岩性为石英砂岩、长石石英砂岩、石英岩、石英和长石，此外还有少量片岩、泥岩、泥灰岩等，下白垩统与下伏地层呈角度不整合接触关系；上白垩—古新统丹霞组，总体倾向南东，倾角25°～36°，上部岩性主要为钙质砂页岩夹泥灰岩，下部岩性为粗砂岩、砂岩、粉砂岩。

2.2 断裂构造特征

区内断裂构造较发育，按构造走向可分为北东向、近东西向和北西向、近南北向4 组，主要以北东向、近东西向为主，其次为北西向、近南北向，不同方向不同级别的断裂构造相交汇部位往往能够形成良好的成矿空间，控制了区内稀土矿床的分布。

2.3 岩浆岩特征

区内中三叠世—早白垩世岩浆活动频繁，具有明显的多期、多阶段性，岩石种类从基性、中性、酸性到偏碱性均有分布，以早侏罗世花岗岩（γJ1）为主，呈岩基状产出。按侵入先后顺序依次有中三叠世中粒花岗闪长岩（γδT2）、中三叠世中细粒黑云母花岗岩（γT2）、早侏罗世斑状黑云母花岗岩（γJ1）、早白垩世中细粒黑云母花岗岩（γK1）；区内出露有较多的酸性岩脉和中基性岩脉，为区内提供成矿热源和矿化剂。

3 矿体特征

3.1 矿体特征

大坪地区稀土矿体主要赋存早侏罗世中细粒—中粗粒斑状黑云母花岗岩（γJ1）和早白垩世中细粒黑云母花岗岩（γK1）风化壳中，主要产于中细粒花岗岩近地表处的全风化层及半风化层的上部。中细粒、中粗粒花岗岩全风化、半风化的发育程度与岩体构造裂隙发育程度及地形关系较为密切。矿体形态总体呈似层状，少部分呈透镜状，随地形起伏而变化，其产出及形态受花岗岩风化壳控制。本区的花岗岩风化壳离子吸附型稀土矿主要产于风化残丘型低平小山丘的山脊及缓坡地段，矿区的地形地貌及花岗岩的风化发育程度严格控制了稀土矿体的规模、形态和产状。离子吸附型稀土矿总体顺山势产出，一般靠近山顶、山脊处矿体较厚，靠近山沟较薄，甚至无矿。

3.2 矿石质量

矿石主要为土状和砂土状的全风化花岗岩，部分为呈半岩土状的半风化花岗岩。残坡积土和全风化矿石结构松散，原岩结构基本被破坏。

矿石呈土红色、灰白色、浅灰黄色、褐黄色，矿物成分主要为石英、高岭土、水云母、蒙脱石等黏土矿物，少量未完全风化的长石残晶等。稀土矿呈离子状，主要被黏土矿物所吸附。

3.3 稀土矿的赋存形式

稀土矿在矿石以离子吸附相、矿物相、类质同象3 种形式进行分布。通过对稀土矿矿石进行人工重砂离子相稀土总量分析结果（表1），矿石原矿的离子相稀土ω（REO）品位为0.180%；黏土矿物中的离子相稀土ω（REO）品位为0.295%，占全矿物离子相的比例为74.21%。由此可见，矿石中离子相稀土主要赋存在花岗岩风化壳的黏土矿物中。

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对矿区6 个样品进行全相及离子相稀土氧化物分析，ω（REO）品位为0.064%～0.205%，ω（REO）平均品位0.105%，ω（REO）全相品位在0.091%～0.280%，ω（REO）平均质量分数0.134%，离子相稀土占全相稀土总量的64.65%～89.83%，平均79.11%。花岗岩风化壳发育程度不同，使得离子相稀土比例发生变化，且风化壳越发育，离子相稀土占比越大。样品全相、离子相及二者比值分析结果见表2。

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3.4 稀土元素的配分及变化情况

通过在大坪地区采集的样品进行组合样稀土元素的配分分析，分析结果显示（表3、表4），原矿中轻稀土组占72.11%；重稀土组占27.89%。轻、重稀土比为2.59∶1，其中轻稀土占有率大于50%，本矿属以轻稀土为主的稀土矿。

本矿轻、重稀土在垂直方向上富集现象明显，轻稀土主要富集在全风化层，重稀土基本富集在半风化层上部。由风化层的浅部到深部，轻稀土占比逐渐减少，重稀土占比逐渐增加（图2）。

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4 花岗岩风化壳分布规律及成矿特征

4.1 花岗岩风化壳的分布规律

矿区处于亚热带温暖潮湿的季风气候区，雨水充沛，地表植被茂盛，利于岩石风化的有机酸物质丰富，区内硅化带、硅化破碎带、中基性岩脉和裂隙等发育，造成区内岩石风化作用强烈，以化学风化为主，从而发育形成大面积的花岗岩风化壳。通过地表花岗岩风化壳调查及钻孔揭露结果，并参考其他地区花岗岩风化壳离子吸附型稀土矿资料［4-8］，认为花岗岩风化壳结构模式自上而下可分为4层（图3）。

（1）腐殖层为浅灰色，植物根茎发育，主要由黏土、石英及腐殖土组成。该层发育不规则，一般厚0～0.8 m，部分地段不发育该层，不含稀土矿。

（2）残坡积层主要为土黄色、浅淡黄色，少量褐红色，主要由黏土、砂、砾石及花岗岩风化碎屑等组成，局部含植物碎屑，层厚0～6.5 m，一般厚度0.5～2.0 m。该层稀土含量较低。

（3）全风化层呈黄色—肉红色、砖红色；风化呈松散土状，手捏呈团状、土状，岩心呈泥状，可塑—硬塑性；原岩结构基本被破坏，除石英外，其他矿物已风化为黏土矿物；黏土矿物含量高，主要为高岭石和绢云母、绿泥石等，厚度0.5～30 m。该层稀土含量最高，为稀土矿主要富集部位。

（4）半风化层呈灰白、褐黄色，半岩半土状，岩石风化裂隙发育，受外力作用岩石易裂开，遇水出现崩解，岩心呈砂土状、碎块状。基本保持原岩结构和颜色，长石已风化成高岭土和绢云母，黏土矿物含量20%～30%。该层厚度2.8～10.3 m。该层稀土矿品位不均匀，部分地段轻稀土占比减少，重稀土占比和品位有增高趋势。

半风化层之下为花岗岩基岩，不含离子吸附型稀土矿。

4.2 离子吸附型稀土矿成矿特征

从水平方向上看，离子吸附型稀土矿品位与风化壳风化发育程度及厚度呈正相关。稀土含量在风化壳的垂直方向上，有明显的分带性，稀土矿主要集中在风化壳中部的全风化层中。从矿区稀土矿平均品位看，全风化层稀土含量高于半风化层稀土含量。稀土矿品位呈现中间富、上下贫的富集特点，这是风化壳型稀土矿的典型特征［8］（图4）。

5 找矿方向分析

5.1 风化壳型稀土矿找矿标志

根据大坪地区花岗岩吸附型离子吸附型稀土矿成矿富集规律，总结区内离子吸附型稀土矿的找矿标志。

（1）岩体标志：大面积出露花岗岩体，以中细粒和中粗粒花岗岩为主要找稀土矿对象。

（2）区域性构造标志：区域性构造夹持部位的花岗岩体内部次级构造裂隙发育，尤其是不同方向不同级别的构造裂隙发育，构造的破坏作用有利于花岗岩体的风化，促进花岗岩石的风化发育，为稀土矿风化富集提供有利条件。

（3）地形地貌标志：平缓的地形地貌是风化壳离子吸附型稀土矿富集的主要部位，低山丘陵地貌及相对高差小平缓的山脊、山坡的风化壳发育程度较高，风化土保存较好，有利于稀土矿吸附在黏土矿物中，富集形成矿体。

（4）风化壳标志：含矿母岩的风化壳厚度越大，越有利于稀土矿的富集，形成的稀土矿体越厚，矿床的规模越大。

5.2 找矿方向

根据找矿标志分析，区内大范围发育的罗浮复式岩体是富含稀土矿的含矿母岩，在岩体的中部大坪地区以及北东部平远县黄畲地区均有好的找矿成果。根据成矿规律，分别在大坪地区外围的岭北河、大塘等地段，罗浮岩体北部的罗浮地区以及西南部的龙川回龙地区一带圈出风化壳发育部位，并对风化壳进行刻槽取样分析，均发现了较好的稀土矿化，大部分达到离子吸附型稀土矿工业品位，找矿前景和找矿潜力大。

6 结 论

（1）大坪地区花岗岩风化壳稀土矿属于离子吸附型轻稀土矿，矿体主要产于早侏罗世至晚白垩世中细粒花岗岩风化壳中，矿体主要赋存在全风化层中，少量赋存在半风化层中，矿体的分布受地形地貌及风化壳发育程度控制，在平缓的山坡（脊）中风化壳厚度较厚，稀土矿品位较高，沟谷处则风化壳厚度较薄，品位较低。

（2）花岗岩风化壳垂直方向上总体分为4 层，稀土含量在垂直方向上有明显的分带性，稀土矿主要集中在风化壳中部的全风化层，中轻稀土元素（LREE）主要富集在风化壳中下部的全风化层中，而重稀土元素（HREE）更趋于富集在风化壳下部的半风化层中，稀土元素（REE）总体富集在风化壳的中下部。

（3）花岗岩风化壳离子吸附型稀土矿的找矿标志可以概括为区域性构造、大面积出露的花岗岩岩体、平缓的地形地貌以及风化壳厚度四大标志。以区域性构造夹持范围内的各种裂隙发育，尤其是风化裂隙发育的花岗岩岩体为主要找矿对象，重点调查低山丘陵地貌及相对高差小的平缓山脊、山坡的花岗岩风化壳发育程度较高的成矿远景区。

（4）根据找矿标志分析认为，罗浮复式岩体是富含稀土矿的含矿母岩，具有极大的找矿前景和找矿潜力，为区内找矿突破指明了方向。