廣東省五華縣周江地區(qū)稀土礦床地質(zhì)特征及成因研究

關(guān)利進(jìn) 董紅偉 楊遠(yuǎn)東 包久榮

（天津華北地質(zhì)勘查總院 天津 300170）

1 引言

隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展和稀土新材料的不斷研發(fā)，稀土已成為當(dāng)今世界各國(guó)改造傳統(tǒng)工業(yè)、發(fā)展高新產(chǎn)業(yè)和國(guó)防尖端技術(shù)不可或缺的戰(zhàn)略資源[1]?，F(xiàn)今，稀土已在農(nóng)業(yè)、國(guó)防軍工、冶金工業(yè)、電子、高新材料等13個(gè)領(lǐng)域的40多個(gè)行業(yè)中取得了廣泛的應(yīng)用[2]。廣東省是我國(guó)稀土資源的重要產(chǎn)區(qū)之一，省內(nèi)稀土礦以離子吸附型稀土礦最具特色，其含礦原巖分布廣，成礦條件優(yōu)越[3]。本區(qū)大面積出露燕山期花崗斑巖巖體，富含稀土元素的巖漿巖為離子吸附型稀土礦的形成提供了條件[4]。

2 區(qū)域地質(zhì)

研究區(qū)處于惠陽-梅縣凹陷成礦帶的中部，近北東向蓮花山深大斷帶的北西側(cè)，即五華-安流北北東向紅色盆地的南西邊緣。區(qū)域上出露地層主要有中生界侏羅系、白堊系和新生界新近系、第四系（圖1）。

2.1 地層

區(qū)域內(nèi)地層從老到新簡(jiǎn)述如下∶

侏羅系下統(tǒng)橋源組(J1qy)∶巖性為石英砂巖、砂巖、粉砂巖，與下伏地層漳平群呈不整合接觸。

侏羅系中統(tǒng)漳平組(J1z)∶為一套紅色碎屑巖系。巖性分兩段：下段紫紅、紫灰、淺灰色為主的雜色細(xì)砂巖、粉砂巖、泥頁巖；上段黃、灰、淺紫等雜色砂巖、粉砂巖夾含礫雜砂巖。

侏羅系上統(tǒng)高基坪群(J3KG)∶噴發(fā)不整合于中侏羅統(tǒng)，漳平群地層之上，巖性為一套陸相中酸性、酸性火山巖系。

白堊系下統(tǒng)合水組(K1h)∶以紅色湖泊相碎屑巖為主，上部見酸性火山熔巖，與上伏地層呈不整合接觸。

白堊系上統(tǒng)葉塘組(K2yt)∶以紫紅色鈣質(zhì)粉砂巖、泥巖為主，夾層狀細(xì)砂巖及透鏡體狀凝灰?guī)r，底部見厚層約40m的凝灰?guī)r及流紋質(zhì)、花崗質(zhì)礫巖。與上伏地層呈不整合接觸。

新近系(N)∶未分統(tǒng)，巖性為礫巖、砂礫巖、細(xì)砂巖、粉砂巖、砂質(zhì)泥巖夾凝灰?guī)r。

第四系(Q)∶未分統(tǒng)，不整合于基巖風(fēng)化殼之上，為一套下粗上細(xì)的河流相碎屑沉積層。

圖1 廣東省五華縣周江一帶區(qū)域地質(zhì)圖

Qdw-大灣鎮(zhèn)組；Kyt-葉塘組；Ky-優(yōu)勝組；Kh-合水組；JKG-高基坪群；Jz-漳平組；Jqy-橋源群；Jq-青坑村組；Jjs-吉水門組；J3γπ-花崗斑巖；J3γ-黑云母花崗巖；γπ-花崗斑巖脈；q-石英脈；Sn-輝綠巖脈；W-鎢礦脈；F6-斷層

2.2 構(gòu)造

褶皺：在區(qū)域南部上侏羅統(tǒng)高基坪群地層中發(fā)育有周江向斜，區(qū)內(nèi)出露僅為該向斜的北東段，長(zhǎng)約3km。

斷裂：本區(qū)區(qū)域位于惠陽-梅縣凹陷成礦帶上的中段，區(qū)內(nèi)斷裂構(gòu)造發(fā)育，以北北東-北東走向斷裂為主，其次為北西向斷裂，兩者互切割，引起數(shù)十至數(shù)百米的地層錯(cuò)動(dòng)。

2.3 巖漿巖

研究區(qū)巖漿巖活動(dòng)強(qiáng)烈且頻繁，其中燕山期是本區(qū)巖漿活動(dòng)的強(qiáng)盛期，尤以燕山三（晚侏羅世）、四期（早白堊世）巖體分布最廣，多沿北東向呈巖基、巖株等產(chǎn)出，巖性主要為黑云母花崗巖、花崗巖和花崗斑巖，上覆于下侏羅統(tǒng)金雞組地層。

2.4 變質(zhì)巖

由于燕山期花崗巖侵入時(shí)的熱力作用，使接觸帶附近的下侏羅統(tǒng)金雞組及上三登統(tǒng)小坪組地層經(jīng)受淺變質(zhì)作用。主要表現(xiàn)為巖石角巖化成紅柱石石英角巖，部分淺變質(zhì)成變質(zhì)石英砂巖、砂巖等。

3 礦區(qū)地質(zhì)

3.1 地層

研究區(qū)出露地層較簡(jiǎn)單，主要為中生界侏羅系下統(tǒng)橋源組（J1qy）、侏羅系中統(tǒng)漳平組（J2z）、侏羅系上統(tǒng)高基坪群(J3KG)、白堊系下統(tǒng)合水組(K1h)以及新生界第四系大灣鎮(zhèn)組（Q4dw）以及第四系坡積、沖積、洪積物等。各地層巖性特征如下：

3.1.1 中生界侏羅系（J）

本區(qū)主要出露侏羅系下統(tǒng)橋源組（J1qy）、侏羅系中統(tǒng)漳平組（J2z）和侏羅系上統(tǒng)高基坪群(J3KG)。分述如下：

侏羅系下統(tǒng)橋源組（J1qy）：位于研究區(qū)北部田背、黃天坑-溪口、墩下一帶。與上伏中侏羅統(tǒng)漳平組不整合接觸。巖性以紫灰、深灰、灰黑色中-細(xì)粒長(zhǎng)石石英砂巖及粉砂巖和泥巖為主。

侏羅系中統(tǒng)漳平組（J2z）：位于研究區(qū)北部橋田、羅屋-松子坪、上車一帶。與上伏高基坪群不整合接觸。巖性分兩段：下段紫紅、紫灰、淺灰色為主的雜色細(xì)砂巖、粉砂巖、泥頁巖；上段黃、灰、淺紫等雜色砂巖、粉砂巖夾含礫雜砂巖。

侏羅系上統(tǒng)高基坪群(J3KG)：位于研究區(qū)北部岐嶺賽-叔柯窩、高排一帶。該地層噴發(fā)不整合于中侏羅統(tǒng)漳平組地層之上，巖性為一套陸相中酸性、酸性火山巖系，主要為流紋質(zhì)晶屑凝灰?guī)r、凝灰質(zhì)泥巖、凝灰質(zhì)細(xì)砂巖、流紋巖。

3.1.2 中生界白堊系（K）

區(qū)內(nèi)主要出露下白堊系合水組（K1h），位于研究區(qū)東部安流鎮(zhèn)一帶。巖性為一套碎屑巖，其下部為礫巖；中上部為砂巖、粉砂巖。

3.1.3 新生界第四系（Q）

第四系大灣鎮(zhèn)組（Q4dw）：為一套下粗上細(xì)的河流相碎屑沉積層，巖性主要為淺灰色亞砂土、黃色亞砂土、灰黃色含礫石中粗粒砂或砂粒石層、卵石。

第四系沉積物（Q4）：主要沿溝谷水系分布，此外，在沖溝內(nèi)山腳或地形較陡的山腳位置分布少量。

3.2 構(gòu)造

研究區(qū)內(nèi)斷裂構(gòu)造不甚發(fā)育，僅在研究區(qū)北部芋子坪一帶發(fā)育一條北西向的斷裂構(gòu)造F6，走向330°，傾向北東，南端斷于上侏羅統(tǒng)高基坪群（J3KG）地層中，向北繼續(xù)延伸至區(qū)外，地表出露不明顯，性質(zhì)不明。

3.3 巖漿巖

研究區(qū)大面積出露燕山期花崗斑巖巖體，屬新塘花崗斑巖巖體，呈巖基、巖株?duì)睿s占研究區(qū)總面積的74%。巖性以花崗斑巖為主，少量花崗閃長(zhǎng)斑巖、二長(zhǎng)斑巖。與北部侏羅系高基坪群火山巖呈侵入接觸關(guān)系，與東南角的白堊紀(jì)合水組呈沉積接觸關(guān)系。本區(qū)花崗斑巖風(fēng)化強(qiáng)烈，普遍發(fā)育風(fēng)化殼，原巖主要沿山腳位置出露，局部山頭、山腰位置出露少量原巖。

4 礦體地質(zhì)特征

4.1 礦體特征

全區(qū)共計(jì)圈出十個(gè)礦帶和41個(gè)稀土礦體，其中圈出了37個(gè)工業(yè)礦體。大型礦體有3個(gè)，中型礦體有30個(gè)；小型礦體有4個(gè)。稀土礦體主要賦存于花崗巖風(fēng)化殼內(nèi)全風(fēng)化層之斑雜粘土層下部、淺色粘土層和構(gòu)造殘積層上部，即風(fēng)化殼的中下部位置，剖面上呈層狀、似層狀產(chǎn)出，平面上呈面狀分布。

4.1.1 礦體賦存部位及分布情況

本稀土礦床為花崗巖風(fēng)化殼離子吸附型稀土礦床，礦體的分布與形態(tài)，與花崗斑巖風(fēng)化殼相依相存，由于花崗斑巖的風(fēng)化程度不同，相應(yīng)引起稀土富集程度有較大的差異，具有工業(yè)意義的稀土礦體主要賦存于花崗斑巖風(fēng)化殼內(nèi)全風(fēng)化層之斑雜粘土層下部、淺色粘土層和構(gòu)造殘積層上部，即風(fēng)化殼的中下部位置，極少量賦存于腐殖層、磚紅粘土層中，半風(fēng)化基巖層內(nèi)一般不含。

礦體主要分布于海拔176～296m之間的平緩丘陵區(qū)，除部分礦體直接裸露地表外，大部分礦體上部均有1～26.5m不等的非礦蓋層，極個(gè)別非礦該層達(dá)到40.6m。礦體的非礦蓋層主要為腐殖層，部分為全風(fēng)化層，礦體底板以半風(fēng)化層為主，部分為全風(fēng)化層之構(gòu)造殘積亞層。

4.1.2 礦體的產(chǎn)狀、形態(tài)及規(guī)模

礦體呈似層狀，大致沿巖體風(fēng)化殼全風(fēng)化層分布，剖面上受地形起伏變化控制，一般多隨地形起伏而變化，但其起伏變化小于地形。礦體在剖面上呈層狀、似層狀產(chǎn)出，平面上呈不規(guī)則面狀分布，形態(tài)受風(fēng)化殼形態(tài)的控制。礦體形態(tài)的完整程度與所處的地形有關(guān)，一般地勢(shì)相對(duì)較高的地方，礦體的完整性較好。礦體底板一般傾角5～35°。

表1 研究區(qū)主要稀土工業(yè)礦體特征表

主要礦體特征如表1：

Ⅰ-3號(hào)礦體：分布于西區(qū)田凹～松樹窩一帶。礦體賦存于花崗巖風(fēng)化殼之全風(fēng)化層中，規(guī)模大，形態(tài)隨地形起伏而起伏，剖面上呈層狀、似層狀產(chǎn)出，平面上呈面狀分布。北西方向長(zhǎng)1870m左右，北東方向最寬890m，最窄90m，平均600m，呈長(zhǎng)條狀形態(tài)，面積為1.02km2。礦體厚度2.10～23.70m，平均厚度11.13m，其厚度變化系數(shù)為57%，較穩(wěn)定。

Ⅱ-3號(hào)礦體：分布于中區(qū)西側(cè)保林士～對(duì)門嶺一帶。礦體賦存于花崗巖風(fēng)化殼之全風(fēng)化層中，規(guī)模中等，形態(tài)隨地形起伏而起伏，剖面上呈層狀、似層狀產(chǎn)出，平面上呈面狀分布。北西走向長(zhǎng)1000m左右，北東方向最寬262m，最窄140m，平均197m，呈近長(zhǎng)條狀形態(tài)，面積為0.79km2。礦體厚度4.90～13.20m，平均7.65m，其厚度變化系數(shù)為22%，穩(wěn)定。

Ⅲ-3號(hào)礦體：分布于中區(qū)東側(cè)牛角塘、完塘～百步滑一帶。礦體賦存于花崗巖風(fēng)化殼之全風(fēng)化層中，規(guī)模大，形態(tài)隨地形起伏而起伏，剖面上呈層狀、似層狀產(chǎn)出，平面上呈面狀分布。北西走向長(zhǎng)1235m左右，北東方向最寬1070m，最窄710m，平均958m，呈近長(zhǎng)條狀形態(tài)，面積為1.28km2。礦體厚度2.00～16.00m，平均厚度8.08m，其厚度變化系數(shù)為69%，較穩(wěn)定。

Ⅶ-4號(hào)礦體：分布于西區(qū)中部水坑塘一帶。礦體賦存于花崗巖風(fēng)化殼之全風(fēng)化層中，規(guī)模較小，形態(tài)隨地形起伏而起伏，剖面上呈層狀、似層狀產(chǎn)出，平面上呈面狀分布。近東西走向長(zhǎng)1272m左右，南北方向最寬582m，最窄222m，平均487m，呈近似馬蹄狀形態(tài)，面積為0.56km2。礦體厚度3.00～12.70m，平均厚度8.10m，其厚度變化系數(shù)為57%，較穩(wěn)定。

Ⅷ-2號(hào)礦體：分布于中區(qū)東側(cè)寨塘、保林士～正塘、竹連塘～心寨一帶。礦體賦存于花崗巖風(fēng)化殼之全風(fēng)化層中，規(guī)模中等，形態(tài)隨地形起伏而起伏，剖面上呈層狀、似層狀產(chǎn)出，平面上呈面狀分布，面積為1.20km2。礦體厚度6.50～10.20m，平均厚度8.52m，其厚度變化系數(shù)為59%，較穩(wěn)定。

4.2 礦石質(zhì)量特征

4.2.1 礦石結(jié)構(gòu)構(gòu)造

礦石大部分已風(fēng)化，呈顯微鱗片～片狀結(jié)構(gòu)、殘余半自形～他形粒狀結(jié)構(gòu)，松散砂土狀構(gòu)造、疏松塊狀構(gòu)造及殘余塊狀構(gòu)造。

4.2.2 礦石物質(zhì)組成

礦體主要賦存于全風(fēng)化層之斑雜粘土層下部、淺色粘土層和構(gòu)造殘積層上部，礦物組分以粘土礦物和碎屑狀石英、長(zhǎng)石及少量云母為主。礦石大部分已風(fēng)化，主要由粘土礦物及風(fēng)化殘留的花崗斑巖礦物組成，呈松散砂土狀、疏松塊狀及殘余塊狀。

4.2.3 礦石化學(xué)成分

礦石中有益組份為氧化稀土，稀土呈離子吸附狀態(tài)賦存于花崗巖風(fēng)化巖粘土礦物中。依據(jù)基本分析結(jié)果，本區(qū)稀土氧化物以Ce組稀土氧化物為主，認(rèn)為本區(qū)稀土礦為輕稀土礦。礦體由上而下，粘土質(zhì)礦物含量降低，粘土中稀土含量占有率也相應(yīng)降低。但就粘土礦物中的稀土含量而言，其含量由上而下呈增加的趨勢(shì)。

4.2.4 礦石類型

區(qū)內(nèi)礦體呈似層狀，礦石質(zhì)地疏松，礦石中的有用組分為稀土。根據(jù)稀土的賦存狀態(tài)，初步認(rèn)為研究區(qū)礦石類型為離子吸附型礦石；根據(jù)風(fēng)化程度，礦區(qū)礦石類型為全風(fēng)化稀土礦石。

4.3 礦體圍巖與夾石

礦體與圍巖接觸界線不明顯，呈漸變過渡關(guān)系。在垂向上由腐殖層→全風(fēng)化層→半風(fēng)化層過渡，其界線是根據(jù)樣品的測(cè)試結(jié)果結(jié)合工業(yè)指標(biāo)劃分。因此，礦體圍巖及夾石為腐殖層和全風(fēng)化層之磚紅粘土層、斑雜粘土層以及構(gòu)造殘積層和半風(fēng)化基巖層。

5 礦床成因及找礦標(biāo)志

5.1 礦床成因

研究區(qū)稀土礦體賦存于花崗巖風(fēng)化殼中，呈似層狀產(chǎn)出。礦石的礦物組分與圍巖大致相同。礦體與圍巖呈漸變過渡關(guān)系，在垂向上可看到由腐殖層→全風(fēng)化層→半風(fēng)化層過渡。推斷礦體的形成與長(zhǎng)期的風(fēng)化作用有關(guān)，同時(shí)與其下伏的花崗巖中的稀土元素豐度或礦物成分有著十分密切的關(guān)系。

研究區(qū)為低緩丘陵地貌，氣候溫暖潮濕，有利于巖石風(fēng)化殘留形成風(fēng)化殼，在這過程中稀土元素可能被粘土礦物所吸附，在風(fēng)化殼中富集，從而形成稀土礦床。研究區(qū)已發(fā)現(xiàn)的稀土礦體與風(fēng)化殼的發(fā)育程度密切相關(guān)，風(fēng)化殼厚度大，礦體厚度隨之增大，稀土礦體常富集在風(fēng)化殼的中、下部。

綜合上述，認(rèn)為礦床成因?qū)亠L(fēng)化殼離子吸附型稀土礦床。

5.2 找礦標(biāo)志

（1）花崗巖風(fēng)化殼：由于礦體賦存于風(fēng)化殼內(nèi)，因此在風(fēng)化殼厚度較大，且有較強(qiáng)的稀土礦化地段，存在礦體的可能性較大[5]。

（2）地形地貌標(biāo)志：多為低山丘陵區(qū)，海拔100～350m，相對(duì)高差100～250m，最有利有利于花崗巖風(fēng)化殼離子吸附型稀土礦床的形成[6]。

（3）稀土民采坑：直接找礦標(biāo)志。

6 結(jié)論

（1）本區(qū)內(nèi)含礦花崗斑巖風(fēng)化殼發(fā)育，分布范圍約為45km2，共計(jì)圈出了十個(gè)礦帶和41個(gè)稀土礦體，其中圈出了37個(gè)工業(yè)礦體，顯示該區(qū)稀土具有較大的找礦潛力及進(jìn)一步工作的良好前景。

（2）本區(qū)稀土礦體主要賦存于花崗巖風(fēng)化殼內(nèi)全風(fēng)化層之斑雜粘土層下部、淺色粘土層和構(gòu)造殘積層上部，即風(fēng)化殼的中下部位置，剖面上呈層狀、似層狀產(chǎn)出，平面上呈面狀分布。礦體規(guī)模以中小型為主，礦化以不連續(xù)為主，呈似層狀，產(chǎn)狀穩(wěn)定，局部夾石，形態(tài)以不規(guī)則狀為主，礦體厚度變化穩(wěn)定，品位變化較均勻。

（3）本區(qū)稀土與花崗巖風(fēng)化殼關(guān)系十分密切，研究認(rèn)為本區(qū)礦床成因?qū)亠L(fēng)化殼離子吸附型稀土礦床。

（4）本區(qū)稀土礦成礦地質(zhì)條件十分優(yōu)越，找礦前景非常好，若繼續(xù)開展工作，定能突破大型風(fēng)化殼離子吸附型稀土礦床的目標(biāo)。