2024

01-13
新闻动态

稀土矿成矿地质特征

  在成矿时间上, 燕山期是中国稀土矿富集的高峰期 (表1) 。然而, 不同类型的稀土矿成矿时间上又有一定差异性。一般而言, 碱性岩型的稀土矿主要形成于中、新元古代;离子吸附型矿床成岩时代主要为燕山期, 而成矿时代主要在第四纪;砂矿型稀土矿成岩时代主要集中在加里东期和燕山期, 成矿时代为第四纪;变质岩型稀土矿主要形成于新元古代;海相沉积磷块岩型稀土矿则形成于寒武纪。

  在空间分布上, 虽然中国稀土矿分布广泛, 但储量分布较为集中, 主要集中在内蒙古、江西、广东、广西、四川等省 (自治区) (图1) 。在大地构造上既分布于稳定的地质构造单元之中, 又分布于活动的地质单元之内 (褶皱系)。中国稀土矿最为典型的有白云鄂博型、碱性岩浆岩型、风化壳离子吸附型、砂矿型等。中国稀土矿具有受岩浆岩、地层以及构造等因素控制的特点。不同类型稀土矿产出的大地构造环境差异明显:白云鄂博型稀土矿主要产出在陆缘裂谷带, 如白云鄂博陆缘裂陷带;与碱性岩浆岩有关的稀土矿主要产出在造山带, 如兴安造山系内蒙古造山带;风化壳离子吸附性稀土矿的产出则主要受中酸性花岗岩的分布影响, 主要分布于温热潮湿气候的华南地区的造山带内。

  其中, 与岩浆岩相关的稀土矿占中国稀土储量的90%以上, 该类型矿床的空间分布与碱性岩的分布较为一致, 常沿深断裂分布。从超基性岩到酸性岩均可能发生稀土矿化。而与稀土矿化最为密切相关的主要是碱性岩-碳酸岩, 具有深源甚至幔源的特征, K、Na等碱金属元素富集, 同时富集F、Cl、P、CO2等挥发分。中、新元古代的稀土矿大多经历了岩浆、沉积及变质作用, 具有典型沉积建造特征, 矿体常与围岩产出一致, 呈层状、透镜状等。而新生代与风化作用相关的矿床大多产于造山带, 其成矿母岩多为富含稀土元素的中酸性花岗岩。

  根据潜力评价项目成果《中国成矿区带划分方案》、《中国大地构造图》、中国稀土矿产地分布、稀土预测工作区分布、稀土矿最小预测区分布、稀土矿远景区分布以及与稀土成矿关系密切的地球化学异常等, 圈定了17个稀土成矿带 (图2) 。

  中国稀土矿按照成因类型可以划分为内生矿床、外生矿床以及变质矿床等三大类。根据其成矿地质特征又可划分为不同的亚类。其中, 内生矿床可以划分为碱性岩-碳酸岩型 (包括海相火山碱性岩-碳酸岩型和陆相侵入碱性岩-碳酸岩型) 、碱性超基性岩型、正长岩型、碱性花岗岩型、钙碱性花岗岩型以及伟晶岩型;外生矿床可以划分为沉积岩型 (包括海相沉积磷块岩型和古风化壳沉积铝土型) 、砂矿型以及风化壳离子吸附型等;变质矿床可划分为浅粒岩-变粒岩型及混合岩-混合花岗岩型等。本文根据不同成因类型、矿床储量级别资源前景、矿石易采选程度、稀土矿种紧缺程度以及经济价值等方面情况, 筛选出具有代表性的典型稀土矿床, 总结其成矿地质特征及成矿模式。

  白云鄂博矿床为世界知名的超大型Fe-NbREE稀土矿床。大地构造上, 该矿床位于狼山白云鄂博陆缘断陷带。区内出露地层主要为以陆缘碎屑泥质建造夹薄层碳酸盐沉积的白云鄂博群。其中, 赋矿地层为尖山组上部的由白云石大理岩、长石板岩、黑云母板岩等组成的火山沉积变质岩。矿体呈层状, 主要赋存于白云石大理岩及富钾板岩接触带。矿石类型主要有Nb-Fe-REE矿石以及NbREE矿石两大类。

  白云岩大理岩平均化学成分上接近碳酸岩, 富钾板岩原岩相当于碱性粗面岩。矿区主、东矿Nb-REE-Fe矿石以及Nb-REE矿石Sm、Nd同位素及年龄分析表明其Nb、REE等成矿物质具有幔源特征, 而主、东矿赋矿白云石大理岩Rb-Sr同位素特征显示赋矿的白云石大理岩体现出大洋玄武岩特征。一般认为, 矿区主、东矿稀土矿矿石的Sm-Nd同位素等时线年龄可视为主成矿期年龄, 约为1 305 Ma, 而此后又经历了加里东期与华力西期等多期次的矿化叠加作用[]。

  其成因可能为:中元古代中期, 白云鄂博处于拉张断陷的沉积环境, 白云鄂博裂谷系活化, 幔源物质从地幔深处沿深断裂上涌, 同时伴随着碳酸岩岩浆的活动;碳酸岩岩浆与富含有大量F、CO2以及REE的流体交代白云鄂博群中的白云岩, 从而形成稀土矿床[];后期由于受加里东期以及华力西期南部花岗岩侵入的影响, 发生交代作用, 进而叠加晚期矿化。

  该矿床位于四川冕宁县, 为典型的陆相侵入碱性岩-碳酸岩型稀土矿床, 属大型矿床。大地构造位置上属于扬子陆台西缘陆缘坳陷带, 康滇隆起与盐源丽江台褶皱带的过渡部位。区内NNE向断裂组不仅控制着矿带的分布, 还控制着矿脉的展布。与成矿关系密切的岩浆岩主要为英碱正长岩, 氟碳铈矿矿体呈细脉-浸染状产于其内。碳酸岩脉呈岩脉产出, 稀土矿矿化的碳酸岩脉主要为氟碳铈矿方解石脉。该矿床原生稀土矿石主要呈脉状-细网脉状分布于英碱正长岩内, 而风化壳类型的矿石主要以胶体态被Fe、Mn氧化物吸附, 以重稀土为主, 但未被回收利用。

  英碱正长岩及石英等矿物C、O同位素分析结果表明, 成矿流体主要为岩浆水, 成矿过程中有天水的混入。英碱正长岩Sr、Nd同位素及稀土元素含量, 碳酸岩Pb、Sr、Nd同位素以及英碱正长岩中黄铁矿S同位素分析结果表明, 成岩成矿物质主要来自于地幔, 少量受地壳的混染[]。

  其成因可能为:在喜马拉雅期, 该地区处于地块与扬子陆块碰撞晚期的构造转换环境, 软流圈物质的上涌诱发了碰撞带东缘岩石圈富集地幔部分熔融, 导致富CO2的硅酸盐岩浆的形成;富CO2的硅酸盐岩浆沿深断裂上升侵位, 在较浅的部位形成岩浆房, 并且发生岩浆不混溶作用, 产生碳酸岩岩浆和英碱正长岩, 同时分离出大量富含F、C、K、Na以及REE元素的流体;富REE的流体随分离出的碳酸岩和英碱正长岩岩浆的上升侵位发生水/岩反应, 最终形成了稀土矿床[]。

  该矿床位于内蒙古通辽市扎鲁特旗乌兰哈达公社, 为一大型轻重稀土混合型的碱性花岗岩型矿床。大地构造上, 该矿床位于兴安造山系内蒙古造山带, EW向霍林河褶皱带南侧。矿区的岩体受EW向深断裂以及NNE向断裂控制, 其中, 碱性花岗岩与成矿关系最为密切。稀有稀土元素矿物在碱性花岗岩中呈浸染状产出。碱性花岗岩在垂向上从下往上可分为5个带, 其中靠近岩体顶部的钠长石化硅化碱性花岗岩带为主要的矿化富集带。

  对矿区碱性花岗岩稀土元素组成分析表明, 其可能为碱性岩浆结晶分异晚期的产物。矿物碱性花岗岩Sr、Nd同位素分析表明, 原始岩浆可能为幔源, 成岩年龄为125~127 Ma, 属燕山期。

  其成因可能为:中生代以来受滨太平洋构造域的影响, 该地区处于拉张环境, 构造岩浆活动十分强烈, 幔源物质与地壳基底变质岩发生部分熔融, 形成富K、Na以及REE的酸性岩浆岩;岩浆经断裂上侵, 并且在此过程中不断发生结晶分异, 形成更富F及REE的碱性花岗岩, 在碱性岩浆演化到岩浆-热液过渡阶段时, 体系内REE超常量富集

  足洞矿床位于江西省龙南县, 该矿床为一大型的富Y重稀土离子吸附型矿床。大地构造上, 该矿床位于华南造山系南岭造山带的赣南隆起。岩体的产出受EW向及NNE向构造控制。矿床的成矿母岩为燕山期黑云母花岗岩以及白云母花岗岩。其中, 白云母碱长花岗岩中发育有钇萤石、氟碳钙钇矿、钛钇矿等, 为稀土矿化提供了重要的物质来源。矿区主要分布于海拔280~600 m的低山丘陵区, 相对高差50~200m。风化作用强烈的山顶以及山梁部位的风化层最厚。风化层自上而下可分为腐殖土层、亚黏土层、网纹状风化层、全风化层、半风化层、基岩-半风化层间过渡层、基岩等7层。其中矿体主要呈层状, 分布于全风化层中。

  该类型矿床成因大致为:由于地处潮湿多雨、植被发育的亚热带气候, 花岗岩在H2O、CO2以及有机酸的作用下发生风化作用, 尤其在低缓山丘部位;花岗岩中长石等矿物风化后形成黏土, 而稀土矿物经风化后分解, 解离出来的稀土阳离子随雨水向下迁移, 最终被黏土矿物吸附成矿;随着风化剥蚀作用的不断进行, 风化岩石更向下发育, 原来风化层中的稀土阳离子可能被淋滤向下, 进一步富集成矿。

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