湖南省炎陵县沔渡地区稀土矿特征及成矿条件分析

谢剑峰， 刘 恒， 戴晓彬

(湖南省有色地质勘查研究院，湖南 长沙 410015)

湖南省炎陵县沔渡稀土矿区位于炎陵县城东15 km处，大地构造位置位于安仁—龙南北西向基底构造岩浆岩带与炎陵—郴州—蓝山北东向构造岩浆岩带交汇部位，其所在的三级大地构造单元为罗霄岩浆弧。矿区属华南风化壳离子吸附型稀土矿床，是博白—崇安北东成矿带、南岭多金属成矿带重要组成部分(图1)。矿区内分布有大面积的万洋山花岗岩，以桂东超单元寨前单元中粗粒花岗岩为主体，具备花岗岩风化壳离子吸附型稀土矿的成矿母岩条件，且矿区气候条件适宜，温热多雨，具备良好的化学风化条件，花岗岩风化壳较厚，一般为8～30 m。矿区位于丘陵—中山地区，其中丘陵地貌中的花岗岩风化壳一般保存较好，具有较好的离子吸附型稀土矿成矿条件。

图1 中国华南风化壳离子吸附型稀土床分布略图

1 矿区地质特征

1.1 地层

矿区内出露地层主要为第四系(Q)和少量奥陶系。

第四系(Q)：(1)全新统冲洪积层-坡积层，主要分布于沔水流域、冲沟及较陡峭的山坡，成分主要为砂砾石层和黏土层；(2)更新统残坡积层，也即地表风化壳，大面积分布于山坡、山顶、山脊，其成分取决于下部基岩岩性及风化程度和剥蚀程度。

奥陶系(O)：矿区西北角零星出露，岩性主要为板岩。矿区中岩体内多处见板岩等捕虏体，说明在岩浆侵入之前矿区分布有大范围的奥陶系。

1.2 构造

矿区所在三级大地构造单元为罗霄岩浆弧。矿区内构造总体不发育，仅见三条断层，均为硅化破碎带。

F1：从南西往北东贯穿整个矿区，长大于7 km，总体走向南西—北东向，产状直立，宽10～20 m。该断层错断区内闪长岩脉，断距550 m。破碎带内成分变化较大，主要有硅化透镜体或硅化角砾岩、破碎的花岗岩、石英细脉等。

F2：位于矿区南东边部，宽约10 m，走向320°，推测走向长大于1 000 m。该断层错断了F1，断距约20 m。

F3：位于区内中西部猫儿形附近，规模相对较小，宽2～3m，走向330°。

1.3 岩浆岩

矿区岩浆岩属万洋山岩体，以出露的规模分为岩基、岩株和岩脉。岩基为桂东超单元寨前单元(SZH)中粗粒花岗岩，属加里东期第一次侵入体(γ31)；岩株多为桂东超单元长岭单元(SCH)(中)细粒花岗岩，属加里东期第三期侵入体(γ33)；岩脉主要有闪长岩脉、花岗斑岩脉等。

岩基：主要出露于矿区地形陡峭相对高差较大的地段，其余则多出露于山脚、冲沟。岩性主要为中粗粒(斑状)黑云母花岗岩、中粗粒(斑状)黑云母二长花岗岩等，斑晶为长石，颗粒粗大，这类岩石中比较明显的稀土类矿物为独居石，为稀土矿的成矿母岩。

岩株：主要出露于矿区南东角,其他部位零星出露少量小岩株，多为中细粒花岗岩。岩脉：主要有闪长岩和花岗斑岩。闪长岩脉分布于矿区南西部，规模较大，宽10～20 m，走向约320°，延伸数千米，两端均延伸出矿区；花岗斑岩脉规模较小，零星分布，大多已风化成高岭土。

2 矿床地质特征

2.1 风化壳特征

矿区风化壳类型为硅铝-黏土型，在表生风化作用下，长石等铝硅酸盐矿物风化成黏土矿物，是离子吸附型稀土矿体的赋存部位。矿区划分A—K区共11个微地貌单元，根据微地貌及风化壳的分布、面积、厚度、分层等情况，大致圈出了65个风化壳。根据风化壳的发育程度，有全覆式、裸脚式、半裸式及残留式，其中全覆式最有利于成矿，其次为裸脚式。

矿区的风化壳主要有中粗粒黑云母花岗岩风化壳和中细粒黑云母花岗岩风化壳。其中，中粗粒黑云母花岗岩风化壳为含矿风化壳，中细粒黑云母花岗岩风化壳中未见稀土矿化显示。

本区的风化壳结构模式从上至下可分为三层：红土化层(SZH-HF)、全风化层(SZH-QF)、半风化层(SZH-BF)。三层之间渐变过渡，无明显界面。

红土化层(SZH-HF)：一般上覆有大于0.2 m的腐殖土或坡积层；为褐色、褐红色、肉红色；成分主要为黏土和少量石英砂粒、花岗岩碎石。该层厚0.5～4 m，矿化较弱。

全风化层(SZH-QF)：厚度0.5～20 m不等，呈红褐、褐黄、肉红及少量灰白色，土状结构，松散易碎，主要由黏土矿物(20%～65%)、石英粒(10%～30%)及少量未全风化长石和黑云母组成，该层为稀土矿主要富集层位。

半风化层(SZH-BF)：厚度1～20 m不等，呈褐黄、肉红及灰白色，原岩结构基本保留，主要由石英、半风化或微风化的长石、少量黏土矿物及黑云母组成，与下伏新鲜基岩呈渐变过渡关系，为稀土矿富集层位之一。

2.2 矿体特征

矿区的矿体均赋存于中粗粒黑云母花岗岩风化壳中，矿石颗粒粗大，渗透性较好。矿体主要位于全风化层的中下部，个别半风化层的上部也能见矿，矿化较连续集中，呈现上下两头低、中间高的凸肚型。矿体产状同风化壳一样随地形的变化而变化，主要呈面状分布，剖面上呈似层状、透镜状分布。矿体的总体变化规律表现为单一地形中风化壳中心隆起部位矿体厚、品位高，中心向边缘厚度与品位逐渐减小。

矿区矿石以全风化中粗粒黑云母花岗岩矿石为主，颜色以肉红色、红褐色为主，少量呈黄褐色。对样品数据进行统计，黏土含量为30%～40%者含矿性较好。局部存在半风化中粗粒黑云母花岗岩矿石。

根据风化壳及钻孔样品分析数据，矿区共圈定15个矿化体，主要分布于丘陵地带。矿体厚度变化较大，2～20 m不等，矿石稀土全相品位范围为单样品品位0.05%～0.21%，单工程平均品位0.08%～0.12%。矿区共估算出334稀土矿石资源量近300万吨。

2.3 矿区稀土配分特征

从目前已有配分数据看，矿区内矿石以(中-高铕)轻稀土(L/H =1.5～8)为主，局部矿石(中-高铕)轻、重稀土(L/H=0.45～9)均有。矿石所含主要稀土元素为轻稀土的La2O3(16%)、CeO2(18%)、Pr6O11(5%)、 Nd2O3(16%)，重稀土的Y2O3(25%)。从各主要分量与总量相关曲线图可以看出(图2)，整体上矿石稀土总量越大与重稀土含量呈正相关关系越明显。

图2 主要分量与总量相关曲线图(纵坐标单位为10-6)

3 成矿条件分析

3.1 成矿母岩条件

本区加里东期桂东超单元寨前单元(SZH)中粗粒黑云母花岗岩大面积分布，稀土氧化物含量(189～328)×10-6，多大于240×10-6(表1)，稀土元素丰度值高，应与其中独居石等稀土矿物及含稀土的锆石等副矿物有关，且其中的长石云母类矿物易风化成黏土能够吸附稀土离子。这类岩石为离子吸附型稀土矿的成矿提供了物质基础与前提，为矿区离子吸附型稀土矿的成矿母岩。

表1 湖南省炎陵县沔渡矿区岩石样稀土氧化物分析结果

3.2 构造条件

表面上看，矿区稀土矿的富集成矿与构造没有明显的关系，实际上，稀土矿的富集带严格受构造控制，构造起着控岩控矿的作用，使稀土矿床成群成带产出。沔渡矿区位于博白—崇安北东稀土矿成矿带上，此成矿带主要受大余—会昌断裂及崇安—河源断裂等一系列东西向及北东向断裂构造控制(见图1)，推测F1为本区的控矿构造。

3.3 风化条件

风化壳的发育程度直接影响着稀土元素的富集程度，而气候条件是风化壳发育的主要控制因素。矿区位于亚热带，气候温热湿润，植被发育，化学及生物风化作用强烈，有利于风化壳的发育及稀土元素的运移和富集。矿区风化壳主要为硅铝-黏土型，顶部一般存在具有保护作用的风化壳红土层，对成矿极为有利。

风化壳的发育和保存还受地貌条件的控制，地貌往往决定风化壳的类型、厚度与完整程度。分水岭及低缓的丘陵地区，整体剥蚀程度较低，化学风化作用比较彻底，容易形成较厚的风化壳，如全覆式、裸脚式，这些是有利的成矿部位。矿区属丘陵-中山地貌，其中丘陵地貌利于风化壳的形成和稀土矿的富集。如矿区南部的高车民采点，其地貌特征是总体上四周高中间低，相对高差50 m左右，中间丘岗长期处于汇水位置，因而长期接受风化淋滤，形成全覆式风化壳，矿化富集作用明显。

4 结论

(1)矿区稀土矿为花岗岩风化壳离子吸附型稀土矿，主要赋存于花岗岩风化壳中，矿区共圈定15个离子吸附型稀土矿化体，厚度2～20 m不等，矿石以轻稀土为主，稀土元素全相品位主要为0.08%～0.11%，最高达0.21%，共估算334稀土矿石资源量近300万吨。

(2)矿区稀土矿的成矿母岩为加里东期桂东超单元寨前单元中粗粒黑云母花岗岩，稀土元素丰度值高，且风化强烈，风化壳厚度较大，具有较好的离子吸附型稀土矿成矿地质条件。

(3)矿区风化条件较好，属亚热带温湿气候，丘陵-中山地貌，有利于风化壳的形成和保存，矿质的运移和富集条件较好。

(4)矿区地形起伏较大，沟谷切割现象较普遍，风化壳分布不够连续，难以形成规模较大的稀土矿床，但仍具有进一步勘查的价值，且对周边地区稀土矿找矿具有一定的指导意义。