云南牟定县水桥寺稀土矿床特征及找矿方向

雷跃增 ，杨 红

(云南省有色地质局三〇六队，云南 昆明 650214)

牟定县水桥寺稀土矿矿区大地构造位于扬子陆块区，上扬子古陆块，楚雄陆内盆地，元谋-大红山古裂谷之元谋-牟定变质岩区南部。区内岩浆岩以晋宁期花岗岩为主，基性-超基性岩呈脉产出。区内主要出露元古界苴林群为主。构造以北东和近南北向断裂为主。淋积型稀土矿产于下元古界苴林群普登组第一岩性段第一岩性亚段的混合岩风化壳中。图1。矿体走向长4.5km，宽1.5 km～2.5km，已控制面积7km2，稀土储量达10万吨以上，矿床规模达大型。

图1 云南牟定县水桥寺稀土矿地质简图Fig 1.Geological Sketch Map of Shuiqiaosi REE Deposit in Mouding，Yunnan1-中-下侏罗统；2-上白垩-中侏罗统；3-下元古界苴林群普登组第四段；4-下元古界苴林群普登组第三段；5-下元古界苴林群普登组第二段；6-下元古界苴林群普登组第一段；7-华力西期花岗岩；8-华力西期基性岩；9-华力西期超基性岩；10-石英脉；11-细晶岩脉、长英岩脉；12-伟晶岩脉；13-花岗岩脉；14-煌斑岩脉；15-基性岩脉；16-超基性岩脉；17-实测正常接触地质界线；18-推测正常接触地质界线；19-实测不整合接触地质界线；20-实测性质不明断层；21-推测性质不明断层；22-正常地层产状；23-剖面线及编号；24-浅井及编号

1 矿区地质背景

1.1 地层

区内主要出露元古界苴林群普登组(Pt1p)，按岩性组合分为四段，各段岩性特征：

(1)普登组第四段(Pt1p4)：出露于矿区东侧。灰色千枚岩、灰白色云母石英片岩夹绿泥石片岩及千枚状石英片岩。厚度>598.0m。

(2)普登组第三段(Pt1p3)：出露于矿区南东部。上部灰白色中晶大理岩、千枚岩夹石英片岩；下部灰白色中-粗晶大理岩、条带状大理岩夹中-粗晶白云岩及黄色千枚岩。厚度>1430.0m。

(3)普登组第二段(Pt1p2)：出露于矿区南东部。白色细-中粒石英岩夹云母石英片岩、石榴云母石英片岩及少数角闪斜长片岩。厚度219.0m～310m。

(4)普登组第一段(Pt1p1)：出露于矿区中部。上部花岗片麻岩、眼球状云母石英片岩夹石英岩及云母长石石英片岩，顶部见角闪片岩；中部云母石英片岩夹中晶大理岩透镜体；下部眼球状云母斜长片麻岩、花岗片麻岩、角闪片岩夹石榴子石云母石英片岩。厚度>1310.0m。

1.2 构造

矿区位于老纳背斜北西翼。古生代至中生代早期上升隆起；基底构造线以近东西-北东向为主，褶皱一般较紧密；盖层褶皱以北北东及北北西向构造线为主[1]。断裂不发育，仅见北东、南东、北西向少数高角度正、逆小断层，长100m左右。褶皱形态为短轴紧密背向斜。节理发育，有岩脉贯入。

1.3 岩浆岩

矿区主要有晋宁晚期姚兴村黑云二长花岗岩和白沙滩白云母二长花岗岩。姚兴村花岗岩体呈岩株状产出，面积22km2，由中细-中粗粒黑云母二长花岗岩组成，沿老纳复背斜核部贯入。矿物成分由钾长石、斜长石、石英、黑云母和少量白云母组成。副矿物有石榴石、锆石、独居石、磷钇矿、白钨矿、铌钽铁矿、褐钇铌矿等。风化岩石中稀土含量(TR2O3)0.019%～0.04%；白沙滩白云母二长花岗岩，面积1.4km2。中粗粒花岗结构、块状构造。风化岩石中稀土含量(TR2O3)0.023%～0.039%。

1.4 含矿岩性特征

矿区稀土矿产于下元古界苴林群普登组第一岩性段第一岩性亚段(Pt1p1-1)混合岩风化壳中，按岩性特征分为：

1.条带状混合岩：分布于矿区东部。由斜长石、钾长石、石英及黑云母组成。基体为黑云母片岩、黑云斜长片岩，脉体为长英质条带和伟晶岩条带。

2.黑云条痕混合岩：由斜长石、钾长石、石英及黑云母组成，副矿物为褐钇铌矿、磷钇矿、独居石、锆石等，矿物定向排列，呈粗条痕状、团块状构造。

3.二长均质混合岩：由石英、钾长石、斜长石及少量黑云母组成，副矿物有独居石、锆石、褐钇铌矿。变余花岗变晶结构、块状构造。

4.石英条痕混合岩：由石英、斜长石、钾长石及少量黑云母组成。副矿物有独居石、锆石、褐钇铌矿。变余花岗变晶结构，石英呈它形定向排列。

5.细黑云母条痕混合岩：由斜长石、钾长石、黑云母及石英组成，副矿物有独居石，锆石、褐钇铌矿、磷钇矿；条痕由黑云母(蚀变成绢云母)组成，平而直。鳞片粒状变晶结构，条痕状构造。

1.5 风化壳特征

风化壳按斜长石及铁锰矿物风化解离不同为全风化层、半风化层、微风化层。图2。

图2 云南牟定县水桥寺稀土矿风化壳与矿体形态Fig 2.Weathering Crust and Orebody Shape of Shuiqiaosi REE Deposit in Mouding，Yunnan

1.全风化层：呈红色、褐灰、浅灰、浅肉红色，以发育网纹状粘土为特征，成分由高岭土、石英、少量绿泥石、长石组成。原岩结构基本消失，长石大部分风化呈高岭土，偶见钾长石残骸。岩石疏松，手捏即成粉状，呈粘土层或砂质粘土层产出，矿区淋积型稀土矿赋存层位。厚0～21.00m。

2.半风化层：褐黄、浅灰、肉红色。长石风化解离不完全，部分未风化的长石尚保留原晶形，残留有原岩结构。锤击即松散呈碎块状。厚4m～10m。

3.微风化层：岩石新鲜，原岩结构保留完好，岩石坚硬，裂隙发育，裂隙两侧见长石、云母风化呈高岭土、绢云母、绿泥石。

2 矿床特征

2.1 矿体形态、产状

根据浅井工程揭露，稀土矿产于风化壳中，赋存部位明显受风化壳层位控制，矿体形态、产状与风化壳形态产状一致，随地形起伏而变化，总体上矿体呈似层状面形分布，台面缓坡地貌区，风化壳保留完好，全风化层厚，矿体呈似层状连续性好，厚度大，品位均匀；台缓坡地貌边缘冲沟发育区，梳状分布的冲沟切割破坏了风化壳的完整性，矿体被切割，使其变薄或缺失，平面形态不规则。侵蚀陡坡地貌区，风化壳剥蚀殆尽，无矿体存在。图2。

2.2 矿石自然类型、结构构造及物质组分

按自然类型划分，矿石类型为单一风化矿石，根据母岩物质组成不同可分为五类：①全风化黑云条痕混合岩类矿石(单样稀土TR2O30.086%～0.321%，STR2O30.043%～0.233%)；②全风化二长均质混合岩类矿石(单样稀土TR2O30.096%～0.173%，STR2O30.042%～0.068%)；③全风化石英条痕状混合岩类矿石(单样稀土TR2O30.099%，STR2O30.043%～0.05%)；④全风化片岩类矿石(单样稀土TR2O30.094%～0.253%，STR2O30.065%～0.095%)；⑤全风化脉岩类矿石(单样稀土TR2O30.065%～0.466%，STR2O30.046%～0.30%)。其中以全风化脉岩类矿石稀土总量、浸取品位最高，次为全风化片岩类矿石、全风化黑云条痕混合岩类矿石、全风化二长均质混合岩类矿石、全风化石英条痕混合岩类矿石品位相对较低。

全风化脉岩类矿石：母岩为煌斑岩、云斜煌岩、闪斜煌岩，蚀变后呈半自形粒状结构、块状构造。矿物由斜长石、黑云母、角闪石、石英、绿泥石、绿帘石、锆石、金红石、水针铁矿等组成，风化后呈土状结构，由粘土矿物、褐铁矿、绿泥石、黑云母及少量锆石组成。

全风化片岩类矿石：主要为黑云片岩，矿物由黑云母、少量斜长石组成，副矿物有褐钇铌矿、独居石、锆石等，鳞片变晶结构，风化后黑云母蚀变褪色，并析出铁质，可见定向分布的特点。岩石疏松易碎，多呈砂土状结构。

全风化混合岩类：包括全风化黑云条痕混合岩类矿石、全风化二长均质混合岩类矿石、全风化石英条痕混合岩类矿石。母岩为变余花岗变晶结构，碎斑状、条痕状、块状构造。矿物成分有钾长石、斜长石、石英、黑云母等，副矿物有褐钇铌矿、磷钇矿、独居石等。风化后结构疏松，长石大部分风化成高岭石、蒙脱石、伊利石等，具粘土性；黑云母多已褪色，且蚀变为绿泥石，甚至蚀变为粘土矿物，石英多呈它形粒状结构。

2.3 稀土赋存状态、分布规律及类型

根据可选性试验样资料，矿石物质组分：粘土矿物39.37%、长石30.79%、石英25.23%、黑云母3.12%、各类重矿物1.22%。(见表1)

表1 稀土在各矿物中分配率Tab 1.REE Division Ratio in Various Minerals

从表1稀土在矿物中的分配率来看，稀土主要赋存于粘土矿物中，且呈离子状态存在，少数赋存于风化形成的褐铁矿及黑云母内，部分则保留在不易风化破坏的褐钇铌矿、褐帘石、长白石内。

粘土矿物是稀土元素的吸附剂，数量愈多，捕获稀土离子的机会愈多，稀土元素的次生富集也愈高。在地表部分，由于氢氧化铁胶体，有机杂质及地表径流影响，阻碍了粘土对稀土离子的吸附造成贫化，在垂直剖面上，稀土元素的分布构成“挺腹式”、“挺胸式”和“喇叭式”形态。图3。

图3 稀土元素垂直剖面分布特征Fig 3.REE Distribution in Vertical Section

稀土呈吸附状态存在于粘土矿物中，主要是在风化成矿阶段，长石变化为粘土矿物过程中，其部分易溶性稀土矿物解离后，一部分稀土元素则呈离子吸附状态进入粘土矿物中，形成离子吸附的赋存状态。水桥寺稀土矿原矿稀土类型见表2。从稀土矿矿石配分结果：∑CeO66.65%/ ∑YO33.35%=2，Y2O3=21.38%，属中钇轻稀土矿类型。根据产品配分分析：∑CeO/∑YO=1.24，Y2O3=31.61%，属中钇轻稀土类型。表3。

表2 水桥寺稀土矿矿石配分结果Tab 2.Ore Division of Shuiqiaosi REE Depost

表3 混合稀土氧化物产品配分结果表Tab 3.Mixed REE Oxide Division

2.4 矿体厚度、品位及其变化特征

据矿区浅井对风化壳稀土矿的控制采样测试结果统计，水桥寺稀土矿体厚度1.2m～20m，平均6.66m，稀土总量(TR2O3)0.071%～0.435%，平均0.14%，浸取品位(STR2O3)0.040%～0.175%，平均0.069%。据见矿工程统计，矿体厚度变化系数57%，属矿化连续厚度稳定型，矿体品位浸出品位(STR2O3)变化系数42%，属品位较均匀型。矿区中部、西部矿体厚度大、品位高富。东侧矿体厚度减小，品位略有降低，这与矿区西部地形比较平缓，风化壳发育保存较好有关。

水桥寺稀土矿石浸出率30%～80%，平均浸取率42%～57%。由地表向下，稀土品位通常由低变高再变低；以稀土矿总量和浸取品位曲线峰值部位的不同，可分为挺腹式、挺胸式和喇叭式三种。在台面缓坡地貌区，品位曲线则为喇叭式。从已作PH值样品分析，因大多样品均在全风化层矿体部位采取，PH值5.88～6.88，变化幅度小。

2.5共伴生有益组分

水桥寺稀土矿共生组分有铌，伴生组分含铪锆石。铌矿体赋存于稀土矿体内及其顶底板围岩中，呈似层状，平面形态与稀土矿相同呈面形分布，且更为连续，矿体厚度更大，赋存于风化壳中的全风化层及半风化层。据工程揭露采样分析，可圈出两个独立铌矿体。按Nb2O5≥0.016%圈定的独立铌矿体(包括与稀土矿同体共生的铌矿体和稀土矿顶底板铌矿体)，控制面积3.307Km2，厚度为3.30m～40.10m，平均厚度12.5m，Nb2O5平均品位0.02%，求得铌资源量1.742万吨；在独立铌矿体外侧与稀土同体共生的铌矿体，储量为0.376万吨，合计铌储量2.118万吨。与稀土伴生的含铪锆石，根据组合分析样品ZrO20.031%～0.057%，平均0.043%；野外粗淘洗锆石含量为600g/m3～1639.45g/m3，平均1000g/m3.锆石精矿分析ZrO260.69%，HfO21.15%，铪(Hf)含量达独立铪矿要求。另据采集自然重砂样品中，锆石的品位一般为46.12g/m3～611.08g/m3，含量普遍偏低，仅个别样品达工业要求，但从选矿资料分析，仅可以综合回收利用。

3 找矿方向

云南省牟定县水桥寺稀土矿为产于元古代(Pt)变质岩系风化壳淋积型稀土矿床，其矿床规模达大型。依据矿区地质特征及开展的滇中地区离子吸附型稀土矿资源远景调查成果，下述地区有望找到同类型大型稀土矿床。

元谋-牟定分布的苴林群主要岩性为混合岩、片麻岩、变粒岩、片岩及少量千枚岩夹大理岩组成，。混合岩及混合岩化变质岩内有独居石、磷钇矿、褐钇铌矿、榍石等含稀土矿副矿物。片岩、千枚岩内有独居石副矿物。其原岩为一套海相砂泥质岩与中基性火山岩。据水桥寺稀土矿区含稀土微风化母岩中TR2O30.07%～0.11%，含矿岩系分布于元谋普登、牟定水桥寺、老纳坡头箐、西齐古、阿者迷等地，其中以牟定水桥、老纳坡头箐、西齐古巴-阿者迷地区地形平缓、风化壳发育赋存淋积型稀土矿，且稀土总量及浸取品位均较高，最具有远景。

元江-新平一带大红山群内火山岩出露于新平底巴都附近，为一套中-基性火山熔岩及火山碎屑岩。与云母片岩、大理岩等互层状交替产出，厚2000m以上的喷发沉积岩系，岩石性为角闪变钠质熔岩、石榴黑云钠长片岩及钠长石岩，半风化类岩石稀土含量∑REE=0.024%～0.045%；北部姜驿地区变火山岩为中基性熔岩和火山碎屑岩，岩石为钠长浅粒岩、钠长片岩、角岩等，稀土总量∑REE=0.014%～0.072%；调查区中部昆明-玉溪一带昆阳群以陆源碎屑岩夹碳酸岩为主，局部夹凝灰岩与基性火山岩。均具有较好的找矿远景。