粵北八尺稀土礦礦石質量特征淺析

余亮

摘要：稀土是寶貴的戰略資源，有“工業維生素”之稱，廣泛應用于尖端科技和軍工領域。我國稀土礦藏豐富，資源儲量世界第一，其中離子吸附型稀土礦床是重要的稀土礦床類型。八尺稀土礦主要賦存于燕山三期中細?；◢弾r（桂坑巖體）風化殼中，少部分（齋公坪區段）稀土礦賦存于白堊系上統葉塘組熔結凝灰巖風化殼中，屬花崗巖、熔結凝灰巖風化殼離子吸附型稀土礦。其中以花崗巖風化殼離子吸附型稀土礦石為本礦主要礦石類型。

關鍵詞：八尺；稀土礦；全風化；離子吸附型

1.區域地質概述

礦床處于永梅—惠陽凹陷、永梅凹褶斷束北側，廣東省平遠縣境內。南嶺緯向構造東段與永梅凹褶斷束的北北東向鷓鴣隆斷裂帶下盤。

區內出露的地層有震旦系、寒武系、泥盆系、石炭系、侏羅系、白堊系、古近系及第四系，以白堊系的火山巖地層分布最廣。

褶皺構造不發育，主要表現為一些開闊的向斜盆地，如仁居—差干盆地、潘屋盆地、差干盆地、官屋盆地等。

斷裂構造發育，按斷裂的走向，主要可分為北北東向、近東西向及北西向三組。

區內巖漿活動頻繁，侵入巖發育。本區大面積出露有中細?；◢弾r（桂坑巖體），主要為燕山期巖漿活動的產物。在桂坑巖體東側邊緣有沿鷓鴣隆斷裂侵入的閃長巖脈（δ）及肉紅色的花崗斑巖（γπ53（2））。

桂坑巖體出露于鷓鴣隆斷裂上下盤，屬于羅浮山巖體的一部分。主要由燕山早期的中細?；◢弾r（γ52（3））、中細粒二云母花崗巖（γ53（2））組成。

區內有豐富的礦產資源。礦床東側為仁居離子吸附型稀土礦，分布于鷓鴣隆斷裂上下盤的中粗粒黑云母花崗巖的風化殼中，主要為輕稀土。礦區南側有水口鉬礦，北側有企人石鎢礦、連地鉬礦、七子崗鎢礦，礦區東側為鈾及伴生的鉬、金銀礦。

2.礦區地質

礦區東起南山下西至川峰坳，東西長約8.8km；南自樓前北到大丘背，南北寬約9.3km，面積約76.94km2。

礦區及附近出露地層主要為白堊系上統葉塘組上組的第三巖性段（K2yt3c）和第四系沖積層（Q4al）、殘坡積層（Q4el+dl）。

2.1地層

白堊系上統葉塘組上組第三巖性段（K2yt3c）：出露于礦區的南東側，主要巖性為紫紅色熔結凝灰巖。巖石呈紫紅色，無層理，貌似熔巖。巖石致密堅硬、性脆，節理發育。巖石具熔巖條帶、漿屑和假流動構造。巖石由晶屑、巖屑及少量塑性玻屑組成。

第四系沖積層（Q4al）：主要分布礦區肥田、黃畬、筀竹、鳳頭及樓前等的河谷及山溝等低洼地段，由黏土、亞黏土、砂、卵石、礫石等組成。

第四系殘坡積層（Q4el+dl）：主要呈面狀大面積分布于山脊、山坡等地勢較為平緩地段。由土黃色、淺灰紅色、褐紅色砂質黏土、砂、巖屑及基巖風化碎塊等組成，表層受腐殖質影響呈灰色、黃灰色，局部含植物碎屑等。部分稀土礦體賦存于殘坡積層中。

2.2構造

礦區內斷裂構造發育，根據出露的斷裂走向，可分為北北東向、北西向、北北西向、近東西向和近南北向五組。規模較大的有北北東向、北西向和近東西向三組。

2.3巖漿巖

礦區內巖漿活動頻繁，侵入巖發育。礦區范圍及外圍大面積出露燕山期第三階段花崗巖（桂坑巖體），屬羅浮山巖體的一部分。桂坑巖體為一巨大巖基，呈NE走向，傾向圍巖，巖性主要為中細?；◢弾r，局部見中粗?；◢弾r，巖相分帶不明顯。在靠近鷓鴣隆斷裂附近具弱紅化、硅化、片理化，巖石結構模糊不清，呈眼球狀、串珠狀定向排列；石英顆粒加大，長石高嶺土化，黑云母綠泥石化；正常巖石為灰白色、淺肉紅色、斑狀結構。除此之外，在礦區南東側鷓鴣隆斷裂上盤出露有燕山第五階段花崗斑巖（γπ53（2））。

3.礦體地質

八尺稀土礦主要賦存于燕山三期中細?；◢弾r（桂坑巖體）風化殼中，少部分（齋公坪區段）稀土礦賦存于白堊系上統葉塘組熔結凝灰巖風化殼中，屬花崗巖、熔結凝灰巖風化殼離子吸附型稀土礦。剖面上依據長石的風化程度，高嶺土類黏土礦物的含量，分為殘積層、全風化和半風化層，各層界線呈漸變過渡關系，反映原巖風化由淺至深，由強轉弱的漸變過渡性質。礦體分布及形態受風化殼控制，呈似層狀，隨地形起伏而變化；風化殼的覆蓋層—殘積層中也見有較好的礦化顯示。礦體在整個探礦權范圍內均有產出。

區內礦體主要有四個地段，分別為筀竹、黃畬、肥田和齋公坪地段，礦體嚴格受花崗巖、熔結凝灰巖風化殼控制，但由于受風化殼發育程度及地表水徑流的沖刷作用，基巖裸露或被第四系覆蓋等因素的影響，礦體往往被分割成若干獨立的礦塊。礦體的規模、形態、產狀與地形地貌及花崗巖、熔結凝灰巖的風化發育程度密切相關。表現為礦體順山勢產出，一般山頂、山坡（脊）礦體較厚，山溝較薄，直至無礦。從剖面上看礦體呈似層狀，礦體的底板隨地形起伏變化而變化。

4.礦石質量特征

礦石按成礦母巖分類有花崗巖風化殼離子吸附型和熔結凝灰巖風化殼離子吸附型兩種類型。礦區內筀竹、黃畬和肥田區段屬花崗巖風化殼離子吸附型；齋公坪地段屬熔結凝灰巖風化殼離子吸附型。

4.1、花崗巖風化殼離子吸附型礦石物質組成

礦石主要為土狀和砂土狀的全風化中細粒、中粗?；◢弾r，部分為呈半砂土狀的半風化中細粒、中粗?；◢弾r和殘破積層。

原巖經風化后，在野外原地觀察，具原巖特征，保持原巖花崗結構。半風化層原地可保留塊狀構造，全風化層則為疏松的土狀和砂土狀構造。

礦石呈灰紅色、灰白色、褐黃色、土紅色、淺灰黃色。礦石的礦物成分有石英（砂）、風化的長石及高嶺石黏土礦物，副礦物有磁鐵礦、褐鐵礦、鋯石、鈦鐵礦、赤鐵礦、軟錳礦，微量礦物有電氣石、方鉛礦、綠簾石、黃鐵礦、重晶石等（見表1）。有益組分（REO）主要呈離子狀，主要被黏土礦物所吸附。礦與非礦在外觀上無明顯的差異，用肉眼難于區分。

全風化層中礦石主要由黏土礦物（50%～70%）和石英（10%～20%）組成，其余為鉀長石和白云母，約占20%，黏土礦物主要由高嶺石、絹云母和綠泥石組成。半風化層中礦物成分主要有石英、角閃石、黑云母和長石，黏土礦物為高嶺石和絹云母，含量一般30%～60%。

4.2熔結凝灰巖風化殼離子吸附型礦石物質組成

礦石主要為土狀全風化熔結凝灰巖。部分為呈半砂半土狀半風化熔結凝灰巖和殘坡積層。

原巖經風化后，在野外原地觀察，具原巖特征，保持原巖凝灰質結構。半風化層原地可保留塊狀構造，全風化層則為疏松的土狀和砂狀構造。

礦石呈灰白色、紫紅色。礦石的礦物成分有火山灰、高嶺石類黏土，少量石英晶屑，局部見長石晶屑，副礦物有磁鐵礦、鋯石、褐鐵礦、銳鈦礦、赤鐵礦、黃鐵礦、金紅石、重晶石等（見表2）。有益組分（REO）呈離子狀，主要被黏土礦物所吸附。礦與非礦在外觀上無明顯的差異，用肉眼難于區分。

全風化層中礦石主要由高嶺石類黏土（60%～85%）組成，其余為石英晶屑和少量長石晶屑，約占8%～20%。半風化層中礦石成分與全風化層差不多，高嶺石類黏土礦物稍少。

4.3花崗巖風化殼離子吸附型礦石化學成分

稀土元素在礦石中呈三種狀態出現：即離子吸附相；礦物相；類質同象或固體分散相。絕大部分稀土元素呈離子吸附相存在于黏土礦物中，約占90%，而以獨立礦物和類質同象形式存在的稀土元素僅占很少一部分。

根據對礦石進行人工重砂離子相稀土總量分析，礦石原礦離子相ω（REO）質量分數為0.180%；黏土礦物離子相ω（REO）質量分數為0.295%，占全礦物離子相74.21%。礦石中離子相稀土主要賦存于黏土礦物中。

4.4熔結凝灰巖風化殼離子吸附型礦石化學成分

稀土元素在礦石中呈三種狀態出現：即離子吸附相；礦物相；類質同象或固體分散相。絕大部分稀土元素呈離子吸附相存在于黏土礦物中，約占90%，而以獨立礦物和類質同象形式存在的稀土元素僅占很少一部分。礦石中離子相稀土主要賦存于黏土礦物中。

對齋公坪區段區段7個組合樣品進行全相及離子相稀土氧化物分析，結果表明其中6個分析結果離子相稀土氧化物質量分數≥0.05%的樣品計算浸取率為63.14%。

離子相ω（REO）質量分數在0.061%～0.078%之間，平均ω（REO）質量分數0.067%，全相ω（REO）質量分數在0.094%～ 0.121%之間，平均ω（REO）質量分數0.107%，離子相稀土占全相稀土總量的54.39%～66.67%，平均63.14%。組合樣均勻分布于各地段礦體中，可代表熔結凝灰巖風化殼中離子相稀土占全相稀土的比例（63.14%）。

熔結凝灰巖風化殼離子相稀土占全相稀土的比例（63.14%）與花崗巖風化殼離子相稀土占全相稀土的比例（67.97%）比較接近。

4.5花崗巖風化殼離子吸附型礦石風化特征

礦石有殘坡積礦石、全風化礦石和半風化礦石三種，礦石風化特征如下：

①殘坡積礦石：礦石呈土黃色、黃色，松散土狀，局部可見植物根系，黏土礦物較少，發育深度0m～10m。

②全風化礦石：原巖顏色發生改變，礦石呈灰紅色、灰黃色、淺紅色，松散土狀為主、少量為砂土狀，可塑，結構疏松，質軟、多孔易碎；風化裂隙極發育，裂隙中充填鐵錳質物；除石英外，大部分礦物蝕變成黏土礦物，黏土礦物較多，原巖結構被破壞，為本礦主要的礦石類型。發育深度0m～ 42m，層厚0.5m～39.9m；

③半風化礦石：基本保持原巖顏色，礦石呈灰色、灰白色、灰黃色、磚紅色；礦石結構較全風化礦石致密，呈砂土狀、砂狀、半巖半土狀，手掰易碎；風化裂隙發育，基本可見原巖結構，長石、云母等礦物部分蝕變成黏土礦物，但較全風化礦石含量少。發育深度0m～37m，層厚0.1m～19m。

5.熔結凝灰巖風化殼離子吸附型礦石風化特征

礦石有殘坡積礦石、全風化礦石和半風化礦石三種，礦石風化特征如下：

①殘坡積礦石：礦石呈土黃色、棕黃色，主要由石英、黏土和亞黏土組成，局部可見少量巖石碎屑、長石晶屑和腐殖土，發育深度0m～4m。

②全風化礦石：原巖顏色發生改變，礦石呈灰白、淺灰色，松散土狀為主，主要由石英和風化長石組成，長石已完全風化成高嶺石等黏土礦物，多數仍保留其外形，原巖結構構造隱約可辨，為稀土礦主要富集部位。發育深度0m～ 18m，層厚1.2m～16m；

③半風化礦石：基本保持原巖顏色，礦石呈淺灰色，主要由半風化長石、石英和高嶺石類黏土礦物組成。原巖結構構造基本清楚，發育深度0m～19.5m，層厚0.6m～4m。

6.礦石類型和品級

6.1礦石自然類型

根據野外觀察、巖礦鑒定及光譜半定量分析結果，有益組分（REO）以離子狀態賦存于黏土礦物（高嶺石、蒙脫石、水云母等）表面，按賦存狀態礦石為離子吸附型礦石。

按風化程度分為殘坡積礦石、全風化礦石和半風化礦石，殘坡積、全風化和半風化礦石無明顯界線，為漸變過渡關系，主要是根據礦石顏色、原巖結構破壞程度及黏土礦物含量等因素進行劃分，其中全風化礦石為本礦主要礦石類型。

6.2礦石工業類型

根據《稀土礦產地質勘查規范》（DZ/T0204-2002）等相關標準、規范，可以確定，本礦礦石的工業類型為花崗巖風化殼離子吸附型稀土礦石和熔結凝灰巖風化殼離子吸附型稀土礦石兩種，其中花崗巖風化殼離子吸附型稀土礦石為本礦主要礦石類型。

花崗巖風化殼離子吸附型稀土礦石分布在筀竹、黃畬和肥田地段；熔結凝灰巖風化殼離子吸附型稀土礦石分布在礦區東部齋公坪地段。

7.結論

稀土是寶貴的戰略資源，有“工業維生素”之稱，被廣泛應用于尖端科技領域和軍工領域。我國稀土礦藏豐富，資源儲量為世界第一，其中離子吸附型稀土礦床是最為重要的稀土礦床類型。八尺稀土礦為典型的花崗巖風化殼離子吸附型和熔結凝灰巖風化殼離子吸附型礦床，其中以花崗巖風化殼離子吸附型稀土礦石為本礦主要礦石類型。