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物探与化探, 2025, 49(2): 270-280 doi: 10.11720/wtyht.2025.2571

地质调查资源勘查

德昌地区水系沉积物稀土氧化物总量地球化学特征及找矿方向

朱友欢,, 聂飞,, 邹佳作, 李宏伟, 周学铖, 冉光辉, 雷栋

中国地质调查局 军民融合地质调查中心,四川 成都 610036

Total rare-earth oxides in stream sediments in the Dechang area: Geochemical characteristics and prospecting targets

ZHU You-Huan,, NIE Fei,, ZOU Jia-Zuo, LI Hong-Wei, ZHOU Xue-Cheng, RAN Guang-Hui, LEI Dong

Civil-Military Integration Center of China Geological Survey, China Geological Survey, Chengdu 610036, China

通讯作者: 聂飞(1986-),男,高级工程师,主要从事矿床地质研究与矿产调查评价等工作。Email:nfei@mail.cgs.gov.cn

第一作者: 朱友欢(1990-),男,工程师,2013年毕业于中国地质大学(武汉),主要从事矿床地质研究与矿产调查评价等工作。Email:zhuyouhuan1990@mail.cgs.gov.cn

责任编辑: 蒋实

收稿日期: 2023-12-25   修回日期: 2024-01-30  

基金资助: 中国地质调查局项目“攀西冕宁—德昌地区稀土及多金属矿产地质调查”(DD20220965)

Received: 2023-12-25   Revised: 2024-01-30  

摘要

川西冕宁—德昌地区是我国最重要的轻稀土成矿地带,为在德昌地区进一步寻求稀土资源找矿突破,对其开展了1:5万水系沉积物测量。测试数据特征分析和化探异常提取结果表明稀土氧化物(REO)总量具有富集规律,且比较明显,元素异常与相关地质体空间分布叠合性较好。通过累积频率法、迭代法综合分析确定异常下限值,在此基础上编制元素异常图,并圈定5处主要异常区域。通过开展异常综合评价,优选出黄家坝、角坝村、一把伞和花椒园4个找矿靶区。通过成矿地质条件分析,采用赣南钻进行异常查证,在黄家坝找矿靶区发现3处轻稀土矿床,在角坝村找矿靶区发现2处重稀土矿床,在一把伞找矿靶区发现2处重稀土矿床,在花椒园找矿靶区发现2处重稀土矿床。研究认为,区内三叠纪黑云母钾长花岗岩和黑云母二长花岗岩为离子吸附型稀土矿成矿母岩,稀土主要在全风化层富集成矿。在德昌地区利用1:5万水系沉积物测量,分析稀土氧化物总量地球化学特征,圈定的成矿远景区指示稀土元素富集于母岩;再根据富集地段表生条件,选择有利于风化壳形成、保存的地段快速圈定找矿靶区;实践证明,该思路是“内生外成”离子吸附型稀土矿简洁、有效的找矿模式。

关键词： 德昌; 水系沉积物; 稀土氧化物总量; 地球化学

Abstract

The Mianning-Dechang area in western Sichuan serves as the most important metallogenic belt of light rare earth elements (LREEs) in China. To make breakthroughs in the exploration of rare earth resources in the Dechang area, a 1:50 000 stream sediment survey was conducted in this study. The analysis of test data characteristics and the extraction of geochemical anomalies reveal that the total rare-earth oxides (REOs) in the area exhibit a pronounced enrichment pattern and that element anomalies largely overlap the spatial distribution of related geological bodies. Through comprehensive analysis using the cumulative frequency method and iterative method, this study determined the lower limits of anomalies and, accordingly, plotted element anomaly maps, with five main anomaly areas being delineated. The comprehensive evaluation of anomalies revealed four prospecting target areas: Huangjiaba, Jiaobacun, Yibasan, and Huajiaoyuan. The analysis of metallogenic geological conditions and the anomaly verification based on drilling in the Gannan area led to the discovery of three light rare earth deposits in the Huangjiaba prospecting target area, two heavy rare earth deposits in the Jiaobacun prospecting target area, two heavy rare earth deposits in the Yibasan prospecting target area, and two heavy rare earth deposits in the Huajiaoyuan prospecting target area. This study posits that the Triassic biotite moyite and biotite monzogranite in the study area are the metallogenic parent rocks of ion adsorption-type rare earth resources, with REEs primarily undergoing enrichment and mineralization in completely weathered layers. Therefore, a simple and effective prospecting pattern for "endogenous and exogenous" ion adsorption-type rare earth deposits in the Dechang area consists of analyzing the geochemical characteristics of the total REOs based on a 1:50 000 stream sediment survey, delineating metallogenic prospect areas that indicate parent rocks for REE enrichment, and selecting sections favorable for the formation and preservation of weathered crusts based on the hypergenic conditions of the enrichment areas, thus achieving the quick delineation of the prospecting target areas.

Keywords： Dechang; stream sediment; total rare-earth oxide; geochemistry

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本文引用格式

朱友欢, 聂飞, 邹佳作, 李宏伟, 周学铖, 冉光辉, 雷栋. 德昌地区水系沉积物稀土氧化物总量地球化学特征及找矿方向[J]. 物探与化探, 2025, 49(2): 270-280 doi:10.11720/wtyht.2025.2571

ZHU You-Huan, NIE Fei, ZOU Jia-Zuo, LI Hong-Wei, ZHOU Xue-Cheng, RAN Guang-Hui, LEI Dong. Total rare-earth oxides in stream sediments in the Dechang area: Geochemical characteristics and prospecting targets[J]. Geophysical and Geochemical Exploration, 2025, 49(2): 270-280 doi:10.11720/wtyht.2025.2571

0 引言

川西冕宁—德昌稀土矿带是中国最重要的轻稀土矿带之一,已在该地区发现牦牛坪超大型、大陆槽大型、木落寨和里庄中小型稀土(REE)矿床以及一系列矿点,川西地区稀土氧化物(REO)远景储量预测超500万t[1-2]。

研究区已于20世纪末完成了1:5万区域地质调查工作,随着川西稀土资源的开发利用,德昌地区地质矿产科学研究工作,特别是对稀土矿床成矿规律的研究逐步加深。前人认为该区域内整个稀土矿带的风化型矿石主要成因是机械风化,还没有形成离子吸附型矿床[3],并认为稀土矿化与碳酸岩—碱性岩杂岩体密切相关,受一系列新生代走滑断裂的控制[4]。本文通过对德昌地区开展1:5万水系沉积物测量工作,分析稀土氧化物总量地球化学特征及成矿地质条件,圈定异常,划定成矿远景区,在德昌地区初步探明了4处离子吸附型稀土矿找矿靶区。

1 区域地质概况

研究区位于四川省西南部,大地构造位置为青藏高原的东部、扬子克拉通的西缘[5](图1)。扬子克拉通的基底发育着太古宙高级变质岩和元古宙变质沉积岩,上面被显生宙碎屑岩和碳酸盐岩覆盖[6]。受印度—亚洲大陆碰撞的影响(60~45 Ma)[7⇓-9],扬子克拉通的西缘卷入到印度—亚洲碰撞带的东部碰撞活动中[5],为吸收和调节高原东部产生的应力应变,发育一系列新生代的走滑断裂系统[10]。印度—亚洲大陆碰撞带东缘新生代岩浆活动频繁,构成一条由新生代走滑断裂控制的半连续的钾质火成岩区[11],其中与区内稀土矿带密切相关的碳酸岩—正长岩杂岩,两者在时空上密切共生,碳酸岩主要呈岩脉和岩墙产于英碱正长岩体内[5]。

图1

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图1   德昌地区区域大地构造

(据文献[12]修改)

Fig.1   Regional geotectonics in the Dechang area

(revised according to reference [12])


研究区所属成矿区带横跨冕宁—攀枝花Fe-V-Ti-Cu-Ni-Pt-Pb-Zn-稀土成矿带及冕宁—西昌Fe-Sn-Cu成矿带两个Ⅳ级成矿带[13]。地层区划属扬子地层区康定地层分区,区内除缺失奥陶系、泥盆系、石炭系、古近系及新近系地层外,其余各地质时代地层均有分布。新太古界康定岩群变质岩分布在研究区中西部,呈SN向展布;中元古界会理群变质岩分布在研究区西南部,呈小范围块状展布;古生界观音崖组、灯影组和嘶风崖组变质岩分布在中东部,沿SN向呈块状不连续分布;新元古界主要为海相地层,分布于研究区东部,大致呈SN向不规则展布;中生界陆相地层成片分布于研究区西部,零星分布于中东部;新生界零星分布于安宁河及其支流的河谷地带(图2)。

图2

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图2   德昌地区地质简图(据文献[14]修改)

1—第四系;2—昔格达组;3—小坝组;4—飞天山组;5—官沟组一段;6—官沟组二段;7—官沟组三段;8—牛滚凼组一段;9—牛滚凼组二段;10—新村组;11—益门组;12—宝顶组三段;13—白果湾组二段;14—嘶风崖组;15—灯影组;16—观音崖组;17—列古六组;18—开建桥组一段;19—开建桥组二段;20—苏雄组;21—天宝山组一段;22—天宝山组二段;23—五马菁组;24—咱里岩组;25—冷竹关岩组;26—晚三叠世黑云钾长花岗岩;27—晚三叠世黑云二长花岗岩;28—晚二叠世黑云钾长花岗岩;29—中二叠世角闪辉长岩;30—中二叠世辉绿辉长岩;31—中二叠世辉长、辉长辉绿岩;32—中二叠世角闪闪长岩;33—中二叠世角闪辉石岩;34—中二叠世辉石橄榄岩;35—中元古代黑云钾长花岗岩;36—中元古代二云二长花岗岩;37—古元古代黑云二长花岗岩;38—古元古代黑云花岗闪长岩;39—古元古代黑云斜长花岗岩;40—古元古代黑云角闪英云闪长岩;41—古元古代黑云角闪石英闪长岩;42—地质界线;43—平行不整合岩层界线;44—角度不整合岩层界线;45—正断层;46—逆断层;47—平移断层;48—物探推测断层及倾向;49—断层编号;50—背斜;51—向斜;52—褶皱编号

Fig.2   Geological sketch of Dechang area(revised according to reference [14])

1—Quaternary; 2—Xigeda Formation; 3—Xiaoba Formation; 4—Feitianshan Formation; 5—section 1 of Guangou Formation; 6—section 2 of Guangou Formation; 7—section 3 of Guangou Formation; 8—section 1 of Niugundang Formation; 9—section 2 of Niugundang Formation; 10—Xincun Formation; 11—Yimen Formation; 12—section 3 of Baoding Formation; 13—section 2 of the Baiguowan Formation; 14—sifengya Formation; 15—Dengying Formation; 16—Guanyinya Formation; 17—Lieguliu Formation; 18—section 1 of Kaijianqiao Formation; 19—section 2 of Kaijianqiao Formation; 20—Suxiong Formation; 21—section 1 of Tianbaoshan Formation; 22—section 2 of Tianbaoshan Formation; 23—Wumajing Formation; 24—Zaliyan Formation; 25—Lengzhuguan Formation; 26—late Triassic biotite potassium feldspar granite; 27—late Triassic biotite monzogranite; 28—late Permian biotite potassium feldspar granite; 29—middle Permian hornblende gabbro; 30—middle Permian diabase gabbro; 31—middle Permian gabbro and gabbro diabase; 32—middle Permian hornblende diorite; 33—middle Permian hornblende pyroxenite; 34—middle Permian pyroxene peridotite; 35—middle Proterozoic biotite potassium feldspar granite; 36—middle Proterozoic biotite-muscovite granite; 37—Paleoproterozoic biotite monzogranite; 38—Paleoproterozoic biotite granodiorite; 39—Paleoproterozoic biotite plagioclase granite; 40—Paleoproterozoic biotite hornblende quartz diorite; 41—Paleoproterozoic biotite hornblende quartz diorite; 42—geological boundaries; 43—parallel unconformity rock boundaries; 44—angular unconformity rock boundaries; 45—normal faults; 46—reverse faults; 47—translation faults; 48—geophysical speculation of faults and dip; 49—fault number; 50—anticline; 51—syncline; 52—fold number


区内岩浆活动频繁,集中于研究区中部,主要为三叠纪酸性侵入岩,沿SN向大面积分布;次为二叠纪中—基性侵入岩和前震旦纪中酸性侵入岩,沿SN向分布于中西部。与离子吸附型稀土矿母岩有关的岩浆岩主要为印支期花岗岩。本区构造复杂,褶皱、断裂发育,根据其主要空间分布特征可划分为SN向的基底构造和EW向的盖层构造,它们构成了测区的基本构造骨架。区域上多期性的各期构造运动在区内均有不同程度的表现,其中晋宁运动是典型的褶皱造山运动,喜山运动是褶皱运动,前者形成了本区的基底构造,后者造就了现今地质构造的主要面貌。

研究区矿产调查工作比较薄弱,区内已发现矿产主要为石墨和稀土矿,稀土矿为离子吸附型稀土矿,各矿床规模有待进一步勘查确定。

2 样品布设与采集

研究区主要为高山峡谷地貌,海拔在1 200~3 400 m,切割较深,岩石风化极强,沟谷极为发育。1:5万水系沉积物测量实际采样面积为450 km2,采集有效样品1 946件,平均采样密度为4.32件/km2,重采样相对双差合格率均大于96%,质量合格。采样点主要分布于长度大于300 m的一级水系沟口及二级水系冲沟中,三级水系仅采集了少量样品。采样位置按规范布设,以适宜水系沉积物各种粒级汇集处为宜,主要选择在河床底部、砂嘴前缘、河道转弯内侧迎水面等水流湍急、回转动荡、受水冲刷较强的部位采样。在间歇性流水的河沟中,选择在河沟底部采样;在水流较急的河道中,选择在水流变缓处(如河谷由窄变宽、河流急转弯的内侧、大石等障碍物的背后较多细粒物质聚集处)采样。采样介质为代表汇水域基岩成分的岩屑物质或砂质,采取适合当地景观的截取粒级。采样时采取中细粒岩屑或砂质,尽量避免采集表层存在的有机物,避开河岸坍塌物、人工搬运物或其他外来物,并对湿润样品套上塑料袋,以免混染。

为保证样品的代表性,采用多点采样法,即沿水流方向,在采样位置10~30 m范围内采集3个以上样品合并为一个样品。在河流宽阔处或无明显河道的大沟中采样,横采3~5个样品合并为一个样品。样品原始质量大于500 g,保证样品过-10~+80目筛后的样品质量为300 g(正样150 g,副样150 g)。所有样品经晒干、过筛后送四川省地质矿产勘查开发局西昌地矿检测中心测试分析,采用电感耦合等离子体质谱法对TREO(镧、铈、镨、钕、钐、铕、钆、铽、镝、钬、铒、铥、镱、镥、钇15种稀土元素全相氧化物含量)进行定量分析。样品分析严格按照规范要求,采取国标样、外部监控样、密码重复样、异常点抽查等方法控制分析测试准确性,质量可靠。

3 化探异常信息提取

3.1 元素含量特征

受离群值的影响,分析结果数据基本不符合正态分布形式,且分布不均匀,变化系数较大,离散程度较高,说明元素具有明显的次生富集[15]。本次数据处理采用新疆金维GeoIPAS软件完成。首先,计算全区各元素原始数据的平均值(X)和标准离差(S),将高于X+3S和低于X-3S的数值剔除,保留下来的数据组成一个新数据集,再计算新数据集的平均值(X1)和标准离差(S1),经过多次循环,直到不再有样本超过“平均值+3倍标准离差”和低于“平均值-3倍标准离差”为止,求出最终数据的平均值(X0)和标准离差(S0),全区稀土氧化物(TREO)数据特征参数见表1。结果显示:TREO区域富集系数K1大于1,说明本区稀土元素富集程度较高,有利成矿;TREO变化系数为75%,说明数据分散且含量分布不均,利于稀土氧化物次生富集。

表1   全区稀土氧化物总量参数特征

Table 1  Characteristics of total rare earth oxide parameters in the entire region

指标均值/10-6中值/10-6标准离差/10-6变化系数/%最大值/10-6最小值/10-6中国汇水域沉积物基准值[16]/10-6区域富集系数K1
TREO258244193.61754 60455212.711.21

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3.2 背景值特征及分布规律

各地层富集系数指某地层元素平均值与区域内平均值的比值,在一定程度上反映了元素背景值在某区域内各个地层的变化特征。计算本区域内各主要地层TREO富集系数K2(见表2),可以直观地表示德昌地区TREO在各地层的分布规律。经计算,在德昌地区稀土氧化物含量富集系数达到1.0的有三叠纪花岗岩、中元古代花岗岩、二叠纪辉长岩、侏罗系牛滚凼组—官沟组、新太古界康定岩群、侏罗系新村组、白垩系飞天山组(富集系数由高至低排列),说明TREO在上述几种地层及岩石内相对富集。综合考虑平均值、标准离差和变化系数等因素,认为研究区内中元古代花岗岩和三叠纪花岗岩稀土元素富集程度优于其他地质体,且在这两种地质体中未出现明显分异情况。

表2   德昌地区主要地质单元区水系沉积物TREO地球化学统计参数

Table 2  TREO geochemical statistical parameters of stream sediment in the main geological units of Dechang area

地质单元样品数平均值/
10-6		标准离差/
10-6		变化系
数/%		富集系
数K2
Ar3-Pt1131278.5287.72311.08
Z1k122225.3135.81160.87
S1sf53222.7272.67330.86
J1-2y38244.5731.38130.95
J2x65265.8931.61121.03
J3n-J3g209280.1830.87111.09
K1f35262.6436.09141.02
N-Qx36203.4078.36390.79
Q587221.8684.00380.86
Pt1ζγ103194.3458.69300.75
Pt2ζγ72312.70119.39381.21
P2γδ74280.6466.51241.09
T3ζγ369321.2184.35261.25

注:Ar3-Pt1—新太古界康定岩群;Z1k—震旦系开建桥组;S1sf—志留系嘶风崖组;J1-2y—侏罗系益门组;J2x—侏罗系新村组;J3n-J3g—侏罗系牛滚凼组—官沟组;K1f—白垩系飞天山组;N-Qx—新近系-第四系昔格达组;Q—第四系;Pt1ζγ—古元古代花岗岩;Pt2ζγ—中元古代花岗岩;P2γδ—二叠纪辉长岩;T3ζγ—三叠纪花岗岩。

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3.3 元素异常下限

异常下限是根据背景值按一定置信区间所确定的异常起始值,是分辨地球化学背景和异常的一个量值界限[17]。地球化学异常下限计算方法种类较多,较主流的有迭代计算法、累积频率法、子区异常下限衬值滤波法及子区中位数衬值滤波法[18],另外还有人工神经网络法[19]、盲信号处理技术[20]、马氏距离法、分类标准化法[21]等。本次研究采用累积频率法确定异常下限,以原始数据集85%处值为异常下限,综合考虑计算值、均差+2倍标准离差值和地质背景等因素,确定了区内水系沉积物元素异常下限(表3),并以1、2、4倍异常下限值分别划分异常浓度外带、中带、内带,并圈定单元素地球化学异常图。

表3   TREO异常下限分级值

Table 3  TREO anomaly lower limit classification value

名称全相稀土氧化物总量(TREO)/10-6
异常下限315
外带315
中带630
内带1 260

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4 地球化学异常

4.1 异常圈定

通过求取的稀土氧化物异常下限值绘制元素异常图,将元素异常叠合于地质矿产图中,勾绘异常区域[22]。勾绘时选择性剔除成矿地质条件差、异常区域较小的单点异常,并根据成矿地质条件对个别分布面积较大的异常薄弱连接处进行人工分割处理,初步圈定异常16个,但异常分布范围比较大,不利于确定找矿方向。因此,根据TREO异常规模和成矿地质环境对异常进行筛选,分析TREO在各地层相对富集情况,研究区成矿地质环境主要为三叠纪花岗岩和中元古代花岗岩,将TREO异常规模从大致小排序后,结合成矿地质体空间分布特征进一步筛选异常,最终主要在三叠纪花岗岩体及附近圈定德昌地区稀土元素主异常区域5处(图3),作为区内主要的稀土矿找矿方向。

图3

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图3   德昌地区稀土矿异常及找矿靶区位置

(图例同图2)

Fig.3   Rare earth mineral anomalies and target areas for mineral exploration in Dechang region

(the legend is the same as Fig.2)


4.2 异常评价解释

YC-1异常位于德昌幅北部黄家坝—大梁子村附近,整体大致呈SN向块状展布,面积约16 km2,北侧未封闭,TREO最高值为909×10-6。出露地层为咱里岩组、嘶风崖组,出露岩浆岩主要为三叠纪黑云母钾长花岗岩和古元古代黑云母斜长花岗岩,区内中部发育一条NNW向构造,该异常为矿致异常,主要指示区内与花岗岩风化壳有关的离子吸附型稀土成矿。

YC-2异常位于德昌幅东北部工业园区一带,整体大致呈倒凹型展布,面积约11 km2,TREO异常强度最高,具有三级分带,最高值为1 490×10-6。区内出露地层主要为第四系,零星分布有三叠纪黑云母钾长花岗岩体与开建桥组一段、昔格达组,经野外地质路线调查和浅钻勘查,认为该异常为受区内工业生产排放等影响导致的异常。

YC-3异常位于德昌幅中北部角坝村一带,整体大致呈SN向块状展布,面积约10 km2,TREO最高值为793×10-6。出露地层为嘶风崖组,出露岩浆岩主要有三叠纪黑云母钾长花岗岩和古元古代黑云母斜长花岗岩;西侧发育一条SN向构造,该异常为矿致异常,主要指示区内与三叠纪晚期花岗岩风化壳有关的离子吸附型稀土成矿。

YC-4异常位于德昌幅中部一把伞地区附近,整体大致呈EW向条状展布,面积约6 km2,TREO最高值为741×10-6。区内基本为三叠纪黑云母二长花岗岩,区内中部和西部各发育一条SN向构造,该异常为矿致异常,主要指示与花岗岩风化壳有关的离子吸附型稀土成矿。

YC-5异常位于德昌幅中心靠南部花椒园附近,整体大致呈EW向条状展布,面积约6 km2,TREO最高值为823×10-6。区内大部分区域为三叠纪黑云母钾长花岗岩体,在西侧分布少量三叠纪黑云母二长花岗岩体,区内中部和西侧各发育一条SN向构造,该异常为矿致异常,主要指示与花岗岩风化壳有关的离子吸附型稀土成矿。

5 成矿规律、控矿条件与矿床成因探讨

5.1 成矿规律

研究区主要找矿方向为离子吸附型稀土,稀土矿母岩形成于三叠纪,风化壳形成于第四纪,空间上主要受构造约束,矿体规模由风化蚀变的程度决定。

5.1.1 时间演化规律

从印支早期(中二叠世)到晚期(晚三叠世),地幔至下地壳局部熔融形成的岩浆沿构造活动带、薄弱带(如SN向安宁河断裂带)多期次脉动上侵,多呈岩株、岩枝产出。侵入体从超基性→基性→中酸性→酸性转变;不相容微量元素富集程度增高,稀土总量增高;物源由地幔→下地壳,由深至浅转变。上侵过程中,侵入并破坏咱里岩组等地层和早期侵位的岩体。成矿母岩主要为中浅成侵入的印支期黑云母钾长花岗岩和黑云母二长花岗岩。

5.1.2 空间分布规律

川西冕宁—德昌稀土成矿带集中分布于安宁河谷断裂带,大致沿SN向展布,基本涵盖研究区稀土矿分布范围。研究区中酸性、酸性岩浆位于安宁河谷断裂带和磨盘山断裂带之间,整体沿蔡家梁子断层和桥木坪断层以SN向侵入,花岗岩大致呈SN向分布,由北至南,于中部被EW向牛棚子断层横切断开,地表离子吸附型稀土矿范围与印支期侵入花岗岩体风化壳区域大致吻合。

5.2 控矿地质条件分析

对目前掌握的已知矿产信息、化探综合信息及成矿地质背景等综合分析,以及通过地质专项测量、浅钻采样等野外实测调查和分析得出,研究区主要矿种以离子吸附型稀土矿为主,锡、钨矿次之;离子吸附型稀土矿的形成与区内侵入岩建造和构造关系密切。

5.2.1 侵入岩建造对成矿的控制

矿(化)体赋存于由原岩稀土含量较高的侵入岩或火山岩风化形成的风化壳中,母岩在空间、时间和物质组成上与侵入岩建造有直接联系。晚二叠世到晚三叠世,印支末期含矿花岗岩入侵,侵入咱里岩组、嘶风崖组和早期侵入体,形成含矿母岩。

5.2.2 构造对成矿控制

区内与成矿作用有关的构造主要为褶皱及断裂构造。褶皱构造主要控制矿体产出位置和形态,主要控制矿体(风化壳)厚度;断裂构造则控制花岗岩侵位范围和侵入深度,主要控制成矿母岩大致分布区域和厚度。

5.3 矿床成因

区内离子吸附型稀土矿体赋存于花岗岩风化壳中,风化壳形成于第四纪,一般比较厚大,分布于低矮的山丘或平缓的山麓,矿(化)形态受地形地貌控制,一般呈层状、似层状面形展布。稀土含量较高的原岩以印支期黑云母花岗岩为主,该阶段原岩内不相容微量元素含量较高,母岩REE含量远高于平均水平;晋宁期摩挲营钾长花岗岩次之,该阶段侵入岩经后期变质,仍保留原岩中的稀土元素,但地表基本不见原岩,隐伏于第四系下层或更深处。最终德昌幅显示的离子吸附型稀土矿成矿母岩以三叠纪黑云母钾长花岗岩和黑云母二长花岗岩为主,并达到工业品位。

6 找矿靶区优选

通过赣南钻采样、分析、验证等方式,对上述5个矿致异常区域进行查证。最终圈定了黄家坝、角坝村、一把伞和花椒园4个找矿靶区,供下一步勘查(图3)。

6.1 黄家坝找矿靶区

该靶区位于德昌幅北部黄家坝—大梁子村附近,面积约16 km2,基本为YC-1区域范围。出露地层主要有前寒武系咱里岩组斜长角闪岩、黑云斜长角闪岩;志留系嘶风崖组绢云石英片岩、绢云片岩、千枚岩、石英岩。出露岩浆岩主要为前寒武纪黑云斜长花岗岩;三叠纪小黑箐超单元花岗岩体,岩性主要为细粒黑云钾长花岗岩、微细粒多斑状黑云钾长花岗岩。其中三叠纪钾长花岗岩为离子吸附型稀土矿母岩,其风化壳是主要容矿地层。在异常中部和南部黄家坝地区黑云母钾长花岗岩风化壳开展浅钻工程3个——钻孔HCZ01、HCZ02和XCZ01(图3)。

钻孔HCZ01岩心样Σw(HREO)>Σw(LREO)(即轻稀土氧化物总量大于重稀土氧化物含量),显示该矿点为轻稀土矿点。风化壳离子相含量Σw(SREO)于2.3~3.3 m深处达到边界品位0.035%(表4),未达到最低工业品位0.05%。风化壳厚度约5 m,含矿层厚度约1 m。

表4   靶区浅钻样品分析

Table 4  Analysis of shallow drilling samples in the target area

工程
编号		样品
编号		取样位置样长
/m		分析结果岩性
起/m止/mw(SREO)/%
HCZ01H100.150.15<0.005腐殖层
H20.151.31.15<0.005黏土层
H31.32.310.025全风化黑云母
钾长花岗岩
H42.33.310.046
H53.340.70.032
H64510.028半风化黑云母
钾长花岗岩
HCZ02H100.10.1<0.005腐殖层
H20.110.90.017黏土层
H31210.042全风化黑云母
钾长花岗岩
H42310.047
H53410.036
H64510.022
H75610.016
H86710.016
H97810.016
H108910.012半风化黑云母
钾长花岗岩
H1191010.011
H1210111<0.005
H13111210.011
H1412131<0.005
H1513141<0.005
H1614151<0.005
H1715161<0.005
XCZ01H100.70.70.029黏土层
H20.71.710.036全风化黑云母
钾长花岗岩
H31.731.30.038
H43410.020
H54510.016
H65610.010半风化黑云母
钾长花岗岩
H76710.011
JCZ02H10110.017黏土层
H21210.032全风化黑云母
二长花岗岩
H32310.040
H43410.033
H54510.031
H65610.037
H76710.028
H87810.016
H98910.047
H10910.21.2<0.005半风化黑云母
二长花岗岩
DCZ01H100.20.2<0.005腐殖层
H20.21.51.3<0.005半风化黑云母
二长花岗岩
H31.52.51<0.005
H42.53.510.041全风化黑云母
二长花岗岩
H53.54.510.049
H64.55.510.051
H75.56.510.056
H86.57.510.021
H97.58.510.016半风化黑云母
二长花岗岩
H108.59.510.019
H119.510.30.80.011
LCZ101H10.41.410.002黏土层
H21.42.410.003
H32.43.410.001全风化黑云母
二长花岗岩
H43.44.410.002
H54.45.410.001
H65.46.410.002
H76.47.410.001
H87.48.410.004
H98.49.410.027
H109.410.451.050.057半风化黑云母
二长花岗岩
LCZ105H10.51.510.002全风化黑云母
钾长花岗岩
H21.52.510.002
H32.53.510.02
H43.54.510.062
H54.55.510.056
H65.56.30.80.02
MCZ307H10.41.410.002黏土层
H21.42.410.009全风化黑云母
钾长花岗岩
H32.43.410.041
H43.44.410.023
H54.45.410.021
H65.46.410.009
H76.47.410.006
H87.48.410.007
H98.49.30.90.005
MCZ312H10.11.110.02黏土层
H21.12.110.032全风化黑云母
二长花岗岩
H32.13.110.02
H43.14.110.027
H54.15.110.024
H65.16.110.022
H76.17.110.021
H87.18.110.02
H98.19.110.006
H109.110.110.006
H1110.110.60.50.005

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钻孔HCZ02岩心样Σw(LREO)>Σw(HREO),显示该矿点为轻稀土矿点。风化壳离子相含量Σw(SREO)于1.0~4.0 m深处达到边界品位0.035%(表4),未达到最低工业品位0.05%。风化壳厚度约16 m,含矿层厚度约3 m。

钻孔XCZ01岩心样Σw(LREO)>Σw(HREO),显示该矿点为轻稀土矿点。风化壳离子相含量Σw(SREO)于0.7~3.0 m深处达到边界品位0.035%(表4),未达到最低工业品位0.05%。风化壳厚度约7 m,含矿层厚度约2.3 m。

6.2 角坝村找矿靶区

该靶区位于德昌幅中北部角坝村一带,面积约10 km2,基本为YC-3区域范围。出露地层主要有志留系嘶风崖组绢云石英片岩、千枚岩、石英岩。出露岩浆岩主要为前寒武系微细—细粒黑云斜长花岗岩;三叠纪马路超单元花岗岩体,主要为中细—细粒黑云母二长花岗岩、中粗粒黑云母二长花岗岩。其中三叠纪花岗岩为离子吸附型稀土矿母岩,其风化壳是主要容矿地层。在异常南部角坝村地区黑云母二长花岗岩风化壳开展浅钻工程1个——钻孔JCZ02,在异常东北部大梁村地区黑云母二长花岗岩风化壳开展浅钻工程1个——钻孔DCZ01(图3)。

钻孔JCZ02岩心样Σw(LREO)<Σw(HREO),显示该矿点为重稀土矿点。风化壳离子相含量Σw(SREO)于1.0~7.0 m和8.0~9.0 m深处达到边界品位0.02%,于2.0~3.0 m、5.0~6.0 m和8.00~9.00 m处达到最低工业品位0.035%。风化壳厚度约10.2 m,含矿层厚度约7.0 m(表4)。

钻孔DCZ01岩心样Σw(LREO)<Σw(HREO),显示该矿点为重稀土矿点。风化壳离子相含量Σw(SREO)于2.5~7.5 m深处达到边界品位0.02%,于2.5~6.5 m处达到最低工业品位0.035%。风化壳厚度约10.3 m,含矿层厚度约5.0 m(表4)。

6.3 一把伞找矿靶区

该靶区位于德昌幅中部一把伞地区附近,面积约6 km2,基本为YC-4区域范围。出露岩体基本为三叠纪马路超单元花岗岩体,主要为中细—细粒黑云母二长花岗岩、细中—中粗粒黑云母二长花岗岩、中粗粒黑云母二长花岗岩,其风化壳是主要容矿地层。在异常西部黑云母二长花岗岩风化壳开展浅钻工程1个——钻孔LCZ101,在异常北部黑云母二长花岗岩风化壳开展浅钻工程1个——钻孔LCZ105(图3)。

钻孔LCZ101岩心样Σw(LREO)<Σw(HREO),显示该矿点为重稀土矿点。风化壳离子相含量Σw(SREO)于8.4~10.45 m深处达到边界品位0.02%,于9.4~10.45 m深处达到最低工业品位0.035%。风化壳厚度约10.45 m,含矿层厚度约2.05 m(表4)。

钻孔LCZ105岩心样Σw(LREO)<Σw(HREO),显示该矿点为重稀土矿点。风化壳离子相含量Σw(SREO)于2.5~6.3 m深处达到边界品位0.02%,于3.5~5.5 m深处达到最低工业品位0.035%。风化壳厚度约6.3 m,含矿层厚度约3.8 m(表4)。

6.4 花椒园找矿靶区

该靶区位于德昌幅中部一把伞地区附近,面积约6 km2,基本为YC-5区域范围。中部和东部出露岩体为三叠纪小黑箐超单元花岗岩体,岩性主要为细粒黑云母钾长花岗岩、微细粒多斑状黑云母钾长花岗岩;西部少量区域出露岩体为三叠纪马路超单元花岗岩体,主要为细中粒黑云母二长花岗岩、中粗粒黑云母二长花岗岩。该时期花岗岩均为离子吸附型稀土矿母岩,其风化壳是主要容矿地层。在异常西部黑云母二长花岗岩风化壳开展浅钻工程1个——钻孔MCZ312,在异常南部黑云母钾长花岗岩风化壳开展浅钻工程1个——钻孔MCZ307(图3)。

钻孔MCZ307岩心样Σw(LREO)<Σw(HREO),显示该矿点为重稀土矿点。风化壳离子相含量Σw(SREO)于2.4~5.4 m深处达到边界品位0.02%,于2.4~3.4 m深处达到最低工业品位0.035%。风化壳厚度约9.3 m,含矿层厚度约3.0 m(表4)。

钻孔MCZ312岩心样Σw(LREO)<Σw(HREO),显示该矿点为重稀土矿点。风化壳离子相含量Σw(SREO)于0.1~8.1 m深处达到边界品位0.02%,未达到最低工业品位0.035%。风化壳厚度约10.6 m,含矿层厚度约8.0 m(表4)。

本区地质成矿条件好,区内构造断裂基本SN向展布,形成了区内基底构造,将离子吸附型稀土矿母岩严格控制在安宁河断裂与磨盘山断裂之间,大致呈SN向展布,受后期造山运动影响,整体地势南低北高,北部出露母岩及风化壳多于南部,南部第四系覆盖较广。区内岩浆活动是多期次的,与断裂活动的多期性有关,根据1:5万德昌幅地质说明书,二叠纪以来的岩浆岩稀土元素含量均大于平均地壳丰度,是区内稀土成矿最主要的内因,由于三叠纪花岗岩大规模出露,母岩中稀土元素以副矿物形态存在,形成的风化壳直接决定了离子吸附型稀土矿成矿潜力。

7 水系沉积物化探异常与离子吸附型稀土矿的关系

根据前人的研究,离子吸附型稀土矿床是典型的“内生外成”矿床,即成矿物质在岩浆岩(包括侵入岩和火山岩)、变质岩及特殊的沉积岩中已经存在,但富集达到工业利用的过程是在第四纪表生条件下完成的[17]。德昌地区富含稀土的三叠纪黑云母钾长花岗岩和黑云母二长花岗岩是形成离子吸附型稀土矿的物质基础,表生条件包括保存条件是否具备则是关键。前人研究认为,分异程度较高的黑云母钾长花岗岩和黑云母二长花岗岩中榍石、褐帘石、磷灰石等矿物在表生环境中的破碎分解是矿床中稀土离子的主要来源[23]。长石、云母等矿物经风化作用后,一方面形成大量的黏土矿吸附稀土离子,另一方面释放部分稀土离子。独居石、锆石稀土含量较高,多呈重矿物保留原地,对成矿贡献不大。德昌地区湿润多雨的气候有利于花岗岩风化壳的形成,相对低缓的地形地带及茂盛的植被,保证了离子吸附型稀土矿的富集形成及保存。这些“内外”条件的结合形成了德昌地区离子吸附型稀土矿。本次水系沉积物化探异常查证过程中发现,离子吸附型稀土矿富集地段并未全部集中于异常中心,说明化探工作中采集的水系沉积物介质,多为随地表水流动沉积的石英、长石、云母等,并非离子吸附型稀土矿载体。异常中心不能直接指示离子吸附型稀土矿的浓集中心,但能指示花岗岩体中稀土元素富集部位,即母岩成矿有利地段。在其周边地形相对低缓及植被茂盛处的风化壳区域,通过工程钻探验证的方式,发现稀土矿化点7处,找矿靶区4处,有较好的稀土资源量。可见,水系沉积物稀土氧化物总量的测量用于稀土找矿评价前期阶段,能快速锁定找矿重点区域,为后期靶区的确定提供数据支撑。

8 结论

1)通过1:5万水系沉积物地球化学测量,查明了区内稀土元素氧化物总量的分布规律、特征和成矿潜力。区内稀土元素离散程度较高,有一定的富集成矿前景。

2)利用水系沉积物测量资料,综合地质成矿重要条件,圈定了黄家坝、角坝村、一把伞和花椒园等4个稀土矿找矿靶区,并通过异常查证探获了稀土矿床。

3)利用1:5万水系沉积物测量圈定成矿远景区,指示稀土元素富集于母岩,再根据富集地段表生条件,选择有利于风化壳形成保存的地段,快速圈定找矿靶区,是“内生外成”离子吸附型稀土矿简洁、有效的找矿模式。

4)通过野外地质调查和异常查证,认为区内三叠纪黑云母钾长花岗岩和黑云母二长花岗岩为离子吸附型稀土矿成矿母岩,其含矿风化壳在淋滤作用下,稀土元素呈可交换水合阳离子态随地表水和地下水流动和渗透,主要在全风化层富集成矿。

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