赣南浅变质岩岩石地球化学特征及稀土成矿潜力研究

赣南地区浅变质岩系分布广泛,且风化壳发育,查明浅变质岩的岩石学及地球化学特征对分析离子吸附型稀土矿床的成矿潜力具有重要作用,而目前关于变质岩离子吸附型稀土矿的研究资料较少。本文对区内广泛发育的新元古代—寒武纪浅变质岩进行采样,通过岩相学、岩石地球化学等方法对赣南浅变质岩进行分类研究。结果表明:赣南浅变质岩时代跨度大,从青白口系至泥盆系以及少量侏罗系均有出露,以新元古代面积最广,主要类型有变砂岩类、变质凝灰岩类、板岩类、千枚岩类及片岩类。其中,变砂岩类和变质凝灰岩类的稀土含量高(∑REEs平均值分别为302μg/g和246μg/g),LREEs/HREEs=2.68~5.43,目前查明的稀土矿物主要为独居石和磷钇矿。区内变质凝灰岩类产出厚度较大,稀土含量较高,风化壳发育,是良好的离子吸附型稀土矿的成矿母岩类型。千枚岩类和片岩类的平均稀土含量(∑REEs224μg/g)次之,但由于岩石风化难度较大,形成稀土风化壳型矿体可能性偏低。本研究是对变质岩离子吸附型稀土矿成矿的初步探讨,旨在为今后进一步的研究和找矿工作提供基础资料和依据。     

赣南江贝变质岩风化壳离子吸附型稀土矿床特征及成因

通过对赣南江贝稀土矿床进行岩相学、矿床学和地球化学研究,表明该矿床成矿母岩主要为寻乌岩组变质岩,岩性有变粒岩、片岩和片麻岩,其中云母片岩稀土元素含量最高,是最有利的成矿母岩,属轻稀土富集型母岩,是近些年新发现的1处中深变质岩风化壳离子吸附型稀土矿。矿区呈低缓丘陵地貌,风化壳平均厚度12.33 m,矿体主要赋存于全风化层中,矿体平均厚度4.68 m,SRE₂O₃品位0.035%～0.122%,属离子吸附型稀土矿。稀土主要来源于易风化的水磷酸盐类矿物和稀土氟碳酸盐类矿物,风化壳化学蚀变指数CIA>90%,表明了强烈的风化作用为矿床的形成创造了有利条件。会昌—安远—寻乌地区中深变质岩广泛分布,具有大型稀土矿成矿潜力。     

赣南某离子吸附型稀土矿床浅变质岩的矿化特征

近几年在赣南新元古代浅变质岩风化壳中发现了离子吸附型稀土矿床,对矿区及南岭科学深钻中的浅变质岩样品进行了岩石、矿物及地球化学特征研究.矿区内主要出露神山组和库里组（南华系）,前者以千枚岩为主,含少量片岩,后者以厚层变质沉凝灰岩和中厚层变质砂岩为主;南岭科学深钻1 165~1 170.77 m库里组（青白口系）以变质沉凝灰岩为主夹薄层凝灰质板岩.浅变质岩类中新生变质矿物有绢云母、绿泥石、磁铁矿、堇青石、白云母、黑云母等,稀土矿物有新奇钙铈矿、独居石、磷钇矿、水独居石等;稀土含量为162×10-6~723×10-6,富集轻稀土.新奇钙铈矿是矿体中离子相稀土的主要来源;赣南青白口纪-南华纪中厚层变质沉凝灰岩和变质凝灰岩风化壳具有较好的稀土成矿前景.      

江西宁都葛藤嘴浅变质岩离子吸附型稀土矿成矿模式

江西宁都葛藤嘴离子吸附型稀土矿床是新近发现的新类型稀土矿床,成矿母岩为一套浅变质岩系。本文对矿区内的浅变质岩岩石类型、稀土元素含量及风化壳中稀土分布特征进行了研究,总结了成矿模式。矿区内岩石类型有变质砂岩、变质凝灰岩、千枚岩及片岩类。稀土元素含量普遍偏高,平均为384×10-6,变质凝灰岩类可达723×10-6,属于LREE型。风化壳钻孔样品中稀土含量增高,稀土配分继承了母岩特征。此类矿床最为特殊的是成矿母岩呈层产出,母岩的岩石类型、厚度及层位是重要的找矿要素。宁都地区浅变质岩类中良好的成矿母岩主要为变质砂岩和变质凝灰岩,两者不仅稀土含量较高,产出厚度较大,风化壳矿体也较为连续。     

赣南地区变质岩离子吸附型稀土矿床地质特征及找矿方向

通过对赣南地区变质岩离子吸附型稀土矿床进行岩石学、稀土元素地球化学和矿床地质特征研究,探讨变质岩离子吸附型稀土矿床的控矿因素、矿床成因及下一步找矿方向。赣南地区变质岩的原岩时代主要为青白口纪—奥陶纪,变质岩的稀土元素丰度较高,属轻稀土富集型。已发现的离子吸附型稀土矿床主要赋存于震旦纪—青白口纪变质岩中,以青白口纪库里组和南华纪寻乌岩组为主。石城—宁都—瑞金浅变质岩区和会昌—安远—寻乌中深变质岩区可作为离子吸附型稀土矿勘查的首选地区。     

赣南宁都地区变质岩离子吸附型稀土矿床地球化学特征及找矿意义

赣南浅变质岩离子吸附型稀土矿床是江西省近些年来新发现的稀土矿类型。文章主要研究赣南地区新元古代青白口纪库里组和神山组浅变质岩稀土矿点,通过野外地质调查和室内综合研究,总结了该类稀土矿床的地球化学特征。结果表明:该区浅变质岩以SiO₂含量中等、K₂O/Na₂O值较高、全碱含量中等、TFe₂O₃+MgO及CaO较低为特点; 稀土元素总量较高,轻、重稀土元素分馏明显,轻稀土富集,Eu中等亏损,部分矿点已达到化学风化晚期阶段; 各矿点风化壳的稀土元素配分模式与原岩类似,稀土元素富集程度主要受控于原岩稀土元素丰度和风化指数CIA。     

离子吸附型稀土矿床形成的矿物表/界面反应机制

华南离子吸附型稀土矿床提供了全球超过90%的重稀土,是我国优势的战略性关键金属矿产资源。掌握这类矿床的成矿机制和禀赋特征,可为增加稀土资源储量和高效利用稀土资源提供理论支撑。离子吸附型稀土矿床主要发育在富稀土花岗岩、浅变质岩及火山岩的风化壳中。基岩中的(含)稀土矿物是风化壳中离子态稀土的主要来源,其矿物组合很大程度上决定了稀土矿床的禀赋和分异特征。在物理-化学风化和微生物作用下,造岩矿物、含稀土矿物和稀土独立矿物逐渐溶解,使稀土元素活化和再富集。一方面,母岩风化形成的黏土矿物和铁锰氧化物具有较大的比表面积和一定的表面电荷密度,是稀土离子的主要载体;另一方面,稀土离子通过离子交换、表面吸附与络合、共沉淀,以及形成次生稀土矿物等途径富集在次生矿物表面,其富集-分异特征和赋存状态受矿物类型、pH、微生物活动等因素所控制。利用高分辨透射电镜结合选区电子衍射和电子能量损失谱,以及同步辐射X射线吸收精细结构谱,有望在原子级尺度查明稀土的微观赋存状态。未来研究需更多关注基岩中(含)稀土矿物组合及其演化路径的制约因素、微生物风化对离子吸附型稀土矿床成矿作用的约束,以及稀土元素的微观赋存状态等问题。     

南岭地区稀土成矿基本特征简介

南岭地区蕴藏着丰富的稀土资源,是我国稀土矿产的重要产地。南岭稀土矿的成矿,具有一些独特的特征。1.矿化类型多,质量好矿化类型按稀土成因特点划分,有内生型、外生型和变生型等三大类矿床;按矿化岩性划分,有花岗岩型、火山岩型、混合岩型、伟晶岩型、中基性脉岩型和砂矿等;按稀土赋存形式划分,有单矿物型和离子吸附型矿床;按稀土元素组合特征划分,有轻稀土、中稀土和重稀土三大类型。本区的稀土矿质量好,富含经济价值较高的中、重稀土元素,杂质含量低。     

皖南地区离子吸附型稀土矿床成矿条件及成矿特征

安徽省皖南地区岩浆岩分布广泛,地貌、气候条件适宜,有利于花岗岩风化壳的形成、保存,且基岩的稀土丰度较高,有利于离子吸附型稀土矿床的形成。通过在皖南地区的工作,分析了离子吸附型稀土矿床的内生成矿条件(基岩中稀土丰度、稀土元素赋存状态、矿物组合及岩石结构、构造),表生成矿条件(气候条件、风化壳发育程度、地貌特征),总结了离子吸附型稀土矿床的成矿特征、找矿标志。     

南岭离子吸附型稀土矿床成矿规律研究新进展

离子吸附型稀土矿是我国的优势资源,是全球重稀土的主要来源。20世纪80年代我国对此类矿床的成矿规律开展过大量研究,但仍有诸多未解之谜。为了解目前离子吸附型稀土资源的分布特征和成矿规律,2011~2015年中国地质科学院矿产资源所三稀项目组对52个离子吸附型稀土矿床进行了综合研究,本文介绍稀土成矿规律研究方面取得的一些新进展:(1)离子吸附型稀土矿床广泛分布在华南地区,以南岭最为发育,近些年在越南、老挝、泰国及美国也有发现。矿床主要产在花岗岩和酸性火山岩风化壳中,近几年也在变质岩和灰岩风化壳中有所发现,但花岗岩离子吸附型稀土矿床规模较大,品位较高,仍是最为重要的一类(亚类)稀土矿床;(2)成矿花岗岩的形成时代范围较宽,锆石U-Pb年龄集中在461~384Ma、228~242Ma和189~94Ma三个区间。相对于LREE型成矿花岗岩,HREE型更加富硅,富HREE,具有强烈的负Eu异常,普遍高Rb,低Ti、Zr、Hf、Nb、Ta、Ba、Sr等微量元素,暗示HREE型成矿花岗岩岩浆经历了高度分异。值得注意的是,部分LREE型成矿花岗岩相对富集HREE,特别是富集Y,轻重稀土元素比值(LREE/HREE)多介于1~3之间,风化易形成HREE型风化壳,这很可能是今后重稀土资源的重要来源之一;(3)成矿花岗岩中稀土矿物的成因多样,有岩浆成因(如榍石、褐帘石、独居石、磷钇矿等)、流体交代成因(稀土氟碳酸盐类)和表生成因(水磷铈矿、水磷镧矿等),稀土元素的内生矿化很大程度上受流体交代作用影响;(4)发育完整的风化壳垂向剖面中稀土元素含量呈"弓背式"分布,即表土层和半风化层中含量低,全风化层中含量高,但受地形、地貌及地表水等因素的影响,稀土含量变化曲线呈多种形态。垂向上LREE和HREE可分层富集,即全风化层上部富集LREE,下部富集HREE,也可以同时富集在全风化层下部。华南大量成矿母岩和风化壳样品的化学风化蚀变指数(CIA)与稀土元素总量(∑REE)之间存在明显的相关性,当CIA85%时,CIA与∑REE呈正相关,当85%CIA100%时,CIA与∑REE呈负相关;(5)表生过程中,母岩中易风化的稀土矿物不断释放出可交换性吸附态的稀土元素,酸性淋滤作用是稀土元素迁移的动力,黏土矿物是稀土元素赋存的载体,风化程度影响稀土元素的次生富集。     

REE Abundance and REE Minerals in Granitic Rocks in the Nanling Range,Jiangxi Province,Southern China,and Generation of the REE‐rich Weathered Crust Deposits

Studies of Mesozoic granites associated with rare earth element (REE)‐rich weathered crust deposits in southernmost Jiangxi Province indicate that they have high‐K to shoshonite compositions and belong to ilmenite‐series I‐type granites. Of the studied rocks at 59–292 ppm of bulk REE content, the highest are seen in the biotite granites of Dingnan (358, 429 ppm) and mafic biotite granite of the Wuliting Granite (344 ppm) near the Dajishan tungsten mine, both areas where weathered‐crust REE deposits occur. REE‐bearing accessory minerals in these granites are mainly zircon, apatite and allanite, and REE‐fluorocarbonates are common. REE enrichment occurs in the rims of apatite crystals, and in fluorocarbonates that occur along grain boundaries of and cracks in major silicate minerals, and in fluorocarbonates that replaced altered biotite. It is therefore thought that a major part of the REE content of these granites was concentrated during deuteric activity, rather than during magmatic crystallization. The crack‐filling REE‐fluorocarbonates could subsequently have been easily leached out and deposited in weathered crust developed during a long period of exposure.     

Are South China granites special in forming ion-adsorption REE deposits?

Ion-adsorption REE deposits associated with clay minerals are the main global HREE producer. The majority of these deposits are formed by the weathering of granites in South China, but whether there is any fundamental difference between the granites in and outside South China is still unclear. Besides, an effective evaluation system of granite mineralization potential is urgently needed for HREE exploration.To answer this question, we compiled a global granite geochemical dataset from within (n = 1932) and outside (n = 6109) South China, together with a dataset of representative REE deposits in South China (n = 128). The geochemical comparation shows that the South China granites share similar REE contents with those of many granites from places outside South China. Such similarity has also been found between REE ore-related and ore-barren granites in South China. This shows that granites from outside South China could also have ore-forming potential. Warm humid climate and quasi-equalized crustal state promote chemical weathering to continuously leach REEs and store them in the weathering crust. The enrichment ratio (Rx) can be used to quantify the climatic effect between orebodies and parent rocks. The calculated average Enrichment Ratios (Rx) of LREE- and HREE-rich deposits are 2.41 and 2.68, respectively. Sufficient REE content in granite is the prerequisite for mineralization, and we propose that the combination of the minimum REE + Y (172 and 108 ppm in LREE- and HREE-rich parent rocks, respectively) and REE oxide ratio (1.32) can reveal the granite metallogenic potential. Together with the suitable tropical and temperate climate area with ion-adsorption REE deposits, we further identified certain regions with high REE mineralization potential outside South China to assist future exploration.     

离子吸附型稀土找矿及研究新进展

21世纪以来由于稀土资源的战略地位不断提升,全球对稀土的供需变化和价格波动极为关注,并加大了稀土的勘查和开发程度。离子吸附型稀土(iRee)资源因轻重稀土元素配分齐全,且不需要通过矿物分解的方式来分离不同的稀土元素,成为近十多年全球稀土找矿和研究的热点。iRee矿产是我国的优势资源,已有40多年的开采历史,为全球稀土产业尤其是重稀土产业做出了巨大的贡献。近年来,项目组在江西、广西和云南等省区发现了一批矿产地,矿床的分布范围已从我国南方的丘陵地带扩大到高海拔(云南)和高纬度(安徽和浙江)地区,从亚热带气候扩大到热带气候,如越南、缅甸、泰国、马达加斯加及智利等国家。我们的研究继续丰富了iRee成矿“八多两高一深”的认识,即：多类型、多岩性、多期次、多层位、多模式、多标志、多因继承、多相复合,高海拔、高纬度及大深度,新矿床的发现也不断为此认识提供实例。同时,本文对亚热带和热带地区的花岗岩风化壳、华南不同岩性(花岗岩、火山岩和浅变质火山 沉积岩)以及不同稀土配分类型(LREE和HREE型)的iRee矿床进行了对比研究。目前,国内的iRee矿床无论从规模和品位,还是母岩的多样性和稀土配分的全面性都优于国外的。然而,我国长期仍无法摆脱矿山及周边环境污染和优势资源过度消耗的现状。今后,寻找经济价值大的iRee矿床是找矿的重要方向。     

南岭稀土花岗岩、钨锡花岗岩及其成矿作用的对比

南岭地区的钨锡和稀土矿床都与花岗岩类有直接成因联系,但二者的成矿作用有许多不同之处.钨锡是典型的热液成矿,而稀土则主要形成于风化作用.随着花岗岩类的分异演化,岩石中的W、Sn等元素含量逐渐增加,因此钨锡等矿床主要与高度分异演化的晚阶段小岩体有关;但是稀土的表现与钨锡不同,由于花岗岩类的分异演化导致稀土栽体黑云母及许多副矿物的减少,因此稀土元素含量在晚阶段岩体中反而降低.赣南的五里亭-大吉山岩体、桂东北的花山-姑婆山岩体等提供了很好的范例.因此,南岭地区与风化壳型稀土矿床有关的岩石主要有:印支期准铝质花岗岩,燕山期A型花岗岩,燕山中-晚期黑云母二长花岗岩等.     

浙东南离子吸附型稀土矿床成矿规律与找矿方向探讨

离子吸附型稀土矿(以下简称iRee)主要分布于我国南岭地区,浙江省虽不在南岭五省之内,但经过浙江省地勘单位三十多年的不断探索,在浙东南地区陆续发现了数个稀土矿及多个成矿远景区,填补了浙江省该类型稀土矿的找矿空白。为探究浙东南iRee矿床地质特征、成矿影响因素以及稀土元素运移、赋存规律,圈定成矿远景区,本文对区内出露的花岗斑岩型iRee,火山岩型iRee以及变质岩型iRee进行系统采样,通过岩相学、岩石地球化学等方法对各类iRee剖面进行对比研究。分析结果表明,荷地花岗斑岩的平均∑REE为271.39×10^-6,凝灰岩围岩平均∑REE为253.36×10^-6,大柘片麻岩∑REE约为517.21×10^-6,而南岭含矿岩体的平均∑REE约为289×10^-6,表明浙东南地区iRee矿床具有较好的成矿母岩条件。此外,通过对原岩中各矿物稀土元素含量的测定,查明了稀土元素主要赋存在独立的稀土矿物及少量的副矿物中,是主要的成矿物质来源;通过风化壳剖面的对比,发现稀土元素地球化学特征主要继承原岩性质,而外生作用条件使得稀土元素发生次生富集。在此工作基础上,结合前人研究成果,初步总结了区内离子吸附型稀土矿矿床成矿规律,并讨论下一步找矿方向。     

Geochemical and mineralogical characteristics of ion-adsorption type REE mineralization in Phuket, Thailand

Geochemical and mineralogical studies were conducted on the 12-m-thick weathering profile of the Kata Beach granite in Phuket, Thailand, in order to reveal the transport and adsorption of rare earth elements (REE) related to the ion-adsorption type mineralization. The parent rock is ilmenite-series biotite granite with transitional characteristics from I type to S type, abundant in REE (592 ppm). REE are contained dominantly in fluorocarbonate as well as in allanite, titanite, apatite, and zircon. The chondrite-normalized REE pattern of the parent granite indicates enrichment of LREE relative to HREE and no significant Ce anomaly. The upper part of the weathering profile from the surface to 4.5 m depth is mostly characterized by positive Ce anomaly, showing lower REE contents ranging from 174 to 548 ppm and lower percentages of adsorbed REE from 34% to 68% compared with the parent granite. In contrast, the lower part of the profile from 4.5 to 12 m depth is characterized by negative Ce anomaly, showing higher REE contents ranging from 578 to 1,084 ppm and higher percentages from 53% to 85%. The negative Ce anomaly and enrichment of REE in the lower part of the profile suggest that acidic soil water in an oxidizing condition in the upper part mostly immobilized Ce⁴⁺ as CeO₂ and transported REE³⁺ downward to the lower part of the profile. The transported REE³⁺ were adsorbed onto weathering products or distributed to secondary minerals such as rhabdophane. The immobilization of REE results from the increase of pH due to the contact with higher pH groundwater. Since the majority of REE in the weathered granite are present in the ion-adsorption fraction with negative Ce anomaly, the percentages of adsorbed REE are positively correlated with the whole-rock negative Ce anomaly. The result of this study suggests that the ion-adsorption type REE mineralization is identified by the occurrence of easily soluble REE fluorocarbonate and whole-rock negative Ce anomaly of weathered granite. Although fractionation of REE in weathered granite is controlled by the occurrence of REE-bearing minerals and adsorption by weathering products, the ion-adsorption fraction tends to be enriched in LREE relative to weathered granite.     

中国北方元古宙沉积岩中自生稀土矿物特征及其意义--以北京、大连地区为例

大连震旦系十三里台组首次发现自生稀土元素矿物独居石后 ,在北京十三陵中元古代长城系常州沟组、串岭沟组和大红峪组又发现了自生的独居石以及其他磷酸盐和硅酸盐稀土矿物。自生稀土矿物的形成和岩石中稀土元素含量较高有关 ;电子探针背散射图像和 P、Th、L a、Ce、Nd、Y等元素面分布图像研究表明 ,沉积岩中的自生稀土矿物与岩浆岩、变质岩和碎屑成因的截然不同。本文首次报道了元古宙长城系常州沟组沉积岩中碎屑锆石边部成岩过程中形成的自生磷钇矿。中国北方元古宙泥砂质碎屑沉积岩普遍具有高稀土组合 ,许多地区都可能存在独居石等自生稀土矿物 ,如天津蓟县、辽西、辽南和宣化等地 ,为利用离子探针 (SHRIMP)确定其同位素地质年代提供了可能。此外 ,本文对比了大连震旦系自生独居石和内蒙白云鄂博矿区东矿的独居石晶形和化学成分的相似性 ,再一次提出中国北方元古宙富稀土地层可能是内蒙古白云鄂博巨型稀土元素矿床的矿源层问题。     

赣中周潭群变质沉积岩的微量元素地球化学研究

对赣中周潭群变质沉积岩及其石榴子石等造岩矿物的稀土元素地球化学进行了详细研究.结果表明:造岩矿物只携载了岩石中少部分稀土元素,而大部分稀土元素赋存在副矿物的晶格中;变质过程中稀土元素在石榴子石变斑晶与岩石间达到了分配平衡,石榴子石/岩石间的稀土元素分配明显受体系化学组成所制约;变质岩脉及其矿物的稀土元素组成显示清楚的四重效应,其Zr-Hf,U-Th和Y-Ho等元素对也与变质岩发生了一定程度的分异,它们可作为周潭群在变质过程中流体作用存在的判别标志.     

川北砂岩型铀矿稀土元素特征及铀成矿作用

在大量取样分析的基础上 ,本文系统分析研究了围岩、矿石、方解石脉和铀矿物的稀土元素组成 ,讨论了岩石、矿石沉积和成岩过程中的稀土元素变化规律 ,总结了川北砂岩型铀矿床的稀土元素地球化学特征。通过与典型的火山岩型和变质岩型热液成因铀矿床进行对比 ,认为川北砂岩型铀矿具有热液 (水 )改造成矿作用的稀土元素地球化学特点 ;铀矿化经历了沉积成岩和热液改造富集两个阶段。