稀土矿化探异常特征及找矿方向

王 振

（甘肃省地质矿产勘查开发局第四地质矿产勘查院，甘肃 酒泉 735000）

稀土是化学走起表中镧系元素钪、钇共十七种金属元素的总称，根据稀土元素原子电子层结构和物化性质，以及不同的元素在矿物中共生情况和不同的粒子半径可产生不同的性质特征，可以将稀土元素划分成轻稀土和重稀土两种类型。对于大多数的稀土元素而言，其硅酸盐没有层状、架状和链状的构造，主要为岛状，且具有较强的亲氧性[1]。以稀土元素为主要组成部分的矿物，被称为稀土矿。这种矿物在地壳中以矿物的形成存在，并携带大量的稀土元素，稀土矿主要可以分为作为矿物的基本组成元素、稀土以粒子化合物形式赋存于矿物晶格中一级构成矿物的必要成分三种类型。相比于其他类型的矿石，稀土矿中的稀土元素更加容易被提取，因此具有较高的研究价值。

现如今已经发展的稀土矿约有250 中，具有工业价值的稀土矿仅有50～60 种，目前具有开采价值的只有10 种左右，由此可见稀土矿在工业生产中的需求量较大，因此需要加大对稀土矿的开采力度，为工业生产提供更多的原材料。稀土矿化探是以寻找稀土矿为目标的化探方法的总称，而化探是系统的测量和研究不同类型天然物质中与自然资源有关的地球化学指标，进行资源勘查或预测的一种方法。在实际的稀土矿化探过程中主要是根据稀土矿的成矿规律、矿物特征等因素，确定找矿标志和找矿方向，从而实现对稀土矿的开发与挖掘。为了减少稀土矿开采工作中消耗的人力和物力，最大程度的降低在稀土矿开发过程中的安全风险，需要在开始开采之前对稀土矿化探的特征进行分析，并得出精准的找矿方向。在此次研究中主要分析的是稀土矿化探异常特征，并在此基础上得出对应的稀土矿找矿方向。

1 稀土矿化探介绍

稀土矿的成矿的过程是在岩浆或热也流体中富集后，在沉淀和矿物形成过程中进行化学元素的分配，经过长期风化及表生作用下发生再次富集和分配，经过多次循环，得出最终的稀土矿。由于稀土矿的成矿，周围的土质特征也会随之发生不变化，形成了稀土矿床和重矿物砂等。稀土矿床既属风化壳类型矿床，也是特殊的矿床，稀土矿化的内生因素必须具备母岩稀土丰度与稀土元素赋存、易解的条件，风化、气候、地表水渗透的pH值和构造升降持平状态等外生因素必须具有利于稀土矿的风化壳发育和保存的条件。综合稀土矿的成矿过程以及对气候、地形、地貌的要求，得出稀土矿形成的必要条件分别为：母岩的稀土丰富度；稀土在母岩中的赋存状态为易风化解离的晶格；气候为温湿多雨气候；低山及丘陵区，切割浅的全覆式地貌特征。另外pH 值在[5.5～6.5] 之间最有利于稀土元素的富集[2]。地壳的新构造运动对形成和包括稀土矿的风化壳有着制约性的作用。综合上述理论可以得出稀土矿床矿石类型以及对应特征的分析结果，如表1 所示。

2 稀土矿化探异常特征分析

在矿山区域范围内，稀土矿化探异常特征主要为组合异常，异常区内主要为花岗岩，异常位于侵入岩与地层的接触带上，及岩体内部。稀土矿化探异常特征组合复杂，包括多种化学元素，异常面积较大，峰值较高，具有明显的浓集中心和浓度分带，是化探稀土矿产的重要异常因素。结合稀土矿的成矿类型和特征，分别从多个异常组成方向进行异常特征分析。

2.1 成矿母岩岩相异常特征

稀土矿的成矿母岩以和燕山期花岗岩为主，其中主要为燕山早期花岗岩。母岩岩石类型包括中细粒- 中粒黑云母二长花岗岩、中粗粒- 似斑状黑云母二长花岗岩等。稀土矿附近的母岩可以分为有色和无色两种，其中无色岩石表面略具浅褐色泥化浑浊，而涉色一级暗灰色至一级黄白色。另外黑云母岩石能够观察到明显的淡红棕色，能够看到颗粒内或边缘存在稀散分布的不透明矿物。

2.2 矿石的分层异常特征

稀土矿周围的花岗岩风化带呈现出明显的分层异常特征，从下至上分别为新鲜基岩层、弱风化层、半风化层、全风化层、亚黏土层和腐殖土层。在稀土矿区的分层结构中，矿体主要分布在全风化层中，根据稀土矿体埋藏的深度不同，稀土矿体的分布形式可以分为深潜式、表露式和潜伏式。在稀土矿分布的土层中稀土含量最大，通常能够达到稀土矿母岩的三到五倍。相比之前重稀土矿的稀土元素的富集程度会大于清晰图，并呈现出上部富轻稀土下部重稀土的抛物线型式。

2.3 区域地球物理场异常特征

稀土矿区域的物理场异常特征可以分为重力特征和磁场特征两个部分，其中重力异常特征就是重力异常平面的等值线图。观察重力场的走向，以及重力场值的变化范围。通过重力场异常特征的变化能够反映出稀土矿区域内地质构造运行的强烈程度，而重力的大小和高低程度也代表了不同的构造单元[3]。而物理场中的磁场异常特征又可以划分成航磁异常特征和古地磁特征，在稀土矿区域范围内搜索正磁异常点，便对不同的异常位置进行标记，记录磁场的正值异常强度、负值异常强度以及异常范围。这种航磁异常特征对于扩大稀土矿外围找矿有着重要意义。古地磁异常特征就是分析稀土矿的岩浆活动，以丰山矿田为例，该区域的岩浆活动分为两期，第一期为花岗闪长斑岩浆活动，第二期为石英闪长斑岩岩浆活动，相比之前第一期岩浆活动范围更大，影响周围矿石剩磁方向的程度更大，由此可见花岗闪长斑岩浆是该稀土矿区成矿的主要热源来源。

表1 稀土矿类型与对应特征表

2.4 稀土矿地球化学异常特征

在稀土矿不同的成矿阶段，其内部的化学成分也随之发生变化。一般来讲稀土矿中的地球化学异常特征可以分为主量元素异常特征、微量元素异常特征以及稀土元素异常特征等多种类型，在稀土矿风化壳中主量元素具有二氧化硅含量高、强副铝，原岩碱含量高、镁、钙、钛、锰等金属含量较低的特征，随着稀土矿风化程度的逐渐增加，其内部的钠和钾两种元素的含量均呈现出下降趋势。稀土矿在微量元素的组成上，不同的层次中包含的微量元素特征基本一致，均富集铷、钍、钽、铈、钕和钐等稀土元素，而亏损钡、铌、锶和铕等元素，其他成矿元素例如铌、锡和钨含量较低。

2.5 化探异常特征

根据稀土矿区内化探扫描袁术数据的统计和分析，从稀土微量元素异常特征数据和异常剖析图中可以判断该区域内稀土元素的发育情况，以及分布特征。从遥感化探的角度来看，稀土矿区岩浆岩地貌遥感影像具有浅紫灰、绿、暗绿色彩明显或隐晦的环带或弧线状特征，环内影纹较粗，水系多呈放射状。

3 稀土矿成矿规律与找矿方向

结合稀土矿的异常特征分析结果，得出稀土矿的成矿规律，并确定找矿标志与找矿方向。

3.1 成矿规律

依据稀土矿不同的地貌特征建立三种成矿模式，分别为平缓山顶、低缓山丘和缓倾山脊，稀土矿体在山体中的成矿分布情况如图1 所示。

其中平缓商定的整体海拔较高，但延伸较长且宽度较大，山顶的坡度和起伏程度较为平缓，对于稀土矿岩石风化层的保存较好。低缓山丘地形平缓，高度差较小，其中的稀土矿岩石风化层以全覆式为主，局部出现裸脚式。稀土矿矿体呈现出一种“一个山包就是一个矿体”的特征。在缓倾山脊地貌环境中，由于海拔较高且分化速率较低，因此稀土矿花岗岩的风化层较薄稀土矿体主要赋存在缓倾的山脊上。

3.2 找矿标志与找矿方向

参考稀土矿化探异常特征分析结果以及稀土矿的成矿规律，分别从地层、构造、岩浆岩、围岩蚀变、物探及地球化学异常等多个方面确定找矿标志。以物探及地球化学异常找矿标志为例，该类型标志的确定就是强度较高的组合异常，与用物探方法探测的断裂- 接触带构造或构造交汇部位，是存在隐伏稀土矿矿体的可靠找矿标志。同理可以根据稀土矿矿床内勘查线钻孔中不同标高矿石的La、Ce 等稀土元素的质量分数与含量，可以判断稀土矿在矿体中的位置，进而推断矿体的规模。

图1 不同地貌类型稀土矿成矿模式示意图

4 结语

前人在稀土矿区圈定的化探异常，浓集中心明显，浓度分带性清除，异常强度大，峰值高，个元素异常相互嵌套，从而在异常区内已有稀土成矿事实，化探异常为矿致异常。通过对稀土矿化探异常特征的分析，并在此基础上确定对应的找矿标准和方向，为实际的稀土矿开发提供有价值的参考数据，减少稀土矿开发的勘探成本。