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山东省发现重稀土矿体,意义重大!
发布时间:2024-02-22 浏览次数:5757


覆盖区找矿 2024-02-20 

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鲁西龙宝山稀土矿重稀土矿体的发现及其勘查意义

尚振1,2,赵超3,支成龙1,2安茂国1,2,张海东3,韩宗瑞1,2,姜腾飞1,2

          

1 山东鲁南地质工程勘察院(山东省地质矿产勘查开发局第二地质大队)

2 三稀矿产勘查与综合利用山东省工程研究中心

3 长安大学地球科学与资源学院

          
通信作者:赵超,博士,硕士生导师,长安大学
通信作者:支成龙,硕士,高级工程师

          

导读:
山东省不仅有举世闻名的胶东金矿,还有我国第三大稀土基地一郗山稀土矿。据《地质通报》报道,近期,在郗山稀土矿北东约70km处的龙宝山地区,稀土找矿勘查工作取得突破性进展。
郗山-龙宝山区内发育多个同期碱性杂岩体,成矿与碱性岩或碱性花岗岩有关。通过钻探验证,龙宝山矿床目前共圈定8个稀土矿体。矿体主要赋存于石英正长斑岩中。Ⅲ号、Ⅳ号、Ⅴ号和Ⅵ号矿体为矿区主要矿体,仅III号矿体推断资源量约为17.3万吨(TREO),平均品位2.06%,已达中型规模III号矿体主体赋存在一条北西西向的构造破碎带(F1)中,破碎带穿过石英正长岩体和寒武系沉积地层,平面上矿体总体呈现脉状或透镜状。
当前,我国现有稀土矿产资源中90%以上均为轻稀土元素,而应用前景更广、市场价格更高的重稀土资源储量相对较低。本次勘查还有重要发现,即III号矿体控制钻孔-LZK701和LZK702岩心样品分析显示有重稀土,且部分样品重稀土元素含量达到了工业品位(Y2O3≥0.05%),圈定了厚度达5.11-7.35m的共生重稀土独立矿体。这是本区首次发现,意义重大!重稀土是我国亟待取得找矿突破的矿种,这将为区域稀土找矿勘查提供重要方向。
            
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0 引言
1 区域及矿床地质特征
2 矿体特征
3 矿石特征
4 成因浅析及勘查意义
附表:《龙宝山稀土矿部分钻孔稀土氧化物(REO)分析结果》            

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0  引言
稀土在清洁能源、航空航天、国防军工等低碳高科技领域具有日益广泛的用途,是各国争夺未来高科技领域战略制高点的关键性原材料当前,我国现有稀土矿产资源中90%以上均为轻稀土元素,而应用前景更广、市场价格更高的重稀土资源储量相对较低(范宏瑞等,2020)。华北克拉通中生代的大规模破坏诱发了强烈的岩浆、构造、热事件,同时形成大量金属矿床,除举世闻名的胶东金矿之外,还孕育出我国第三大稀土基地一郗山(部分资料中称为微山)稀土矿(Wang et al.,2019)。近期,在郗山稀土矿北东约70km处的龙宝山地区,稀土找矿勘查工作取得突破性进展,本文将对这一进展进行重点报道,尤其是新发现的重稀土矿体,这将为区域稀土找矿勘查提供重要参考价值,并可能对国内重稀土资源供给产生重要影响。
1  区域及矿床地质特征
龙宝山地区位于华北克拉通东南缘,郯庐断裂带以西,隶属鲁西地块(图la)。郗山-龙宝山地区出露地层主要为寒武系-奥陶系碳酸岩和碎屑岩以及石炭系-二叠系火山岩和第四系沉积物等。区内岩浆岩主要为新太古代傲徕山序列条花峪单元二长花岗岩及燕山晚期早白垩世碱性岩浆岩侵位形成的龙宝山杂岩体等。早白垩世碱性杂岩体主要为以龙宝山为中心的浅成碱性杂岩体,其侵位于寒武纪地层中,主要岩性以石英正长斑岩、闪长玢岩、霓辉正长斑岩、二长斑岩及正长闪长岩为主。




  

图1 华北克拉通地质简图(a)、鲁西龙宝山稀土矿矿床地质图(b)、矿体剖面图(c)、矿石总稀土、重稀土以及钇(Y)元素品位柱状图(d)、矿石轻稀土与重稀土比值(LREE/HREE)(e)、稀土矿石镜下照片(正交偏光)(f)及矿物背散射电子图像(g)。矿物缩写:Par=氟碳钙铈矿,Cc=方解石,Bi=黑云母,Aln=褐帘石。

          

龙宝山稀土矿出露地层主要为古生界寒武系长清群,岩性以灰岩和石英砂岩为主。龙宝山矿床发育三组断裂构造(图lb),其中Fl、F5、F6为北西向,吴家沟、吴家岭、陈家沟、宋家庄以及F2、F4等断裂为北北东向,该组断裂在区内广泛分布,切割地层、中生代岩体及稀土矿体,且具有多期活动特点;北东向断裂以F3断裂为主,断裂带内构造角砾岩、石英脉发育,是龙宝山稀土矿最主要的赋矿构造。
龙宝山稀土矿侵入岩主要包括石英正长斑岩、闪长玢岩及霓辉二长斑岩,其中霓辉二长斑岩和石英正长斑岩出露地表(图1b),闪长玢岩在钻孔ZK702可见(图lc)。其中石英正长斑岩为矿区最大侵入体,具有典型斑状结构,斑晶主要为碱性长石和少量石英,石英正长斑岩受到略晚期霓辉二长斑岩体侵入,霓辉二长斑岩主要分布在矿区中部,侵位于吴家岭断裂和陈家沟断裂带之间,可见霓辉石和碱性长石斑晶。闪长玢岩呈岩脉可见于部分钻孔中,整体呈黑灰色,见碱性角闪石斑晶。空间上,与稀土矿化密切接触的侵入体主要为石英正长斑岩和闪长玢岩(图1c)。
2  矿体特征
通过钻探验证,龙宝山矿床目前共圈定8个稀土矿体(图lb)。其中I号矿体走向近南北,II号、III号、Ⅶ号和Ⅷ号矿体走向北西,Ⅳ号、Ⅴ号、Ⅵ号矿体走向北东向。I号和II号矿体分布在霓辉二长斑岩西北部,矿体赋存于石英正长斑岩中,规模较小,空间延伸十分有限;迎Ⅶ号和Ⅷ号矿体分别受到北西向F5和F6断裂控制,赋存于石英正长斑岩中;作为龙宝山稀土矿最主要的赋存矿体,Ⅲ号、Ⅳ号、Ⅴ号和Ⅵ号矿体主要赋存在石英正长斑岩中,其中Ⅲ号矿体空间展布较为复杂,主矿体受北西向F1断裂控制,赋存于寒武系沉积地层中,部分赋存于石英正长斑岩中,少量矿体受北东向脆性断裂控制,穿切北西向断裂及矿体,该北东向矿体整体品位较低,厚度较小,通常呈灰黑色断层泥状矿体产出。
III号矿体为龙宝山最具经济价值的矿体,矿体主体赋存在一条北西西向的构造破碎带(F1)中,破碎带穿过石英正长岩体和寒武系沉积地层,从平面形态上看,矿体总体呈现脉状或透镜状,局部表现出尖灭再现、分支复合的特征(图lb),通过钻孔和地表探槽工程验证,确定矿体走向约290°,倾向200°,倾角70°-85°,矿体长约780m,斜深340m,最大厚度32.03m,平均真厚度16.14m(图lc)。矿体单样稀土氧化物总量(TREO)最高为12.51%,最低0.50%,平均品位2.06%(见附表),仅III号矿体推断资源量约为17.3万吨(TREO)

值得重点关注的是,在对III号矿体7号勘探线钻孔LZK701和LZK702岩心进行稀土元素含量分析时发现,III号矿体不仅富集轻稀土元素,部分样品重稀土元素也达到工业品位(Y2O3≥0.05%)(图ld),轻、重稀土比值变化表明,深部矿体中部分样品轻稀土占比有所增加(图le)。其中钻孔LZK701控制重稀土矿体真厚度7.35m,Y2O3平均品位0.1148%,重稀土氧化物总量(THREO)平均品位0.1285%;钻孔LZK702控制重稀土矿体真厚度5.11m,Y2O3平均品位0.0860%,THREO平均品位0.1173%(见附表)

3  矿石特征
龙宝山稀土矿石主要呈灰黑色,主要呈填隙结构、蚀变交代结构,具角砾和碎裂构造,稀土元素主要分布在胶结物中。通过详细镜下观察发现,龙宝山主要稀土矿物为氟碳铈矿、氟碳钙铈矿、独居石、褐帘石以及少量的钛硅铈矿、菱硼硅铈矿等(图lf、g),其中轻稀土主要富集在氟碳铈矿和氟碳钙铈矿中,重稀土则主要赋存于褐帘石中。这些稀土矿物组成三种类型矿石,第一类主要含氟碳铈矿和氟碳钙铈矿,常形成氟碳钙铈矿-氟碳铈矿-雌黄铁矿-黑云母-方解石-重晶石-萤石组合,其中氟碳钙铈矿和氟碳铈矿常以充填并胶结黑云母、方解石、萤石等矿物的形式产出;第二类主要含褐帘石,常见褐帘石-方解石-黑云母-透辉石-石英-钾长石组合,其中褐帘石具有较好的自形结构,粒度较大,镜下可见明显的环带特征(图lf);第三类矿石矿物主要为独居石,主要形成独居石-黑云母组合。
4  成因浅析及勘查意义
截至目前,全球已探明的稀土矿床中超过85%与碳酸岩或/和碱性岩有关(毛景文等,2022),它们提供了全球几乎所有的轻稀土(LREE)(Xie et al.,2019),而重稀土主要来自我国华南离子吸附型矿床,其供应了全球90%以上的重稀土资源,然而由于离子吸附型矿床供应类型单一,且开采方式(堆浸)环境问题突出,因此导致重稀土资源供给风险日益增加。近年来,研究发现一些与碱性岩-碱性花岗岩有关的稀土矿富集中重稀土(Dostal,2017;范宏瑞等,2020)。与富集轻稀土为主的典型碳酸岩型稀土矿相比,碱性岩-碱性花岗岩有关的稀土矿床通常具有以下显著特征,(1)矿化多与高分异碱性岩(如霞石正长岩和碱性花岗岩等)密切相关,矿区无碳酸岩出露;(2)矿床富含中重稀土,且通常伴生有Zr、Nb、Ta等高场强元素矿化(3)碱性(杂)岩体普遍经历过强烈的岩浆期后热液交代作用,矿石矿物多为热液交代成因(范宏瑞等,2020)。全岩分析结果显示,与龙宝山成矿关系密切的石英正长斑岩和闪长玢岩均具有碱性-过碱性特征,且稀土元素配分形式与矿石一致(未发表数据),表明龙宝山稀土成矿可能与碱性杂岩有关。即成矿均与碱性岩或碱性花岗岩有关,均富集中重稀土,均发育热液蚀变及交代作用。
鉴于郗山-龙宝山区内发育多个同期碱性杂岩体,龙宝山稀土找矿的突破,尤其是重稀土矿体的发现,在某种程度上为缓解国内外市场中重稀土资源强烈依赖于离子吸附型矿床的紧张局面提供了宝贵机遇,因此在今后勘查中应予以格外关注。
致谢:感谢匿名审稿人对文章提出的宝贵修改意见


附表:

龙宝山稀土矿部分钻孔稀土氧化物(REO)分析结果