中国南岭风化壳型稀土资源分布特征.pdf

第 7卷第 1期 1 9 9 2年 1 月 自 然 资 源 学 报 OU RN AL 0 F 1U R AL R SOU RCES Vo L 7． No．- an． ． 1 992 车 7 D 中国南岭风化壳型稀土资源分布特征 蕉- - 盟 垂 言 弱 璧自 源 综 台 考 目 会 T 3 提要本 文 从南岭 风化 壳型稀 土资 潦 的元素 、 储量 、 时 代 、构 造和 地理 等 5个方 面 的舟布 特 征研 究 手 ， 分 析结 果得 出 中国 南岭 风化壳 型稀 土 资痨} 以 花岗 岩风 化壳 型稀 土资源 为 主 ， 表 现出元素丰度高、 储量太、 时代新、 构造条件简单和地理分布面积广的特点， 其次是火 山岩和碱 性花岗岩， 碱性岩与千拉岩的风化壳也都有稀土矿产出， 从而打破了南岭风化壳型稀土矿都是 由花 岗岩风 化后 形成 的传 统 概念 ， 扩大 了稀 土资源 的 找矿 方 向与远 景 储量 。 关键词风化壳类型稀土资源分布特征 ～ 一 、元素分布特征 中国南蛉地区的风化壳型稀土资源经过科学考察届， 发现可分为 5种主要类型， 即花 岗岩 风化 壳型 、 碱性花岗岩风化壳型、 千枚岩风化壳型、火 L U 岩风化壳型 、磁性岩 风化 壳 型。 这 5种主 要风化壳 型稀土 资源 的元素丰度是不同的 ， 详 见表 1 。表 1反映 了 中国南岭 不同风化壳 类型 稀土 资源 的元素分 布特 征，表明花岗岩风化壳型与碱性花 岗岩风化壳型 稀土资源属重 稀土 资源 ， 其成 园实质由风化母岩的物质成分所决定 ， 磁性岩与千枚岩容 易 形成 轻稀土资源 ， 火 山岩属 于中介状 态。 二 、储量分布特征 截止 1 9 8 9年底， 中国南岭已发现的稀土资源总量中，花岗岩风化壳型稀土矿的储量 占总储量的 5 4 ％， 即一 半以上。 磁性 花 岗岩风化壳型稀土矿 的储量 占总储 量的 3 2 ％，二 者相加 起来 ， 占总储 量的 8 6 ％， 呈现 明显优势。 其次是 火山岩风化壳 型稀土矿储量 占 9弼， 磁性岩 风化 壳型稀土矿储量 占 3 ％和千枚岩风化壳型稀土矿 占 2 ％。 值得一提 的是， 这种 储量 分布特征并不能确定为 唯一性 ， 因为南岭地区稀土资源并 未 查 清， 只不过就 目前勘查结 果来说是 这样。随 着工作的 深入 ， 这个 比率会有变化 ，因为现 时都只注意花 岗岩 类型 ， 对其它 类型 工作 得还 不够 ， 所以以上结论尚不能为定论 ，但 由于 南岭花 岗岩 出露面 积 占全区的一半 以上 ， 所 以南岭风化壳型稀土矿 是以花岗岩 包括磁性 花岗岩 风化 壳型 稀土矿为主 ， 即主要产 出重稀土矿的格局不会改变。 风化壳在垂【 占 l 上可分 为坡残 积层、 全 风化 层、 半 风化 层和 基岩 顶板 。南 岭不同类型风 维普资讯 1期 霍明远 中国 南岭 风化 壳 型稀 土资源 分布 特 征 6 表l 中国1 _ f 峙不 同娄型 风化 兜稀 元素 分 布特征 Ta bl e I Di a t z i but i o n c ha r ac t e r i s t i c 5 o f t h e di f f e I- e m we at h er i g- r us t -t ype r a e a r t h e l e m e nt s i 13．N a nl i ng．C hi u a 苎 苎 碱 性 花 岗 岩 千杖岩 花 岚岩 火 山岩 碱性岩 元素 P PMTM Al k a I i - g r a a l t e p h y l l i r e Gr a n ； 【 e Vo l c a n i c R0 c k AI k a l i n e R o c k La ” ． 91 3 2． 6 8 2 1． 9 0 2 ●． 6 2 3 I． 8 3 C e 0． 3 9 0． 7 8 5． 4 7 ●． 2 3 0． } ， Pr 6． 0 7 8 ． 0 2 6． 7 0 6． 42 9． 8 0 N d 1 9． 7 8 2 9． 00 24 ． 6 0 Z 2． 79 36． O6 S m 3． O } 5． 9 S ． 7 4 8} 5． 5 0 Eu 0． 52 0． 6 7 O． 2 ● 0 ●8 0 ． 64 G d }． 6 5 }． 9 0 5． 1 0 4 67 ． 0 2 T b 0． ●1 0． ●I O． 8 2 0 ． 6 5 0． 30 Dy 2． 6 7 2． j7 5． 1 0 3． 6 8 1． 2 4 H 0 0． 3 0 0 ． 3 0 I ． 20 0． 30 0． 3 0 Er ’ I ． ， 1 1 ． 1 9 3． 4 0 1 ． 69 0． ” T m 0． 3 2 O． 3 O O． 51 O． 3O 0． 3 O Yb 1 ． 26 0． 9 6 }． 2 O 1． 3 7 0． 40 LU 0． 3 0． 3 0 0． 2 0． 3 0 O． 30 Y 2 4． 9 9 1 4．I 3 3 5．1 0 2 3． 9 3 7． 31 化壳 稀土 矿在 这 4个 层位上的分 布是 不同的。 表 3是 中国南岭不同类型风化壳稀 土矿储 量垂向变化率， 它反映出花岗岩风化壳型稀土矿的主矿体在全风化层，其次为坡残积层， 然后是半风化层 ， 到基岩顶板或 基岩面即 不成 矿， 稀土资源量为零。同 样 ，碱性 花 岗岩风 化 壳型 、 千枚岩 风化 壳型 、 火 山岩风化壳 型、 碱性岩风化壳型 稀土 矿也 都呈现 出此规律 ， 其 中以千 枚岩 风化壳 型稀 土矿在全风化 层的储量 为最大 ， 占 7 i 弼。 对于这 种现 象 ， 有 人解释为在全凤化层 中， 粘土矿物最多 ， 吸附 T 的能 最强 ，所 以风化的稀士元素大部分被吸附于此层。地表坡残积层中由于常有 F e O H 胶体存在 ， 与粘土发生 胶体凝聚 ， 电性 中和 ， 使粘土矿物 吸附能力降低 ， 并 且部分 稀土被径流带走 ， 所 以它 比全风化层 稀土资源要少。 笔 者认为上述解释 可 以成 立 ， 但主要的还在 于地表大气 水的渗入 、 流动 与微 生物的摄 取富集作用。 坡残积 层属 于地 表大气降水的通气带或渗 透带 ， 大气水在这 个层 中无论水平 方 向上或是垂直 方向上 都 滞留 时间短 ， 而且在运动 中将 携带 走坡残积层 中的稀土元素 ， 因 为大气水滞 留时 间短与水量蓄存少 ， 衍生微生物的 可能性 降低 ， 微 生物 生存和大量繁殖都 受到 抑制。而在完 全风化层 ， 大气 水无论在水平方 向与 垂直方向都受到咀碍 而流速 降低 ， 溶液 中的稀土元素容 易发生沉 淀或滞留 ， 微 生物在 这个层富水状 态中生存繁殖 极快 ， 对 稀 维普资讯 目然资源学报 7 、 卷 土元素的摄取加快加大， 因而形成富矿带。 半l风化层由于大气降水在完全风化层中的过滤 现象及微生物对氧的摄取 使得大气降水l申的氧气减少， 因而徵生物也减少，所以稀土矿 储 量降低 ， 到 基岩 顶板 或基岩面 ， 大气降水 中氧气几乎没有 ，微 生物消失 ，故没 法富集成 矿 。 一 函此 ， 风化壳型 稀土资源的形成 ， 最主要的官 集条 件是丰富的 大气降 水、大气 水中的 氧 气和赖以 大气 水及 水 中氧气 而生存繁衍的微生物 ， 离了这三个 基本条件 ， 稀土 元素就不 会富集成 矿。 表 2是截止到 1 9 8 9年底探 明的中国南 岭不同类型凤化壳型 稀土 矿储 量分布特征。 表 3是 中国南 岭不同类型风化壳稀土矿储量 垂向变化率 ％ 。 表 2 中罾南岭不同类型风化壳稀矿储量分布特征 截止 l 9 8 9 年 Tabl e 2 D i a r r i bu t l o n ch 4r 4c t e f j s t i c s ot t he di t t er e nt t yp e s 0 ￡ w e at he ci n g g r us t t ype 扎f e r t h ml n e a l n s e {i n Na n l i a g Ch i n s u p t O 1 9 8 9 风化壳 类型 花 岗 岩 碱性花 岗岩 千枚 岩 火 山岩 碱 性 岩 储 量 百分 比 ％ 5 4 3 2 2 9 3 哀 3 中国南峙不目类型风化拜稀矿储量垂向变宰 ％ ． T a b l e 3 Ve r t i c al va r i a bi l i t y o f t he di f f e r e nt t ype s 0 f w e a t he r i ng c r us t t y pe r 4 r e r t h r e g e rv e ．i n Na a l i a g Ch i n a ％ 风化壳 花 岗 岩 碱性 千投 岩 火山 岩 碱 性 岩 类 型 花 岗岩 - 坡残 积层 3 5 3 0 2 l 2 8 3 0 全 风化层 5 0 6 3 7 l 5 5 6 O 半 风忧屠 l 5 7 8 l 7 l 0 基 岩 0 0 O 0 0 敷据为不完全统计 三 、构造分布特 征 众 多的矿床勘 查资料都表明 ，中国南 岭不 同类型风化壳稀土矿都受到构造条件的制 约 ， 且反映出稀土矿的形态 、 产状 、 矿体厚度 ， 出露面积 大小 与储量大小等特征。构造运动 与构 造形变 无论对风化壳的形成 ， 还是 对其 中稀土矿的形成 ， 以至于成 矿后的发展与延续 都有直接 意义。成 矿前 的构 造形变决定着原岩的 风化破碎面 、 带的产生 ， 同时也决定着沿 着这些破碎带、 面往基岩里面渗透的大气降 水的方向、 轨迹 ，发生而 发展了风化壳的 构造 演变。裂隙一裂隙系统 ， 断裂一断裂体系是 风化 壳稀土 矿的 主要控制因素之一。 裂 隙或 裂 滁 系统往往决定了呈线状展布的 风化 壳稀土矿的位 置与形态 ，例如碱性岩 风化 壳型 稀土 矿。 断裂一断裂体系往往决定了面状展 布的 风化壳稀土矿的位 置与形态 ，例 如花 岗岩 风 化 壳型 、 碱性花 岗岩风化 壳型 、 千枚岩风化壳型和火 山岩型 风化 壳型。 稀土矿形成后 的构造活动对其影 响与作用有如下 3种情 况 1 、 风化壳随地 块上升 ， 使矿体 遭受剥蚀 、 破坏 而使储量 减少 ； 维普资讯 【期 霍明 远 中 国 南岭 凤化 壳型稀 资 源分 布 特征 6 7 2 、 风化壳随地块 下降 ， 上面 覆盖 了巨厚的沉积层 ， 矿体由于深埋而难 于发现 与开采 ； 3 、 风化壳在未深埋的构造地块上由于较薄的沉积层覆盖而保存下来。 现今 中国南岭 风化 壳型稀土矿大 多开采 的是第三种类型的矿体 ，埋 深浅且大多呈面 型 展 布 。 四、时间分布特征 中国南 岭不 同类型风化壳 稀土矿 在时代分布上具有 明显 的差异性 ， 截 止到 1 9 8 9年底 的勘查资料表明，稳定地块 地台 的稀土矿以燕山期花 岗岩风化壳产出为最多，其次为 加里东期碱性花岗岩风化壳， 印支期的火山岩、A n 期的千枚岩及海西期的碱性岩风化 壳 产出较少。 喜马拉 雅山期的岩浆活动 中有钪 的富集和成矿 ，亦有稀土矿化。 离子型 稀 土矿伴生 着丰 富的钪矿潜在资源 ，据 兴宁等 l 3个 稀土矿束 、 矿 点及预测区计算 ，钪的 金 属量可达万吨 以上 。钪在各种岩浆岩 中分布 不均 匀 ，从基性岩一超 基性 岩一 中性岩一 酸性岩一 碱性岩 ，其百分 比台量依次 降低 鲍里森科 ，1 9 9 。中介构 造地块 ，以燕 山期 花 岗岩和印 支期 的火山岩风化壳产 出为主 ，海西期的碱性岩 、加 里东期的碱性花 岗岩及 An E的千枚岩 风化壳 产出较少 。 活动地 块 地槽 ，以燕 山期花 岗岩 、印支期 火山岩和 An E千枚岩凤化壳 产出为主 ， 海西期的碱性岩 、加里 东期的碱性花 岗岩 风化壳产 出 较 少 。 ‘ 寰 4 中国南． 毒 不同类型风化壳稀土矿时代分布特征 T bl e ‘Age dbt r l b ut i o n ha r zc t er l s t i c s f o r t h e va r i ous t ype s of we a t he r i ng c f us t t yp e r a r e - e 4 f mi n e r a l s i n N4 n l i Ch i na 量 地 台 中 介 构 造 地 槽 时代＼ 率 类型 变卓 类塑 变卓 类型 变事 、 喜马拉雅山期 岩浆岩 l 岩浆岩 岩浆岩 燕 山期 花岗岩 花岗岩 花 岗岩 印支期 火山岩 火山岩 火山岩 海西期 碱性岩 碱性岩 碱性岩 碱 l生 碱性 碱性 加里东期 花岗岩 火山岩 山岩 A n G 千枝岩 千枝岩 干杖岩 1 E 鹈确 分粪 理论上 璜 盅谶有 ， 但实 蓐至夸未 j 览 理 1 广宋省地质矿产局 7 5 6队资料。 维普资讯 自然资源学 ’报 7卷 表 4是 中国南岭不同 类型 风化壳稀土矿时 代分布特征 ，它具体而又形象地 反映 出燕 山期花 岗岩风化壳型稀土矿 在时代分布上 居主要位 置 ，印支期 火山岩型 风化 壳稀土矿次 之 ， 较 少的是 海西 期的碱性 岩风化壳稀土矿。最近在喜 马拉雅 山期的岩浆岩 中也有发 现。 五、地理分布特征 中国南 岭 风化壳 型稀 土资源主要产 出在赣南 、 粤北 、 湘南 和闽西。 其中花岗岩 、 碱性花 岗岩和千枚 岩风化壳型稀土 资源均 里面状分布且不连续 。 以赣南 某钇 型稀土矿为倒 ， 矿体产在 白云 母花 岗岩 风化 壳中，其中含氟碳钙钇矿 等重 稀土 矿物 ， 岩 石中 母岩 稀土含量一般为 0 0 2 0 ． 0 3 ％，当 白云母花 岗岩经受 风化 作用时 ， 由氟碳 钙 钇矿、 莹石 等矿 物分 解离析出来稀土元素 ， 呈 阳离子进 入水溶液中 ， 在微 生物作用下 ， 在弱 酸性介 质中被 高岭 石 、 多水高岭 土等粘 土矿 物表面吸附 ， 在风化壳的粘 土层中 ，稀土 含量 一 般为 0 ． 1 ％左右 ， 最 高可 达 O ． 4 眵。风 化 壳厚 6 O l 0 0 m，矿体 厚 5 1 5 m。 呈带状分布的且不 连续产出的火 山岩风化壳型稀土矿在 中国南岭 地区 产出较少。 侧 如闽西某地铈 型轻 稀土矿 ， 其流放斑岩 中的 TR O 含量 为花 岗岩克拉克值的 1 ． 6 4倍 ； 花岗斑岩中的 TR O s 含量为花岗岩克拉克值的 4 倍， 稀土矿物主要为氟碳铈矿和一种富 台 L a 、 Nd的水独居石变种。岩石风化后的稀土离子被粘土矿物吸附在表面，矿体厚度 为 l 0 2 O m 左右， 般矿层合 T O， 为 0 ． 1 2 ～0 ． 3 ％， 最高达 0 ． 6 弼， 比母岩高 l l O 倍。 呈线状分布的碱性岩风化壳稀土矿在南岭地区产出分散， 但富矿层集中，多为小矿， 图 1 中国南岭风化壳型稀土资源地理分布特征示意图 Fi g - 1 A s ke c h m a p s h owi ng t h e ge ogc sp hi c l di s t r i but i on c ha r ac t e ri s t i c s f t he we ＆ t h e r i “ g c r u s t t y P e r a r t e a r t h r e 。 o ur c e s i n Na n i a g cl da a 维普资讯 l期 霍 明远 中国南 岭 风化 壳型稀 土 资源 分布 特 征 适 合集体开 采。 集中产在 裂隙带 、破碎带和摩 棱岩 化带 。图 1 是 中国南岭 凤化 壳型稀土 资 源地理分 布特 征示意图。 六 、结 论 与 讨 论 从南岭风化壳型稀土资源 分布特征 中可 以得 出以下 结论 1 、 截止 到 1 9 9 0年 ， 中国南岭风化 壳型稀土 资源 以花 岗岩 风化壳型 稀土资源为主 ， 表 现 出元素丰度 高、 储量大 、 时代新、 构造 条件 简单 和地理分 布面 积广 的特点。 2 、 随着 工作 的深入 、 在 火 山岩和碱性 花岗岩、碱性岩与千枚岩的凤化壳里 也都有稀 土矿产 出。最近在 广东省又发现在喜 马拉雅山期岩浆岩中有钪的富集与矿 化，l从 而打破 了南岭风化壳型稀土矿都是由花岗岩风化后形成的传统概念，扩大了稀土资源的找矿方 向与远景储量 。 3 、 了解与掌握南岭地区 风化 壳型 稀土资源的分布特征 ， 对于国 民经 济建设 中的工业 布局 、 区域发展规划提供 了科 学嵌据。 4 、 随着 电子工业的发展 及新 材料 产业的创建 ，稀土 资源 的开发具有广阔的应 用 前 景 。尤其 是我 国首 创的稀土农 田生产 领域 ， 可以促使 埴物 生长 ， 具有 明显 的增 产效 果。 南 岭 风化壳 型稀 土资源属于重稀土型稀 土， 广 泛 用于玻璃 、 陶瓷、 钢铁 、 橡胶 、 发光材料、 永磁 材 料 、 核反应堆中的控制材料 等生 产领域。 最近 ， 我 国又开展了稀土医学研究 ，研 究稀土 元素在 人体 中的数 量与质量关 系， 对治病与致病 的药物机理 进行观 铡研 究 ， 并取得 了初步 成 果， 稀土医学也是一个潜在的有重大意义的应用领域。 5 、 我 国国 民经济的 发展 对于稀土资源的需求将 大幅度增长 ， 尤其是对重稀土 即南岭 风化壳型稀土 资源 的开发将 起到促进作用。 国家相 继制 定了一些相关产业政策来促进和 保护南 方稀土 资源 的开发。 还有 以下 三个 问题值得进一步研 究与 探讨 其一是关于风化壳稀土矿的成因问题。 大多数专家认为是物理化学风化作用的结果； 本 文 ， 以及前 人也 曾提 到过生物成矿作 用， 尤其是微生物成矿作 用，因为在有大气降水存 在 下的风化 壳正是微生物大量衍 生繁殖的环境 ， 会不会有 能富集稀土元素的微生物存在 ， 至 今仍 是一个问号 ， 还没有一个确切的证据说明有或 否。 其二是南岭凤化壳型稀土资源的分布面积广， 提取工艺简单， 是国家集中起来统一开 采 好， 还 是现 实的分散 开采， 就地提取 ， 统一收购与 出 口好 ， 至今未 有定 论与研 究。 其三是开采南岭凤化壳型稀土矿如何与开山造田 或辟坡造田 、 改良土壤和种草、 种 埘 等农 业生产紧密相连至今还 是一个 没有 系统研 究的处女地。 参 考 文 献 I 1 ] [ 苏] 弗 伊 斯米尔诺夫著， 1 9 8 2 ， 矿床地质学， 矿床地质学 翻译组译， 地质 出版社。 I 2】钟 汉 姚 凤良主 编， 1 9 8 7 ， 金属 矿 床， 地 质出 版社。 3】 成都地质学院‘ 矿床学 编写组 ， 1 9 7 8 ， 矿床学 下册 ， 地质出版社。 【 4] 萑 明远， l 9 9 o ， 南岭及其邻 区多盘属成矿条件与开发方向， 自然资源学报， 第 3 期。 维普资讯 自然资潦学报 ，卷 DI STRI BUTI ON CHARACTERI STI CS OF THE W EATHERI NG- CRUST T YPE RARE EARTH RES O URCES I N NANLI NG．CHI N A Huo M i n gy ua n C o mmi r do n } 。 r I n t e g r a t e d 。 f Na t u r a l R e s o u r c e s ，Ch i c l e Ac a d e my 。 f S c i e n c e s a n d S t a t e P l a n n i g o r * mi s s l o n A b s t r a e t Ba s e A o [ I t he r e s e a r c h o u _th e dl s t r l b t t l o n c ha ea c t e r i s t i s o f t h e we a t he r l ng - c r u s t - t y p e r a r e e a r t h r e s o ur c e s Na n l l n g i n t e r m o f t h e i r de me n t s ， r e s e r v es， a g e , s t r u c t ur e a nd ge o gr a p h y ， t h e a u t ho r c o me s t o t he c o nc l us i o n t h a t t h e gr a n i t e we a t h e r i ng c r us t - t y p e r a r e - e a r t h r e s o t L r c e s p r e do mi na t e t h e we a t he r i n g c r u s t - t y pe r a r e e a r t h r e s o ur c e s i n t he r e g i o n a n d t he i r Cha r a t e r is ti c s a r e h h i n c l e me n t a b u n d a n c e ,b i g i n r e s e r v e s ，n e w i n a g e ,s i mp l e i n t e c t o n i c c o n d i t l o r a n d wi de i n g e o g r ap h i c a l di s t r i b ut i o n．Be s i de s ，t he r e a l s o o c c ur r e n c e o f r a r e e a r t h mi ne r a l s i n t h e w e a t h e r i n g C f r e t s o f v o l c a n i c r o c k a n d p h y l l l t e J t h u s n e g a ti n g t h e t r a d i ti o n a l c o n c e p t t h a t a l l t h e we a the r i n g - c r u s t - t y p e r a r e e a r t h mi n e r a l s i n Na n l i n g a r e f o r me d a f t e r t h e we a t h e r i n g o f g r a n i t es a n d b r o a d e n i n g t h e o r e ffl n d i n g s c o p e a n d the p r o s p e c t i v e r e s e r v e s o f r a r e - e a r th r SoL I F ees． Ke y wo r s typ e o f we a t h e r i n g c r u s t ；r a r e - e a r t h r e s o u r c 怕d i s t r i b u t i o n 。 b a f a c t e r i c 维普资讯