广东省新丰县左坑矿区叶屋区段稀土矿床的矿石稀土含量和赋存特征

2019年第2期西部探矿工程159
广东省新丰县左坑矿区叶屋区段稀土矿床的矿石
稀土含量和赋存特征
何玉玺”
（广东省有色地质勘查院，广东广州510080）
摘要：新丰县左坑矿区为典型的华南离子吸附型稀土矿床其叶屋区段主要位于矿区北部，矿体分布于沙坝、左坑等地通过本次勘查，在叶屋区段共划分出24个矿体（V1-V24）。

矿体面积多数大于（）.lkm2,主要呈似层状，少部分呈透镜状叶屋区段出露的花岗岩基本以中粗粒黑云母花岗岩为主稀土矿石主要系花岗岩风化后形成，呈未胶结砂状或土状的无规则结构：矿区稀土组分分布较均匀，矿体单工程稀土氧化物（离子相）品位值（）.040%〜（）.238%,在垂向上，随着深度变化，矿石品位具上、下贫，中间富的特征稀土原矿筛选结果显示稀土绝大部分赋存于粒径小于0.5mm的粘土矿物中，稀土元素赋存状态主要呈离子相，78%稀土元素吸附于粘土矿物的表面或颗粒间该区稀土的富集主要是原岩受风化淋滤作用的影响，通过粘土矿物对稀土离子的吸附来实现的
关键词：矿床地质特征；稀土矿；离子吸附型；左坑矿区
中图分类号:P616.4文献标识码：A文章编号:1004-5716（2019）02-0159-05
离子吸附型矿床是我国华南地区主要的富稀土矿床类型。

已有的研究表明.其形成与花岗岩有直接成因关系"T。

广东稀土矿床丰富,新丰县左坑矿区就是典型的华南风化壳离子吸附型矿床叫全志方等冋对左坑矿区南坑区段矿体地质特征进行了较为详细的描述，本文在前人调查研究基础上，对新丰县左坑矿区叶屋区段稀土矿石及相关花岗岩进行详细的矿物、矿石含量及稀土赋存特征的研究.为进一步勘查和开采此类矿床提供参考和理论依据。

1矿区地质背景
广东省新丰县左坑矿区地处九连山脉之西南边缘，为丘陵地形地貌。

在区域构造上正处于佛冈东西构造带与翁源一佛冈北东向新华夏构造带的交汇部位。

区域内主要发育燕山三期黑云母花岗岩，出露广泛，面积达4000〜5000km—岩体由外向内（或由上而下）相带明显，即边缘相（细粒）、过渡相（中粒）冲心相（粗粒）。

另外，矿区出露闪长岩脉、辉绿岩脉、正长岩脉等，岩脉的侵位方向基本上以北西向为主，局部有北东、东西向，宽度lm到数十米不等。

受花岗岩体侵入的影响和破坏，矿区地层不发育,主要为第四系松散层，局部见有古生界地层沿东西向展布的遗迹：在隆起的边缘，有泥盆系、石炭系、侏罗系地层呈残留顶盖，零星分布在花岗岩之上，在隆起的北部，上古生界地层出露完整.自泥盆系中下统桂头群砂页岩到石炭系中上统的壶天群灰岩均有分布.地层厚度为2500〜3500m。

下侏罗统蓝塘群砂页岩（底部砾岩）不整合覆盖于上古生界地层之上，并沿北东向展布，沉积厚度在1100〜1600m。

在区域北东部零星见有第二系丹霞群地层的分布，岩性为紫红色砾岩、砂岩夹砾岩，叶屋区段矿体分布于沙坝、左坑等地，由8条北东向的山间沟谷及多条北西向和近南北向小溪分割呈独立的微型地形地貌单元。

叶屋区段在低凹地段及沿沟溪两侧.堆积有第四系松散层，其成因以冲洪积为主，其次是坡积物，冲积洪积层主要以砂土,含土砂、含砂粘土为主。

通过本次勘查，在叶屋区段共划分出24个矿体（V1-V24）,其中北部划分出4个（V1.V2.V3和V4）,花岗岩风化壳面积分别为0.613km'、0.543km2、0.351km2和1.099km2；［W部和中部共划分出20个矿体,矿体面积多数大于0.1km\矿体总体形态较简单，与地形地貌变化趋势基本一致，主要呈似层状，少部分呈透镜状，规模中等，连续性较好.形成不规则面形块体•长轴方向与山脊延伸方向一致（图Do
*收稿日期:2019-01-03修回日期:2019-01-06
作者简介:何玉玺（1986-）,男（汉族），湖北十堰人,工程师，现从事矿产勘査技术研究丁作:
160西部探矿工程2019年第2期
因风化壳受地表径流冲刷切割破坏，矿层多被腐殖土层掩盖，少数直接裸露于地表。

矿体的形态产状随着所处的地貌单元和地形完整度的不同而有所差异。

矿化岩体风化壳完整的垂直分层从上到下可分腐殖土层、全风化花岗岩层、强风化花岗岩层、中风化花岗岩层和未风化一未风化花岗岩层5层,各层厚度随岩体所处的地貌类型及微地貌部位不同而变化,造成风化壳发育程度及分层完整性也不尽相同。

2岩相学及矿物学特征
2.1花岗岩体矿物学特征
如上所述，矿区出露的岩浆岩主要为燕山三期侵入的花岗岩体，野外调查发现花岗岩风化严重。

叶屋区段出露的花岗岩基本以中粗粒黑云母花岗岩为主，属于过渡相一中心相，局部见中细粒黑云母花岗岩，属于边缘相一过渡相。

其中中粗粒黑云母花岗岩为风化壳型稀土矿的主要成矿母岩，常见灰白色，似斑状结构，基质为中粗粒花岗结构，具有块状构造。

斑晶矿物成分主要由条纹长石、斜长石等组成,基质矿物成分主要由斜长石、石英、条纹长石、黑云母、正长石、微斜长石、角闪石以及副矿物等组成，常见副矿物为褐帘石、楣石、错石、磷灰石、磁铁矿等。

2.2矿石成分
稀土矿石主要系花岗岩风化后形成，颜色主要为灰色、灰黄色及淡红色，多呈疏松状态的无规则的颗粒,矿石颗粒表现为质地松散，呈未胶结砂状或土状的无规则结构采出的矿石多为自然呈松散的亚砂土或亚粘土。

根据风化程度和矿化情况，可以将本区花岗岩风化壳离子吸附型稀土矿床的矿石分为腐殖土矿石、全风化花岗岩矿石和强风化花岗岩矿石。

这3种矿石均为松散矿石,其中强风化花岗岩矿石是主要矿石类型。

与原岩矿物成分不尽相同，主要矿物为高岭土类粘土矿物、含中粗冲细粒石英及长石残余颗粒、云母等，具体如下：造岩矿物主要为石英、长石、云母及暗色副矿物等。

石英呈不规则粒状,粒度一般1〜3mm，含量20%〜40%,长石多表现为高岭土化长石、残余长石颗粒.粒度多大于2mm以上，含量2%〜5%,从地表往地下含量增多。

云母类有黑云母、水云母，多呈片状，粒度lmm左右，含量3%〜5%。

暗色副矿物含量较少，主要是褐帘石、楣石、黄铁矿以及其它金属矿物等。

其中,褐帘石为主要的稀土矿原生矿物，自形长柱状，黄褐色,粒径为0.1〜0.18mm，含量多在1%左右,褐帘石多被包含在条纹长石晶体或黑云母矿物中，次生矿物:主要为高岭土类粘土矿物，含量一般40%以上,从地表往地下,含量渐减少，
3矿石稀土品位特征
表1为矿区内勘探区段的稀土氧化物（离子相）品位值。

从表1可以看出，矿区稀土组分分布较均匀，品
2019年第2期西部探矿工程161
位变化较为稳定。

北部的V1、V2、V3、V4单工程稀土氧化物（离子相）品位值0.040%〜0.350%,主要矿体单工程品位0.060%〜0.067%，品位变化系34.92%〜99.55%；中部和南部的矿体单工程稀土氧化物（离子相）品位值0.040%〜0.238%,主要矿体品位0.048%〜0.089%,品位变化系23.14%〜56.05%。

表1矿体稀土组分氧化物含量及分布均匀程度一览表
矿体编号
平均质量分数（％）品位变化系数（％）类型系数
组分分布均匀程度离子相全相离子相离子相
VI0.0610.10434.920.2较均勻V20.0640.09758.390.2较均勻V30.0600.08937.950.2较均勻V40.0670.10099.550.1不均匀V50.0620.11637.880.2较均勻V60.0890.16346.330.2较均匀V70.0840.14130.100.2较均匀V80.0700.10339.320.2较均勻V90.0700.09527.920.3均匀V100.0570.10429.530.3均匀VII0.0480.09827.340.3均匀V120.0720.09423.140.3均匀V130.0790.13637.350.2较均匀V140.0730.09928.270.3均匀V150.0670.11348.680.2较均匀V160.0730.09738.210.2较均匀V170.0770.12147.200.2较均匀V180.0760.12645.840.2较均匀V190.0620.12034.300.2较均匀V200.0760.12556.050.2较均匀V210.0780.12343.780.2较均匀V220.0690.10428.410.3均匀V230.0680.11341.580.2较均匀V240.0690.10937.830.2较均匀
根据矿区钻探工程品位数据统计.随着深度变化.矿石品位具上、下贫，中间富的特征，稀土贫富品位相差3〜5倍,规律性的变化显示出稀土元素在风化作用下的迁移特征。

稀土富集规律与风化壳以及其厚度有很大关联性。

具体是，风化壳分层愈完整、厚度越大.上述品位变化规律愈明显，品位变化曲线的波峰愈突出，风化壳缺失腐殖土层或全风化花岗岩层、厚度愈薄,品位变化曲线越平缓或者为表露式
4稀土元素赋存状态
风化壳稀土矿床是由褐帘石黑云母花岗岩经风化后,稀土元素从稀土矿物和长石中解脱出来而呈阳离子状态吸附在粘土中.所以在花岗岩风化壳中，矿物相稀土矿物含量很少。

矿石中稀土元素赋存状态主要呈离子相，具可交换性吸附态，吸附于粘土矿物的表面或颗粒间。

矿石中的稀土元素有78%吸附在粘土矿物中，是提取稀土的主要矿物。

褐帘石黑云母花岗岩稀土元素浓集呈独立稀土矿物存在的有19.5%,分散在造岩矿物和其它含稀土副矿物中的为27%,稀土矿物主要是褐帘石和独居石，粘土矿物少见，而在花岗岩风化壳中.矿体中的稀土元素，有74.73%是吸附在粘土矿物中，稀土独立矿物少见，或几乎不见稀土矿物。

离子相稀土元素主要集中在粘土类矿物中，而分散在石英、长石、云母中占28.34%；在磁铁矿、钻石、钛铁矿中稀土含量低,只占0.6%；在造岩矿
物中，分散量最大的是长石，占16%；其次是黑云母由此可见矿石中稀土元素（离子相）绝大部分（74.73%）被粘土矿物吸附’
表2为矿区稀土原矿筛选结果.由表2可知，样品离子型稀土绝大部分赋存于粒径小于0.5mm的粘土矿物中，大于0.5mm粒径的矿土其稀土含量很少。

表2稀土原矿筛析结果
粒级粒级产率品位REO重量稀土含有量分级稀土含有率(mm)(%)(%)(g)(g)(%)
-0.07624.840.176760 1.33864.02
0.0767.840.0752400.1808.61
0.15416.340.0535000.26512.68
0.510.460.0383200.122 5.84
112.420.0263800.099 4.74 228.100.0108600.086 4.11
合计1003060 2.09100
5矿床成因及找矿标志
5.1矿床成因
矿区位于广东省新丰县，地处佛冈岩体中心，成矿物质主要来源于燕山三期黑云母花岗岩。

含矿岩体在亚热带潮湿气候条件下,长石被水解，经脱碱去硅,吸水变成高岭石一埃洛石,稀土矿物也被水解形成离子状态,被粘土矿物所吸附,部分形成新矿物被水带走流失,随着风化作用不断进行，稀土矿物元素的迁移富集，最后形成了有一定规模的富含稀土并能够经济回收利用的花岗岩风化壳。

稀土的富集主要是原岩受风化淋滤作用的影响，通过粘土矿物对稀土离子的吸附来实现的。

总体来说,成矿阶段大致可以分为3个部分：⑴含矿母岩的形成,提供稀土元素来源;（2）区域构造演化，提供成矿有利的地形地貌,控制地壳抬升，影响含矿地质体的风化程度、剥蚀速率等;⑶稀土元素的渗透、迁移和富集,形成风化壳离子吸附型稀土矿。

前一个阶段主要为第二阶段的发生提供条件，对矿化富集没有明显的影响，第二阶段主要为矿化富集、形成矿体阶段。

在第二阶段进行过程中需要必不可少的地理和气候条件,即:丘陵地理环境和湿热多雨（强物理化学生物风化）的古气候条件”
5.2找矿标志
5.2.1岩性标志
矿区内燕山三期侵入的黑云母花岗岩中褐帘石、独居石等副矿物含量高于其它同期黑云母花岗岩，风化后从长石、独居石和褐帘石中解脱岀来的稀土元素吸附在粘土中，而成为吸附型的稀土矿床。

这些侵入岩体（风化壳）是区内花岗岩风化壳离子吸附型稀土矿床的主要“矿源层”，为区域找矿的主要标志。

5.2.2风化壳标志
花岗岩风化壳发育完全、良好程度，且厚度大，尤其是主要含矿层一一强风化花岗岩层发育、保存状况，是离子吸附型稀土矿床矿（化）体的直接标志。

5.2.3地貌标志
成矿岩体所处地貌环境一般为丘陵地带，剥蚀不强烈，且次级构造裂隙较发育，有利于大气降雨下渗，利于面型风化壳的发育，这样的构造地貌环境是良好的稀土富集区，可作为间接的找矿标志。

6结论
（1）叶屋区段主要位于矿区县左坑矿区北部,矿体分布于沙坝、左坑等地，通过本次勘查，在叶屋区段共划分出24个矿体（VI-V24）。

矿体面积多数大于O.lknf,主要呈似层状，少部分呈透镜状。

（2）本区出露的花岗岩体主要为中粗粒黑云母花岗岩,风化较为严重，为稀土矿的成矿母岩。

本区矿石分为腐殖土矿石、全风化花岗岩矿石和强风化花岗岩矿石。

矿石颜色主要为灰色、灰黄色及淡红色，多呈疏松状态的无规则的颗粒。

（3）矿区稀土组分分布较均匀，品位变化较为稳定，单工程稀土氧化物（离子相）品位值0.040%〜0.350%，品位变化系数23.14%〜99.55%。

在垂向上，矿石品位具上、下贫，中间富的特征。

（4）样品离子型稀土绝大部分赋存于粒径小于0.5mm的粘土矿物中，大于0.5mm粒径的矿土其稀土含量很少。

稀土元素赋存状态主要呈离子相.78%稀土元素吸附于粘土矿物的表面或颗粒间。

（下转第166页）
1|^|2E33|®34HH5[~®16
图5奥灰顶部注浆改造层厚度等值线图
¥1-H-
1.井田边界线及拐点；
2.断层；
3.5煤水压等值线图；
4.蠶；5冰文扎6.河流水库
利用区域分别设计3种注浆改造方案(地面径向射流造孔技术、地面定向水平分支造孔技术、井下定向水平分支造孔技术)并进行吨煤成本计算,对首采区突水系数7>0.06MPa/m的区域进行奥灰顶部全面注浆加固改造,改造层平均厚度14.83m,需增加成本最低约7.46元/t。

注浆改造工程结束后，对注浆改造效果进行探查与验证，需达到注浆改造的标准，则突水系数降可至0.06MPa/m以下，将解放首采区5=煤资源量3233.99x 104t,实现5=煤的带压开采。

5小结
(1)井田内隔水层厚度较小,煤层底板承受奥灰水压高,突水系数大于0.06MPa/m,开采前需采取针对性防治水技术措施，方可进行5=煤的带压开采。

(2)奥灰顶部地层充填带可考虑作为隔水层进行利用。

该井田奥灰上段15m作为隔水层利用时5=煤突水系数为0.03-0.16MPa/m,平均0.07MPa/m。

突水系数小于0.06MPa/m的区域面积约为11.02km2,突水系数大于0.06MPa/m的面积约为67.41km2,较该层不可利用的情况下突水系数不小于0.06MPa/m的区域面积减少了10.57km2；
(3)针对井田内5=煤突水系数7>0.06MPa/m区域的带压开采防治水总体思路为5=煤层回采前开展井上下水文地质补充勘探工作，探查奥灰上部地层的水文地质特征，评价其富水性及作为隔水层可利用性:对可利用区段利用其为隔水层,实现5%勺带压开采；对不可利用区段，开展奥灰顶部注浆加固改造工作，增加隔水层厚度，在底板导水通道探查的基础上进行奥灰水害防治，
参考文献：
[1]崔芳鹏，武强，林元惠.等.中国煤矿水害综合防治技术与方
法研究[J].矿业科学学报,2018(3):219-228.
[2]武强，崔芳鹏,赵苏启，等.矿井水害类型划分及主要特征分
析[J].煤炭学报,2013,38(4):561-565.
[3]徐星，李凤琴,王玉和，等.矿井工作面底板水害的防治[J].
煤矿安全,2011,42(7):58-61.
[4]石志远.地面顺层钻进在煤层底板高压岩溶水害区域超前
治理中的应用[J].煤矿安全,2015,46(S1):67-70.
(上接第162页)
(5)稀土的富集主要是原岩受风化淋滤作用的影响，通过粘土矿物对稀土离子的吸附来实现的。

侵入岩体(风化壳)是区内花岗岩风化壳离子吸附型稀土矿床的主要“矿源层”，为区域找矿的主要标志。

参考文献：
[1]毛景文，谢桂青,李晓峰，张长青,梅燕雄.华南地区中生代
大规模成矿作用与岩石圈多阶段伸展[J].地学前缘,2004, 11(1):45-55.[2]华仁民，张文兰,顾晟彦,陈培荣.华南与风化壳型稀土矿床有
关的花岗岩学特征及其演化[J].矿物学报,2OO7(Z1)：17-19. [3]王中刚，赵振华,赵惠兰.华南花岗岩的稀土元素分布模式
[J].地球化学,1980(1):1-12.
[4]张祖海.华南风化壳离子吸附型稀土矿床[J].地质找矿论丛,
1990,5(1):57-71.
⑸李社宏，潘新奎,繆秉魁，姚明，皮乔辉，刘祥，张青伟.离子
吸附型稀土矿床成矿规律及找矿潜力[J].矿物学报，2011 (增刊):253-254.
[6]全志方，陈爱兵.杨青，梁卓.广东省信丰县左坑矿区南坑区
段矿体地质特质[J].中国水运
,2018,18(8):177-179.。