0 引言

稀土元素（rare earth elements，REE）是地球化学性质相似的镧系元素和钪、钇等17种金属元素的总称，通常分为 2 组，即铈组和钇组。铈组稀土元素，称为轻稀土元素或铈族稀土元素；钇组稀土元素称为重稀土元素或钇族稀土元素（刘英俊等，1986； Williams-Jones et al.，2012）。在地壳中不同稀土元素丰度差异显著，主要受元素的奇偶效应（OddoHarkins 效应）和不相容性控制（何宏平和杨武斌， 2022）。离子吸附型稀土矿床是中国极其重要的稀土矿床类型（王登红等，2013a），于20世纪60年代末首次在江西省被发现。南岭地区是中国离子吸附型稀土矿床的矿集区（王登红等，2013b）。中国南方离子吸附型稀土矿床为全球提供 90% 的重稀土产量（Roskill，2015；Gulley et al.，2018）。该类矿床一般赋存于花岗岩类和中酸性火山岩风化壳中，在浅变质岩和灰岩风化壳中也可出现（黄华谷等， 2014；李社宏等，2016；赵芝等，2016），前人从不同角度对离子吸附性稀土矿床做了比较深入的研究，部分学者侧重成矿规律和成因机制的研究（张祖海，1990；李社宏等，2011；王登红等，2014，2017，2023；苑鸿庆等，2015；Xu et al.，2017；Li et al.， 2019，2020；Yang et al.，2019；赵芝等，2019；周美夫等，2020；黄玉凤等，2021；付伟等，2022；胡朋等， 2023），部分学者侧重矿床成矿环境、稀土元素迁移的研究（吴澄宇，1989；陈志澄等，1994；池汝安和刘雪梅，2019；谢明君等，2022；冯雨周等，2023），一些国外学者也开展了离子吸附型稀土矿床有关的研究，研究重点涉及离子型稀土矿床的地球化学和岩相学特征、矿床特征和成因、富集规律等（Sanematsu et al.，2013；Berger et al.，2014；Foley and Ayuso， 2015；Sanematsu and Watanabe，2016；Ram et al.， 2019）。前人综合成矿母岩的岩石类型、成矿地质条件、（原）矿石的稀土配分特征，将广东省内离子吸附型稀土矿床划分为 5 种主要类型（杨大欢和肖光铭，2011）。虽然前人已对离子吸附型稀土矿床开展了大量研究工作，但对离子吸附型稀土矿床的成矿母岩特征尚未有系统论述。

本文以与侵入岩体有关的离子吸附型稀土矿床作为重点研究对象，从产出特征、岩石学特征、副矿物特征、稀土元素特征等方面探讨其成矿母岩的主要特征，进而提出利用水系沉积物异常和镧/钇比值作为快速评价离子吸附型稀土矿床的指标。

1 成矿母岩主要特征

1.1 成矿母岩的产出特征

广东省在泥盆纪到中三叠世主要是陆表海，中三叠世末期的印支构造事件导致华南地区向板内构造发展，并发生了较为强烈的岩浆侵入活动。这些地质活动使广东全境转化为大陆，同时也引发了相应的成矿作用。燕山早期，广东处于造山后伸展、减薄的动力学背景中；而在燕山中晚期，则处于太平洋板块俯冲带及其弧后扩张体系中（广东省地质矿产局，1988）。

本文统计广东省内离子吸附型稀土矿床的成矿母岩，发现其主要形成于晚侏罗世，其次有三叠世、早侏罗世、早白垩世、奥陶纪和晚白垩世共 6 个时期。晚侏罗世成矿母岩最多，面积最大，约占镧、钇水系沉积物异常总分布面积的70%以上；次为早侏罗世和早白垩世，分别占异常面积的 13% 和 15%。成矿母岩主要形成于晚侏罗世，即形成时处于造山后伸展、减薄的动力学背景。

成矿母岩可呈独立小岩株形式产出，也可呈大型复式岩体（岩基）的边缘相或晚期相产出，或以小岩枝或小岩株形式侵入复式岩体内部。大多数成矿母岩会伴生钾长石化、云英岩化、钠长石化、萤石化、绢（白）云母化和碳酸盐化等交代蚀变现象。岩体的岩相分带比较明显，可分为内部相、过渡相及边缘相 3 个相带。由内部相至边缘相，粒径从粗粒 →中粗粒→中粒→细粒（赵芝等，2017）。

1.2 成矿母岩的岩石学特征

广东省境内的离子吸附型稀土矿床主要的成矿母岩为侵入岩、火山岩和次火山岩，其次为混合岩（杨大欢和肖光铭，2011）。已知稀土矿床成矿母岩主要是花岗岩类，此外还包括一部分长英质火山岩以及少量的混合岩等。成矿母岩在岩石类型上，出现了白云母碱长花岗岩、黑云母（二云母）碱长花岗岩、含石榴石二长花岗岩、黑云母二长花岗岩和黑云母似斑状花岗岩等多种类型（赵芝等，2017），但以黑云母（二长）花岗岩（图1、图2）最为常见。成矿母岩新鲜岩石大多呈灰白色，略带浅肉红色，风化后为黄灰色和褐黄色，以粗粒及中粒花岗结构为主，有时出现钾长石斑晶构成似斑状结构，主要矿物成分为钾长石、斜长石、石英和黑云母。斜长石呈半自形—自形板状，聚片双晶发育，一级灰白干涉色，负低凸起，部分被包含于斑晶中，常见不均匀绢云母化（图2a~e）。次生矿物主要为绿泥石（交代黑云母）、绢云母（交代斜长石）（图2d~e）。局部见有绢云母集合体沿裂隙分布（图2d），后期碳酸盐沿裂隙沉淀（图2e），见有黄铁矿发育（图2f）。

a，b—粗粒似斑状黑云母花岗岩；c，d—中粒斑状花岗岩

1.3 成矿母岩的副矿物特征

据有关成矿母岩副矿物资料统计，不同时代、不同成因成矿母岩的副矿物特征存在一定的差异 （广东省地质矿产局，1988）。早古生代成矿母岩主要为混合岩化花岗岩，其中副矿物种类多达 10 余种，包括石榴石、钛铁矿、磷灰石、锆石等。在这个时期，石榴石和钛铁矿的含量最高，其次是磷灰石和锆石。三叠纪成矿母岩中的花岗闪长岩副矿物种类多，但总含量很低，其组合为榍石、磷灰石和锆石。而二长花岗岩类副矿物种类不多，但总含量较高，组合为磁铁矿、磷灰石、榍石、褐帘石和锆石，其中磁铁矿的含量远高于其他副矿物。早侏罗世成矿母岩的副矿物种类多，可达30多种，组合较复杂，有磁铁矿、钛铁矿、锆石、磷灰石、褐帘石以及磁铁矿、锆石、榍石等组合类型。副矿物总量较高，其中磁铁矿的含量远高于其他矿物。晚侏罗世成矿母岩中的副矿物种类多达 77 种，总平均含量稍高，磁铁矿和钛铁矿的含量远高于其他副矿物。早白垩世成矿母岩中的副矿物含量有 20 余种，总量较高，其组合为磁铁矿、磷灰石、锆石、榍石、褐帘石，金属矿物普遍出现且含量高。晚白垩世成矿母岩的副矿物种类达 39 种，副矿物总含量不高，但磁铁矿和钛铁矿的含量相对较高。总的来说，不同地质时期主导的副矿物种类有所不同，这可能与不同地质时期的地球化学条件和构造环境有关。

a~d—斜长石聚片双晶发育；c~e—不均匀绢云母化；e—后期碳酸盐沿裂隙沉淀；f—黄铁矿发育； Qz—石英；Pl—斜长石；Bt—黑云母；Ser—绢云母；Chl—绿泥石；Cal—方解石；Py—黄铁矿

根据广东省区域地质志（广东省地质矿产局， 1988）部分成矿母岩的副矿物含量数据，发现具有以下特征：相比其他副矿物，磁铁矿含量特别高，最高可达 7866×10^-6；锆石含量较高，一般为几十到 100×10^-6；独居石含量较低，一般为1×10^-6~10×10^-6； 磷钇矿含量极低。磷灰石、绿帘石、褐帘石、榍石含量变化幅度大。以褐帘石为例，含量最高为119.2× 10^-6，最低为 0.7×10^-6。很明显，磷钇矿、褐帘石、磷灰石、独居石等稀土矿物在岩体中的含量都不高。

2 成矿母岩的稀土元素特征

2.1 稀土元素球粒陨石标准化型式图特征对比

本次研究是以野外调查采集的样品分析结果为基础，与前人样品分析结果进行分析对比，主要对比同一岩体中轻稀土与重稀土矿点稀土元素配分差异，同一时期含矿岩体与非含矿岩体稀土元素特征差异。本次研究采集的风化壳样品稀土元素分析结果见表1，收集前人的岩体稀土元素结果见表2，特征值见表4。

2.1.1 同一岩体轻稀土矿点与重稀土矿点的稀土元素特征

新兴岩体主要出露于阳东塘坪镇—新兴车岗镇一带，出露面积 1343.3 km²，为北东东向大岩基，主要岩性为黑云母二长花岗岩（广东省地质局， 1963^①）。猴珠龙岩体主要出露于乳源县，出露面积 125 km²，主要岩性为中粒黑云母花岗岩（广东省地质局，1982^②）。本次研究分别在新兴岩体、猴珠龙岩体出露范围内选择 4处、2处采集了风化壳样品，结果显示，新兴岩体的轻稀土矿点（ZH3和ZH10）和重稀土矿点（ZH9和DKLD02-1）各2处，猴珠龙岩体的轻稀土矿点（ZH4）和重稀土矿点（ZH6）各 1 处。从稀土元素球粒陨石标准化模式图可知，轻稀土矿点与重稀土矿点的曲线几乎平行，都是Ce负异常和 Eu负异常，区别是重稀土矿点的重稀土元素曲线更加平缓（图3）。轻稀土矿点与重稀土矿点的稀土球粒陨石曲线相似，推测两类矿床的稀土元素没有发生明显分异。

2.1.2 与前人已知富稀土岩体的稀土元素特征对比

本次研究轻稀土矿点的稀土元素与前人已知矿床所在岩体的稀土元素主要存在两点区别（图4）：前者稀土元素含量普遍高于后者；前者稀土元素呈现 Ce 负异常和 Eu 负异常，而后者稀土元素仅呈现 Eu 负异常。二者的共同点是模式图呈现右倾型式，形态完全一致（排除风化造成的因素）。出现 Ce负异常是由于本次样品全为风化壳样品，其异常是由于Ce更易于风化流失所致。

注：数据来源：广东省地质矿产局（1988）。

2.1.3 不同时代岩体的稀土元素特征

不同时代岩体的稀土元素曲线大致类似（图5），均呈现右倾型式，且表现为 Eu 负异常。不同之处有两点：晚白垩世的雪山嶂岩体 Eu 负异常不明显；中志留世的合水岩体呈现 Sm 正异常。岩体稀土元素含量见表3。轻、重稀土及不同时代离子吸附型稀土矿床的成矿母岩标准化配分曲线无本质差别，据此推测其成矿母岩来源或形成背景基本一致。

2.2 稀土元素主要参数特征值

17 个风化壳样品（表4）的∑REE 为 586×10^-6~9710×10^-6，平均为 3592×10^-6。LREE/HREE 在一定程度上反映稀土元素的分异程度，本次研究样品的 LREE/HREE 比值为 0.77~4.66，相对而言，新兴岩体分异程度最低，龙川—罗浮岩体分异程度最高，重稀土亏损。根据 δEu 值，龙川—罗浮、莲花山、贵东、铜罗顶、新丰江、古斗山岩体的 Eu为中度亏损，为 S 型花岗岩；猴珠龙、腰鼓、山口顶、径尾、碣石岩体的 Eu 强烈亏损，为碱性花岗岩；新兴岩体由于面积较大，S 型花岗岩和碱性花岗岩都有出露。（La/ Yb）_N 反映曲线的倾斜程度，（La/Yb）_N 为 2.11~26.52，平均为 9.25，说明曲线为右倾斜，富集轻稀土。（La/Sm）_N反映轻稀土之间的分馏程度，该值越大，轻稀土越富集。（La/Sm）_N为 1.70~4.77，龙川— 罗浮岩体表现出轻稀土最富集。

3 离子吸附型稀土矿床的主要特征及快速评价指标

3.1 离子吸附型稀土矿床的矿体产出特征

通过对广东省境内典型的离子吸附型稀土矿床剖面结构分析，发现矿体剖面由上至下可分为 4 部分：残坡积层、全风化层、半风化层和微（未）风化层（图6）。各层之间无明显界面，呈渐变过渡关系。由于受风化剥蚀程度不同和具体出露条件差异，不同风化壳剖面的层厚差异较大。矿体在垂直剖面上形态较为简单，总体随地形波浪起伏呈似层状产出，向山脊两侧伸展。即矿体在纵横方向上的形态和产状是以山脊向两侧倾斜，沿山脊倾伏。分布多为隐伏、半隐伏状，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，形态多为长条状、椭圆状、豆荚状。

矿体主要富集于全风化层，随着深度变化，矿石品位具上下贫、中间富的特征，表明稀土从风化壳上部淋滤到中下部沉淀富集（马英军和刘丛强， 1999；Bao and Zhao，2008）。酸性淋滤作用是风化壳剖面上 REE 富集分异主要控矿因素（包志伟， 1992）。矿体富集程度主要与成矿母岩、风化壳、地形地貌、气候等有关，即成矿母岩富含易风化的稀土元素载体矿物、风化壳发育且保存良好、低缓丘陵地形地貌、湿热潮湿雨多的气候，更有利于稀土富集。

3.2 离子吸附型稀土矿床稀土元素赋存形式

成矿母岩稀土元素含量及赋存状态是离子吸附型稀土矿成矿床的物质基础（杨大欢和肖光铭， 2011）。前人研究结果表明，稀土元素可以进入到 250种以上的矿物中，其中稀土含量大于5.8%以上的矿物有 50~65 种，它们可以看成是稀土元素的独立矿物。重要的稀土矿物主要是氟碳酸盐及磷酸盐（刘英俊等，1986；王瑞江等，2015）。成矿母岩中的稀土元素主要赋存于易风化的长石、褐帘石、榍石等矿物中，火山岩中稀土元素主要呈分散状态存在（陈炳辉和俞受鋆，1995；广东省地质矿产局， 1988）。稀土元素在矿石中的赋存状态可分为4种：矿物相、类质同象分散相、呈不溶的氧化物或氢氧化物胶体附着相以及呈可交换的水合阳离子形式被黏土矿物吸附的吸附交换相（池汝安等，1995）。通过对离子吸附型矿床稀土元素赋存形式研究，稀土元素在风化壳中除了有少量呈独立矿物和类质同象形式外，绝大部分呈离子状态吸附于全风化层中的黏土矿物表面（池汝安等，1995；于方和魏绮英，1997；池汝安和田君，2007）。如果成矿母岩中稀土元素赋存在易风化矿物（如长石、云母、角闪石、榍石、磷灰石、褐帘石和氟碳酸盐类矿物）中，对成矿最有利；如果成矿母岩中稀土元素赋存在不易被风化的矿物（如独居石、磷钇矿、褐钇铌矿等矿物）中，则不利于成矿（杨岳清等，1981）。

广东省境内的离子吸附型稀土矿床的矿石矿物组合主要为黏土矿物、长石、石英及云母，黏土矿物主要为高岭石、埃洛石、水云母、蒙脱石、三水铝石，副矿物主要有磁铁矿、赤褐铁矿、钛铁矿、独居石、磷钇矿、褐钇铌矿（广东省地质矿产局，1988）。可以看出大量前人重点研究的主要稀土矿物，仍然以副矿物形式存在，并未随着风化作用的进行发生风化蚀变而在黏土矿物中发生富集，未能成为形成离子吸附型矿床的主要成矿物质来源。

通过对几十个含矿岩体副矿物进行分析发现，一般副矿物都以磁铁矿、钛铁矿为主，含稀土副矿物总含量低，所有副矿物中稀土元素的总量与形成矿体的稀土总量相差很大；结合稀土元素在岩浆分异过程中的富集情况及其亲钙离子的特性等因素，推测形成离子吸附型稀土矿床的稀土元素有相当一部分是以离子态存在于硅酸盐矿物中，如长石和云母中的类质同象物。

3.3 矿床快速评价指标

3.3.1 稀土矿床快速评价手段

水系沉积物地球化学是研究水系沉积物勘查的方法与技术，并通过大规模系统的水系沉积物采样及分析，研究水系沉积物中元素迁移、分布、富集的规律及其与基岩和矿化之间关系的科学。本研究以广东省 1∶20 万水系沉积物地球化学异常为依据，将镧（La）和钇（Y）分别作为轻稀土和重稀土的代表元素，筛选了 34 处稀土异常工作区，开展了调查、采样及异常查证工作。野外调查时主要观察异常区的风化壳出露情况，并根据露头情况进行风化壳样的采集，样品送实验室测试分析后再与前人的异常进行对比。采样方法是采用人工剥土或人工冲击钻在岩体风化壳中采样。139件样品分析结果显示，101 个样品达到边界品位（≥0. 02%），占送样总数的 74.8%；71 个样品达到工业品位（≥0. 04%），占送样总数的 51.1%，新发现韶关乳源、汕尾碣石、河源东源等多个离子吸附型稀土矿找矿靶区。因此，水系沉积物地球化学异常可以用于快速圈定离子吸附型稀土矿床找矿靶区。同时，我们发现水系沉积物的 La异常区并不一定对应轻稀土矿床，Y异常区并不一定对应重稀土矿床，即水系沉积物的稀土元素异常并不能确定离子吸附型稀土矿床的配分类型。

因此，水系沉积物地球化学是圈定离子吸附型稀土矿床找矿靶区的的一种经济、高效、快速的手段，可以用于离子吸附型稀土矿床空白区的快速评价。同时，该方法并不能确定离子吸附型稀土矿床的配分类型。

3.3.2 稀土配分类型快速评价指标

由于水系沉积物稀土元素地球化学异常无法准确指示离子吸附型稀土矿床的配分类型，因此，我们尝试以La/Y值作为稀土矿床配分类型的指标。本次研究对广东省境内 22 个岩浆岩风化壳样品进行了配分分析，La 和 Y 分析结果及 La/Y 值见表5。从稀土配分类型看，6个为重稀土矿，16个为轻稀土矿。研究发现重稀土矿床的 La/Y 值为 0.28~0.55，平均值为 0.36；轻稀土矿床的 La/Y 值为 0.70~3.31，平均值为 1.91。据此，笔者提出以 La/Y 值作为快速评价稀土配分类型的指标：La/Y值小于0.60 的为重稀土矿床（点），La/Y值大于0.60的为轻稀土矿床（点）。

根据此评价指标，对新丰左坑、鱼湾和平远仁居等已知配分类型的离子吸附性稀土矿床进行了验证。从表6 可知，这些已知离子吸附型稀土矿床的La/Y值也符合上述指标。因此，初步认为La/Y值可以作为快速评价稀土配分类型的重要指标。

4 结论

（1）离子吸附型稀土矿床的成矿母岩岩石类型主要是花岗岩类，以黑云母（二长）花岗岩为主；其主要形成于晚侏罗世，其次有三叠世、早侏罗世、早白垩世、奥陶纪和晚白垩世等。

（2）成矿母岩的稀土元素特征：①轻稀土矿床 （点）与重稀土矿床（点）的风化壳样品配分曲线都是 Ce 和 Eu 负异常，推测两类矿床（点）的稀土元素没有发生明显分异。②本次风化壳样品与前人基岩稀土样品存在两点区别：前者稀土元素含量普遍高于后者；前者稀土元素呈现 Ce 负异常和 Eu 负异常，后者稀土元素仅呈现Eu负异常。③不同时代岩体的稀土元素球粒陨石曲线大致类似，都呈现右倾型式，都表现为Eu负异常。

（3）水系沉积物地球化学是圈定离子吸附型稀土矿床找矿靶区的的一种经济、高效、快速的手段，可以用于离子吸附型稀土矿床找矿靶区的快速评价。

（4）初步认为La/Y值可作为快速评价稀土配分类型的重要指标：La/Y值小于0.60的为重稀土矿床（点），La/Y值大于0.60的为轻稀土矿床（点）。

注释

① 广东省地质局 .1963.1∶20 万区域地质测量报告书（开平幅） [R].1‒464.

② 广东省地质局 .1982.1∶20 万区域地质调查报告（韶关幅） [R].1‒261.

参考文献