牦牛坪稀土礦床成礦作用淺析

楊義東，黃安虎

牦牛坪稀土礦床成礦作用淺析

楊義東1，黃安虎2

（1.四川省地質礦產勘查開發局物探隊，成都 610071；2. 地質礦產勘查開發局109地質大隊，成都 610100）

牦牛坪稀土礦受哈哈斷裂帶控制，呈帶狀分布，由大脈狀、平行脈狀、網脈狀的稀土礦脈穿插貫通，與周圍交互的堿長花崗巖、英堿正長巖、流紋巖、云煌巖等圍巖構成地質體。霓石英堿正長巖是稀土成礦的物質基礎和富集體，由它演化生成的堿性基性巖脈和方解石碳酸巖脈均為礦（化）脈，代表了先后兩次熱液成礦高潮；含霓石堿性花崗斑巖的生成，宣告了大規模稀土成礦作用結束。本文通過分析控礦地質因素、成礦物質來源、成礦溫壓、成礦時代，探討其礦床成因，總結了成礦模式。。

牦牛坪稀土礦；哈哈斷裂；喜山期；堿性偉晶巖脈

四川省冕寧縣牦牛坪稀土礦為世界特大型稀土礦床，該礦床表現為大型單氟碳鈰礦型稀土礦，易選冶，有害雜質含量低微，礦石質量好，自1988年地方開發以來，各品級稀土精礦產品暢銷國內外，已成為我國西南一個大型稀土礦物原料基地。

牦牛坪稀土礦區位于揚子地臺康滇臺隆西緣攀西裂谷帶的北段，礦區內碳酸巖、堿性基性偉晶巖、花崗斑巖、煌斑巖以及輝綠巖巖墻(脈) 構成了與礦化有關的碳酸巖雜巖；礦產以稀土金屬占優勢，其次為有色貴金屬，由北西向南東大致平行分布三個成礦帶：青納—南河銅、鉛鋅、金成礦帶，哈哈—菜子地金、多金屬成礦帶，冕西稀土成礦帶。此外，還有剛玉、螢石、重晶石等非金屬礦產，都具有很大的潛在經濟價值。

1 成礦地質條件

1.1 控礦地質因素

據研究，牦牛坪廣泛出露的各種堿長花崗巖、流紋巖及副變質巖與礦床無成因聯系，僅具空間關系。南河、雅礱江兩大深斷裂系統和以霓石英堿正長巖株為主體的含礦堿性雜巖體是控礦的基本地質條件。

南河斷裂上盤的次級斷裂——哈哈斷裂帶直接賦存了牦牛坪稀土礦床，更次級的斷裂節理帶為礦體和礦脈提供了大量的生成空間。富堿富稀土的深源巖石在喜山期受上升熱流作用而熔融沿深斷裂上升定位，形成霓石英堿正長巖，它帶來了地幔稀土和揮發組分，導致牦牛坪稀土礦床的形成。

1.2 成礦物質來源

牦牛坪巖漿巖分布甚廣，已查明有澄江、海西、印支、燕山及喜山各期，以燕山期侵入巖規模最大。出露的主要有海西期基性噴發巖，印支期酸性侵入巖，燕山期酸性、中酸性噴出、侵入巖和喜山期以霓石英堿正長巖巖株為主體的堿性雜巖體侵入巖。

綜合研究顯示，區內酸性、堿性巖漿巖，其特征、產狀、成因與稀土礦產的成因聯系密切，以成巖時代可分為燕山期流紋巖-堿長花崗巖系列和喜山期含礦堿性雜巖體。

1.2.1 燕山期流紋巖-堿長花崗巖系列

本系列巖漿巖呈北東向帶狀展布，流紋巖分布于礦區東部，位于堿長花崗巖基與泥盆系變質巖之間。

堿長花崗巖為冕西復式巖基的一部分，礦區內出露的巖體有紫紅色堿長花崗巖（Kγ53-1a）、淺灰色中細粒堿長花崗巖（Kγ53-1b）、文象堿長花崗巖（Kγ53-1c），它們以先后順序侵入，總體西傾，傾角70°左右。前者分布于礦區西緣，次者縱貫礦區，后者穿插于次者中。

紫紅色堿長花崗巖稀土總量平均255.9×10-6，輕稀土（LREE）含量大于重稀土（HREE），LREE/HREE=2.44，淺灰色堿長花崗巖和文象堿長花崗巖具有較高的稀土含量，平均分別為392.74×10-6和439.67×10-6，輕稀土含量相對較高，LREE/HREE分別為3.96和4.32，球粒隕石標準化REE分布曲線為略向左傾斜的“海鷗”形，意味著該系列巖石可能是殼源巖漿分異作用的產物。

1.2.2 喜山期含礦堿性雜巖體

該雜巖體巖石組合有云煌巖、輝綠巖、霓石英堿正長巖、正長霓輝偉晶巖、重晶霓輝偉晶巖、方解石碳酸巖、含霓石堿性花崗斑巖等。其中以霓石英堿正長巖為主體，呈巖株狀產狀。

1）霓石英堿正長巖（Xγ61）

霓石英堿正長巖中的稀土礦物以氟碳鈰礦為主，稀土元素含量較高，其平均含量3363.5×10-6，巖石的輕稀土含量遠大于重稀土，LREE/HREE平均33.43。在巖石REE球粒隕石標準化曲線圖上呈較陡的右傾曲線，說明巖石的形成源地較深，經歷的巖漿分異較弱，其形成與礦區廣泛分布的堿長花崗巖關系不大。

2）堿性基性偉晶巖脈（ρ）

以重晶霓輝偉晶巖脈為主，少量正長霓輝偉晶巖及細—粗晶的重晶霓輝石脈。堿性基性偉晶巖脈主要由霓輝石、重晶石、螢石、石英、黑云母、正長石、氟碳鈰礦、氟碳鈣鈰礦、硅鈦鈰礦等組成；重晶霓輝偉晶巖（包括細粒結構的重晶霓輝石脈、黑云母霓輝石脈）礦化普遍較強，常形成富礦脈，而且分布也較廣泛。

3）方解石碳酸巖脈（Xc）

一是半隱伏脈狀，主要沿雜巖體中心部位侵入，二是少量結晶分異團塊，賦存于厚大的重晶霓輝偉晶巖，它是由重晶霓輝偉晶巖結晶分異演化而來。

方解石碳酸巖脈，礦化一般中等至較弱，多形成貧礦石或只具礦化，但在礦物成分較復雜的情況下也有富集地段。

4）含霓石堿性花崗斑巖脈（γπ）

該巖脈切穿了重晶霓輝偉晶巖和方解石碳酸巖脈，普遍具弱黃鐵礦化，也有少量鉬、鉛硫化物細脈貫入其微細裂隙中。

堿性雜巖體各種巖石REE含量均較高，達到815.76×10-6～4826×10-6，∑Ce/∑REO91.87%～96.75%，屬∑Ce強選擇配分型，∑Ce/∑Y11.3～29.55倍，LREE配分89.03%～94.74%（Ce/Yb）N=24～74，（La/Yb）N=36～155，（La/Sm）N=6.26～12.04反映了LREE強烈富集和極度分餾。球粒隕石標準化稀土元素型式曲線向右陡傾的特征與堿性強、揮發分高的地質環境相一致，具有明顯的幔源特征。

1.3 成礦溫壓

據施澤民等人研究堿性基性偉晶巖型礦脈主要形成溫度為365～＞600℃，而且由脈體邊部向核心部位溫度由高（＞600℃）到低（365～＞600℃）變化；方解石碳酸巖的形成溫度在160～415℃之間，校正溫度在235＞600℃；袁忠信等人在研究礦脈中石英、螢石、方解石和氟碳鈰礦的原生流體包裹體時，測得350～470℃和116～250℃兩個溫度區間，屬于熱液作用的溫度范圍；袁忠信等人研究牦牛坪稀土礦床礦脈中的螢石、石英等礦物時，對礦物中富含CO2和H2O的三相包裹體測定均一溫度、鹽度和各相體積比計算，得到流體包裹體的均一壓力為25～37Mpa，按30Mpa/km地壓梯度估算，礦物形成時的上覆壓力大約相當于0.8～1.2km深度的壓力。

上述研究證實，牦牛坪稀土礦床在淺層地質環境中，經歷了長期和多期次的形成過程，為含礦細網脈穿切含礦大脈以及同一脈內礦物多世代熔蝕交代，而形成的中低溫熱液型礦床。

1.4 成礦時代

含礦堿性雜巖體所侵入的最年輕圍巖-文象堿長花崗巖之同位數絕對年齡為78Ma，表明前者應當為燕山期之后產物。據袁忠信等人研究，英堿正長巖中鋯石Pb同位數年齡為12.2～22.4Ma；施澤民等人測得礦脈中黑云母、鎂鈉鐵閃石K-Ar同位數年齡值為27.8～40.30Ma。上世紀七十年代281部隊曾測得牦牛坪礦區釷石絕對年齡為23Ma，顯然，成礦時代為喜山期無疑。

綜上所述，牦牛坪稀土礦床的成礦地質條件主要有：

1）地臺邊緣裂谷帶以及裂谷封閉后的深斷裂和次一級的斷裂破碎帶；

2）喜山期英堿正長巖巖漿活動；

3）富堿和稀土的基底層巖石；

4）中低溫淺成近地表的熱液活動；

5）大量LREE、F、CO2、H2O等隨熱液帶來，揮發分直接與稀土結合形成氟碳鈰礦，并有助于礦物緩慢而充分結晶；

6）礦液定位后有穩定的構造環境。

2 成因過程及成礦模式

礦床所處的揚子地臺西緣處于活動狀態，于喜山期定型就位釋壓，產生的負壓效應可能使“異常地幔體”局部活化，區內發育的近南北向深斷裂成為巖漿和礦液運移的通道，大量下地殼及地幔物質和熱液沿南河等深大斷裂上侵到地殼淺部的哈哈次級斷裂帶中成巖成礦。英堿正長巖是地幔上升熱流作用下地殼巖石遭熔融、上侵、冷凝結晶而形成的，從地幔分異出來除熱流外還有大量的K、Na、F、CO2、SO2以及LREE。它們熔融改造了英堿正長巖源區巖石，上升巖漿同時更富集稀土元素。英堿正長巖分出的含熱液和地幔巖漿上升帶來的熱液混為一體，不斷加入，構成一個統一的巖漿-氣成熱液成礦系統。隨著巖漿冷凝結晶，這些堿金屬、揮發分和稀土元素進入熱液，形成牦牛坪巖漿-氣成熱液充填的多金屬單一氟碳鈰礦型稀土礦床（圖1）。

成礦模式示意圖

3 結論

本文通過對牦牛坪稀土礦床成礦作用的淺析，得到如下認識：

1）牦牛坪稀土含礦帶嚴格受哈哈斷裂帶控制，呈帶狀分布，與周圍交互的堿長花崗巖、英堿正長巖、流紋巖、云煌巖等圍巖構成地質體，主要含礦巖脈為堿性基性偉晶巖和方解石碳酸巖兩大類。

2）霓石英堿正長巖是稀土成礦的物質基礎和富集體，由它演化生成的堿性基性巖脈和方解石碳酸巖脈均為礦（化）脈，代表了先后兩次熱液成礦高潮；含霓石堿性花崗斑巖的生成，宣告了大規模稀土成礦作用結束。

3）大量地幔物質和熱液，沿南河等深大斷裂上侵到哈哈次級斷裂帶中成巖成礦，地幔熱流在上升過程中與圍巖發生熔融、上侵、冷凝結晶，分異出來的熱液與地幔巖漿上升帶來的熱液混為一體，構成一個統一的巖漿。隨著巖漿冷凝結晶，這些堿金屬、揮發分和稀土元素進入熱液，形成牦牛坪巖漿-氣成熱液充填的多金屬單一氟碳鈰礦型稀土礦床。

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Preliminary Analysis of the Maoniuping REE Mineralization

YANG Yi-dong1HUANG An-hu2

(1- Geophysical Exploration Team, SBGEEMR, Chengdu 610072; 2- No.109 Geological Team, BGEEMRSP, Chengdu 610100)

The Maoniuping REE deposit is controlled by the Haha fracture zone and occurs as large vein, stockwork in alkali-feldspar granite, felsic alkali syenite, rhyolite and minette. Aegirine felsic alkali syenite is the material base of REE mineralization and host rock. Basic and calcite carbonate dikes derived from aegirine felsic alkali syenite represent two stages of geothermal mineralization. Aegirine granite emplacement means the end of large-scale REE mineralization. This paper has a discussion on ore genesis and metallogenic model of the Maoniuping REE deposit.

Maoniuping REE deposit; Haha fracture; Himalayan epoch; alkaline pegmatite dike

2020-06-29

楊義東（1984-），男，成都人，工程師，主要從事地質調查與礦產勘查（旅游地學）相關工作

P618.7

A

1006-0995（2020）04-0594-03

10.3969/j.issn.1006-0995.2020.04.014