鄒新勇，陳斌鋒，劉孝濱（贛南地質(zhì)調(diào)查大隊(duì)）

華南離子型稀土礦地貌與風(fēng)化殼特征

鄒新勇，陳斌鋒，劉孝濱（贛南地質(zhì)調(diào)查大隊(duì)）

在離子型稀土礦開(kāi)采的過(guò)程中會(huì)對(duì)地質(zhì)環(huán)境、大氣環(huán)境、水體環(huán)境、土壤環(huán)境構(gòu)成損傷，而要防治各類(lèi)損傷需要在對(duì)離子型稀土礦的地貌和風(fēng)化殼特征進(jìn)行準(zhǔn)確、全面了解的基礎(chǔ)上，進(jìn)行工藝技術(shù)的改進(jìn)和安全管理的強(qiáng)化，在此背景下，本文針對(duì)華南離子型稀土礦地貌與風(fēng)化殼特征展開(kāi)研究，為全面認(rèn)識(shí)華南離子型稀土礦的特征，進(jìn)而有效的降低開(kāi)采中的污染程度做出努力。

離子型稀土礦；地貌特征；風(fēng)化殼特征

前言

華南離子型稀土礦是以陽(yáng)離子狀態(tài)在黏土礦物表面吸附的風(fēng)化殼稀土礦，具有廣泛分布、品位較高、但放射性活度較低的特點(diǎn)，由于其在冶金、軍事等傳統(tǒng)領(lǐng)域中應(yīng)用空間廣闊，所以被稱(chēng)為“新材料之母”“工業(yè)維生素”等，對(duì)華南離子型稀土礦的地貌和風(fēng)化殼特征展開(kāi)研究，不僅可以提升其利用效率，而且可以降低開(kāi)采過(guò)程中造成的污染，所以具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。

1　華南離子型稀土礦的地貌特征

稀土成礦母巖地貌對(duì)風(fēng)化殼稀土礦具有顯著的控制作用，現(xiàn)階段人們結(jié)合含礦母巖的出露高程、切割深度等將成礦母巖地貌劃分為低山-丘陵地貌類(lèi)型和丘陵地貌兩種，而丘陵地貌按照高度可以劃分為300m以下的低丘、300～400m的中丘、400～450m的高丘三種類(lèi)型，其產(chǎn)狀特征分別為5～20°、10～25°、15～30°［1］。華南離子型稀土礦化母巖的地貌形態(tài)主要以饅頭狀為主，但由于母巖后期斷裂構(gòu)造和第四紀(jì)新構(gòu)造發(fā)育程度存在差異，所以在不同地貌亞類(lèi)的現(xiàn)代沖溝發(fā)育程度并不完全一致，這也導(dǎo)致具體地貌形態(tài)的饅頭狀形態(tài)規(guī)模、完整性與其組合特征會(huì)存在不同，華南離子型稀土礦的微地貌形態(tài)呈現(xiàn)出多樣化的特點(diǎn)，如風(fēng)化殼奇峰、寶塔、陡壁、沖溝幽谷等。從隨著各類(lèi)型地貌高度的不斷增加，地貌形態(tài)會(huì)呈現(xiàn)出逐漸簡(jiǎn)單的趨勢(shì)，換言之在母巖出露高程不斷增加、切割深度不斷加大的過(guò)程中，現(xiàn)代沖溝發(fā)育程度會(huì)表現(xiàn)出減弱趨勢(shì)，微地貌特征逐漸縮減，第四紀(jì)沖積物存在量縮減，地貌形態(tài)組合分離程度降低。

2　華南離子型稀土礦風(fēng)化殼的特征

雖然華南離子型稀土礦成礦母巖風(fēng)化殼形成的時(shí)間和暴露的時(shí)間均存在差異，但現(xiàn)保存的風(fēng)華殼都是第四紀(jì)以來(lái)的產(chǎn)物，而且仍處在生成-破壞-再生成-再破壞的循環(huán)往復(fù)之中，風(fēng)華殼的特征主要表現(xiàn)在以下方面：

2.1風(fēng)化殼面型特征

風(fēng)化殼的所屬類(lèi)型，主要取決于具體的山頭、山腰、山腳微地貌因素，通過(guò)對(duì)其類(lèi)型劃分可以對(duì)其相對(duì)發(fā)育程度進(jìn)行判定，進(jìn)而定位離子型稀土礦，現(xiàn)階段結(jié)合各微地貌因素的特點(diǎn)，將風(fēng)華殼劃分為以下類(lèi)型：①全復(fù)式，其在低丘地貌類(lèi)型的母巖中廣泛存在，此類(lèi)風(fēng)化殼發(fā)育良好，幾乎將母巖全部覆蓋，基巖出露的可能性非常低，可直接與第四紀(jì)沉積物接壤，厚度較大，如贛南安西巖體風(fēng)化殼厚度大于30m，礦體厚度近10m［2］。②裸腳式，其在中丘或高丘地貌類(lèi)型的母巖中分布較廣，此類(lèi)風(fēng)化殼除山腳出露率較高萬(wàn)其他微地貌幾乎均被風(fēng)化殼覆蓋，相比全復(fù)式其與溝系中的第四系連接程度及厚度較不理想。③殘留式，其在高丘或陡峭地貌母巖中分布較廣泛，其基巖出露的部位除山腳外，在山腰和山頭也較為常見(jiàn)，其自身的連續(xù)性以及與溝系中的第四系的連接程度均較不理想。

2.2風(fēng)化殼剖面特征

風(fēng)化殼完整的垂直剖面從上而下可分為以下幾種，其具體的厚度受母巖地貌類(lèi)型等因素的差異影響而不同，但在相接的部位均為漸變過(guò)渡。

（1）表土層，位于全風(fēng)化層的上部，其按照顏色、結(jié)構(gòu)、物質(zhì)成分等方面可以劃分成以下子結(jié)構(gòu)層：①風(fēng)化殼頂部的腐殖層，植物根部可達(dá)甚至貫穿，受腐殖質(zhì)多少的影響，其具有灰黑色、黑褐、紅褐色等顏色，此層結(jié)構(gòu)松散、稀土含量非常低，通常在0.03%以下，厚度不超過(guò)30cm；②腐殖層下部的紅色粘土層，較大本木植物的根本可達(dá)，其顏色會(huì)因自上而下鐵質(zhì)含量的減少不斷變淺，因粘土含量較大所以其固結(jié)性相對(duì)理想，但其稀土含量通常在0.05%以下，其與腐殖層厚度累計(jì)在0.5～1.5m之間［3］。③風(fēng)化殼離子吸附型礦體層與非礦蓋層過(guò)渡位置的紅色粘土化層，其主要有淺黃色和淺肉紅色，由于粘土成分相對(duì)較少，所以固結(jié)性較低，自上而下不規(guī)則蠕蟲(chóng)狀高粘土小團(tuán)塊的分布數(shù)量會(huì)不斷增多，其稀土含量在0.05～0.1%之間，厚度可達(dá)1～3m。

（2）全風(fēng)化層，其主要成分為高嶺石、石英、水云母和其他難解離的巖石副礦物，顏色以錢(qián)荒、灰白、肉紅為主，由于粘土含量較少，所以其結(jié)構(gòu)相對(duì)分散，離子吸附型稀土礦體的分布相對(duì)較多，具體的厚度通常在1～30m之間。

（3）半風(fēng)化層，此層稀土含量較少，通常難以滿(mǎn)足現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)的實(shí)際需要，其下為新鮮基巖，所以通常被視為離子吸附型稀土礦體的底板層，其厚度在1～10m之間，在此層中長(zhǎng)石解離很不完全。

2.3風(fēng)化殼的化學(xué)成分特征

風(fēng)化殼主要含有原生礦物和表生礦物成分，前者會(huì)隨著垂直剖面自上而下而不斷的減少，而后者則相反，可以此判斷風(fēng)化殼的發(fā)育程度；另外，可以根絕粘土礦物中水云母、蒙脫石、埃洛石、高嶺石等礦物的含量對(duì)風(fēng)化殼發(fā)育程度進(jìn)行判斷；華南離子型稀土礦風(fēng)化殼屬于硅鋁質(zhì)粘土型風(fēng)化殼，其化學(xué)化學(xué)成分與寒冷氣候下的巖屑型風(fēng)化殼、半干旱氣候帶下的富硫酸鹽-碳酸鹽型風(fēng)化殼、濕熱氣候條件下的磚紅土型風(fēng)化殼均存在明顯的區(qū)別［4］。華南離子型稀土礦風(fēng)化殼結(jié)合其SiO2與K2O含量的差異，在SiO2在70%以上時(shí)被稱(chēng)為高硅風(fēng)化殼、在SiO2在62～70%之間時(shí)被稱(chēng)為中硅風(fēng)化殼、在SiO2在62%以下時(shí)被稱(chēng)為低硅風(fēng)華殼；在K2O的含量在2.5%以上時(shí)被稱(chēng)為富鉀風(fēng)化殼、在在K2O的含量在2.5%以下時(shí)被稱(chēng)為貧鉀風(fēng)化殼，另外，在SiO2和K2O均含有的情況下，又會(huì)存在高硅富鉀、高硅貧鉀、中硅富鉀、中硅貧鉀、低硅富鉀和低硅貧鉀等情況，在華南離子型稀土礦中中硅富鉀風(fēng)化殼成礦的頻率最為理想。

結(jié)合風(fēng)化殼化學(xué)成分的含量和變化，人們發(fā)現(xiàn)，在風(fēng)化殼中如果SiO2含量不斷降低，那么在風(fēng)化殼中TiO2和AI2O3含量會(huì)表現(xiàn)出明顯的升高趨勢(shì)，而Si/AI比值會(huì)逐漸降低，另外，在風(fēng)化作用大體相當(dāng)?shù)那闆r下，風(fēng)化殼垂直剖面上平均化學(xué)成分的差異主要反映了母巖成分的差異。不同硅和鉀含量的風(fēng)化殼母巖的分布存在差異，高硅類(lèi)型主要分布在酸性和超酸性斜堿花崗巖和堿長(zhǎng)花崗巖中；中硅類(lèi)型主要分布在酸性-中酸性二長(zhǎng)花崗巖、花崗閃長(zhǎng)巖、變質(zhì)沉凝灰?guī)r中；低硅類(lèi)型主要是石英正長(zhǎng)巖和花崗閃長(zhǎng)巖中。所以可以通過(guò)SiO2含量判斷風(fēng)化殼中殘留石英和鉀長(zhǎng)石的含量。富鉀類(lèi)型主要分布在殘留鉀長(zhǎng)石較多的地域、貧鉀風(fēng)化殼則分布在風(fēng)化殼含鉀長(zhǎng)石少的地區(qū)，但其并不能反映母巖的鉀長(zhǎng)石低，如河嶺風(fēng)化殼。

3　結(jié)論

通過(guò)上述分析可以發(fā)現(xiàn)，現(xiàn)階段人們已經(jīng)認(rèn)識(shí)到華南離子型稀土礦的經(jīng)濟(jì)意義和戰(zhàn)略意義，并有意識(shí)的通過(guò)對(duì)其地貌特征和風(fēng)化殼特征進(jìn)行全面準(zhǔn)確的了解，提升開(kāi)采的實(shí)際效果，降低開(kāi)采過(guò)程中的環(huán)境損傷，這是充分利用華南離子型稀土礦的重要途徑，應(yīng)不斷深入研究。

［1］梁發(fā)輝，黨飛鵬，鄧 軍，李志鵬.江西龍?jiān)磯蔚貐^(qū)花崗巖風(fēng)化殼離子吸附型稀土礦成礦條件與分布特征［J］.礦產(chǎn)與地質(zhì)，2014，04：461～465+ 486.

［2］黃華谷，胡啟鋒，程亮開(kāi)，羅子聲.廣東禾尚田礦區(qū)新類(lèi)型風(fēng)化殼離子吸附型稀土礦的發(fā)現(xiàn)及意義［J］.地質(zhì)與勘探，2014，05：893～901.

［3］劉新星，陳毓川，王登紅，黃 凡，趙 芝.基于DEM的南嶺東段離子吸附型稀土礦成礦地貌條件分析［J］.地球?qū)W報(bào)，2016，02：174～184.

［4］吳繼煒，王 穎，黃長(zhǎng)帥，曾治平.廣西岑溪市波塘地區(qū)稀土礦特征及成礦條件分析［J］.礦產(chǎn)與地質(zhì)，2014，06：679～684+698.

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2016-8-20