鄧　賓，陳　彪，鄭國(guó)東，覃建勛

（廣西地質(zhì)調(diào)查院，南寧　530023）

基于多目標(biāo)區(qū)域地球化學(xué)調(diào)查的稀土資源潛力評(píng)價(jià)

鄧賓，陳彪，鄭國(guó)東，覃建勛

（廣西地質(zhì)調(diào)查院，南寧530023）

通過(guò)開(kāi)展廣西北海地區(qū)多目標(biāo)區(qū)域地球化學(xué)調(diào)查，研究了深層土壤稀土元素含量分布特征、異常特征以及異常成因，并對(duì)研究區(qū)稀土儲(chǔ)量進(jìn)行估算。結(jié)果表明，深層土壤La、Ce和Y元素為本異常區(qū)稀土找礦的重要指示元素，其含量與成土母質(zhì)有密切關(guān)系，二疊紀(jì)和三疊紀(jì)侵入巖為主要找礦標(biāo)志；K2O、Na2O、CaO、MgO和鹽基總量等粘土礦物成分為影響離子吸附型稀土富集的重要因素。圈劃出7個(gè)稀土礦遠(yuǎn)景預(yù)測(cè)區(qū)，計(jì)算出預(yù)測(cè)區(qū)稀土礦總儲(chǔ)量達(dá)288.8萬(wàn)t。

多目標(biāo)；地球化學(xué)；稀土；資源潛力評(píng)價(jià)；廣西

多目標(biāo)區(qū)域地球化學(xué)調(diào)查評(píng)價(jià)，是針對(duì)在第四系覆蓋區(qū)開(kāi)展的以基礎(chǔ)地質(zhì)、資源潛力與生態(tài)環(huán)境等為主要內(nèi)容的基礎(chǔ)性調(diào)查與評(píng)價(jià)工作。其主要任務(wù)是系統(tǒng)采集具有代表性的土壤地球化學(xué)樣品，利用大型精密儀器測(cè)定樣品中數(shù)十種無(wú)機(jī)和有機(jī)地球化學(xué)指標(biāo)，編制有關(guān)地球化學(xué)圖件，查明元素地球化學(xué)分布、分配特征，對(duì)發(fā)現(xiàn)的有關(guān)重要元素地球化學(xué)異常進(jìn)行查證，為農(nóng)業(yè)、資源、環(huán)保等多個(gè)領(lǐng)域提供豐富的基礎(chǔ)資料，調(diào)查比例尺為1∶25萬(wàn)。

1　研究區(qū)概況

研究區(qū)位于廣西壯族自治區(qū)南部，南臨北部灣，北接南寧市，東鄰廣東省湛江市，西南與越南毗鄰，地跨東經(jīng)108°00'—109°45'、北緯 21° 20'—22°30'，涉及的城市有欽州市、北海市、玉林市等，面積13 000 km2。本區(qū)地處廣西沿海中低山丘陵地區(qū)、北回歸線以南，屬南亞熱帶季風(fēng)型海洋性氣候，年均氣溫22～23℃，年均降雨量1 600～2 300 mm，土被、植被發(fā)育，四季常青。主要出露地層有志留系、泥盆系、石炭系、二疊系、三疊系、侏羅系、白堊系、新近系、古近系、第四系，其中志留系—二疊系彭久組、三疊系南洪組為海槽相沉積；侏羅系—古近系為陸內(nèi)斷陷盆地沉積；古近系—第四系主要為新生代凹陷沉積。區(qū)內(nèi)侵入巖規(guī)模大、分布廣，主要有華力西期（二疊系）中酸性、酸性侵入巖和印支期（三疊系）中酸性、酸性侵入巖，局部發(fā)育燕山期侵入巖。其中華力西期侵入體分布于中部和東北部，主要為堇青黑云二長(zhǎng)花崗巖、含紫蘇堇青黑云二長(zhǎng)花崗巖，其次為含褐簾黑云角閃二長(zhǎng)（鉀長(zhǎng)）花崗巖；印支期侵入體分布于西北部，主要為堇青黑云二長(zhǎng)花崗巖、含紫蘇石榴堇青石黑云母二長(zhǎng)花崗巖、含紫蘇石花崗斑巖、黑云二長(zhǎng)花崗巖等；燕山期侵入巖僅防城至靈山一帶零星見(jiàn)花崗巖、石英斑巖小巖株或巖脈［1］。研究區(qū)范圍內(nèi)已知礦點(diǎn)主要有錳礦、鐵礦、鈦礦等 （圖1）。

2　樣品采集與分析

本次工作的樣品采集采用雙層網(wǎng)格化布點(diǎn)，分別采集深層和表層土壤樣品：深層土壤采樣密度為1個(gè)點(diǎn)/4 km2，采集地表以下150～200 cm的連續(xù)土柱；表層土壤采樣密度為1個(gè)點(diǎn)/km2，采集地表以下0～20 cm的連續(xù)土柱［1］。采樣物質(zhì)選擇能代表單元網(wǎng)格內(nèi)主要土壤類型的土壤，采樣時(shí)避開(kāi)人為污染和近期搬運(yùn)的堆積土，土壤樣品干燥后過(guò)20目（0.85 mm）篩。本次共采集深層土壤樣品3 383件，組合分析樣品850件，覆蓋總面積達(dá)13 000 km2。

圖1　研究區(qū)地質(zhì)礦產(chǎn)簡(jiǎn)圖Fig.1　Geology and mineral resources map of research area

本次研究涉及到的稀土元素和氧化物均利用大型精密儀器測(cè)定，并嚴(yán)格按照《區(qū)域地球化學(xué)勘查樣品分析方法》［2］要求進(jìn)行，其中La、Ce、Y、Sc等稀土元素和CaO主要采用電感耦合等離子發(fā)射光譜法（ICP-OES），試樣用氫氟酸、硝酸、鹽酸、高氯酸分解并趕盡高氯酸，王水溶解后定容，在全譜直讀ICP光譜儀（Iris advantage）測(cè)定。而K2O、Na2O、MgO等氧化物采用 X射線熒光光譜法（XRF），試料經(jīng)壓力機(jī)壓成片狀，用荷蘭帕納科測(cè)試儀（PANalypical，型號(hào)Axios）測(cè)定熒光強(qiáng)度，并計(jì)算各氧化物含量。樣品分析測(cè)試單位：安徽省地質(zhì)實(shí)驗(yàn)研究所（國(guó)土資源部合肥礦產(chǎn)資源監(jiān)督檢測(cè)中心）。

3　土壤稀土元素區(qū)域地球化學(xué)特征

根據(jù)《礦產(chǎn)資源工業(yè)要求手冊(cè)》［3］，因鈧（Sc）與其他稀土元素性質(zhì)相近，將其劃入稀土類中。本項(xiàng)目對(duì)La—Lu、Sc和Y等17種稀土金屬元素全部都作了分析測(cè)試，數(shù)據(jù)量巨大，因La、Ce、Y、Sc元素異常有較好的代表性，且與稀土總量的相關(guān)性較好，故本文只選取這4種元素作分析研究。

3.1含量分布特征

研究區(qū)深層土壤稀土元素經(jīng)迭代剔除離群數(shù)據(jù)后統(tǒng)計(jì)結(jié)果顯示，各元素離散程度均較大（表1），變異系數(shù)介于29.3%～41.5%，呈不均勻分布?？梢?jiàn)，本區(qū)各元素區(qū)域分布和空間變異特征差異較為明顯，其主要原因可能是研究區(qū)空間上存在不同成土母質(zhì)的原因。從元素的分布形態(tài)來(lái)看，迭代剔除離群數(shù)據(jù)前，La元素服從正態(tài)分布，Ce、Y元素服從對(duì)數(shù)正態(tài)分布，Sc元素呈偏態(tài)分布；但剔除離群數(shù)據(jù)后服從對(duì)數(shù)正態(tài)分布，數(shù)據(jù)符合概率統(tǒng)計(jì)概念，具有統(tǒng)計(jì)意義。

表1　稀土元素參數(shù)特征Table 1　Parametric feature table of REE

計(jì)算K1值，即深層土壤稀土元素平均值與全國(guó)土壤豐度［4］的比值。從K1值變化情況來(lái)看，各元素平均值與全國(guó)土壤豐度值相當(dāng)，各元素K1值從大到小的順序?yàn)閅＞Sc＞Ce＞La。

對(duì)La、Ce、Sc和Y元素的異常區(qū)樣品進(jìn)行加密抽樣分析，抽樣后密度為1個(gè)/km2，共抽取樣品128件，分析項(xiàng)目包括La、Ce、Pr、Nd、Sm、Eu、Gd、Tb、Dy、Ho、Er、Tm、Yb、Lu、Sc、Y 共16種稀土元素。結(jié)果顯示，土壤稀土總量平均值為364×10-6，其中大于離子吸附型礦石邊界品位（500×10-6）的樣品 16件，占總樣品數(shù)的12.50%；總量在（100～300）×10-6的樣品61件，占總樣品數(shù)的47.66%，表明本異常區(qū)土壤稀土元素含量較高，有一定的找礦潛力。

La、Ce、Y、Sc與稀土元素總量的相關(guān)性分析顯示，各元素與總量呈正相關(guān)性（圖2），其中以La、Ce、Y元素較為明顯，相關(guān)系數(shù)分別為0.96、0.67和0.88，Sc元素相關(guān)系數(shù)相對(duì)較低（0.366），表明La、Ce、Y為本異常區(qū)稀土找礦的重要指示元素，Sc元素可作為參考指標(biāo)。

圖2　La、Ce、Sc、Y等4種稀土元素與稀土總量相關(guān)性散點(diǎn)圖Fig.2　Relevance scatter chart of La，Ce，Sc，Y and total REE content

表2　不同成土母質(zhì)稀土元素平均值Table 2　Average REE in different parent materials wB/10-6

圖3　不同成土母質(zhì)稀土元素平均值Fig.3　Average REE in different parent materials

3.2成因分析

成土母質(zhì)是巖石經(jīng)過(guò)風(fēng)化作用后，就地殘積或搬運(yùn)再沉積在地殼表層的，可形成未來(lái)土壤的疏松堆積物［1］。筆者依據(jù)不同形成時(shí)代和巖石類型劃分了研究區(qū)的成土母質(zhì)，統(tǒng)計(jì)了不同成土母質(zhì)深層土壤La、Ce、Y和Sc元素平均值 （表2、圖3），結(jié)果顯示：以二疊紀(jì)和三疊紀(jì)侵入巖母質(zhì)的La、Ce、Y和Sc元素含量均相對(duì)較高；其次為泥盆系灰?guī)r硅質(zhì)巖和石炭系灰?guī)r硅質(zhì)巖母質(zhì)；第四系全新統(tǒng)海積層母質(zhì)的Y元素含量亦比較高。因此，深層土壤中La、Ce、Y和Sc元素含量與成土母質(zhì)有密切關(guān)系，二疊紀(jì)和三疊紀(jì)侵入巖為研究區(qū)稀土主要找礦標(biāo)志。

研究區(qū)位于離子吸附型稀土遠(yuǎn)景調(diào)查區(qū)范圍內(nèi)，離子吸附型稀土礦的稀土元素在全風(fēng)化層內(nèi)以離子吸附相賦存于粘土礦物表面，粘土礦物富集部位，一般為稀土礦化部位，花崗巖風(fēng)化程度高，全風(fēng)化層的厚度大，賦存稀土的可能性大［5-10］。K2O、Na2O、CaO、MgO和鹽基總量與稀土元素相關(guān)性研究結(jié)果（表3）表明，Ce、La元素與K2O、Na2O、CaO、MgO、鹽基總量在0.01水平（雙側(cè)）上均表現(xiàn)為顯著性正相關(guān)，相關(guān)系數(shù)范圍為0.211～0.353，其中Ce、La元素與鹽基總量相關(guān)系數(shù)相對(duì)較大，分別為0.328和0.353；Sc元素與K2O、MgO、鹽基總量顯著性正相關(guān)，相關(guān)系數(shù)分別為0.210、0.263和0.254；Y元素與各粘土礦物成分之間的相關(guān)性相對(duì)較弱，與鹽基總量相關(guān)系數(shù)僅為0.093，但亦在0.01水平（雙側(cè)）上表現(xiàn)正相關(guān)關(guān)系，因此，粘土礦物成分也是影響稀土元素富集的重要因素之一。

3.3異常分布特征

剔除離群數(shù)據(jù)后，用“X（平均值）+1.65×S（標(biāo)準(zhǔn)差）”求得各元素異常下限（表4），圈出研究區(qū)La、Ce、Sc、Y元素及鹽基總量異常區(qū)。由圖4可以看出，各稀土元素的異常套合性比較好，異常濃集中心主要位于工作區(qū)西北部和東北部的花崗侵入巖地區(qū)，其中La元素異常區(qū)主要分布在大寺鎮(zhèn)-太平鎮(zhèn)、大垌鎮(zhèn)-平南鎮(zhèn)以及武利鎮(zhèn)-張黃鎮(zhèn)等地帶，最大值108.30×10-6，異常區(qū)平均值68.66×10-6，為全區(qū)平均值的2.01倍；Ce元素異常區(qū)主要分布在大垌-青塘鎮(zhèn)、陸屋鎮(zhèn)-平南鎮(zhèn)、武利鎮(zhèn)-張黃鎮(zhèn)等地帶，異常區(qū)平均值146.05×10-6，為全區(qū)平均值的2.07倍；Sc元素異常區(qū)以條帶狀呈北東向展布，主要分布在大垌鎮(zhèn)-平南鎮(zhèn)之間，最大值25.22×10-6，異常區(qū)平均值15.67×10-6，為全區(qū)平均值的1.85倍；Y元素異常區(qū)面積相對(duì)較小，主要分布在青塘鎮(zhèn)、煙墩鎮(zhèn)、張黃鎮(zhèn)等地。

表3　稀土元素與粘土礦物成分、鹽基總量相關(guān)系數(shù) （N=850）Table 3　Correlation coefficients of REE，clay mineral composition and total base（N=850）

表4　研究區(qū)土壤稀土元素及鹽基總量異常參數(shù)統(tǒng)計(jì)Table 4　Anomaly parameters statistics of REE and total base in soil of research area

鹽基總量異常區(qū)相對(duì)較分散，主要呈帶狀分布在小董鎮(zhèn)-太平鎮(zhèn)、欽州市-平南鎮(zhèn)等地，最大值為4.09%，異常區(qū)平均值3.28%，為全區(qū)平均值的1.70倍，與各稀土元素異常區(qū)有一定的重合性，主要表現(xiàn)在小董鎮(zhèn)-太平鎮(zhèn)、平吉鎮(zhèn)、煙墩鎮(zhèn)和武利鎮(zhèn)等地。

4　稀土資源潛力評(píng)價(jià)

根據(jù)La、Ce、Sc、Y元素及鹽基總量異常分布，結(jié)合二疊紀(jì)和三疊紀(jì)侵入巖的空間分布特征，圈劃出7個(gè)稀土礦遠(yuǎn)景預(yù)測(cè)區(qū)（圖4），編號(hào)分別為XTbh1、XTbh2、XTbh3、XTbh4、XTbh5、XTbh6和XTbh7，各異常區(qū)異常參數(shù)及礦石儲(chǔ)量計(jì)算見(jiàn)表5。

根據(jù)調(diào)查區(qū)范圍內(nèi)已知礦區(qū)稀土含量及單位面積稀土氧化物總量統(tǒng)計(jì)結(jié)果，含礦巖體風(fēng)化殼均達(dá)2 000 t/km2以上，按此含量標(biāo)準(zhǔn)估算，研究區(qū)稀土礦總儲(chǔ)量達(dá)288.8萬(wàn)t，各稀土元素異常區(qū)均與侵入巖有關(guān)，在各異常區(qū)中，XTbh1和XTbh2號(hào)異常組合元素較多，均為L(zhǎng)a、Ce、Y、Sc和鹽基總量，位于二疊紀(jì)侵入巖地區(qū)，稀土礦石均超過(guò)60萬(wàn)t，其中XTbh1資源儲(chǔ)量最大 （114萬(wàn)t），為本工作區(qū)的一級(jí)稀土成礦遠(yuǎn)景區(qū)；XTbh3、XT-bh4、XTbh5、XTbh6和XTbh7號(hào)異常組合元素均有指示元素La和Ce，且稀土礦石均超過(guò)5萬(wàn)t，為本工作區(qū)的二級(jí)稀土成礦遠(yuǎn)景區(qū)。

圖4　研究區(qū)稀土礦遠(yuǎn)景預(yù)測(cè)圖Fig.4　Prognostic map of rare earth ore in research area

表5　各異常區(qū)異常參數(shù)及稀土礦儲(chǔ)量統(tǒng)計(jì)Table 5 Exception parameters and reserves statistics of rare earth ore in each abnormal region

5　結(jié)論

（1）研究區(qū)La、Ce、Y和Sc與稀土元素總量呈正相關(guān)性，其中較明顯為L(zhǎng)a、Ce、Y元素，相關(guān)系數(shù)分別為0.96、0.67和0.88，為本異常區(qū)稀土找礦的重要指示元素。

（2）深層土壤中La、Ce、Y和Sc元素含量與成土母質(zhì)有密切關(guān)系，二疊紀(jì)和三疊紀(jì)侵入巖為本研究區(qū)稀土主要找礦標(biāo)志。

（3）K2O、Na2O、CaO、MgO和鹽基總量等粘土礦物成分為影響離子吸附型稀土富集的重要因素。

（4）根據(jù)La、Ce、Sc、Y元素及鹽基總量異常分布，結(jié)合二疊紀(jì)和三疊紀(jì)侵入巖的空間分布特征，圈劃出7個(gè)稀土礦遠(yuǎn)景預(yù)測(cè)區(qū)，計(jì)算出預(yù)測(cè)區(qū)稀土礦總儲(chǔ)量達(dá)288.8萬(wàn)t。

［1］鄭國(guó)東，劉枝剛，李杰，等.廣西北海地區(qū)多目標(biāo)區(qū)域地球化學(xué)報(bào)告［R］.南寧：廣西地質(zhì)調(diào)查院，2012.

［2］葉家瑜，江全林.區(qū)域地球化學(xué)勘查樣品分析方法［M］.北京：地質(zhì)出版社，2004.

［3］《礦產(chǎn)資源工業(yè)要求手冊(cè)》編委會(huì).礦產(chǎn)資源工業(yè)要求手冊(cè)［M］.北京：地質(zhì)出版社，2010.

［4］遲清華，鄢明才.應(yīng)用地球化學(xué)豐度數(shù)據(jù)手冊(cè)［M］.北京：地質(zhì)出版社，2011.

［5］王守中.廣西離子吸附型稀土資源遠(yuǎn)景調(diào)查研究報(bào)告［R］.南寧：廣西地質(zhì)礦產(chǎn)勘查開(kāi)發(fā)局，1990.

［6］梁國(guó)興，池汝安，朱國(guó)才.風(fēng)化型稀土礦的礦石性質(zhì)研究［J］.稀土，1997（5）：7-11.

［7］徐立春，羅允義，楊志強(qiáng).廣西稀土礦資源現(xiàn)狀及開(kāi)發(fā)前景研究［R］.南寧：廣西地質(zhì)勘查總院，2005.

［8］鄧賓，潘華，周府生，等.廣西稀土礦資源潛力評(píng)價(jià)成果報(bào)告［R］.南寧：廣西地質(zhì)礦產(chǎn)勘查開(kāi)發(fā)局，2011.

［9］潘羅忠，周府生，龍愛(ài)林，等.1∶25萬(wàn)南寧市、北海市（1/2幅）區(qū)域地質(zhì)調(diào)查報(bào)告［R］.南寧：廣西地質(zhì)調(diào)查研究院，2009.

［10］劉枝剛.廣西壯族自治區(qū)稀土等礦產(chǎn)資源遠(yuǎn)景調(diào)查與勘查工作重點(diǎn)選區(qū)研究［R］.南寧：廣西壯族自治區(qū)國(guó)土資源廳，2010.

Assessment of rare earth resources potential based on multi-purpose geochemical survey

DENG Bin，CHEN Biao，ZHENG Guo-dong，QIN Jian-xun
（Guangxi Insititute of Geological Survey，Nanning 530023，China）

Based on the multi-purpose geochemical survey in the area of Beihai of Guangxi，an investigation of rare earth elements（REE）in deep soil was carried out measure the distribution，abnormal features，influent factors and reserves.It is shown that the La，Ce and Y are the important indicating elements of rare earth prospecting in the abnormal region，and closely associated with the parent materials of Permian and the Triassic period.The constituent elements of clay mineral，such as K2O，Na2O，CaO，MgO and total base，are the important influent factors of REE adsorption type.Finally，7 prospect forecast areas of REE were circled，and the total REE reserve of 2.888 million tons was estimated.

multi-purpose；geochemistry；rare earth；resource potential evaluation

P618.7

A

1674-9057（2016）01-0118-06

10.3969/j.issn.1674-9057.2016.01.016

2015-09-01

中國(guó)地質(zhì)調(diào)查局全國(guó)土壤現(xiàn)狀調(diào)查及污染防治專項(xiàng)項(xiàng)目 （GZTR20080110）；中國(guó)地質(zhì)調(diào)查局地質(zhì)礦產(chǎn)調(diào)查評(píng)價(jià)專項(xiàng)項(xiàng)目 （1212011220818）

鄧賓 （1965—），男，高級(jí)工程師，研究方向：基礎(chǔ)地質(zhì)調(diào)查與礦產(chǎn)勘查，416069109@qq.com。

引文格式：鄧賓，陳彪，鄭國(guó)東，等.基于多目標(biāo)區(qū)域地球化學(xué)調(diào)查的稀土資源潛力評(píng)價(jià)［J］.桂林理工大學(xué)學(xué)報(bào)，2016，36（1）：118-123.