引用本文
于扬, 王登红, 刘善宝, 王伟, 于沨, 赵芝, 纪德宝, 杨永顺, 曾思敏, 范文辉, 俄波斯甲. 四川省牦牛坪矿床外围隐伏稀土矿体第二阶段找矿突破及启示[J].中国地质调查, 2024,11(6): 8-14.
YU Yang, WANG Denghong, LIU Shanbao, WANG Wei, YU Feng, ZHAO Zhi, JI Debao, YANG Yongshun, ZENG Simin, FAN Wenhui, E Bosijia. Second-phase prospecting breakthrough and revelation of hidden rare earth orebody in peripheral Maoniuping deposit in Sichuan Province[J].Geological Survey of China, 2024,11(6): 8-14.  
doi: 10.19388/j.zgdzdc.2024.336
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四川省牦牛坪矿床外围隐伏稀土矿体第二阶段找矿突破及启示
于扬1, 王登红1,*, 刘善宝1, 王伟2,3, 于沨1, 赵芝1, 纪德宝3, 杨永顺4, 曾思敏4, 范文辉5, 俄波斯甲4
1.自然资源部成矿作用与资源评价重点实验室,中国地质科学院矿产资源研究所,北京 100037
2.成都理工大学,四川 成都 610059
3.四川省地质矿产(集团)有限公司,四川 成都 610017
4.中国地质调查局西宁自然资源调查中心 青海 西宁 810000
5.四川华行地质设计院有限公司,四川 西昌 615000
通信作者简介:王登红(1967—),男,二级研究员,博士生导师,中国地质调查局“战略新兴产业矿产地质调查工程”首席专家,主要从事重要矿产成矿规律及三稀资源调查评价。Email: 847544588@qq.com。

第一作者简介: 于扬(1982—),女,副研究员,主要从事三稀矿产资源调查评价研究。Email: yuyang_cags@sina.com。

收稿日期: 2024-10-16 修订日期: 2024-11-30
基金资助: 中国地质调查局“战略新兴产业矿产地质调查(编号: DD20230034)”“四川康定—云南个旧稀有稀土矿产地质调查(编号: DD20230290)”及“中国矿产地质志续编与产品服务(编号: DD20221695)”项目联合资助
摘要

四川省牦牛坪矿床是仅次于白云鄂博和芒廷帕斯的全球第3大稀土矿床,在寻找接替资源、保障中国稀土资源优势地位方面极具潜力,近期在其南部外围和北部外围均取得了第二阶段找矿突破。通过在牦牛坪矿床外围开展以稀土为主的综合调查评价工作并经钻探验证,在其北部外围环单沟发现了隐伏的厚大富稀土、钼矿体,钻孔ZK4501总稀土氧化物平均含量达2%; 在其南部外围空白区探获50层氟碳铈矿-霓辉石-萤石-重晶石脉型、氟碳铈矿-萤石-重晶石-方解石脉型、氟碳铈矿-霓辉石-重晶石脉型及氟碳铈矿-萤石-方解石脉型稀土矿体。这几类品位高、易采选新矿体的发现是自新一轮找矿突破战略行动实施以来,在稀土矿产勘查方面取得的又一重要突破,对提升中国第二大稀土资源基地的资源保障能力具有重要意义。

关键词: 稀土矿体; 稀土找矿突破; 关键性矿产; 矿产调查工程; 牦牛坪矿床外围
中图分类号:P618.6;P618.7 文献标志码:A 文章编号:2095-8706(2024)06-0008-07
Second-phase prospecting breakthrough and revelation of hidden rare earth orebody in peripheral Maoniuping deposit in Sichuan Province
YU Yang1, WANG Denghong1,*, LIU Shanbao1, WANG Wei2,3, YU Feng1, ZHAO Zhi1, JI Debao3, YANG Yongshun4, ZENG Simin4, FAN Wenhui5, E Bosijia4
1. MLR Key Laboratory of Metallogeny and Mineral Assessment, Institute of Mineral Resources, Chinese Academy of Geological Sciences, Beijing 100037, China
2. Chengdu University of Technology, Sichuan Chengdu 610059, China
3. Sichuan Geology and Minerals Group Co., Ltd., Sichuan Chengdu 610017, China
4. Xining Center of Natural Resources Comprehensive Survey, China Geological Survey, Qinghai Xining 810000, China
5. Sichuan Huaxing Geological Design Institute Co., Ltd., Sichuan Xichang 615000, China
Abstract

Maoniuping deposit in Sichuan Province stands as the world’s third-largest rare earth deposit, following Baiyunebo and Mountain Pass, which has great potential in finding alternative resources and ensuring Chinese rare resource advantage. Recently, second-phase exploration breakthrough has been achieved in the southern and northern peripheries of Maoniuping deposit. A concealed thick and rich rare earth-molybdenum orebody was discovered in the northern periphery around Huandangou, through comprehensive survey and evaluation work in the peripheries of Maoniuping deposit, and verified by drilling and the average total rare earth oxide content in borehole ZK4501 reaches 2%. Fifty layers of rare earth orebodies have been explored in the southern periphery, including bastnasite-(Ce)-aegirine-fluorite-barite vein type, bastnasite-(Ce)-fluorite-barite-calcite vein type, bastnasite-(Ce)-aegirine-barite vein type, and bastnasite-(Ce)-fluorite-calcite vein type. The discovery of these new orebodies with high grade and easy mining is another significant breakthrough in rare earth mineral exploration since the implementation of the new round of strategic action for breakthrough in praspecting which is of great significance for enhancing the resource security capabilities of China’s second-largest rare earth resource base.

Keyword: rare earth orebody; rare earth prospecting breakthrough; critical minerals; mineral exploration project; peripheral Maoniuping deposit
0 引言

牦牛坪矿床位于四川省凉山州, 是我国第二大轻稀土资源基地, 作为独立成矿的氟碳铈矿型稀土矿则位居全国第一位, 该区稀土资源储量大、品位高、易开采, 在其外围深部的硬岩型稀土矿产取得找矿突破对于保障国家稀土战略资源安全具有非常重要的意义[1, 2, 3, 4, 5, 6]。2023年, 按阶段目标任务, 由中国地质科学院矿产资源研究所牵头组织实施的“ 战略新兴产业矿产地质调查工程” 在牦牛坪矿床外围龙家沟取得了第一阶段找矿突破, 经800 m钻探验证探获了总稀土氧化物(TREO)平均含量为4.87%的厚大隐伏稀土矿体[7], 这是自新一轮找矿突破战略行动实施以来, 在稀土金属矿产方面取得的新突破[1]。然而, 牦牛坪矿床南部外围和北部外围及深部的稀土资源潜力不明, 还需要大量的钻探工程来验证。2024年, 经6个钻孔的钻探验证, 项目组在牦牛坪北部外围及南部外围空白区探获厚大隐伏富稀土、钼矿体和50层氟碳铈矿-霓辉石-萤石-重晶石脉型、氟碳铈矿-萤石-重晶石-方解石脉型、氟碳铈矿-霓辉石-重晶石脉型及氟碳铈矿-萤石-方解石脉型矿体。本文重点梳理牦牛坪外围隐伏稀土矿体第二阶段找矿新进展, 并提出下一阶段工作建议。

1 研究区概况

牦牛坪矿田位于扬子克拉通西缘四川冕宁— 德昌稀土成矿带, 主体分布于冕西碱长花岗岩岩体中段, 呈NNE向展布, 稀土矿化受哈哈断裂带控制[8, 9, 10], 全长约13 km, 宽约200~600 m, 北部三岔河、中部牦牛坪(图1)和南部包子村3个矿床(矿段)是工业矿体的主体。其中牦牛坪矿床已知长度约2.65 km, 主体呈NNE— NE向展布, 不仅富含碱性伟晶岩型、细网脉型、碳酸岩型稀土矿石, 且Ba、CaF2、Pb、Mo等伴生组分皆可综合利用, 氟碳铈矿是其主要的工业矿物, 碱长花岗岩、英碱正长岩、流纹岩是其主要围岩[11, 12], 在牦牛坪矿床中部和北部发现了以棱角状英碱正长岩为主的角砾岩型矿石[13]。

图1 研究区位置及钻孔分布
1.断裂; 2.地质界线; 3.河流; 4.研究区范围; 5.锦屏山造山带; 6.古生代— 中生代沉积盖层; 7.前寒武纪变质基底; 8.二长岩-碳酸岩杂岩体; 9.石英闪长岩; 10.碱长花岗岩; 11.正长岩; 12.钻孔及编号; 13.地名Fig.1 Location of the study area and the distribation of borehole

2 钻孔部署与样品测试

本次工作根据研究区成矿地质背景和主攻矿种类型确定了专项填图的方法、范围和工作内容, 重点围绕牦牛坪矿床北部外围环单沟及南部外围龙家沟稀土成矿有利区(图1)部署地表查证及深部验证工作, 在实测地质剖面的同时采集了相关样品。在牦牛坪矿床北部外围环单沟空白区, 依据2024年1∶ 2 000 矿产专项填图及1∶ 1 000地质剖面测量工作中新发现的矿化线索, 部署2个钻孔开展深部验证工作(钻孔ZK4501和ZK5101), 施工总进尺310.5 m。在牦牛坪矿床南部外围空白区部署施工钻孔ZK7601、ZK7602和ZK7901, 施工总进尺1 460.01 m, 在南部外围龙家沟依据时频电磁物探测量及解译成果, 部署钻孔ZK002(施工总进尺571.67 m)开展深部验证工作。

采用1/2切心法对钻孔岩心样品进行系统采集。样品制备及分析测试执行《DZ/T 0204— 2022矿产地质勘查规范稀土》[14]。在实验室运用电感耦合等离子体发射光谱分析法测定稀土氧化物含量, 运用电感耦合等离子体质谱法(ICP-MS)测定Mo等微量元素的含量。多晶X射线衍射分析由中国地质科学院矿产资源研究所完成, 采用正压法制样, 测试仪器为德国布鲁克多晶X射线衍射仪D8 DISCOVERY, 测试条件为电流40 mA、电压40 kV, 扫描范围为2° ~70° , 扫描步长为0.02° , 每步扫描时间为0.25 s, 矿物定量分析采用全谱拟合法[11]。

3 牦牛坪矿床外围找矿进展
3.1 北部外围

在牦牛坪北部外围环单沟施工的2个钻孔均揭示到氟碳铈矿-霓辉石-重晶石-萤石脉型稀土矿体, 并在深部揭示到钼矿化体, 新区找矿效果显著。其中见矿效果最好的钻孔ZK4501揭示出9层厚大氟碳铈矿-霓辉石-重晶石-萤石稀土矿脉, 矿体总稀土氧化物(TREO)平均含量为2%, 矿石呈半风化状态, 手捏易破碎(图2(a)), 局部风化强烈, 矿石呈土状, 霓辉石风化呈黑色土状, 可见重晶石残晶(图2(b)), 此类矿石稀土氧化物最高含量达6.07%, 2层钼矿化体平均品位为0.036%。

图2 环单沟钻孔ZK4501典型矿石产出特征Fig.2 Occurrence characteristics of the typical ores in borehole ZK4501 of Huandangou

值得注意的是, 在牦牛坪矿床北部外围开展地质剖面测量工作采集的典型岩石样品中, 笔者团队首次发现了斜钠明矾, 它是一种含水的硫酸盐矿物, 属单斜晶系, 化学式为NaAl(SO4)2(H2O)6[13, 15, 16]。该矿物在国内首次被发现于康古尔塔格金矿床的氧化带中, 常形成于表生氧化环境[17, 18, 19], 其化学式中的S为+6价, 表现为氧化性的环境, 而样品中的辉钼矿和方铅矿中的S为-2价, 表现为还原性的环境。典型样品HDG-P06经多晶X射线衍射(X-ray diffraction XRD)分析, 结果显示其主要由重晶石(33.9%)、石英(24.1%)、萤石(20.4%)和氟碳铈矿(19.7%)组成, 含少量微斜长石(1.6%)及黑云母(0.4%)。HDG-P00为含辉钼矿样品, 含有约0.2%的辉钼矿, 主要由微斜长石(58.9%)、斜钠明矾(30.1%)、萤石(2.6%)以及少量的辉钼矿(0.2%)和方铅矿(0.1%)组成(表1, 图3)。本次工作中斜钠明矾的发现对于牦牛坪矿床外围成矿作用的研究以及明确找矿勘查方向有着重要意义。

表1 环单沟代表性矿石样品中矿物组成 Tab.1 Mineral composition in the typical ore samples of Huandangou

图3 环单沟典型样品XRD图谱Fig.3 XRD diagrams of the typical samples in Huandangou

3.2 南部外围

在牦牛坪南部外围空白区施工的钻孔ZK7601、ZK7602和ZK002均在深部揭示到高品位的氟碳铈矿-霓辉石-萤石-重晶石脉型、氟碳铈矿-萤石-重晶石-方解石脉型、氟碳铈矿-霓辉石-重晶石脉型及氟碳铈矿-萤石-方解石脉型稀土矿石, 丰富了牦牛坪矿床外围的稀土矿石类型(图4)。

图4 牦牛坪矿床南部外围钻孔典型稀土矿石产出特征
Cal.方解石; Fl.萤石; Bas.氟碳铈矿; Brt.重晶石Fig.4 Occurrence characteristics of the typical rare ores in the southern peripheral Maoniuping deposit

其中, 钻孔ZK7601揭示出21层稀土矿体, 揭露的主要矿石类型有: ①风化的氟碳铈矿-霓辉石-重晶石脉型整体呈黑褐色破碎成土状, 主要由霓辉石、重晶石和氟碳铈矿等矿物组成, 矿物均呈微细粒粒状结构, 脉状构造, 整体呈脉状产出, 总稀土氧化物(TREO)平均含量为2.01%; ②氟碳铈矿-萤石-方解石脉型整体呈杂色, 主要由紫色萤石、蜡黄色氟碳铈矿和白色方解石组成, 不等粒粒状结构, 脉状或块状构造, 萤石及氟碳铈矿主要为中粗粒自形粒状, 方解石呈中细粒分布于萤石、氟碳铈矿之间, TREO平均含量为4.25%。ZK7602钻孔揭示29 层稀土矿体, 揭露的主要矿石类型与ZK7601基本一致, 主要区别在于氟碳铈矿-萤石-方解石脉型稀土矿中萤石和氟碳铈矿粒度相对较小、自形程度相对较差, 其中氟碳铈矿-霓辉石-重晶石脉型矿石TREO平均含量为2.02%, 氟碳铈矿-萤石-方解石脉型矿石TREO平均含量为4.40%。龙家沟的钻孔ZK002揭示出19层厚大隐伏稀土矿体, TREO平均含量为2.77%。

4 讨论

目前, 众多学者对于牦牛坪、德昌大陆槽等典型矿床的矿石类型、成因机制、成矿理论及实验方法等方面开展了大量研究[9, 10, 11, 12, 13], 理论创新指导牦牛坪外围稀土找矿持续取得新发现[7, 11], 但还应关注该区稀土矿床氧化带的独特之处, 包括: ①矿物组成差异, 氧化带中的稀土矿物主要以氟碳铈矿为主, 这些矿物在氧化作用下可能呈现特定的风化残余结构, 如蜂窝状、网格状等, 但在钻孔深部氟碳铈矿的特征差异明显; ②地球化学特征差异, 氧化带中的稀土元素含量较高, 且可能伴随其他有益伴生组分, 如重晶石、萤石等, 这些元素和矿物在氧化过程中可能发生重新分配和富集, 但成因机制不明, 还需借助有效的实验手段开展深入研究; ③结构构造差异, 氧化带中的矿石可能具有碎裂结构, 由于构造应力作用, 矿石中的矿物被压碎破裂, 形成破碎裂纹和部分碎粒、碎粉, 钻孔深部有角砾发育, 而牦牛坪矿床外围与德昌大陆槽稀土矿床的含矿角砾岩成因对比研究具有重要前景, 不同稀土矿床之间的成因联系还需系统认识; ④成矿作用, 本次工作首次在牦牛坪矿床外围发现斜钠明矾, 其常形成于表生的氧化环境中, 而氧化带是稀土元素迁移、富集和成矿的重要场所, 在氧化过程中, 稀土元素可能经历水解、氧化等地球化学作用, 从而在特定部位富集形成稀土矿体, 这些线索对于新区找矿具有重要指示意义, 牦牛坪矿床氧化带独特的地球化学和矿物学特征可能为下一阶段找矿工作提供重要线索。

5 结论与展望
5.1 结论

牦牛坪矿床北部外围及南部外围厚大隐伏稀土矿体的发现与钻探验证扩大了牦牛坪矿床的找矿前景, 有力地推动了攀西稀土成矿带的地质找矿工作, 研究成果丰富了稀土成矿作用与找矿勘查理论技术方法体系, 对于助推国家级大型稀土资源基地建设意义重大。

(1)围绕新一轮找矿突破战略行动针对高海拔、深切割、厚土覆盖新区隐伏稀土矿找矿难点, 通过稀土资源绿色调查评价创新引领和“ 全位成矿+缺位找矿” 的实践应用, 在牦牛坪矿床北部外围环单沟空白区探获厚大富稀土、钼隐伏矿体, 实现新区找矿突破。此类厚度大, 品位高, 伴生资源丰富的新矿体的发现, 对于拓展哈哈断裂北段的稀土找矿前景具有现实意义。

(2)科技创新引领指导找矿靶区深部验证取得第二阶段找矿突破, 在牦牛坪矿床南部外围龙家沟工作区, 首次将高精度时频电磁物探方法应用于隐伏稀土找矿, 在物探异常区施工钻孔, 揭示到厚大高品位隐伏稀土矿体, 对于深部隐伏稀土矿体找矿技术方法的创新引领具有示范意义。

5.2 展望

牦牛坪矿床外围找矿潜力巨大, 但尚有诸多科学问题亟待解决。下一步, 笔者团队将持续强化支撑绿色转型的科技创新, 深入总结稀土成矿规律, 系统开展圈定的异常与钻探验证结果的对应性分析, 探索新技术、新方法在隐伏稀土矿床深部找矿工作中的应用, 探讨哈哈断裂的走向、倾向、顶底板, 以及卷入的围岩、构造性质、演化序次及其对成矿的影响, 研判哈哈断裂在区域上的延伸, 拓展找矿空间, 深度融合理论研究、方法创新与找矿实践, 优化工作部署, 共同助力持续推进攀西国家级大型稀土资源基地建设, 保障我国稀土供应链安全, 为服务新一轮找矿突破发挥更大作用。

致谢: 野外工作期间得到了中稀集团胡谷华、徐建新、李桂明、何斌等领导的指导; 王国平、王瑞江、蒲广平、赵支刚、谢恩顺、何正伟、杨岳清、杨昌银、黄永皇等专家的有益指导和交流。吕秉廷、李名则、张旭、曹淑平、班西雨、金雅楠等同事在野外工作中付出了辛勤努力, 在此一并感谢。

(责任编辑: 魏昊明)

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