广西离子吸附型重稀土找矿突破方向研究与科研性示范勘查进展

Research on Prospecting Direction of Ion-Adsorption Type Heavy Rare Earth Element Resources in Guangxi and Progresses in Scientific Demonstration Exploration

摘要

离子吸附型稀土矿是关乎我国稀土关键矿产国际竞争优势和资源战略安全的重要矿床类型.广西作为中国南方盛产离子吸附型稀土的主要省份之一，矿床数量众多且资源总量丰富，但在配分特征上以轻稀土型为主，重稀土型则相对稀缺.为提高广西重稀土资源储备，在依照江西“足洞式”和广西本地“南安式”重稀土成矿模式找矿效果暂不理想的情况下，提出将近年来新报道的风化壳轻重稀土叠生型矿床作为找矿突破方向.进而选择灵山县佳平地区作为实验基地，开展了集成矿理论研究和找矿勘查为一体的科研性示范勘查工作.结果发现，在示范勘查区内除了常见的轻稀土成矿类型之外，还发育了以“上轻下重”双层结构为标志的轻重稀土叠生类型.内源与外生成矿条件综合研究指示，两种成矿类型的母岩条件类似，均与具有高稀土总量（ΣREE>260×10^-6）、低度轻稀土配分（1<LREE/HREE<4）且富含易风化稀土副矿物的中粗粒黑云母二长-闪长花岗岩有关.但相比于轻稀土型，轻重稀土叠生型更偏向于在覆盖厚层风化壳和存在强烈土壤水渗流活动的地貌-水文环境中发育.这种特定的外生环境能为稀土元素在风化过程中发生长距离的淋滤-淀积提供更有利的空间和动力条件，增强风化壳内部稀土元素的富集与分异效应，使得活动性更强的重稀土元素比轻稀土元素优先向风化壳下部迁移和富集，最终在持续的分异作用下形成“上轻下重”双层矿化结构.在上述成矿理论认识的指导下，笔者通过对常规勘查方法的调整和优化，采取了整体放稀勘查网度和局部加密钻孔验证相结合的方法，使得科研示范勘查工作取得良好实际找矿效果，探获重稀土资源量达到中型规模，这对指导广西乃至中国南方“上轻下重”叠生型稀土风化矿床的找矿工作具有参考意义.

关键词

重稀土 / 离子吸附型稀土矿床 / 风化成矿作用 / 科研性示范勘查 / 找矿突破.

Key words

HREE / ion-adsorption type REE deposit / weathering mineralization / scientific demonstration exploration / prospecting breakthrough

离子吸附型稀土矿床是中国南方独具特色的稀土矿床类型，蕴藏全球70%以上的重稀土资源并供应了90%的重稀土产量，深刻影响着全球稀土资源供应格局（王登红等，2017；周美夫等，2020）.然而由于长期的开发利用，我国的离子吸附型稀土矿产被过度消耗（赵芝等，2019），开始面临资源优势下滑的风险（何宏平和杨武斌，2022）.而反观国外近年来却一直在加大对这种优质稀土矿床类型的勘查力度，东南亚、美洲和非洲等地屡有发现新矿床的报道（Sanematsu and Watanabe， 2016；Padrones et al.， 2017；Ram et al.， 2019；Borst et al.， 2020；Gibaga et al.， 2022；Santana and Botelho， 2022；Liu et al.， 2023）.受其部分影响，我国稀土资源储量在全球的占比已从1996年的约90%（陈甲斌等，2020）下降至2021年的35.2%（左更等，2022），特别是东南亚的缅甸、越南、马来西亚以及南美的巴西等国在离子吸附型稀土矿的储量和产量上快速攀升，全球重稀土生产供应多元化的格局正加速到来（陈甲斌等，2020）.因此，在稀土资源竞争日趋激烈的形势下（毛景文等，2022），我国仍需要持续加强离子吸附型稀土矿床的勘查工作，特别是应该瞄准“保轻扩重”找矿增储方向（何宏平和杨武斌，2022），不断提升我国稀土资源的保障能力并维护国家战略资源安全.

广西是中国南方离子吸附型稀土资源储量最丰富且最具勘探开发潜力的省份之一，发育了桂东、桂东南和桂西南等众多矿集区，累计发现的矿床（点）已超过70余处，包括诸如大洲、六汤、小平山和花山等一批超大型或大型规模的典型矿床（Bao and Zhao， 2008；Fu et al.， 2019a， 2019b；郜兆典等，2013）.然而，在已发现的矿床中，大部分属于轻稀土配分特征（ΣLREO>1/2ΣREO），而经济和战略价值更高的重稀土配分（ΣHREO>1/2ΣREO）类型比较少见，达到大型规模的重稀土矿床仅1处，即由原广西第八地质队在20世纪90年代发现的藤县南安矿床.因此，在第二轮找矿战略行动实施的背景下，寻找新的重稀土矿产地，实现重稀土资源增储，既顺应国家战略，也符合当前广西的实际需求.

1 重稀土找矿突破方向思考

传统的离子吸附型重稀土找矿工作主要参考“赣南经验”，尤其是以“足洞式”为代表的重稀土找矿标志和找矿模式已经非常成熟（袁忠信等，2012；杨岳清等，2021）.然而，形成“足洞式”重稀土矿床的成矿母岩条件非常苛刻，限于以白云母钾长-碱长花岗岩为代表的一些特定岩类，需具备全岩重稀土配分（LREE/HREE=0.2~0.8）、较高稀土总量（ΣREE=227×10^-6~342×10^-6）且富含有一些特殊类型重稀土矿物（如氟碳钙钇矿、硅铍钇矿、硅钍钇矿、砷钇矿等）诸多标志性特征（吴澄宇等，1992；Xu et al.， 2017；Li et al.， 2019；Fan et al.， 2023）.对照广西，区内目前尚未发现可类比于足洞重稀土成矿母岩的岩体或岩相，因而在缺乏最基础的成矿母岩条件下，简单地跨区域照搬“赣南经验”有一定的客观条件限制.

另外一个思路是参考广西本地在20世纪90年代就发现的南安重稀土矿床，实施“就矿找矿”.该矿床是由印支早期侵入的一个花岗闪长岩独立小岩体（南安-人和岩体）风化形成，成矿母岩不仅表现出全岩稀土总量高（ΣREE=350×10^-6~488×10^-6）、重稀土-低度轻稀土配分（LREE/HREE=0.7~1.3）和稀土副矿物类型丰富（如榍石、磷灰石和褐帘石等）等特征，而且很少见的是部分造岩矿物（角闪石和黑云母）也表现出了富含重稀土元素的特点（课题组，未发表资料）.然而，南安矿床的发育似乎也是一个“孤例”，目前为止在广西除了南安-人和岩体之外，暂无同时代、同岩性和类似稀土元素地球化学特征的成矿岩体发现，因而借鉴“南安式”重稀土矿床也似乎难以明确下一步的找矿目标.

值得注意的是，近年来一些勘查和研究工作发现，产在中国南方风化壳中的重稀土矿并非都是独立发育，在一部分矿床中还会出现重稀土矿与轻稀土矿共存现象（王登红等，2017；Zhao et al.， 2022）.这种共生成矿现象表现为在风化壳内部发育了矿石类型的垂向分带，以“上轻下重”双层矿化结构为标志，典型代表如江西石头坪矿床（杨婉贞等，2023）、寨背矿床（邓茂春等，2017；Zhao et al.，2022）、清溪矿床（陈斌锋等，2019）和木子山矿床等（王登红等，2017），类似现象在广东馒头山和金银河等地也有报道.付伟等（2022）初步研究了这些矿床的成矿特征，提出可将此类矿床划分为一种介于传统认识的轻稀土型和重稀土型之间的过渡类型.但对于如何命名这种矿床类型，学界尚未形成普遍共识.本课题组前期将其称之为轻重稀土共生型（付伟等，2022），用以强调轻稀土矿和重稀土矿共生成矿的现象.但这个初步定名也相对笼统，难以准确表征两种矿石类型在空间分布上是垂向共生而非平面共生的特性，因而在此建议将这种矿床类型重新定义为轻重稀土叠生型似乎更为合理.综合当前研究进展，尽管当前对风化壳中重稀土与轻稀土矿共生成矿现象的认识还不完善，但从客观事实考虑这种类型矿床有一定的普遍性，这给找矿工作带来的启示是广西在采用“足洞式”和“南安式”成矿模型暂时打不开找矿局面的情况下，可不妨尝试将这种暂定名为轻重稀土叠生型的矿床类型作为一个考虑方向.

2 科研性示范勘查的提出

实现找矿突破的基础是勘查工作，而部署勘查工作（常规的生产勘查）的前提则是成矿理论与找矿模式.但在遇到新矿床类型或目标矿床的找矿模式未被深入了解的情况下，盲目开展生产勘查则可能会欲速而不达，先期开展一些科研性的示范勘查就显得很有必要.近年来云南省为推进滇中地区新型（粘土型）锂资源找矿突破，所开展的科研性示范勘查工作就是一个值得参考的范例（温汉捷等，2020）.

对于本研究关注的轻重稀土叠生型矿床，目前矿床学界对它的了解只限于一些典型矿床的成矿特征，而在成矿规律和成因机制方面知之甚少，也尚未创建出成熟的成矿理论模型去指导矿产勘查工作.比如就广西而言，地勘单位已在钦州那蒙、崇左伏波山及陆川清湖等地矿产调查或勘查工作中发现了轻稀土与重稀土共生矿化现象，但如何解释这些现象并指导勘查还缺乏研究.另外，在勘查技术方法方面，如何在传统勘查规范的基础上进行改进和优化，以便在一个矿区内更好地区分不同成矿类型的空间分布范围，精准地圈定重稀土矿的位置，也是一个值得探索的问题.鉴于此，为了同步推进成矿理论和勘查技术方法研究，我们提出有必要选择一个有找矿潜力的地区，开展科研性勘查示范工作.

3 示范区选择与工作思路

广西灵山县佳平地区是开展离子吸附型轻重稀土叠生矿床科研勘查的理想区域（图1）.该地区在大地构造位置上位于华南板块西南缘，属于桂东南大容山-十万大山花岗岩带的一部分.这条呈NE–SW 走向的巨型花岗岩带是华南出露面积最大的S型花岗质复式岩体之一，由印支期侵入的大容山、浦北、旧州和台马等众多花岗岩体（邓希光等，2004；Li et al.， 2017a）及同期火山岩（覃悦等，2023）组成，被认为是由于华南-印支地块陆-陆碰撞导致的地壳加厚熔融作用（Zhao et al.，2012）或由太平洋板块俯冲（Jiao et al.， 2015）引发的强烈花岗质岩浆侵位活动的产物.佳平地区位于岩带中部旧州岩体的北侧，主要出露中三叠世两期侵入的中粒花岗闪长岩和粗粒黑云母二长（闪长）花岗岩.地表出露的花岗岩类在第四纪以来盛行的亚热带季风气候环境下遭受了强烈化学风化作用（广西壮族自治区地质矿产局，1985），形成了广泛分布的风化壳，特别是在低山丘陵地貌区保存的风化壳尤为厚大.

经过前期开展的矿产调查及科研工作，课题组发现并证实了在该地区的花岗岩风化壳中存在良好的离子吸附型稀土矿化.尤为值得引起关注的是，该地区的稀土矿化包括两种类型（图2）：一种是桂东南地区常见轻稀土型，即风化壳中只发育了单一的轻稀土矿层；另一种是比较少见的轻重稀土叠生型，即风化壳中同时发育了轻稀土矿层与重稀土矿层，二者垂向叠置形成“上轻下重”矿化结构.为此，鉴于佳平地区特殊的成矿现象及良好的找矿潜力，本研究团队针对当前制约轻重稀土共生型矿床找矿突破的实际问题，部署开展科研性示范勘查.

科研性示范勘查的实施方案不同于单纯的矿床研究或生产勘查，我们在参考前人经验（吕智和尹意求，2015；温汉捷等，2020）基础上，结合目标矿床类型的自身特征，提出了一套“合二为一”的一体化工作思路.首先在前期开展的研究阶段，先选择性部署一批科研钻孔和采样点，对关键控矿要素（母岩、地貌及水文环境）和赋矿风化剖面进行研究，初步查明轻稀土矿和重稀土矿的分布规律及其与控矿因素的关联，获得部署勘查工作的先导性理论依据.在随后跟进的勘查示范阶段，突出“小区精作”特色，即选择典型母岩-地貌单元作为实验区（约20 km²），对照生产勘查规范完成必要工作流程和内容，保证工作质量符合规范标准，同时兼顾找矿目标和后续科研需求，对部分勘查工作进行高于生产标准的调整和优化.此外，在勘查工作推进的过程中，成矿理论研究同步跟踪和及时介入，一方面根据钻探效果修正和完善原有认识，另一方面指导解决现场遇到的实际勘查问题.二者交叉反馈、协同推进、反复验证，确保理论研究与勘查工作真正融合并取得实效.

4 主要工作进展

4.1　控矿因素与矿床成因认识

4.1.1　母岩对稀土成矿的影响

所谓“巧妇难为无米之炊”，母岩性质是控制稀土风化成矿的基本条件，也是决定成矿类型的物质基础（许成等，2015；赵芝等，2017， 2019；Fu et al.， 2019a；周美夫等，2020；Chu et al.，2024）.从发现轻稀土矿化和轻重稀土叠生矿化的钻孔分布位置来看（图3a），它们的下伏母岩既在早期侵入中粒花岗闪长岩岩相单元内，也落入晚期侵入的粗粒黑云母二长（闪长）花岗岩岩相单元范围.也就是说，在佳平勘查区内无论是普通的轻稀土矿化，还是重点关注的轻重稀土叠生型矿化，它们的发育与两种岩相都有联系.

岩石地球化学分析表明，这两类花岗岩整体上都属于高钾钙碱性过铝质S型花岗岩系列，具有高背景稀土含量特征.图4所示，中粒花岗闪长岩（ΣREE=234×10^-6~294×10^-6， avg. 267×10^-6）和粗粒黑云母二长（闪长）花岗岩（ΣREE=186×10^-6~383×10^-6， avg. 262×10^-6）的稀土含量都远超过了中国岩石稀土背景值（157×10^-6；王学求等，2020）和华南花岗岩的平均稀土含量（229×10^-6；张恋等，2015）.同时矿物学分析发现，这两类花岗岩都出现了比较丰富且类型相似的含稀土副矿物组合（磷钇矿+独居石+磷灰石+锆石+褐帘石+榍石+石榴子石等），特别是易风化的褐帘石（ΣREE=18.8%~29.9%）和磷灰石（ΣREE=0.37%~0.82%）为风化壳中离子相稀土的次生富集提供了重要物质来源.

值得注意的，即便两种类型花岗岩在岩石地球化学和矿物学特征上相近，但它们的风化成矿效应也有一定的差异，特别是在岩相分界处体现得比较明显（图5），即粗粒黑云母二长（闪长）花岗岩岩相一侧的风化壳比中粒花岗闪长岩一侧的风化壳更容易发育轻重稀土叠生型矿化，这与平面上在粗粒黑云母二长（闪长）花岗岩岩相单元内实施的钻孔中发现轻重稀土叠生矿化的比例要高于中粒花岗闪长岩单元（41% vs.33%）的勘查结果相匹配.从矿质来源的角度分析，这种现象的发生可能与粗粒黑云母二长（闪长）花岗岩比中粒花岗闪长岩具有更低的LREE/HREE比值（0.88~3.73 vs. 2.90~3.89）有关.

此外，本研究将佳平地区稀土成矿母岩特征与中国南方30余个与典型矿床成矿母岩的分析数据进行了统计和对比研究，在成矿母岩与矿床类型配对关系上取得了一定新认识.即以往认为重稀土配分母岩形成重稀土矿床、轻稀土配分母岩形成轻稀土矿床的传统观点需要外延，一部分具有低度轻稀土配分属性（1<LREE/HREE<5）且含有丰富易风化稀土副矿物的母岩还可能形成轻重稀土叠生型矿床（付伟等，2022），该认识可作今后开展此类矿床勘查的母岩找矿依据.

4.1.2　地形地貌对稀土成矿的影响

按照Migoń and Vieira （2014）对花岗岩区地貌类型的划分方案，佳平勘查区整体上属于丘陵地貌，细分为起伏山丘（海拔120~350 m）、岛状残丘（海拔70~120 m）和山间坪地（海拔50~70 m）等3类次级地貌单元（图3b）.稀土成矿风化壳主要发育在起伏山丘和岛状残丘地貌单元，山间坪地通常不成矿.通过对比轻稀土矿化和轻重稀土叠生矿化钻孔所处的地形地貌位置调查发现（图6），这两种成矿类型虽然在起伏山丘和岛状残丘两个地貌单元中都有发育，但这二者之间受地形地貌的影响并不一致.在起伏山丘地貌区的典型地形断面上，风化壳厚度和成矿类型随地形部位的变化规律通常表现为：在地形海拔较高的山顶与陡坡面上，风化壳薄（0~5 m），稀土不成矿；在山体上部坡面、鞍部凹陷带，风化壳偏厚（5~10 m），发育轻稀土矿化；在山体下部坡面、鞍部突起带，风化壳厚（10~30 m），发育轻重稀土叠生矿化.而在岛状残丘地貌区的典型地形梯度断面上，从山顶→山腰→山脚，风化壳由厚变薄，且成矿类型由轻重稀土叠生型逐渐转变为单一的轻稀土型.

总体来看，轻稀土成矿类型对地形地貌的偏向性不强，通常只要在有较厚风化壳（>5 m）覆盖的地形地貌位置都可能发育.相比之下，轻重稀土叠生型矿化对地形地貌的偏向性较明显，多出现在有厚层风化壳（>10 m）覆盖的地形地貌位置，如起伏山丘区的低海拔坡面、山脊线、鞍部突起或岛状残丘区的平缓山顶等部位.此外，对钻孔样品的统计分析表明，风化壳厚度与稀土矿化也表现出明显的正相关性，即风化壳厚度越大，稀土成矿效应越显著，矿石品位越高.

4.1.3　水文环境对稀土成矿的影响

地下水是驱动稀土元素在风化体系中迁移和富集的关键营力（Öhlander et al.， 2014；Alakangas et al.， 2020；Li et al.， 2020；Dou et al.， 2023）.为了查明科研勘查区两者成矿类型发育的水文环境，本研究开展了钻孔水文调查和地球物理探测.结果指示，无论在轻稀土矿化钻孔中，还是在轻重稀土叠生矿化钻孔中，矿层所在位置（包括顶底板）都没有出现饱和地下水（潜水）贮存.矿石湿度（含水率）普遍介于13%~17%，低于砂质土壤（风化型稀土矿石在土壤类型上多属于此类）的常规25%~60%饱和含水率，也就是说稀土矿层的产出位置是处于一种非饱和土壤水环境.运用高密度电阻率浅层物探方法，对发育轻重稀土叠生矿化的典型斜坡面进行了测深反演，结果证实了潜水面埋藏深度大于赋矿风化壳深度，即潜水带通常并不在风化壳内出现，而是发育在风化壳下部的基岩内，尤其是主要在地势低洼的山腰和山脚基岩裂隙带中积聚（图7）.

上述证据指示，佳平地区稀土成矿风化壳发育的水文环境与华南一部分离子吸附型稀土矿床产于潜水带及其附近的情况（Huang et al.， 2021）有所不同，它主要形成于包气带水文环境，即成矿水文营力主要与非饱和土壤水活动有关.本区出露的花岗岩属于一种典型的低渗透岩石类型，它的风化壳发育是通过岩石结构体风化前锋面的渐进性扩展实现的，而非饱和带高湿度空气形成的凝结水和降水入渗形成的非饱和渗流则是促进风化的核心动力，与地下水多年最低水位以下的饱和带水文作用的关系不大（徐则民，2009，2013）.本研究通过对典型赋矿风化壳剖面进行水文土壤学信息识别也发现，在花岗岩母岩和风化壳内部都存在众多由裂隙和孔隙组成的结构面或通道网络，这有利于降水大量入渗，并与母岩（或风化产物）在不同物理化学环境下发生氧化、溶解、蚀变等水岩化学反应（Brantley， 2010；王康，2010；Fu et al.， 2019b；Li and Zhou， 2023）.而成矿风化壳剖面自上而下出现从全风化层→强风化层→半风化层的物质组构垂向变化，次生粘土矿物（高岭石和埃洛石）和铁锰氧化物大量发育，以及各类元素沿风化剖面迁移再分配（图8）等现象，正是非饱和带强烈水岩化学反应的体现.据此推断，佳平勘查区内风化壳存在活跃的非饱和带土壤水垂向渗流活动，它驱动了强烈的水岩化学反应，促使稀土元素活化、迁移并最终富集成矿.值得一提的是，虽然佳平勘查区发育的轻稀土型和轻重稀土叠生型两种成矿类型在成矿水文环境上大体相似，都与非饱和带土壤水活动有关，但从二者的空间分布来看，轻重稀土叠生型更偏向于在降雨入渗通量大、地下水位埋藏深及垂向渗流空间大的部位发育.

考虑到当前研究工作尚未涵盖完整的干-湿水文周期，我们不排除在风化壳底部会出现与季节性强降水关联的短时性潜水带，也不排除潜水贮留期水文作用对风化壳稀土成矿的可能影响.但我们倾向于认为潜水带地下水活动并非是促进稀土元素在风化壳中富集成矿的积极因素，尤其是不利于重稀土元素的富集，其依据是：一方面通过对部分处于地下水位波动带的风化层样品进行分析，发现稀土含量远低于矿石品位；另一方面，通过对地下水稀土元素地球化学分析，发现重稀土元素含量高于轻稀土，这似乎指示了稀土元素在高水/岩（土）比的潜水带会被大量迁移进入地下水而非保留在风化壳，特别是迁移能力更强的重稀土从风化壳进入地下水的比例会更高（Alakangas et al.， 2020）.这是解释为何在地下水位较高的山间坪地区稀土不成矿的可能原因之一.

4.1.4　“上轻下重”双层矿化结构成因

佳平勘查区内局部发育的“上轻下重”双层矿化结构，它实质上是稀土元素在风化过程中发生富集效应的同时，又伴随着强烈内部分异效应的综合体现.首先，对于稀土元素的富集效应，是以高稀土背景含量母岩所提供的丰富物源为基础，又经过风化作用下稀土元素被特定风化产物（主要是粘土矿物）吸附而导致的稀土总量增高现象（Bao and Zhao， 2008；Laveuf and Cornu， 2009；Li et al.， 2017b；Feng et al.， 2023；Li and Zhou， 2023）.而对于稀土元素的分异效应，则是以母岩初始稀土配分值为基准，又经过风化作用下轻重稀土元素之间差异化的活动行为而导致的稀土配分值变化的现象（Coppin et al.， 2002；Yusoff et al.， 2013；Fu et al.，2019b；He et al.， 2023）.在佳平勘查区内，之所以在部分风化壳中出现“上轻下重”矿石配分属性变化的现象，一方面与母岩初始配分值具有低度轻稀土配分特点有关，另一方面与风化产物对母岩初始配分值的继承和改造有关.也就是说，从母岩轻稀土配分型式到风化壳轻稀土配分和重稀土配分共存型式的变化，是风化作用对母岩-风化壳体系稀土配分特征进行改造的结果，而这种改造作用的地球化学原理是轻稀土和重稀土在风化过程中差异化的地球化学行为.

理论和实验研究表明，重稀土元素比轻稀土元素在地表风化环境中的迁移能力更活跃，这与稀土族元素的镧系收缩效应有关（王中刚等，1989；赵振华，1997）.重稀土在离子半径上比轻稀土更小，在风化过程中能与土壤溶液中的腐殖酸或碳酸氢盐更稳定地结合（Coppin et al.， 2002；Pourret et al.， 2007；Munemoto et al.， 2015），从而更容易被土壤流体携带而向风化壳底部迁移（包志伟，1992）.我们对典型赋矿风化壳剖面进行稀土元素质量平衡计算（图8），证实了风化壳中重稀土元素比轻稀土元素更容易发生自上向下的淋滤迁移和淀积行为.在风化壳上部，由于短距离的淋滤-淀积作用，在风化产物中重稀土相对轻稀土的差异迁移和累积效应较小，总体上会保持LREE/HREE>1的配分属性，因而会先形成轻稀土矿层.而随着风化层位下移，由于经历了更长距离的淋滤-淀积作用，风化产物中重稀土相对轻稀土的差异迁移和累积效应放大，更多的重稀土富集会使得稀土配分属性逐渐向LREE/HREE降低的趋势转化，最终在一定深度越过轻重稀土配分转折线（LREE/HREE=1），并在其下部形成LREE/HREE<1的重稀土矿层（付伟等，2022）.这是解释“上轻下重”双层矿化结构发育的可能机制，也是解释为何此类矿化结构更多出现在厚大（>10 m）风化壳中的原因.

4.1.5　两种成矿类型的共生与分异

该地区发育了两种与稀土成矿有关的母岩（粗粒黑云母二长-闪长花岗岩和中粒花岗闪长岩），它们总体都表现出高稀土含量背景和轻稀土配分属性.按照轻稀土配分母岩形成轻稀土矿的一般规律，这些母岩在通常情况下会风化形成轻稀土成矿类型，这是解释佳平勘查区内轻稀土成矿类型占主体（65%）的原因.但与一般的轻稀土成矿母岩相比，佳平地区的两种成矿母岩又表现出轻稀土配分值偏低的特性（特别是粗粒黑云母二长-闪长花岗岩），按照前述对“上轻下重”矿化结构的解释，当遇到风化作用对轻重稀土配分改造强烈的情况下，就存在发育轻重稀土叠生型成矿类型的可能性.后者的发育，除了具备低轻稀土配分母岩提供的物源条件，还需要厚层风化壳所在地貌位置提供的空间条件，以及强烈土壤水渗流活动水文环境提供的动力条件.当母岩（物源）、地貌（空间）与水文（动力）3个有利成矿要素同时同地集聚，或某个因素能对风化壳中稀土元素富集与分异效应产生特别突出的影响时，就可能将母岩的轻稀土配分型式改造成风化壳的“上轻下重”配分型式，促使轻重稀土叠生型成矿类型的发育.正是这种相对苛刻的成矿条件，导致了佳平勘查区内轻重稀土叠生成矿类型占比偏低（35%）且呈散点状不均匀分布的现象.

综上所述，佳平勘查区轻稀土型与轻重稀土叠生型两种成矿类型的共生产出，都是基于高稀土含量背景和轻稀土配分特征的母岩风化背景，而它们的空间分异和错综复杂的关系，由于受到不同外生风化环境影响而出现的差异化成矿现象.轻稀土型代表了区内稀土风化成矿的“常规版”，而轻重稀土叠生型则代表了分异效应更加显著的“增强版”.

4.2　勘查技术优化及示范勘查成效

在成矿理论研究获得进展的基础上，为了实现精确查定重稀土发育位置的勘查目标，我们对传统勘查技术方法上做了一些改进，主要包括：总体依照详查基本网度放稀一倍（400 m×300 m）布设钻孔，同时结合科研需求在母岩岩性变化或地形地貌变化部位进行局部加密，尤其在预判的重稀土矿体发育区进行重点查证；全孔不间断连续等距（1 m）取样与分析，满足矿体圈定、资源量估算及后续研究所需的完整数据；不做常规生产勘查的组合样分析，避免漏矿等.这些对勘查技术方法的优化调整，充分兼顾了在科研勘查阶段有限勘查经费与重点工作目标的协调，突出了“小区精作”的示范勘查思路，对指导后续勘查具有一定普适性和参考性.

按照上述成矿理论和勘查技术方法，目前已在佳平科研示范勘查区内部署和实施了钻孔131个，见矿98个，见矿率74.8%.在见矿钻孔中，属于轻稀土型的数量为64个，占比65%，而属于轻重稀土叠生型的数量为34个，占比35%.风化壳中稀土矿层的厚度介于1~12 m， 平均厚度4 m，埋藏深度呈现出“表露式”（<5 m）、弓背式（5~10 m）和深潜式（>10 m）等多种型式.重稀土矿层通常多出现在>10 m的厚层风化壳中，厚度多为1~4 m，平均2 m.稀土矿石平均REO含量接近离子吸附型稀土矿最低工业品位2倍，最高可达5倍以上，而平均离子相浸取率也超过了70%.经过对圈定矿体的资源量估算，稀土氧化物（REO）资源量总量（推断资源量+潜在资源量）达到中型规模.

5 结论

本研究基于对广西离子吸附型重稀土潜在找矿方向的筛选，结合国内最新勘查进展，提出了轻重稀土叠生型矿床可作为广西提高重稀土资源储备的目标矿床类型.进而通过在广西灵山县佳平地区开展的科研性示范勘查工作，获得了有关此类矿床在成矿条件、矿床成因及勘查技术方法等方面的一些系统化认识，总结如下.

（1）佳平矿区同时发育了以“上轻下重”双层结构为标志的叠生型矿化和以单一轻稀土矿层为标志的轻稀土矿化两种成矿类型.二者在空间分布上并非受某一类特定控矿因素的支配，而是与多个控矿因素（母岩、地貌和水文）的组合影响有关.相比于常见的轻稀土矿化，轻重稀土叠生矿化在成矿条件上表现出更明显的偏向性，除了需要具备高稀土总量和低度轻稀土配分母岩提供的矿质来源条件，还需要有利于厚层风化壳发育和保存的地貌空间条件，以及存在强烈土壤水渗流活动的水文动力条件.相对苛刻的成矿条件是导致叠生型矿化表现出散点状或局部群聚状等不均匀分布的原因.

（2）“上轻下重”双层矿化结构的发育实质上是稀土元素在风化过程中发生富集效应的同时，又伴随着强烈内部分异效应的综合体现.它的成因是在风化产物在继承母岩初始轻稀土配分特征的基础上，又在风化过程中被强烈改造的结果.由于轻重稀土之间地球化学行为的差异，活动性更强的重稀土元素会优先向风化壳下部迁移和富集，尤其是在厚层风化壳中经过长距离的淋滤-淀积作用后，重稀土相对轻稀土的差异迁移和累积效应会被逐渐放大.最终经过持续的垂向分异，到达一定深度后风化产物的稀土配分属性发生了由轻向重的转折性变化，导致“上轻下重”双层矿化结构的发生.

（3）由于轻重稀土叠生型矿床的矿化特征空间变异大，这决定了在勘查方法上不能机械地套用常规勘查规范.适时地在地形地貌变化部位进行局部加密，并采用全孔不间断连续等距（1 m）取样与分析等方法，能有效地避免因重稀土成矿类型分布范围小和矿层薄而导致的漏矿现象，帮助勘查工作在以轻稀土型为主的矿区发现更多重稀土资源.

（4）科研性示范勘查工作的实施，证实了佳平地区轻重稀土叠生型矿床的良好找矿潜力，获得了符合勘查规范的实际找矿效果，新增重稀土资源总量达到中型规模.这为后续在矿区周边及区域上争取更大找矿突破奠定了工作基础，同时对广西乃至中国南方同类矿床勘查也具有启示意义.

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基金资助

国家自然科学基金项目(42173067;42263011;42003066)

广西自然科学基金创新研究团队项目(2020GXNSFGA297003)

广西重点研发计划项目(桂科AB22035045)

广西关键矿产资源深部勘查人才小高地建设项目等联合资助