赣南石头坪超大型重稀土矿床的成因机制：风化壳矿物学、地球化学约束

摘要

稀土是重要的战略性关键金属资源.离子吸附型稀土矿床是全球重稀土资源的主要供给来源，其成因机理备受瞩目.石头坪重稀土矿床是赣南地区新近发现的超大型离子吸附型重稀土矿床，其成因机制仍不清楚.对该矿床施工了一个赣南钻自上至下系统取样，运用X射线粉晶衍射、扫描电镜、X射线荧光光谱和电感耦合等离子质谱等分析，研究风化壳剖面的矿物学、元素地球化学和pH值特征等.结果表明，风化壳剖面的黏土矿物种类和形态表现出分带性，表土层至全风化层中上部主要为较自形的高结晶度高岭石，全风化层中下部至半风化层黏土矿物主要为短管状埃洛石和低结晶度高岭石，反映了风化壳剖面由下至上黏土矿物结晶度由低向高的转变过程，由此导致吸附能力差异，进而控制着对稀土元素吸附-解吸行为的转变.稀土元素由上至下表现为先增加后降低的“弓背式”富集特征以及“上轻下重”分异特征.稀土元素的富集特征与不同风化阶段的风化程度具有显著的相关性，当风化强度<85时，风化强度与稀土含量呈正相关关系；当风化强度>85时，风化强度与稀土含量则呈负相关关系.“上轻下重”分异特征与风化剖面中pH值变化、黏土矿物组成及结构变化密切相关，风化剖面pH值自上而下的逐渐升高，稀土离子迁移能力逐步减弱，向下迁移速率相对更高的HREE更容易在剖面下部富集，并且在高pH值环境下，HREE会被优先吸附.因此，风化壳剖面的矿物组成及结构属性共同制约着石头坪离子吸附型重稀土矿的形成.

关键词

石头坪重稀土矿床 / 花岗岩风化壳 / 黏土矿物 / 离子吸附型稀土 / 赣南 / 矿床学 / 地球化学