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　　王学求，周建，张必敏，刘东盛，徐善法，王玮，王强，乔宇，谢明君，刘福田，迟清华，刘昱恒，胡庆海，严桃桃，李瑞红，田密，吴慧，刘汉粮，柳青青

　　自然资源部地球化学探测重点实验室，中国地质科学院地球物理地球化学勘查研究所

　　快速发现圈定富含重稀土矿床找矿靶区是急需解决的科学问题。王学求团队通过分析研究全国地球化学基准数据，圈定稀土异常超常富集区9处，其中新发现云南红河州异常区的轻重稀土比值（LREE/HREE）为3.5，与华南富含重稀土离子吸附型稀土矿异常相一致，据此判断该区具有寻找富含重稀土的离子吸附型稀土矿潜力。进而对这一异常的核心区，开展了1:25万、1:5万地球化学调查和风化壳剖面测量，并经29个钻孔验证，初步估算红河州异常区富含重稀土离子吸附型稀土矿潜在资源量（稀土氧化物）100万吨，圈定潜在资源量超大型规模矿区1个、大型规模和中型规模矿区各1个。

　　这是我国首次在滇南地区发现潜在资源量达超大型规模的离子吸附型稀土矿，该稀土矿同时富含轻稀土和重稀土，具有重大经济价值和科学意义。王学求等研究成果具有重要意义，为我国发现富含重稀土离子吸附型稀土矿床提供了快速有效找矿方法，为全国大量类似稀土异常调查评价提供了示范。

　　稀土（REE）是我国，也是国际上公认的战略资源或关键资源，尤其近年新能源和高科技产品对重稀土（HREE）需求的显著增长，保障重稀土资源需求具有更为重要的战略意义。重稀土主要来源于风化壳离子吸附型稀土矿床，资源储量占全球总储量的80%以上。该类型稀土矿床主要分布于我国华南地区，很多学者对其矿床特征和成因进行了大量研究。王学求等（2020）从全国地球化学基准数据得出岩石和土壤（风化物）轻重稀土比值均为3.5，即地壳中轻稀土（LREE）丰度是重稀土的3.5倍。表明重稀土相对轻稀土而言，更为稀少。如何快速有效地发现异常，并判断富含重稀土矿床的找矿靶区是勘查地球化学急需解决的问题。20世纪70年代末期开始的“区域化探全国扫面计划”分析了39个元素，仅包含镧和钇两个稀土元素，限于当时稀土元素测试技术落后，给出的稀土异常信息价值有限。2008年开始实施的“全国地球化学基准计划”分析了81个指标，使用ICP-MS分析了全部16个稀土元素，获得全国高质量稀土元素数据，在全国共圈定稀土异常35处，新发现稀土超常富集区9处。其中在云南红河州的中越边界地区圈定的稀土异常，轻重稀土比值（LREE/HREE）与华南稀土异常LREE/HREE最为接近，因此选择该区开展1:25万、1:5万和风化剖面地球化学勘查，并经钻探验证在马鞍底发现潜在超大型离子吸附型稀土矿。本文对这一发现过程、使用的方法技术和钻探验证结果进行介绍，并对发现的意义进行简要讨论。后续文章将对方法技术和矿体特征进行专门阐述。

　　2008—2014年，深部探测与实验专项的“中国地球化学基准与综合研究”项目（简称CGB计划）利用汇水域沉积物采样，获得全国81个指标（含76个化学元素）地球化学基准值。2016年开始实施的“化学地球”大科学计划，对地球化学数据进行研究分析，采用累积频率85%做异常下限，在全国共圈定稀土元素地球化学异常区35处。异常总体特点是南高北低，连片大规模异常主要分布于华南造山带、松潘—甘孜造山带和冈底斯—三江造山带，北方除白云鄂博以外，其它异常相对较弱。26个异常与已知稀土矿或稀土成矿带相吻合，已知大型以上稀土矿都存在累积频率大于95%的强异常富集中心。异常含量值一般是地壳丰度2倍以上（富集系数大于2），异常规模达到地球化学省以上（一般面积大于1000km2），把这种具有强富集中心的多层套合结构地球化学异常称作超常富集区。新发现超常富集区9处。云南红河稀土超常富集区，在累计频率95%圈定的浓集中心范围内，稀土总量平均值353μg/g，是全国背景（173μg/g）的2倍；轻稀土平均值257μg/g，是全国背景（134μg/g）的1.9倍；重稀土平均值65μg/g，是全国背景（37μg/g）的1.8倍。这是在滇南首次发现稀土超常富集区，在以往的文献中均未见报道。

　　根据全国已知典型轻稀土矿地球化学异常轻、重稀土含量和比值研究，得出水系沉积物或风化物土壤中轻稀土矿LREE/HREE5，如内蒙古白云鄂博和四川牦牛坪碳酸岩-碱性岩超大型轻稀土矿异常LREE/HREE比值分别为5.8和6.7，而华南富含重稀土的离子吸附型稀土矿LREE/HREE为3.5。新发现的云南红河异常LREE/HREE比值为3.2，与华南异常轻重稀土比值一致，这一特点非常有利于寻找富含重稀土的离子吸附型稀土矿。在越南一侧已经发现Dong Pao离子吸附型稀土矿。该稀土异常富集区位于华南造山带、松潘甘孜造山带和扬子克拉通交界区（图1），燕山期、印支期正长花岗岩和元古界哀牢山群花岗质片麻岩沿红河、中越边境地区广泛出露，气候温暖潮湿，生物作用强烈，发育厚达20余m风化壳，且异常重稀土比例较高，接近江西足洞和广西陆川富含重稀土矿异常轻重稀土比值3.5，初步判断具有寻找富含重稀土离子吸附型稀土矿潜力。

　　基于上述研究结果，2019年在地质调查计划支持下，实施“化学地球”大科学计划，开展“一带一路”关键资源地球化学调查，选择云南红河州中越毗邻区的异常核心区约6000km2，开展1：25万稀土资源地球化学调查，采样密度为1个样/4km2。在调查区范围内共圈定13处稀土异常。结合成矿母岩分布、地形地貌特点和风化壳发育程度，初步判断红河I号、红河II号、红河III号、红河IV号、红河V号异常最有可能形成离子吸附型稀土矿（图2）。表1给出了异常的各种地球化学参数。限于篇幅仅对红河I号异常进行描述。红河I号异常位于马鞍底乡，向南延伸至中-越边境，呈未封闭状态。异常区内34件样品TREE含量平均值为585μg/g，最高值单点达到1523μg/g；LREE平均474μg/g，最高值1438μg/g；HREE平均111μg/g，最高值345μg/g。轻重稀土平均值之比4.27。异常区内还伴生强烈的Zr、Nb、Ta等异常。

　　该异常位于华南板块与印支板块之间的哀牢山—红河断裂南段，沿红河断裂两侧分布，可一直延伸到越南境内。异常区内岩性主要有印支期和燕山期正长花岗岩，元古界哀牢山群斜长片麻岩、变粒岩、二云片岩、黑云片岩、云母石英片岩等，沿断裂带小面积分布的二辉橄榄岩（图3）。稀土核心区异常分布与印支期正长花岗岩和元古界哀牢山群花岗质钾长片麻岩、变粒岩密切相关。

　　2020年，国家重点研发计划“穿透性地球化学勘查技术”项目资助下，针对红河I号异常、红河II号异常和红河III号异常开展1：5万稀土元素地球化学调查。按照500mx500m网格布置采样点位，局部交通困难地区适当放稀。

　　图4是红河I号马鞍底异常的1:5万稀土总量地球化学点位图。异常区共采集细粒级水系沉积物样品654件，稀土总量为55.2-6525μg/g，平均值421μg/g。轻稀土含量范围47.8-6412μg/g，平均值349μg/g；重稀土含量范围7.2-302μg/g，平均值71.8。轻重稀土比为4.8。细粒级水系沉积物样品稀土总量大于450μg/g的边界品位有213个，大于1000μg/g的有21个，富集轻稀土和重稀土。

　　针对离子吸附型稀土矿位于基岩上方风化壳中的特点，首先利用河流切割和地形落差出露的风化壳剖面进行系统测量。风化壳离子吸附型稀土矿主要分布在全风化层，部分可向上延续到黏土化层、向下延续到半风化层，地表腐殖层和部分黏土化层为淋失层，分别按不同层位连续取样（图5）。对部分样品，利用野外快速分析方法初步判别矿化体（图6），全部样品送实验室进行稀土全量分析和浸出相分析。共采集风化壳剖面84个，样品377件，其中达到边界品位剖面70个（表2）。

　　赣南钻是江西地矿局为离子吸附型稀土矿普查勘探发明的专用取样钻（图7）。利用赣南钻快速查明矿体、深度、产状、规模、矿石质量、品位变化及空间分布特征。赣南钻按照山顶、山腰、山脚的地貌形态布置孔位，钻探深度揭穿全风化层，尽量达到矿体底板，每1m采集1件样品。从上往下逐层采集腐殖层、黏土化层、全风化层、半风化层、基岩样品（图8）。样品混匀后送实验室分析，样品重量1kg。图8是马鞍底矿体GNZ4钻孔岩芯稀土氧化物总量、离子相分布。从含量分布可以看出，稀土氧化物总量按0.05%边界品位，全孔含量均高于矿体边界品位，但利用浸出离子吸附相0.035%边界品位，从4m以下达到边界品位（图8）。使用赣南钻进行钻探验证孔共29个，其中28个孔达到边界品位（表2）。

　　图8 马鞍底GNZ04孔正长花岗岩风化壳剖面稀土总量和浸出离子吸附稀土含量变化(红线 潜在资源量初步估算

　　潜在资源量的估算是依据28个钻孔和70个风化壳剖面揭示达到边界品位的矿体进行估算，

　　，因此本文使用潜在资源量这一表述。根据稀土矿产地质勘查规范（DZ/T0204—2002）和风化壳离子吸附型稀土矿产地质勘查规范（DB36/T1158—2019）

　　受成矿母岩和地形地貌控制，因此矿体面积根据边界品位、地形和母岩综合圈定。平均品位和矿体厚度根据自然剖面和钻探实际测量结果，矿区内风化壳稀土总量高于边界品位所有样品的平均值。矿石密度按照0.5mx0.5mx0.5m采集矿石样，称重求得矿石密度为2.0t/m3。浸出率是衡量风化壳离子吸附型稀土矿床重要的经济指标。按照国家行业标准“离子型稀土原矿化学分析方法离子相稀土总量的测定（XB/T619—2015）”分析测定了平均浸出率。综合考虑上述因素，圈定了潜在马鞍底超大型、贾沙大型和大寨中型稀土矿。马鞍底稀土矿位于云南省红河州金平县马鞍底乡—勐桥乡一带

　　稀土氧化物总量（TRE2O3）平均品位0.14%。矿床类型以离子吸附型为主，在局部地区发现砂矿，砂矿稀土氧化物总量（TRE2O3）达2.6%。圈定的矿体面积为24.37km2，估算的潜在矿石量为4.77亿吨，潜在稀土氧化物资源量为63.6万吨，达到超大型规模。马鞍底稀土矿主要由印支期正长花岗岩和元古代哀牢山群花岗质片麻岩和变粒岩风化形成，根据自然剖面和钻探结果，结合地形地貌综合圈定矿体6处，分别为1号、2号、3号、4号、5号和6号矿体。马鞍底1号矿体：

　　遥感影像图显示，稀土矿分布在盆山过渡带的平缓丘陵区，有利于风化壳稀土矿的保存。初步探明矿区出露面积5.82km2，矿体厚度7.2~21m，平均厚度13.12m，12个赣南钻/自然风化剖面达到边界品位。稀土氧化物TRE2O3含量0.05%~0.33%，平均为0.12%。稀土离子相SRE2O3含量0.035%~0.29%，浸出率平均为52%。以富集轻稀土镧、铈、镨、钕为主，富集重稀土元素钆、镝、钇，Y2O3离子相最高达到367μg/g，Dy2O3离子相最高达到91.5μg/g，Tb2O3离子相最高达到17.2μg/g，Gd2O3离子相最高达到113μg/g。初步估算稀土氧化物资源量为19.08万吨，达到大型规模（表3）。表3 根据钻孔和风化壳剖面潜在资源量估算表

　　。遥感影像图显示，稀土矿体分布在盆山过渡带的平缓丘陵区，有利于风化壳稀土矿的保存。初步探明矿区出露面积2.55km2，矿体厚度2.5~14m，平均厚度9.38m，9个赣南钻/自然风化剖面达到边界品位。矿体以离子吸附型为主，在局部地区形成砂矿。离子吸附型稀土矿体稀土氧化物TRE2O3含量0.05%〜0.38%，平均为0.15%。稀土离子相SR2O3含量0.035%~0.12%，浸出率平均为34%。砂矿矿体稀土氧化物TR2O3含量最高为2.6%。以富集轻稀土镧、铈、镨、钕为主，局部地区富集重稀土钐、钆、铽、镝和钇。Y2O3离子相最高达到195μg/g，Dy2O3离子相最高达到39.4μg/g，Gd2O3离子相最高达到44.6μg/g。初步估算TRE2O3资源量为7.08万吨，达到中型规模。马鞍底3号矿体：

　　。遥感影像图显示，稀土矿体分布在高山的斜坡地区，有利于风化壳稀土矿的保存。初步探明矿区出露面积1.34km2，矿体厚度3.7〜10m，平均厚度6.38m，6个赣南钻/自然风化剖面达到边界品位。稀土氧化物TRE2O3含量0.05%〜0.25%，平均为0.11%。稀土离子相SRE2O3含量0.035%〜0.15%，浸出率平均为41%。以富集轻稀土镧、铈、镨、钕为主，局部地区富集重稀土钐、钆、铽、镝和钇。Y2O3离子相最高达到154μg/g，Dy2O3离子相最高达到32.2μg/g，Gd2O3离子相最高达到55.4μg/g。初步估算TRE2O3资源量为2.09万吨，达到中型规模。马鞍底4号矿体：

　　。遥感影像图显示，稀土矿体分布在盆山过渡带的平缓丘陵区，有利于风化壳稀土矿的保存。初步探明矿区出露面积5.12km2，矿体厚度4.4〜13m，平均厚度9.68m，9个赣南钻/自然风化剖面达到边界品位。稀土氧化物TRE2O3含量0.05%〜0.32%，平均为0.11%。稀土离子相SRE2O3含量0.035%〜0.24%，浸出率平均为53%。以富集轻稀土镧、铈、镨、钕为主，富集重稀土钐、钆、铽、镝和钇。Y2O3离子相最高达到78μg/g，Dy2O3离子相最高达到40.1μg/g，Gd2O3离子相最高达到73.8μg/g。初步估算TRE2O3资源量为10.76万吨，达到大型规模。马鞍底5号矿体：

　　遥感影像图显示，稀土矿体分布在盆山过渡带的平缓丘陵区，有利于风化壳稀土矿的保存。初步探明矿区出露面积3.64km2，矿体厚度3〜20m，平均厚度10.48m，14个赣南钻/自然风化剖面达到边界品位。矿体以离子吸附型为主，在局部地区形成砂矿。离子吸附型稀土矿体稀土氧化物TRE2O3含量0.05%〜0.82%，平均为0.21%。稀土离子相SRE2O3含量0.035%〜0.27%，浸出率平均为41%。砂矿矿体稀土氧化物TR2O3含量最高为1.7%。以富集轻稀土镧、铈、镨、钕为主，局部地区富集重稀土钐、钆、铽、镝和钇。初步估算TRE2O3资源量为16.02万吨，达到大型规模。马鞍底6号矿体：

　　遥感影像图显示，稀土矿分布在盆山过渡带的平缓丘陵区，有利于风化壳稀土矿的保存。初步探明矿区出露面积5.89km2，矿体厚度3〜8m，平均厚度6.25m，12个赣南钻/自然风化剖面达到边界品位。稀土氧化物TRE2O3含量0.05%〜0.37%，平均为0.12%。稀土离子相SRE2O3含量0.035%〜0.22%，浸出率平均为45%。富集轻稀土和重稀土，以镧、铈、钕、钆、镝、钇为主。Y2O3离子相最高达到420μg/g，Dy2O3离子相最高达到90.8μg/g，Gd2O3离子相最高达到118μg/g。初步估算TRE2O3资源量为16.02万吨，达到大型规模。4 意义与结论

　　该矿床的特点是位于高海拔地区，且同时富集轻、重稀土和稀散元素，对于重新认识中国及邻区稀土矿的分布规律和形成机理具有重要的科学意义，丰富了稀土找矿模式。我国已发现的富含重稀土离子吸附型稀土矿均位于低海拔、气候炎热、潮湿

　　有利于岩石强化学风化的华南花岗岩风化壳地区。尽管近些年在云南滇西高海拔地区的腾冲—龙川相继发现了多个离子吸附型稀土矿，但都以轻稀土矿为主。本次在滇南高海拔地区发现富含重稀土离子吸附型稀土矿，尚属首次。高海拔区同时富含轻、重稀土和稀有分散元素离子吸附型稀土矿是如何形成的，与气候、降雨量、生物作用和地形地貌的关系，每个稀土元素的品位等都有待于进一步研究。研究区位于

　　，是印度与欧亚大陆碰撞事件的重要响应带。该矿带在攀西裂谷中形成与喜马拉雅期碳酸岩-碱性杂岩体有关的稀土矿，如世界第三大的牦牛坪稀土矿。近年在这一成矿带的南段建水发现与碱性杂岩体风化有关的大型普雄离子吸附型铌稀土矿床。本次发现的矿床成矿母岩不仅有印支期和燕山期花岗岩，还有元古界花岗质片麻岩和变粒岩。尽管与变质岩作为成矿母岩的离子吸附型稀土矿已有报道，但该区的成矿地质背景和成矿母岩有待进一步研究。根据目前自然剖面和钻探测量初步发现稀土矿体在风化层中的分布有3种模式：

　　在上部腐殖层和黏土层、下部接近基岩的半风化层含量低；（II）表层低深层高，即稀土含量在风化层中从地表到深部逐渐增高；（III）表层高深层低，即稀土元素在风化剖面中的含量从地表到接近基岩降低。三种分布模式与地形地貌、地表剥蚀程度、降雨量、生物作用、成矿母岩等的控制因素有待进一步研究。技术意义：

　　，实现了高海拔山区离子吸附型稀土矿地球化学勘查理论和方法技术创新，填补了高海拔山区离子吸附型稀土矿勘查技术空白。发展了多尺度地球化学勘查技术和异常查证技术，初步形成从区域战略选区到矿区普查和异常查证的地球化学勘查技术系列。我国20世纪70年代末期开始的

　　。但由于当时实验室能力限制，分析的39个元素仅包含镧和钇两个稀土元素，再加上对稀土的存在形式和异常形成机理缺少研究，当时设计的水系沉积物采样方法，无法提供有价值的稀土异常信息。此次专门对稀土矿地球化学勘查理论技术研究，根据稀土元素易于风化形成离子被细粒级黏土矿物吸附的特点，发展了从极低密度的全国地球化学基准河漫滩采样方法、1:25万和1:5万细粒级水系沉积物采样方法、自然风化壳剖面采样和浅钻采样异常查证方法、实验室稀土元素的高精度分析技术，形成了稀土矿地球化学勘查完整技术系列。离子吸附型稀土矿

　　，因此传统的地表土壤测量方法和异常查证方法难以奏效。利用自然切割风化壳剖面和快速简易的手动浅钻联合取样方法，用于异常查证，可以快速发现稀土富集层位。实验室使用四酸溶样和ICP-MS分析技术，实现对全部16个稀土元素的高精度分析，分析检出限可以达到0.1μg/g

　　同时利用野外现场分析技术针可以初步快速判别离子吸附型稀土矿，利用实验室浸出相分析技术可以精确判断浸出率。经济意义：

　　有70个剖面和28个钻孔达到边界品位，初步圈定马鞍底潜在超大型、大寨和贾沙潜在大中型富含重稀土的离子吸附型稀土矿。本文使用富含重稀土离子吸附型稀土矿（HREE-enrichedion-adsorptiondeposit）表述，而不使用重稀土离子吸附型稀土矿（HREE ion-adsorptiondeposit）这一概念，因为目前对重稀土矿的定义还没有统一认识，每个单个稀土元素品位和资源量有待于进一步勘查。初步估算稀土潜在矿石量9.46亿吨，稀土氧化物潜在资源约100万吨。这是我国首次在滇南地区发现超大型离子吸附型稀土矿。该离子吸附型稀土矿同时富集轻稀土（镧、铈、镨、钕）和重稀土（钆、铽、镝、钇）和稀散元素（铌、钽、镓、锆、钪），矿体厚度大，可以通过复垦开采，具有重大经济价值，特别是镨、钕、钆、铽、镝是现代高科技和电动汽车的重要原材料，对高科技和国防安全快速增长的需求以及“碳达峰”和“碳中和”节能材料的需求，具有重要的战略意义。4.2结论

　　这是我国首次利用从极低密度、低密度直到高密度地球化学填图技术，获得高质量“化学地球”数据，

　　具有重大经济价值和战略意义。初步形成了稀土矿多尺度地球化学调查技术系列，填补了离子吸附型稀土矿地球化学勘查技术空白。这一发现对于认识高海拔区富含重稀土的离子吸附型稀土矿成因及中缅老越比邻区稀土矿的分布规律具有重要科学意义，为“一带一路”沿线国家稀土矿勘查提供了全新的视野。这一发现只对滇南富集区的3个异常进行了1:5万和钻探验证工作，还需开展下一步的普查和详查勘探工作，系统查明矿体深度和品位。致谢：

　　中国地质调查局地质调查项目“化学地球基准与调查评价”(编号：DD20190451)、国家重点研发项目“穿透性地球化学勘查技术”(编号：2016YFC0600600)和原国土资源部行业专项项目“全国地球化学基准与调查评价”(编号：Sino-probe-04)等支持下，历经10余年的科研与调查紧密结合的成果，得到了自然资源部、科技部、中国地质调查局的大力支持。先后有30余人参加了野外采样、实验室分析测试和薄片鉴定工作。感谢中国地质科学院矿产资源研究所王登红研究员等对这一工作提出的宝贵意见。在此一并向给予项目支持的单位和个人表示衷心感谢！原文来源：

　　地球学报.2022年7月.第43卷 第4期：509-519导读评论和排版整理等：

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