【典型地质资源】系列科普1——科普文章选登：让碳重返地层美丽地球那些精彩的矿产故事（节选）
稀土是我国重要的战略性资源，在新能源、新材料、节能环保、航空航天、电子信息等领域的应用日益广泛，素有“工业味精”、“新材料之母”的美誉。稀土元素在地壳中主要以矿物形式存在，目前能够用于生产稀土的工业矿物主要包括独居石、氟碳铈矿、磷钇矿和风化壳淋积型稀土矿（即离子吸附型稀土矿）等。其中，离子吸附型稀土矿主要分布于我国南方。江西赣州是我国离子吸附型稀土最重要的资源地和供应地，稀土资源储量占全国同类资源的2/3，也是南方稀土开采技术的发祥地，素有“稀土王国”之美誉。赣州稀土在历经40多年的开发利用过程中，为国内经济社会发展和全球稀土供应做出了重要贡献。
一、赣州稀土资源概况
赣州稀土资源广泛分布在寻乌、龙南、信丰、安远、定南、全南、宁都、赣县等地。其矿石中的稀土元素80%～90%呈离子状态吸附在高岭土、埃洛石和水云母等粘土矿物上。赣州稀土资源按矿物的稀土成分主要分为三种类型：1）以寻乌为代表的富镧少钇型离子矿(镧占稀土总量的25%~30%，钇占稀土总量的12%~14%)；2）以龙南为代表的富钇型离子矿(钇占稀土总量的50%以上)；3）以信丰为代表的中钇富铕型离子矿(钐、铕、钆占稀土总量的10%左右，钇占稀土总量的30%~40%)。据统计，江西中重型离子吸附型稀土保有储量达230万吨，远景储量达940万吨，分占全国离子吸附型稀土资源储量的40%和35%，居全国第一，是名副其实的稀土大省；而赣州离子吸附型稀土矿资源约占其中的90%。据统计，赣州稀土储量为16.12万吨，开发利用量为13.37万吨，开发利用率为82.94%。
二、赣州稀土资源禀赋特征
2.1赣州稀土矿床类型与特征及分布规律
赣州是我国离子吸附型稀土矿床的发源地。自1969年龙南足洞矿床首先被发现以来，赣州相继发现和查明了一批风化壳离子吸附型稀土矿床，这类矿床的成矿母岩以花岗岩为主。赣州离子吸附型稀土矿床不仅数量多，而且具有规模大，中、重、轻稀土配分齐全等优势。离子吸附型稀土资源在赣州地区分布很广，18个县(市)均有分布。其稀土矿床的分布受构造-岩浆活动的控制，呈现出沿北东向和东西向带状分布的规律，大致可划分为崇义-上犹矿集区、赣县矿集区、赣县信丰矿集区、三南矿集区、安远-寻乌矿集区、会昌-于都矿集区等6个矿集区。赣州离子吸附型稀土矿赋存于主要由石英、高岭石、埃洛石、伊利石、长石等组成的风化壳中，母岩的类型和矿物组合对成矿影响较大。赣州稀土矿成矿母岩大多数为中酸性花岗岩，稀土矿物对成矿的影响较大，95%以上的造岩矿物对全岩稀土的贡献率只有5%~50%。在岩浆演化过程中，稀土(含稀土)矿物组合出现顺序为:榍石、磷灰石、褐帘石⇒独居石、磷钇矿、锆石⇒褐钇铌矿、铌钇矿、石榴石。它们的易风化程度为:稀土氟碳酸盐＞稀土(含稀土)硅酸盐＞稀土铌钽酸岩＞稀土砷酸盐＞稀土磷酸岩。由于抗风化能力的差异，相对难风化的锆石、独居石、磷钇矿等矿物可能形成风化壳砂矿床；抗风化能力中等的褐钇铌矿等可出现残坡积砂矿和离子吸附型稀土矿床并存的现象；而易风化的氟碳铈矿、硅铍钇矿等矿物在风化过程中被完全分解，释放出的稀土离子，经过迁移富集，易形成离子吸附型稀土矿。
2.2稀土矿床的成矿母岩特征
岩石化学方面，离子吸附型稀土矿床成矿母岩以高硅(70%~75%)，富碱K2O+Na2O(＞8%)，富K2O，贫Al2O3、TiO2、CaO为特征。在矿物组成方面，成矿花岗岩中斜长石、角闪石、黑云母和白云母等稀土载体造岩矿物含量较低，石英、钾长石含量相对较高，稀土元素主要赋含在稀土独立矿物和含稀土副矿物中。赣州离子吸附型稀土矿床花岗质成矿母岩的丰度相对较高，一般为(200~500)×10-6，部分岩体能达到(500~800)×10-6，普遍高于南岭平均花岗岩丰度的情况（平均含量为229×10-6）。
2.3赣州稀土矿床配分类型
离子吸附型稀土矿床的稀土配分模式主要取决于原岩的稀土配分模式，风化作用过程中的稀土分馏作用对其也有一定影响。离子吸附型稀土矿的稀土配分多种多样，不仅形成于不同时代、不同岩性的风化壳中的稀土矿稀土配分不同，即使是同一时代不同期次或同一期次不同岩性的稀土元素配分也有差异。离子吸附型稀土矿床在继承母岩稀土配分模式的基础上，在风化过程中往往发生不同程度的铈亏效应、富铕效应、分馏效应和钆断效应，稀土配分更加复杂多样。例如，龙南足洞稀土矿属于富钇型重稀土矿，Y2O3配分含量＞55%；寻乌河岭稀土矿属于低钇富铈轻稀土矿，Y2O3配分含量＜10%，铈的配分含量＞45%，是南方离子吸附型稀土矿中较为独特的一类；安远涂屋稀土矿属于富镧富铕型轻稀土矿，镧的配分含量＞60%；信丰烂泥坑稀土矿为中钇富铕稀土矿，是离子吸附型稀土矿中最常见的一种类型。
2.4不同风化程度离子型稀土矿赋存特征及浸出规律研究
黄万抚等研究了不同风化程度离子吸附型稀土矿赋存特征及浸出规律，并指出，离子吸附型稀土矿风化程度越低，铝硅酸盐矿物含量越少，稀土含量也随之减少。原矿中Ca、Mg杂质含量主要影响浸出后稀土总量是否达标，而杂质Al含量过高，不仅影响浸出效果，还会在沉淀过程中消耗大量NH4HCO3，降低稀土沉淀率。全风化层含Al、Fe等杂质相对高，对后续离子相的浸取不利。在原地浸出工艺中，浸取剂可穿透腐殖层至全风化层上部，直接对全风化层、半风化层进行浸取，有助于减少杂质含量。从全风化到微风化，子相比例减小，胶态相与矿物相比例增加。此外，离子相稀土含量随粒级减小而增加，胶态相稀土含量在各个粒级分布均匀，矿物相稀土含量随粒级减小而减小。对比全风化和半风化两层稀土的浸出情况可知，通过降低浸取剂pH值，增加浓度，降低流速，增加液固比，可提高半风化层稀土的浸出效果。
2.5典型样品化学组分和矿物组分
中国地质科学院郑州矿产综合利用研究所对赣州主要稀土矿山进行调研，根据2015年赣州市矿权设置数据，对赣州稀土矿山资源现状进行整理，赣州有证稀土矿山共55个，登记资源储量为944974.6吨（稀土氧化物），保有资源量为161248吨（稀土氧化物），稀土资源开发率为82.94%，矿区占地面积为155.49平方千米。目前，赣州地区稀土矿山全部停采。赣州地区稀土矿主要化学组分为铝、硅、钾、铁，绝大多数稀土矿氧化铝和二氧化硅合量超过80%，其尾矿可用作建筑骨料等。赣州地区稀土矿主要矿物组成为石英、云母、长石和高岭石。
来源：王威,赵恒勤. 美丽地球那些精彩的矿产故事[N].中国矿业报,2019-04-20(009).
校对：张敬权
