貴州務(wù)川濯水地區(qū)鋁土礦床地球化學(xué)特征

姚益祥 YAO Yi-xiang；徐瑤 XU Yao

（貴州省地質(zhì)調(diào)查院，貴陽550004）

0 引言

貴州北部務(wù)（川）-正（安）-道（真）地區(qū)是近年來貴州鋁土礦找礦的重點區(qū)域；通過近幾年的地質(zhì)工作，相繼發(fā)現(xiàn)了多個鋁土礦礦床，但本區(qū)地質(zhì)工作程度相對不高，還有很大的找礦潛力。[1]作者依托貴州鋁土礦遠(yuǎn)景調(diào)查項目，利用常量、微量、稀土元素地球化學(xué)等手段，較系統(tǒng)的研究了濯水地區(qū)的礦床地球化學(xué)特征，闡述了礦床成礦特征，為本區(qū)下部找礦與研究提供了一定的理論依據(jù)。

1 區(qū)域地質(zhì)背景

務(wù)川濯水礦區(qū)位于黔北—渝南鋁土礦成礦帶的北礦帶，研究區(qū)周邊已發(fā)現(xiàn)多處鋁土礦床（點），特別是與研究區(qū)相鄰的瓦廠坪大型鋁土礦床的發(fā)現(xiàn)，帶動了該區(qū)域的地質(zhì)研究工作。務(wù)川濯水礦區(qū)位于鹿池向斜西翼，研究區(qū)內(nèi)構(gòu)造不甚發(fā)育，褶皺較為發(fā)育，構(gòu)造相對簡單。

圖1 濯水鋁土礦區(qū)地質(zhì)圖（據(jù)金鐘國等2009有修改）

2 礦床含礦巖系以及礦體產(chǎn)出特征

礦床含礦巖系由二疊系大竹園組的多段不同的巖礦石組成（多為鋁質(zhì)粘土巖和鋁土礦），總厚度0～12.3m，2～6m居多，上部一般為0～0.2m的炭質(zhì)、鈣質(zhì)粘土巖，其下0.8～4m鋁質(zhì)粘土巖，鋁質(zhì)粘土巖之下的鋁土礦為0.5～3m，下部為鋁質(zhì)、炭質(zhì)粘土巖及褐鐵礦，含礦巖系的上覆地層為棲霞組，下伏地層為韓家店組及斷續(xù)分布的黃龍組，礦體呈層狀產(chǎn)出，產(chǎn)狀與圍巖一致，推測礦體一般長數(shù)百米 至數(shù)千米，礦體厚度0.5～6.2m，Al2O3的品位為40.00%～74.33%，SiO2的含量 0.90%～19.28%，F(xiàn)e2O32.81%～13.12%，TiO20.72%～37.46%，Al2O3/SiO21.17～16.2。

3 礦床地球化學(xué)特征

3.1 主量元素地球化學(xué)特征 本次工作在濯水鋁土礦研究區(qū)共采集樣品15件，部分樣品測試結(jié)果及分析成果具體如表1所示。

通過分析測試數(shù)據(jù)結(jié)果，研究區(qū)鋁土礦（巖）其主要特征可歸納如下：

①鋁土礦含礦礦層樣品測試結(jié)果，總體反映出Al2O3與TiO2含量正相關(guān)關(guān)系，與SiO2含量負(fù)相關(guān)關(guān)系；礦層中部Al2O3和TiO2含量相對上部、下部富集，渣狀碎屑狀鋁土礦石中Al2O3含量及鋁硅比均比其它性狀鋁土礦礦石高，推測這是由于在表生條件下Al2O3與TiO2的地球化學(xué)性質(zhì)相對穩(wěn)定，SiO2相對容易被淋濾從而造成流失。

表1 濯水鋁土礦常量元素化學(xué)成分一覽表 Wt%

表2 濯水鋁土礦微量元素成分及特征一覽表ppm

圖2 濯水鋁土礦樣品三氧化二鋁與二氧化硅含量關(guān)系圖

圖3 濯水鋁土礦樣品三氧化二鋁與二氧化鈦含量10倍的關(guān)系圖

②鐵質(zhì)在鋁土礦礦層下部相對富集，其主要賦存形式為鋁土礦礦層底部的被氧化淋濾形成的褐鐵礦。

③P2O5和MnO在含礦層的礦石樣品中含量相對較低，推測含量低的原因可能是與次生風(fēng)化作用、淋濾作用有關(guān)。

④所采礦層樣品中Na2O含量在0.06%～0.23%，平均為0.18%，與世界上海相碳酸鹽沉積物中Na2O的平均0.23%非常接近。

⑤鋁土礦（巖）燒失量為3.35%～14.69%總體較低，推測這是由于礦層中三水鋁石中有機(jī)質(zhì)含量較少，硅質(zhì)含量相對高所導(dǎo)致的。

3.2 鋁土礦層及圍巖微量元素地球化學(xué)特征 據(jù)張士、李國勝的研究成果，母巖中的Sr元素被大量淋濾，隨地表徑遷移流進(jìn)入海洋中，所以元素Sr在大陸風(fēng)化殼中一般表現(xiàn)出極度虧損的特征，而由于Ba2+通常被容易周圍的粘土礦物吸附，致使其多保存于近岸的粘土中，很少能被帶到外海。[2]因此，在沉積巖石學(xué)研究中可以利用Ba/Sr比值來反映研究區(qū)成巖的環(huán)境，Sr/Ba小于1顯示為陸相沉積，Sr/Ba大于1則顯示為海相沉積。[2]

據(jù)陳建強等研究成果知，一般來說，T h/U比值大于7為陸相沉積，小于2為海相沉積。[3]濯水鋁土礦研究區(qū)樣品測試結(jié)果如表2所示。

從表2可以看出，濯水鋁土礦樣品的Sr/Ba比值部分大于1，而T h/U比值均小于7；樣品分析的Sr/Ba比值大于1反映的是海相沉積特征，小于1為陸相沉積環(huán)境。而Th/U比值均小于7，介于1～6之間，大部分位于1～4之間，所以其反映為近海相的沉積環(huán)境。結(jié)合測試結(jié)果和地質(zhì)特征，我們認(rèn)為該研究區(qū)沉積環(huán)境可以解釋為濱海、潮坪的沉積環(huán)境，由于多次頻繁的海進(jìn)海退使其暴露的時間的長短不同，從而致使Sr等元素被淋濾的程度也有所變化，所以會在Sr/Ba和Th/U兩個比值上反映出一個變化的過程，反映出沉積過程中存在海陸兩種沉積環(huán)境相互交替的現(xiàn)象。

3.3 鋁土礦層及圍巖稀土元素地球化學(xué)特征 研究區(qū)15件樣品稀土元素測試是委托中科院地化所（貴陽）進(jìn)行測試的。樣品測試結(jié)果及分析成果具體如表3所示。

表3 濯水鋁土礦稀土元素特征表 ppm

由表3可見，不同巖礦石的稀土總量（ΣREE）含量變化大，在下層鋁質(zhì)粘土巖中稀土總量最高223.43×10-6，而在鋁質(zhì)粘土巖和中層碎屑狀鋁土礦中稀土總量最低，僅9.74×10-6，相差 23 倍。

在鋁土礦巖層中，稀土元素含量一般為鋁質(zhì)粘土巖>鮞豆?fàn)钿X土礦>下層碎屑狀鋁土礦>中層碎屑狀鋁土礦；稀土元素含量表明礦石品質(zhì)與稀土元素含量總體呈負(fù)相關(guān)關(guān)系。

測試結(jié)果中各層樣品的LREE/HREE均大于1，顯示出輕稀土較為富集，而重稀土存在一定程度的虧損；在鋁質(zhì)粘土巖和鮞豆?fàn)钿X土礦樣品中輕、重REE分異更為突出，部分可達(dá)10倍左右，但所有巖礦樣品稀土元素配分模式具有一定的相似性，即輕稀土元素含量曲線呈負(fù)斜率變化，重稀土元素含量曲線總體呈現(xiàn)的較為平坦（圖4）。

圖4 濯水鋁土礦樣品稀土元素配分曲線圖

Ce呈弱正異常，這表明鋁土礦在成礦過程中遭受了一定規(guī)模的氧化淋濾作用；而Eu得負(fù)異常，則說明在礦層在沉積過程中是處于一個缺氧還原的環(huán)境。

4 結(jié)論

①濯水礦床為產(chǎn)于古風(fēng)化殼之上的大竹園地層中，受鹿池向斜東翼控制，礦床成因?qū)俟棚L(fēng)化殼沉積型。②鋁土礦層中常量元素特征總體反映出Al2O3與TiO2含量成正相關(guān)關(guān)系，與SiO2含量成負(fù)相關(guān)關(guān)系。③根據(jù)Sr/Ba、Th/U比值并綜合研究區(qū)地球化學(xué)特征，我們推測鋁土礦形成環(huán)境可能主要為海相潮坪、濱海環(huán)境，可能為局部的局限海域的濱海前緣，具體沉積環(huán)境還需再加討論。④鋁土礦層中，渣狀碎屑狀鋁土礦的稀土元素含量相對低，致密塊狀、鮞豆?fàn)钿X土礦含量相對高，稀土元素含量與礦石質(zhì)量總體呈負(fù)相關(guān)關(guān)系；不同巖礦石的稀土總量（ΣREE）含量變化大，LREE/HREE均大于1，顯示輕稀土較富集，重稀土存在不同程度的虧損。

注：致謝：感謝貴州省地質(zhì)調(diào)查院戴傳固研究員、劉愛民高工等在本區(qū)工作中給予的指導(dǎo)和關(guān)懷。

[1]武國輝,金中國,鮑淼等.黔北務(wù)正道鋁土礦成礦規(guī)律探討[J].地質(zhì)與勘探,2008,44(6):31-35.

[2]張士,李國勝.河南義馬石千峰組沉積環(huán)境探討[J].地質(zhì)論評,1989,35(4):374-383.

[3]陳建強,周洪瑞,王訓(xùn)練.沉積學(xué)及古地理學(xué)教程[M].北京：地質(zhì)出版社,2004：82-86.

[4]金中國,武國輝,黃智龍等.貴州務(wù)川瓦廠坪鋁土礦床地球化學(xué)特征[J].礦物學(xué)報,2009,29(4):458-462.

[5]王中剛.稀土地球化學(xué)[M].北京:科學(xué)出版社,1990：1-389.