滇東南廣南縣砂子塘鋁土礦床地球化學特征研究

王行軍，王梓桐，王根厚，周潔，崔銀亮，張道紅，李偉清, 范良軍

(1. 中煤地質(zhì)集團有限公司，北京 100040；2. 中國地質(zhì)大學(北京)地球科學與資源學院，北京 100083； 3. 云南省有色地質(zhì)局，云南 昆明 650051；4. 西南有色昆明勘測設(shè)計(院)股份有限公司，云南 昆明 650051

砂子塘鋁土礦床是云南省3年地質(zhì)找礦行動計劃的又一成果，累計查明333+334礦石資源量308.48萬t。該礦床礦石品質(zhì)好，以Al2O3含量高、A/S值高為特征，與文山天生橋-者五舍鋁土礦床特征相似，卻明顯有別于丘北縣大鐵、丘北縣飛尺角鋁土礦床。因此，有必要對其地球化學特征進行系統(tǒng)研究。云南有色地質(zhì)局(2012)通過普查工作，現(xiàn)已查明了其規(guī)模、產(chǎn)狀、含礦巖系、控礦因素[注]西南有色昆明勘測設(shè)計(院)股份有限公司. 云南省廣南縣甲壩地區(qū)鋁土礦普查報告，2012.。

前人對滇東南地區(qū)沉積型鋁土礦的含礦巖系的層序、含礦巖系的沉積相、成礦期的巖相古地理以及含礦巖系的地球化學特征、成礦物質(zhì)來源、控礦構(gòu)造進行了研究[注]王訓練，周洪瑞，高金漢，等. 云南省鋁土礦主要成礦期巖相古地理和構(gòu)造環(huán)境研究，2011.，[注]王訓練，周洪瑞，高金漢，等. 滇東南主要鋁土礦礦區(qū)精確巖相古地理和成礦作用研究，2012.，[注]王根厚，王行軍，張文婷，等. 云南省鋁土礦成礦規(guī)律與成礦預測研究研究，2011.，[注]王根厚，王行軍，周潔，等. 滇東南主要鋁土礦礦床構(gòu)造地質(zhì)和成礦作用研究，2012.。王行軍(2013a，2013b)分別對丘北大鐵鋁土礦床、文山天生橋-者五舍鋁土礦床的地球化學特征、成礦物質(zhì)來源的、伴生礦種進行了詳細的研究，研究結(jié)果表明其成礦物質(zhì)來源于下伏咸寧組灰?guī)r，其中伴生有稀土元素、稀有金屬元素鈮、鋯和黑色金屬元素鈦。王行軍(2015a)對滇東南地區(qū)主要鋁土礦床沉積型鋁土礦的成礦物質(zhì)進行了定量研究，研究結(jié)果表明其成礦物質(zhì)來源于下伏咸寧組灰?guī)r，與二疊紀峨眉山組玄武巖無關(guān)。王行軍(2015b)對滇東南地區(qū)主要鋁土礦床中共生、伴生礦產(chǎn)進行了研究，發(fā)現(xiàn)其中普遍共生有稀土元素、黑色金屬元素鈦和稀有金屬元素Nb，并伴生分散元素Ga、稀有金屬Zr、Li。稀有金屬元素Nb、Zr與鋁土礦的品位呈負相關(guān)，而稀有金屬元素Li與鋁土礦的品位呈正相關(guān)；黑色金屬元素Ti、稀土元素、稀有金屬元素Nb和Zr含量由南西向北東方向降低，稀有金屬元素Li含量由南西向北東方向升高，分散元素Ga變化規(guī)律不明顯。王行軍(2015c)對丘北縣大鐵鋁土礦床含鋁巖系微量元素特征進行了分析研究，研究結(jié)果表明大鐵沉積型鋁土礦形成于古風殼之上，成礦物質(zhì)來源于古風化殼，水體的沉積作用起到對鋁土礦改造和再沉積作用；大鐵鋁土礦床形成于海相環(huán)境，海水對成礦物質(zhì)的改造不充分。

雖然前人對滇東南地區(qū)鋁土礦研究較為詳細，但由于前人研究對象是滇東南地區(qū)其他鋁土礦床的地球化學特征，故對廣南縣砂子塘鋁土礦床的地球化學特征沒有進行深入的研究。本次研究工作中，系統(tǒng)采集了含礦巖系各類巖石及下伏灰?guī)r樣品，筆者重點對砂子塘鋁土礦床沉積型鋁土礦的地球化學特征進行了系統(tǒng)的研究，并對其成礦環(huán)境、成礦物質(zhì)來源、伴生礦產(chǎn)進行深入探討。

1 礦床地質(zhì)特征

廣南縣砂子塘鋁土礦床位于云南省文山壯族苗族自治州廣南縣珠琳鎮(zhèn)境內(nèi)，距文山市80 km。礦區(qū)內(nèi)出露地層有泥盆系、石炭系、二疊系、三疊系、古近紀和第四系。中泥盆統(tǒng)東崗嶺組(D2d)巖性為灰?guī)r夾白云質(zhì)灰?guī)r，含腕足類、珊瑚類化石；上泥盆統(tǒng)(D3)的主要巖性為泥巖、硅質(zhì)巖，夾粉砂巖、泥質(zhì)灰?guī)r、泥灰?guī)r，含介形類、腕足類化石。下石炭統(tǒng)大塘組(C1d)巖性為灰白色、灰色、深灰色厚層-塊狀隱晶-結(jié)晶灰?guī)r，含腕足類化石；下石炭統(tǒng)董有組(C1dn)巖性為灰色、深灰色中厚層灰?guī)r、泥質(zhì)灰?guī)r、含燧石條帶灰?guī)r；上石炭統(tǒng)威寧組(C2w)為一套灰色、淺灰色厚層狀灰?guī)r、生物碎屑灰?guī)r，含珊瑚類、介殼類、腕足類、海百合莖類化石；上石炭統(tǒng)馬平組(C2m)為一套灰色厚層狀純灰?guī)r、生物碎屑灰?guī)r，夾白云質(zhì)灰?guī)r或白云巖，含蜓類、四射珊瑚及腕足類化石。下二疊統(tǒng)(P1)為一套淺灰色、灰白色中厚層狀白云巖，夾淺灰色灰?guī)r，含蜓類、珊瑚化石。上二疊統(tǒng)吳家坪組(P3w)為本區(qū)的含礦層位，為一套海陸交互相沉積，下部由鋁土礦、鐵鋁質(zhì)巖、鋁質(zhì)黏土巖、頁巖以及煤線、碳質(zhì)頁巖構(gòu)成；中部為灰色、深灰色灰?guī)r、生物碎屑灰?guī)r，含燧石條帶、結(jié)核；上部為灰色、深灰色中厚層狀細晶白云巖，夾白云質(zhì)灰?guī)r。上二疊統(tǒng)長興組(P3c)巖性為灰色、深灰色中-厚層狀灰?guī)r、含燧石條帶團塊灰?guī)r。下三疊統(tǒng)洗馬塘組(T1x)為一套黃色、黃綠色薄層狀粉砂質(zhì)泥巖，夾紫色薄層狀粉砂巖；下三疊統(tǒng)永寧鎮(zhèn)組(T1y)為一套灰色薄-中層狀灰?guī)r、泥質(zhì)灰?guī)r，含少量珊瑚化石；中三疊統(tǒng)個舊組(T2g)為一套灰色、灰白色中厚層狀灰?guī)r夾白云巖，下部為灰色塊狀白云巖夾灰?guī)r，底部見白云質(zhì)灰?guī)r，灰?guī)r中含大量有孔蟲化石，并具縫合線構(gòu)造。古近系硯山組(Ey)為一套陸相紅色沉積，巖性為黃紅色、紅色含礫砂巖、礫巖。第四系分布于山脊、山坡之上，為堆積型鋁土礦的含礦層位，巖性為紅褐色、紫紅色含鋁土礦塊黏土(圖1)*西南有色昆明勘測設(shè)計(院)股份有限公司. 云南省廣南縣甲壩地區(qū)鋁土礦普查報告，2012.。

礦區(qū)位于楊子陸塊區(qū)(Ⅰ級)、上楊子古陸塊(Ⅱ級)、瀘西被動陸緣(Ⅲ級)之丘北陸緣斜坡(Ⅳ級)南部。礦區(qū)內(nèi)發(fā)育北東向和北西向兩組斷層，其中北東向斷層規(guī)模較大，北西向斷層規(guī)模較小。礦區(qū)內(nèi)發(fā)育一個舒緩向斜，軸長5 km，走向約40°；兩翼地層傾角平緩，局部波狀起伏，傾角一般多為5°～15°，軸部出露吳家坪組上部地層，局部出露洗馬塘組地層(圖1)。

1.1 礦體特征

礦體主要出露于大凹塘—石盆—砂子塘—新寨一帶山坡，區(qū)內(nèi)含礦層位為吳家坪組，基底地層為石炭系威寧組，整個含礦層延伸10 km，整個礦帶分為3個礦段：大凹塘礦段、石盆礦段、砂子塘礦段。按照礦體的成因類型可劃分為沉積型鋁土礦、堆積型鋁土礦。

1.1.1 大凹塘礦段

大凹塘堆積型鋁土礦位于硯山縣阿猛鎮(zhèn)石板房村境內(nèi)，堆積型鋁土礦工業(yè)礦體基本裸露地表，賦存于第四系殘積、殘坡積層中，呈面型展布，礦體賦存標高1 470～1 610 m。礦體位于下石炭統(tǒng)大塘組(C1d)和上石炭統(tǒng)威寧組(C2w)之上。礦體形態(tài)不規(guī)則，總體呈北東向延長，長軸方向長度約2.5 km，寬度100～850 m，面積約0.8 km2。

1.硯山組；2.個舊組；3.永寧鎮(zhèn)組；4.洗馬塘組；5.長興組；6吳家坪組；7.下二疊統(tǒng)未分；8.馬平組；9.威寧組；10.大塘組； 11.董有組；12.上泥盆統(tǒng)未分；13.東崗嶺組；14.沉積型礦體；15.堆積型礦體；16.斷層、角度不整合界線、一般地質(zhì)界線圖1 滇東南廣南縣砂子塘鋁土礦床礦區(qū)地質(zhì)圖(據(jù)西南有色昆明勘測設(shè)計(院)股份有限公司，2012)Fig. 1 The geological map of Shazitang bauxite deposit in Guangnan county, southeast Yunnan province

礦體絕大部分裸露地表，經(jīng)淺(豎)井工程揭露，礦體厚度為1.00～20.10 m，平均為7.65 m；礦體平均含礦率為293 kg/m3。礦體凈礦石單工程品位：Al2O3含量為38.70%～56.06%，平均值為47.47%；SiO2含量為4.04%～14.31%，平均值為8.61%；Fe2O3含量為19.50%～33.19%，平均值為25.66%；鋁硅比值(A/S)為3.24～13.74，平均值為5.51。

大凹塘沉積型鋁土礦礦體在大凹塘村北西約200 m山腳及大凹塘采煤場可見露頭，產(chǎn)狀平緩。經(jīng)探槽揭露，礦體厚度為0.6～4.4 m，平均值為2.50 m；礦體長約250 m；Al2O3品位為42.06%～50.42%%，平均值為45.77%；SiO2含量為25.39%～35.92%，平均值為30.53%；Fe2O3含量為5.14%～6.53%，平均值為5.89%；鋁硅比值(A/S)為1.20～1.99，平均值為1.54。礦石品質(zhì)較差。

1.1.2 石盆礦段

石盆堆積型鋁土礦位于廣南縣珠琳鎮(zhèn)石盆村北東側(cè)，堆積型鋁土礦工業(yè)礦體基本裸露地表，賦存于第四系殘積、殘坡積層中，順老虎山南西側(cè)緩坡至珠琳—阿猛公路呈面型展布，礦體長軸方向為南東向，長度約600 m，寬度150～300 m，礦體面積約0.24 km2。

礦體絕大部分裸露地表，經(jīng)淺(豎)井工程揭露，礦體厚度為4.10～7.00 m，平均為5.32 m；礦體平均含礦率326 kg/m3。礦體凈礦石單工程品位：Al2O3含量為44.57%～55.46%，平均值為48.26%；SiO2含量為9.83%～12.76%，平均值為11.38%；Fe2O3含量為16.12%～27.80%，平均值為22.77%；鋁硅比值(A/S)為3.60～4.94，平均值為4.24。

1.1.3 砂子塘礦段

砂子塘沉積型鋁土礦位于廣南縣珠琳鎮(zhèn)以叉黑新寨西側(cè)約1 km處，礦體產(chǎn)狀平緩，近乎水平。經(jīng)工程揭露，礦體厚度為2.50～4.80 m，平均厚度為3.65 m；Al2O3品位為44.64%～57.65%，平均品位為53.03%；SiO2含量為16.26%～22.88%，平均值為18.53%；Fe2O3含量為8.02%～13.11%，平均值為9.76%；鋁硅比值(A/S)為1.93～3.55，平均值為2.86。

1.2 礦石特征

礦石結(jié)構(gòu)以砂屑結(jié)構(gòu)、鮞粒結(jié)構(gòu)為主，少量團粒結(jié)構(gòu)。礦石構(gòu)造以塊狀構(gòu)造為主，蜂窩狀構(gòu)造、土狀構(gòu)造次之。

礦石主要由含鋁礦物、含鐵礦物、黏土礦物組成，其中含鋁礦物主要有一水硬鋁石，其次為三水硬鋁石、一水軟鋁石；含鐵礦物主要為赤鐵礦，其次為黃鐵礦；黏土礦物主要為高嶺石，伊利石較少；副礦物主要為銳鈦礦，其次為金紅石。

2 含鋁巖系地球化學特征

本次研究工作，共采集樣品15件，其中含鋁巖系樣品12件，下伏威寧組灰?guī)r樣品3件。分析測試由河北省區(qū)域地質(zhì)礦產(chǎn)調(diào)查研究所實驗室測試完成，常量元素的測試采用荷蘭PANalytical公司生產(chǎn)的X射線熒光光譜儀(Axios max X)完成，其檢出限為0.05%～0.1%，分析精度為5%～10%；稀土元素和微量元素的測試采用美國ThermorFisher公司生產(chǎn)的等離子體質(zhì)譜儀(ICP-MS)(X Serise 2)完成，其檢出限為0.1×10-6～1×10-6，分析精度為5%～10%。

2.1 常量元素特征

鋁土礦Al2O3含量高，為54.77%～65.72%，平均值為60.40% (n=3)；Fe2O3含量總體較低，為3.47%～12.91%，平均值為8.54%；FeO含量總體較低，為0.40%～15.62%，平均值為6.97%；TFeO含量中等，含量為9.63%～19.09%，平均值為15.51%；TiO2含量中等，為3.07%～4.42%，平均值為3.74%；SiO2含量低，為2.11%～7.35%，平均值為4.21%；MgO、CaO、Na2O、K2O含量低，分別為0.09%～0.49%、0.09%～0.11%、0.06%～0.13%、0.00%～0.01%；A/S值高，為7.45～31.15，平均值為19.25；A/T值高，為13.74～17.84，平均值為16.37 (表1)。Al2O3與SiO2、TFeO呈負相關(guān)，與A/S呈正相關(guān)。

鐵質(zhì)鋁土礦Al2O3含量較高，為39.97%～46.92%，平均值為42.73%(n=3)；Fe2O3含量較高，為11.22%～15.81%，平均值為13.53%；FeO含量中等，為3.59%～11.90%，平均值為7.99%；TFeO含量較高，含量為19.40%～25.44%，平均值為21.52%；TiO2含量較高，為4.71%～6.69%，平均值為5.72%；SiO2含量較低，為10.56%～19.32%，平均值為14.24%；MgO、CaO、Na2O、K2O含量低，分別為0.46%～0.76%、0.09%～0.13%、0.06%～0.09%、0.00%～0.07%；A/S值中等，為2.07～4.44，平均值為3.24；A/T值較高，為6.93～8.77，平均值為7.57 (表1)。Al2O3與SiO2、A/S呈正相關(guān)，與Fe2O3呈負相關(guān)。

泥質(zhì)鋁土礦Al2O3含量較高，為39.25%～40.95%，平均值為40.10% (n=2)；Fe2O3含量較低，為4.01%～6.03%，平均值為5.02%；FeO含量極低，為0.06%～0.10%，平均值為0.08%；TFeO含量低，含量為4.07%～6.13%，平均值為5.10%；TiO2含量較低，為1.10%～1.29%，平均值為1.19%；SiO2含量高，為37.31%～42.81%，平均值為39.74%；MgO、CaO、Na2O、K2O含量低，分別為0.06%～0.09%、0.07%～0.07%、0.10%～0.20%、0.15%～0.31%；A/S值低，為0.93～1.01，平均值為1.01；A/T值高，為31.84～35.57，平均值為33.71 (表1)。Al2O3與TiO2、Fe2O3、TFeO、FeO、A/S呈正相關(guān)，與SiO2、A/T呈負相關(guān)。

鋁質(zhì)黏土巖Al2O3含量較低，為29.72%～38.54%，平均值為33.07% (n=4)；Fe2O3含量總體較高，為4.54%～29.13%，平均值為21.01%；FeO含量低，為0.05%～0.26%，平均值為0.10%；TFeO含量較高，含量為4.59%～29.18%，平均值為21.11%；TiO2含量中等，為1.12%～5.87%，平均值為3.64%；SiO2含量較高，為29.72%～38.54%，平均值為33.07%；MgO、CaO、Na2O、K2O含量低，分別為0.06%～0.84%、0.07%～0.41%、0.08%～0.20%、0.07%～0.38%；A/S值低，為0.92～1.14，平均值為1.25；A/T值較低，為5.06～34.29，平均值為15.85(表1)。各元素含量之間的相關(guān)性不明顯。

灰?guī)rCaO含量高，為53.03%～56.11%，平均值為55.02% (n=4)；Al2O3含量極低，為0.30%～2.75%，平均值為1.15%；SiO2含量極低，為0.03%～3.63%，平均值為1.25%；TiO2含量低，為0.00%～0.12%，平均值為0.07%；燒失量高，為40.17%～43.49%，平均值為42.30%；A/S值變化較大，為0.76～11.10，平均值為5.49；A/T值高，為48.18～172.00，平均值為111.39(表1)。各元素含量之間的相關(guān)性不明顯。

2.2 稀土元素特征

鋁土礦稀土總量總體較高，但差別較大，∑REE=365.00×10-6～1491.27×10-6，平均值為885.98×10-6(n=3)；輕稀土總量較高，但差別較大，LREE=224.89×10-6～946.47×10-6，平均值為595.31×10-6；重稀土總量中等，HREE=55.46×10-6～148.30×10-6，平均值為98.69×10-6；輕重稀土分餾程度不等，LREE/HLREE=4.06～6.66，(La/Yb)N=2.87～10.99；輕稀土元素分餾程度不等，總體分餾程度高，(La/Sm)N=4.58～27.12，平均值為13.05；重稀土元素分餾程度低，(Gd/Yb)N=0.52～0.90，平均值為0.65；δEu=0.48～0.59，具中等Eu負異常；δCe=0.37～1.51，具中等Ce負異常-中等Ce正異常，多數(shù)樣品具Ce正異常，說明鋁土礦的成礦物質(zhì)主要來源于風化殼，部分鋁土礦成礦物質(zhì)可能來源于海水之中(王中剛等，1989；劉英俊等，1984，1987)(表2)。稀土配分曲線為向右緩傾-陡傾的弱“V”字型曲線，屬輕稀土富集型，說明輕、重稀土分餾程度和富集程度不一致(王中剛等，1989；李昌年，1992；陳德潛等，1990) (圖2)。

圖2 砂子塘鋁土礦床含鋁巖系稀土元素配分模式曲線圖

鐵質(zhì)鋁土礦稀土總量高，∑REE=947.43×10-6～1 212.41×10-6，平均值為1 046.90×10-6(n=3)；輕稀土總量高，LREE=646.47×10-6～848.92×10-6，平均值為735.50×10-6；重稀土總量較高，HREE=104.59×10-6～136.19×10-6，平均值為118.43×10-6；輕重稀土分餾程度較高，LREE/HLREE=5.64～6.80，(La/Yb)N=6.69～7.89；輕稀土元素分餾程度較高，(La/Sm)N=2.54～4.84，平均值為4.02；重稀土元素分餾程度較低，(Gd/Yb)N=1.09～1.94，平均值為1.45；δEu=0.67～0.74，具中等Eu負異常；δCe=0.72～1.06，具中等Ce負異常-弱Ce正異常。稀土配分曲線為向右傾斜斜率中等的弱“V”字型曲線，屬輕稀土富集型(王中剛等，1989；李昌年，1992；陳德潛等，1990)(圖2)。

基于關(guān)聯(lián)規(guī)則的智能藥柜內(nèi)藥品儲位設(shè)置研究…………………………………………………… 沈穎燕等（23）：3285

泥質(zhì)鋁土礦稀土總量中等，∑REE=365.04×10-6～520.54×10-6，平均值為442.79×10-6(n=2)；輕稀土總量中等，LREE=248.90×10-6～357.14×10-6，平均值為303.02×10-6；重稀土總量低，HREE=37.83×10-6～51.78×10-6，平均值為44.81×10-6；輕重稀土分餾程度總體較高，LREE/HLREE=6.58～6.90，(La/Yb)N=7.42～8.28；輕稀土元素分餾程度較高，(La/Sm)N=5.02～5.56，平均值為5.29；重稀土元素分餾程度較低，(Gd/Yb)N=0.96～1.16，平均值為1.06；δEu=0.59～0.61，具中等Eu負異常；δCe=0.55～0.56，具中等Ce負異常，說明泥質(zhì)鋁土礦的成礦物質(zhì)來源于海水 (王中剛等，1989；劉英俊等，1984，1987)(表2)。稀土配分曲線為向右陡傾的弱“V”字型曲線，屬輕稀土富集型 (王中剛等，1989；李昌年，1992；陳德潛等，1990) (圖2)。

鋁質(zhì)黏土巖稀土總量中等，但差別較大，∑REE=178.87×10-6～868.23×10-6，平均值為538.54×10-6(n=4)；輕稀土總量中等，但同樣差別較大，LREE=107.93×10-6～621.04×10-6，平均值為364.66×10-6；重稀土總量低，HREE=28.46×10-6～86.11×10-6，平均值為61.03×10-6；輕重稀土分餾程度中等，LREE/HLREE=3.79～7.21，(La/Yb)N=3.64～5.68；輕稀土元素分餾程度中等，(La/Sm)N=3.33～4.91，平均值為4.21；重稀土元素分餾程度低，(Gd/Yb)N=0.68～1.28，平均值為0.98；δEu=0.53～0.71，具中等Eu負異常；δCe=0.54～1.63，具中等Ce負異常-中等Ce正異常，說明鋁質(zhì)黏土巖的成礦物質(zhì)來源于風化殼、沉積作用 (王中剛等，1989；劉英俊等，1987，1987)(表2)。稀土配分曲線為向右傾斜斜率中等的弱“V”字型曲線，屬輕稀土富集型 (王中剛等，1989；李昌年，1992；陳德潛等，1990) (圖2)。

灰?guī)r稀土總量低，∑REE=14.30×10-6～50.34×10-6，平均值為27.63×10-6(n=3)；輕稀土總量低， LREE=4.99×10-6～20.57×10-6，平均值為11.47×10-6；重稀土總量低，HREE=1.74×10-6～6.33×10-6，平均值為3.31×10-6；輕重稀土分餾程度總體較高，但分餾程度不等，LREE/HLREE=2.67～5.10，(La/Yb)N=3.50～7.52；輕稀土元素分餾程度較高，但同樣分餾程度不等，(La/Sm)N=3.60～6.54，平均值為4.75；重稀土元素分餾程度不等，(Gd/Yb)N=0.86～2.19，平均值為1.33；δEu=0.64～0.70，具中等Eu負異常；δCe=0.26～0.83，具強Ce負異常-弱Ce負異常(表2)。稀土配分曲線為向緩傾的弱“V”字型曲線或向右傾斜斜率中等的弱“V”字型曲線，屬輕稀土富集型，說明輕、重稀土分餾程度和富集程度不一致(王中剛等，1989；李昌年，1992；陳德潛等，1990) (圖3)。

2.3 微量元素特征

與維氏地殼豐度值相比(趙倫山等，1988)，鋁土礦Cr、Nb、Ta、Zr、Hf、Th、U含量高于地殼豐度值，V、Ga元素含量與地殼豐度值相當，其余各元素則明顯低于地殼豐度值；鐵質(zhì)鋁土礦Li、V、Cr、Co、Ga、Nb、Ta、Zr、Hf、Th、U等元素表現(xiàn)出富集，Be元素富集貧化不明顯，其余元素則表現(xiàn)出貧化；泥質(zhì)鋁土礦Li、Be、V、Cr、Nb、Ta、Zr、Hf、Th、U等元素含量明顯高于地殼豐度值，其余元素則明顯低于地殼豐度值；鋁質(zhì)黏土巖Li、V、Cr、Ga、Nb、Ta、Zr、Hf、Th、U等元素的濃集克拉克值大于1，Be、Ni、Cs特征不明顯，其余各元素的濃度克拉克值小于1；灰?guī)r之中微量元素含量均很低，均低于地殼豐度值 (表3)。

圖3 砂子塘鋁土礦床下伏威寧組灰?guī)r稀土元素配分模式 曲線圖(球粒隕石值據(jù)BOYNTON，1984；序號同表2)Fig.3 REE distribution pattern for normalized linestones of Weining Formation of Shazitang bauxite deposit

3 伴生元素研究

3.1 稀土元素

砂子塘鋁土礦床之中稀土元素含量較高，含鋁巖系稀土元素含量表現(xiàn)出鐵質(zhì)鋁土礦—鋁土礦—鋁質(zhì)黏土巖—泥質(zhì)鋁土礦稀土含量依次降低的特征，稀土總量平均值分別為1 046.90×10-6、885.98×10-6、538.54×10-6、442.79×10-6。全區(qū)含鋁巖系稀土總量平均值為736.53×10-6，接近于吸附性稀土礦床的邊界品位(800×10-6)；輕稀土總量平均值為504.76×10-6，高于吸附性稀土礦床的邊界品位(500×10-6)；重稀土(∑Y)總量平均值230.77×10-6，接近吸附性稀土礦床的邊界品位(300×10-6)(邵厥年等，2010)。

3.2 分散元素

前人(王行軍等，2014a，2014b)*① 王根厚.云南省鋁土礦成礦規(guī)律與成礦預測研究，2011.② 云南省有色地質(zhì)勘查院. 云南省硯山縣紅舍克鋁土礦勘探報告， 2005.研究表明，滇東南地區(qū)鋁土礦之中普遍含有分散元素Ga。本次研究工作對砂子塘鋁土礦床含鋁巖系之中伴生的分散元素進行了研究，與前人的研究結(jié)果一致，鋁土礦之中普遍伴生Ga，其中有近83%以上的樣品(n=10)Ga含量高于鋁土礦之中Ga的最低工業(yè)品位(20×10-6)(邵厥年等，2010)；Ga含量為9.11×10-6～36.21×10-6，全區(qū)平均值為25.25×10-6(n=12)，仍高于鋁土礦之中Ga的最低工業(yè)品位(20×10-6)(邵厥年等，2010)。

3.3 黑色金屬元素

砂子塘鋁土礦床之中普遍伴生Ti，其中TiO2含量為1.10%～6.69%，全區(qū)平均值為3.78%(n=12) (表1)，高于鈦原生礦床的邊界品位(1%)(邵厥年等，2010)。砂子塘鋁土礦床含鋁巖系各巖性之間表現(xiàn)出，鐵質(zhì)鋁土礦—鋁土礦—鋁質(zhì)黏土巖—泥質(zhì)鋁土礦TiO2含量依次降低的特征，平均含量分別為5.72%(n=3)→3.74%(n=3)→3.64%(n=4)→1.19%(n=2)。本區(qū)含鋁巖系中含鈦礦物主要為銳鈦礦，其次為金紅石。

3.4 稀有金屬元素

砂子塘鋁土礦床中普遍伴生稀有金屬元素鈮、鋰。

(1)鈮。砂子塘鋁土礦床中稀有金屬元素Nb含量高，含量為78.3×10-6～171.2×10-6，全區(qū)平均值為125.4×10-6(n=12)(表3)，全區(qū)100%樣品含量高于風化殼鈮礦床的邊界品位(Nb≥56.8×10-6，Nb2O5≥0.008%)(邵厥年等，2010)。含鋁巖系各巖性之間表現(xiàn)出，由鋁土礦—鐵質(zhì)鋁土礦—鋁質(zhì)黏土巖—泥質(zhì)鋁土礦Nb含量依次降低的特征，平均含量分別為148.1×10-6(n=3)、132.9×10-6(n=3)、119.1×10-6(n=4)、92.9×10-6(n=2)。

(2)鋰。砂子塘鋁土礦床中稀有金屬元素Li含量較高，含量為5.39×10-6～1 109.00×10-6，全區(qū)平均值為393.59×10-6(n=12)(表3)，其中共有6件樣品的Li含量超過鹽類鋰礦床的邊界品位(Li≥279×10-6，LiO2≥0.06%)(邵厥年等，2010)，約占50%。含鋁巖系各巖性之間表現(xiàn)出，由泥質(zhì)鋁土礦—鐵質(zhì)鋁土礦—鋁質(zhì)黏土巖—鋁土礦Li含量依次降低的特征，平均含量分別為594.09×10-6(n=2)、513.37×10-6(n=3)、462.13×10-6(n=4)、48.77×10-6(n=3)。

3.5 相關(guān)礦產(chǎn)相關(guān)性分析

本次研究工作為了研究砂子塘鋁土礦床中鋁以及共生鐵、鈦、鎵、鈮、鋰、稀土元素之間的相關(guān)性，使用新疆烏魯木齊金維圖文信息科技有限公司開發(fā)的GeoIPAS V1.8軟件，對砂子塘鋁土礦床中相關(guān)礦產(chǎn)進行R型聚類分析，相關(guān)礦產(chǎn)的相似系數(shù)見表4，相關(guān)礦產(chǎn)圖譜見圖4。

由圖4和表4可以看出，相似系數(shù)r≤-0.598時，砂子塘鋁土礦相關(guān)礦產(chǎn)以及有關(guān)微量元素可以分為2組：一組為Fe2O3、Ba、Ga、Li、V、Cr、Co、Ni、Rb、Sr；第二組為REE、LREE、HREE、∑Y、FeO、TiO2、Nb、Ta、Zr、Hf、Al2O3，說明2組元素呈負相關(guān)，相關(guān)性明顯。按照相似系數(shù)0.75、0.55水平，將元素分成幾個群組：①REE、LREE、HREE、∑Y。②Nb、Ta、Zr、Hf。③TiO2。④Al2O3。⑤Ba、Ga、Li。⑥V、Cr、Co、Ni。⑦Rb、Sr、Fe2O3。

聚類分析顯示，Al2O3與Nb、Ta、Zr、Hf、TiO2、FeO、REE、LREE、HREE、∑Y呈正相關(guān)，Al2O3與Ga、Fe2O3、Li、Ba、V、Cr、Co、Ni、Rb、Sr呈負相關(guān)，相關(guān)性明顯。各元素之間的聚類特征明顯有別于滇西北鋁土礦床的聚類特征(王行軍等，2014d)。

4 成礦物質(zhì)來源討論

對滇東南鋁土礦床成礦物質(zhì)來源的分岐較大，主要有基底說、古陸說?；渍f又可分為灰?guī)r說、玄武巖說、灰?guī)r與玄武巖混合說。蔣秀坤等(2012)、任達華等(2013)認為紅舍克鋁土礦床成礦物質(zhì)來源于越北古陸的巖漿巖、變質(zhì)巖；成功等(2010)、王行軍等(2013a，2013b；2014a)研究表明,滇東南鋁土礦成礦物質(zhì)來源于下伏晚石炭世威寧組灰?guī)r；馮曉宏等(2009)、嚴健等(2013)研究表明,滇東南鋁土礦成礦物質(zhì)來源于早二疊世峨眉山組玄武巖；黃仁新(1992)、高澤培等(2012)認為滇東南鋁土礦成礦物質(zhì)來源于下伏晚石炭世威寧組灰?guī)r和早二疊世峨眉山組玄武巖，并且以玄武巖為主。

圖4 砂子塘鋁土礦床相關(guān)礦產(chǎn)譜系圖Fig.4 Hierarchical diagram of associated minerals of Shazitang bauxite deposits in Guangnan county, southeast Yunnan province

4.1 稀土元素配分特征

前人研究表明，稀土元素的分配在沉積作用、成巖作用，甚至低級變質(zhì)作用過程中基本保持不變，也就是說稀土元素一般不受成巖作用的影響(王中剛等，1989；劉英俊等，1987；陳潛德等，1990；陳平等，1997)。因此，稀土元素是研究沉積巖物質(zhì)來源的示蹤劑。前人(戴塔根等，2003；王力等，2004；李普濤等，2008；葉霖等，2007；王行軍等，2013a，2013b)利用稀土元素配分特征對廣西、貴州、云南鋁土礦礦床的成礦物質(zhì)來源進行了研究。本次研究工作中，利用下伏威寧組灰?guī)r對砂子塘鋁土礦床含鋁巖系進行標準化，其稀土配分模式曲線呈“U”字型，除了1號樣品，其余樣品刪除Ce異常后，稀土配分曲線呈近水平狀的較平滑曲線(圖5)，這說明砂子塘鋁土礦的成礦物質(zhì)來源于下伏威寧組灰?guī)r。

4.2 鈦率

前人(高澤培等，2012；李啟津等，1996；王恩孚，1987；吳國炎，1997；袁躍清，2005；李建強等，2008；盧社香，2009；李傳班等，2012)利用鈦率，研究鋁土礦的成礦物質(zhì)來源。

(灰?guī)r值據(jù)表2，為灰?guī)r平均值；序號同表2)圖5 砂子塘鋁土礦床含鋁巖系灰?guī)r標準稀土元素 配分模式曲線圖Fig.5 REE distribution pattern for normalized aluminum-containing rock series of Shazitang bauxite deposit

砂子塘鋁土礦床的鈦率值為5.06～35.57，平均值為16.89(n=12)；下伏威寧組灰?guī)r的鈦率值為48.18～172.00，平均值為111.39(n=3)；滇東南地區(qū)主要鋁土礦床下伏威寧組灰?guī)r的鈦率值為6.21～188.00，平均值為13.09(n=30)。滇東南峨眉山組玄武巖的鈦率值為2.50～6.26，平均值為3.26(n=51) (汪云亮等，1993)。從鈦率值來看，砂子塘鋁土礦床的鈦率與下伏威寧組灰?guī)r的鈦率非常接近，而與峨眉山組的鈦率則差別較大，這說明砂子塘鋁土礦床含鋁巖系與下伏威寧組灰?guī)r親緣關(guān)系明顯，同時也說明其成礦物質(zhì)來源于下伏的威寧組灰?guī)r。

5 成礦環(huán)境討論

5.1 成礦作用討論

(1)Be含量。Be元素的含量對鋁土礦的成因具有指示意義。前人(豐愷，1992；俞縉等，2009)研究表明，殘積黏土Be含量較高，為3×10-6～300×10-6；沉積黏土Be含量較低，為0.25×10-6～5×10-6。砂子塘鋁土礦床含鋁巖系的Be值為1.27×10-6～6.04×10-6，全區(qū)平均值為3.60×10-6，其中有50%的樣品Be含量高于3×10-6；與廣西平果、靖西以及靖西三合鋁土礦的平均值3.49×10-6、3.98×10-6(王力等，2004)和3.10×10-6(俞縉等，2009)相當。顯示出砂子塘沉積型鋁土礦形成于古風殼之上，成礦物質(zhì)來源于古風化殼，沉積作用起到對鋁土礦改造和再沉積的作用。

(2)Th/U值。前人(LAUKAS，1983；王力等，2004；俞縉等，2009)曾利用Th/U研究鋁土礦成因，認為鋁土礦為強烈紅土化作用的產(chǎn)物，其Th/U>7；還原環(huán)境下的沉積產(chǎn)物，其Th/U <2；Th/U=2～7時，可能是風化作用不徹底或者沉積混雜所致；并據(jù)此判斷鋁土礦的原地殘積和異地沉積成因。砂子塘鋁土礦Th/U值為1.90～8.67，平均值為6.07，說明其成礦物質(zhì)來源于風化殼，后又經(jīng)歷了海水沉積作用的改造。

(3)δCe。前人(王中剛等，1989；劉英俊等，1984，1987)研究表明，風化作用可以形成Ce正異常，沉積作用和生物沉積作用形成Ce負異常。砂子塘鋁土礦床含鋁巖系δCe為0.37～1.63，平均值為0.90，有近三分之一的樣品具有Eu正異常，這說明砂子塘鋁土礦床含鋁巖系的成礦物質(zhì)來源于風化殼，后又經(jīng)歷了沉積作用改造。

5.2 沉積環(huán)境討論

(1) Ga含量。Ga元素含量具有明顯的指相意義。前人(俞縉等，2009；藍先洪等，1987)研究表明，Ga>20×10-6，為陸相沉積；15×10-620×10-6，這說明其成礦物質(zhì)主要來源于古風化殼，故顯示出陸相沉積的特征，這也預示著成礦物質(zhì)沒有經(jīng)過沉積作用的充分改造。

(2) Sr/Ba值。Sr/Ba值對水體的含鹽度具有明顯的指示意義。前人(王力等，2004；俞縉等，2009；黃鎮(zhèn)國等，1982；藍先洪等,1987)的研究表明，Sr/Ba>1，沉積物形成海水環(huán)境；Sr/Ba<1，沉積物形成于淡水環(huán)境；1>Sr/Ba>0.6，沉積物形成于半咸水環(huán)境。砂子塘鋁土礦床含鋁巖系Sr/Ba為0.20～13.82，平均值為3.28，并且多數(shù)樣品的Sr/Ba值大于1，說明砂子塘鋁土礦形成于海相環(huán)境，這也說明砂子塘鋁土礦經(jīng)歷了海水的沉積作用。

(3) Sr、Ba含量。Sr、Ba含量隨著沉積介質(zhì)含鹽量的增加而增加，因此可以利用沉積物中的含量研究其沉積相。前人(藍先洪等，1987；黃鎮(zhèn)圖等，1982；俞縉等，2009)的研究表明，海相沉積物中Sr>160×10-6，Ba>400×10-6，陸相(淡水)沉積物中Sr<60×10-6，Ba<300×10-6。砂子塘鋁土礦床含鋁巖系Ba含量低，為7.6×10-6～92.6×10-6，平均值為34.4×10-6；Sr含量變化較大，為11.2×10-6～368.9×10-6，平均值為77.7×10-6。這說明砂子塘鋁土礦床的成礦物質(zhì)來源于風化殼，后又經(jīng)歷了海水沉積作用的改造。

(4) V/Zr值。陳平等(1997)的研究表明，陸相成因的鋁土礦的V/Zr值低，為0.12～0.40；海相成因的鋁土礦的V/Zr值較高，為0.25～4。砂子塘鋁土礦床的V/Zr值為0.05～0.33，全區(qū)平均值為0.22，說明砂子塘鋁土礦床形成于陸相，成礦物質(zhì)來源于風化殼，沉積作用改造不徹底。

(5) Eu/Sm值。陳平等(1997)的研究結(jié)果表明，Eu/Sm<0.22時，鋁土礦形成于陸相；Eu/Sm>0.22時，鋁土礦形成于海相。砂子塘鋁土礦床含鋁巖系的Eu/Sm值為0.17～0.25，平均值為0.21，說明其成礦物質(zhì)來源于風化殼，沉積作用改造不徹底。

6 結(jié)論

(1)砂子塘鋁土礦床礦石品質(zhì)好，Al2O3、A/S值高，是滇東南地區(qū)新發(fā)現(xiàn)的一個小型鋁土礦床。

(2)砂子塘鋁土礦床稀土元素、稀有金屬鈮和鋰、黑色金屬鈦和分散元素鎵含量高，可能做為共生礦產(chǎn)、伴生礦產(chǎn)與鋁土礦一起進行綜合利用。

(3)砂子塘鋁土礦床含鋁巖系的灰?guī)r標準化曲線呈近“U”曲線；含鋁巖系的鈦率較高，與下伏晚石炭世咸寧組灰?guī)r的鈦率接近，這表明砂子塘鋁土礦床成礦物質(zhì)來源于下伏晚石炭世威寧組灰?guī)r。

(4)砂子塘鋁土礦床樣品多具Ce負異常，Be含量較高，Th/U值較高，說明其成礦物質(zhì)主要來源于風化殼，后又經(jīng)歷了海水沉積作用的改造。

(5)砂子塘鋁土礦床Ga含量較高，Sr、Ba含量低，Sr/Ba、V/Zr、Eu/Sm值較低，顯示出陸相沉積特征，這說明砂子塘成礦物質(zhì)來源于風化殼，后又經(jīng)歷了海水沉積作用的改造。

致謝：在野外工作期間，得到了云南省有色地質(zhì)局、西南有色昆明勘測設(shè)計(院)股份有限公司有關(guān)領(lǐng)導和同仁的大力支持，在此表示誠摯的謝意!