鋁土礦地球化學特征分析范文

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《礦產與地質雜志》2014年第三期

1稀土元素特征

研究區稀土元素總體富集，稀土特征值總體穩定，礦床之間差異較小。稀土總量巖坪大于新民、桃園大于瓦廠坪，呈北東低，南西高的趨勢，可能反映海侵由北東向南西的信息。在垂向上的變化為上小下大，新民鋁土巖大于鋁土礦、瓦廠坪鋁土礦大于鋁土巖，而瓦廠坪與新民鋁土礦中的稀土含量接近，說明稀土總量在礦層中從下至上逐漸減少。顯示準平原化、物質搬運距離增加、海水入侵、淋濾加強，分散度增加，流失量增大，稀釋度高，稀土含量減少。稀土配分模式在各礦床具有相似性和一致性，輕稀土元素含量曲線呈負斜率變化，重稀土元素含量曲線總體呈現平坦型，尤以新民、桃園、瓦廠坪鋁土礦稀土元素含量曲線配分模式最為相似（圖3）。分配模式中瓦廠坪鋁土巖重稀土相對弱富集、LREE／HREE比值為0．9，其余輕稀土富集于重稀土、LREE／HREE比值在2．52～6．32之間。說明這些礦床具相同的成礦地質環境和物質來源。分配模式中Ce的差異較大，Eu的差異較小。瓦廠坪鋁土巖中的Ce呈弱負異常，其余Ce均為正異常。表明氧化環境下，Ce3＋→Ce4＋水解沉淀，其它REE被淋失而造成Ce正異常。Eu弱負異常特征顯示，在缺氧的條件下，Eu3＋被還原成Eu2＋，從而導致沉積物中的Eu發生分離、虧損。

2沉積環境地球化學標志

鹽度是劃分沉積環境，區分海陸相沉積物的重要標志，不同鹽度條件下形成的沉積物，其元素分配不同。在沉積作用過程中，沉積為與介質之間存在著復雜的地球化學平衡，不同元素在不同環境中的含量和比值就會存在差異。研究表明海相沉積物的Rb／K比值往往大于0．05，半咸水沉積物的介于0．03～0．05之間，淡水沉積物的則往往小于0．03。海相沉積物B／Ga比值大于4，而淡水沉積物的則小于3，半咸水沉積物的介于二者之間。Sr／Ba比值與鹽度呈正相關關系，據統計比值大于1者多為海相沉積，小于1者多為陸相沉積［4］。筆者之前在鋁土礦的研究中論證了K／Na比值也與沉積環境有關，比值大于1多為海相沉積，小于1者多為陸相沉積。在不同的沉積環境中Cr、Cu、Ni、V等元素的含量也有明顯差異，一般情況下，海相沉積物比陸相沉積物高三分之一至一倍。另外氧同位素、稀土中的Ce、Eu虧損可以判別環境溫度，氧化還原條件的指標［4］。根據表1將判別研究區沉積環境鹽度指標計算列于表3，由于表中無元素B的含量（未檢出）。表中B／Ga比值計算用的硼值引用貴州地質科學研究1986）測試的道真4件鋁土礦中硼的平均值76×10－6計算［5］，計算值偏大但不影響沉積環境評價。從表可見：研究區Rb／K比值：鋁土礦為0．002～0．007，鋁土巖為0．003～0．006，均小于0．03，比值差異不大。B／Ga比值：鋁土礦為1．1～1．7，鋁土巖為1．0～2．5，均小于3，鋁土礦的比值較為穩定。計算的兩項比值都落入陸相環境的判別值的范圍。Sr／Ba比值：新民、桃園的鋁土礦和瓦廠坪的鋁土巖比值均大于1，巖坪、瓦廠坪鋁土礦的比值均小于。該項比值在海陸相判別值附近波動。K／Na比值巖坪鋁土礦大于1，其余礦床鋁土礦和鋁土巖K／Na比值均小于1。新民、瓦廠坪Sr／Ba比值上部大于下部，有自下而上從淡水向咸水逐漸咸化的指示。Cr、Cu、Ni、V沒有明顯的分相差異。稀土元素總體富集，REE中Ce正異常，Eu弱負異常，顯示氧化還原條件較為復雜。氧同位素據對南川大佛巖鋁土礦的測試，高嶺石的δ18O‰值為18．7‰，小于海水中結晶高嶺石的δ18O‰值（一般大于23‰），大于熱液高嶺石的δ18O‰值（一般5‰～15‰），全部落在美國現代土壤和我國風化高嶺石的δ18O‰值范圍內，反映的是大陸氣候條件下的沉積物［6］。

3沉積環境分析

加里東期奧陶紀－志留紀時，區內西南方向有顯著隆起，形成西南高東南低的古地貌形態。廣西運動加劇了古地貌的臺升，長期遭受剝蝕，直至海西旋回開始后二疊世海侵，顯然產于中二疊統梁山組底部的鋁土礦是在由陸相到海相這一過程中沉積的?，F代沉積環境研究表明，碎屑狀、致密塊狀、土狀－半土狀泥晶鋁土礦沉積于靜水環境。鮞狀、豆鮞狀以及局部分選性較差的碎屑狀鋁土礦沉積于淺水動蕩環境，證明該區鋁土礦是靜水或局部短暫動蕩環境的沉積產物。由于鮞粒狀鋁土礦分布較廣，也可以認為是準平原化后深淺變化頻繁的波狀水體環境的沉積產物。高嶺石大于蒙脫石、伊利石和水云母的礦石組合說明鋁土礦沉積以陸相淡水環境為主，因為溫暖潮濕或炎熱的大陸環境有利于高嶺石礦物形成，海洋的堿性條件有利于形成蒙脫石和水云母。沉積環境地球化學標志鹽度指標總體判別為陸相淡水沉積環境，與鄰近南川大佛巖鋁土礦層中高嶺石氧同位素研究的結果一致。Sr／Ba比值、K／Na比值表現有局限海相環境。但Cr、Cu、Ni、V的含量與表現的海相沉積環境關系不大，推測在陸相淡水環境中局部存在咸化沉積環境、或者物源中Sr含量偏高的現象。這恰恰反映出陸相沉積環境的復雜性，與稀土中Ce、Eu異常證據相符?？傊?，研究區鋁土礦的沉積環境為陸相淡水環境，不排除炎熱氣候局部存在咸化的可能。

4結論

（1）貴州北部二疊系中統梁山組底部鋁土礦中地球化學元素種類豐富，以Al、Si、Fe為主，Ag、Li、W等微量元素相對富集，Al2O3的含量為45．7％～67．1％，A／S為2．6～6．3；礦石質量較好，分布較廣，厚度穩定，共伴生元素Ga、Li2O可綜合利用，是重要的鋁土資源基地。（2）礦石中微量元素組分分布特征基本一致，各礦床的微量元素組分成正相關關系，相關系數大于0．8，相關性明顯。表明各礦床的物質來源和沉積環境基本一致。稀土元素分布模式及特征值也證實了這一結論。（3）礦床的稀土總量分布由南西向北東逐漸減少，垂向分布自下而上減少。Sr／Ba比值也表現為同一礦床下低上高。指示海水由北東向南西入侵，陸相環境遭受海侵，沉積環境由淡水向咸水演化。（4）微量元素、稀土元素特征及沉積環境地球化學標志等多方面分析認為，貴州北部鋁土礦沉積于陸相淡水環境。（5）研究區稀土整體較高，表明礦層及其下部存在高背景值集中區，應引起研究重視。

作者：何文君向賢禮金中國單位：貴州省有色金屬和核工業地質局貴州理工學院