姚益祥 YAO Yi-xiang;徐瑤 XU Yao
(貴州省地質(zhì)調(diào)查院,貴陽550004)
貴州北部務(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景調(diào)查項目,利用常量、微量、稀土元素地球化學等手段,較系統(tǒng)的研究了濯水地區(qū)的礦床地球化學特征,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)。
務川濯水礦區(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)
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。
3.1 主量元素地球化學特征 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質(zhì)含量較少,硅質(zhì)含量相對高所導致的。
3.2 鋁土礦層及圍巖微量元素地球化學特征 據(jù)張士、李國勝的研究成果,母巖中的Sr元素被大量淋濾,隨地表徑遷移流進入海洋中,所以元素Sr在大陸風化殼中一般表現(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>鮞豆狀鋁土礦>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)粘土巖和鮞豆狀鋁土礦樣品中輕、重REE分異更為突出,部分可達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。
①濯水礦床為產(chǎn)于古風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、鮞豆狀鋁土礦含量相對高,稀土元素含量與礦石質(zhì)量總體呈負相關(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)工作中給予的指導和關(guān)懷。
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