趙曉東，凌小明，郭 華，李軍敏

1.成都地質(zhì)礦產(chǎn)研究所，成都 610081 2.中國(guó)人民武裝警察部隊(duì)黃金第三總隊(duì)，成都 610036

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重慶大佛巖鋁土礦床地質(zhì)特征、礦床成因及伴生礦產(chǎn)綜合利用

趙曉東1，凌小明1，郭 華2，李軍敏1

1.成都地質(zhì)礦產(chǎn)研究所，成都 610081 2.中國(guó)人民武裝警察部隊(duì)黃金第三總隊(duì)，成都 610036

重慶大佛巖鋁土礦床位于渝南--黔北成礦帶內(nèi)。鋁土礦含礦巖系分布在二疊系棲霞組灰?guī)r或二疊系梁山組炭質(zhì)頁(yè)巖之下、志留系韓家店組粉砂質(zhì)頁(yè)巖或石炭系黃龍組灰?guī)r之上，為一套含鋁黏土巖組合，礦體一般在含礦巖系中部，平面上連續(xù)分布；礦石以土狀和致密狀鋁土礦為主，含少量礫屑狀和土豆?fàn)钿X土礦；礦石礦物主要由硬水鋁石組成，次為高嶺石。通過(guò)對(duì)含礦巖系微量以及稀土元素的分析，認(rèn)為重慶大佛巖鋁土礦床主要是在弱酸性、氧化環(huán)境中形成的具陸相沉積特點(diǎn)的鋁土礦床，鋁土礦物源主要來(lái)自陸源；從含礦巖系中稀土元素與基底頁(yè)巖中稀土元素相關(guān)系數(shù)、稀土元素配分模式曲線來(lái)看，成礦物質(zhì)來(lái)源主要為下伏志留系韓家店組粉砂質(zhì)頁(yè)巖。大佛巖鋁土礦床不僅具豐富的鋁土礦資源，同時(shí)伴生有REO(rare earth oxides)、Ga、Sc、Li以及V等多種有益元素。鋁土礦中伴生Ga、V等的綜合利用可同主元素鋁的利用結(jié)合起來(lái)，但REO、Sc、Li等因受到多方制約，目前尚無(wú)綜合開(kāi)發(fā)利用的可行性。因此在開(kāi)發(fā)鋁土礦的同時(shí)，開(kāi)展伴生元素綜合利用研究具有重要意義。

鋁土礦；礦床地質(zhì)；形成環(huán)境；物質(zhì)來(lái)源；伴生元素；大佛巖

0 引言

重慶市鋁土礦資源豐富，探明儲(chǔ)量位居全國(guó)第五，是重慶市優(yōu)勢(shì)礦產(chǎn)資源之一 。主要分布于南川、武隆、豐都、涪陵、黔江等地，以南川和武隆為主，均屬于沉積型鋁土礦。已發(fā)現(xiàn)51個(gè)鋁土礦床(點(diǎn))，其中大型礦床1個(gè)，中型礦床5個(gè)，小型礦床8個(gè)，礦點(diǎn)、礦化點(diǎn)37個(gè)，資源量10 390萬(wàn) t*周慶,李應(yīng)平,藍(lán)明波,等.重慶市鋁土礦整裝勘查地質(zhì)報(bào)告.重慶市：重慶市地勘局107地質(zhì)隊(duì),2013.。自1959年四川省地質(zhì)局鋁礦隊(duì)發(fā)現(xiàn)大佛巖鋁土礦起，先后有冶金603地質(zhì)隊(duì)、107地質(zhì)隊(duì)等單位在該區(qū)開(kāi)展鋁土礦的調(diào)查、普查、詳查、勘探等工作；近年來(lái)，有學(xué)者開(kāi)展了大佛巖鋁土礦中碎屑鋯石的賦存形式[1]、碳氧同位素[2]、沉積相[3]以及巖相古地理研究[4]，盡管找礦前景較好[5]，但是，有關(guān)重慶鋁土礦床的地質(zhì)特征、成因、分布規(guī)律等方面的研究尚未深入開(kāi)展。總體上，以往對(duì)鋁土礦床及其伴生元素評(píng)價(jià)工作較零散，研究程度較低，尤其在物質(zhì)來(lái)源方面研究較少。

本次研究以剖面觀察、化學(xué)數(shù)據(jù)分析為基礎(chǔ)，利用統(tǒng)計(jì)學(xué)相關(guān)分析等手段，從大佛巖鋁土礦床的地質(zhì)特征入手，通過(guò)分析微量元素、稀土元素的地球化學(xué)特征，對(duì)大佛巖鋁土礦的物質(zhì)來(lái)源及形成環(huán)境進(jìn)行綜合分析，為進(jìn)一步開(kāi)展重慶地區(qū)鋁土礦成礦模式研究及成因分析做有益探索。

1 地質(zhì)概況

重慶市大佛巖鋁土礦床位于重慶市南川區(qū)，是渝南--黔北鋁土礦成礦帶的一部分，大地構(gòu)造位置為上揚(yáng)子地塊區(qū)三級(jí)構(gòu)造單元川中前陸盆地、揚(yáng)子陸塊南部碳酸鹽臺(tái)地與上揚(yáng)子?xùn)|南緣被動(dòng)邊緣盆地內(nèi)[6]，區(qū)域一級(jí)構(gòu)造長(zhǎng)壩向斜南西揚(yáng)起端。受燕山期和喜山期大地構(gòu)造運(yùn)動(dòng)影響，構(gòu)造以NNE--NE向褶皺、斷裂為主。

區(qū)域內(nèi)以沉積巖為主，巖漿活動(dòng)不發(fā)育，變質(zhì)程度低，除志留系上統(tǒng)缺失，泥盆系、石炭系、第四系零星出露外，其余地層從寒武系下統(tǒng)清虛洞組至侏羅系上統(tǒng)蓬萊鎮(zhèn)組均有出露(圖1)。

大佛巖鋁土礦區(qū)缺失志留系上統(tǒng)、下泥盆統(tǒng)、下石炭統(tǒng)，其主要出露志留系中統(tǒng)韓家店組(S2h)灰綠色粉砂質(zhì)頁(yè)巖、二疊系中統(tǒng)梁山組(P2l)炭質(zhì)頁(yè)巖、二疊系中統(tǒng)棲霞組(P2q)深灰色中厚層狀灰?guī)r、二疊系中統(tǒng)茅口組(P2m)灰色厚層狀灰?guī)r；次為二疊系上統(tǒng)龍?zhí)督M(P3l)灰--黑灰色中厚層灰?guī)r夾燧石條帶、團(tuán)塊與頁(yè)巖等巖石組合、二疊系上統(tǒng)長(zhǎng)興組(P3c)淺--深灰色中至厚層灰?guī)r、三疊系下統(tǒng)飛仙關(guān)組(T1f)灰--暗紫紅色中至厚層狀含泥質(zhì)灰?guī)r、三疊系下統(tǒng)嘉陵江組(T1j)灰色中至厚層灰?guī)r或白云質(zhì)灰?guī)r；石炭系上統(tǒng)黃龍組(C2h)灰?guī)r與第四系零星分布。其中韓家店組與黃龍組、黃龍組與梁山組、嘉陵江組與第四系為角度不整合接觸，茅口組與龍?zhí)督M、長(zhǎng)興組與飛仙關(guān)組為平行不整合接觸。

圖1 大佛巖鋁土礦區(qū)地質(zhì)簡(jiǎn)圖Fig.1 Geological sketch of Dafoyan bauxite ore zone

2 礦床地質(zhì)特征

2.1 含礦巖系及礦體特征

2.1.1 含礦巖系

鋁土礦含礦巖系位于二疊系中統(tǒng)棲霞組灰?guī)r或梁山組炭質(zhì)頁(yè)巖之下[7]、志留系中統(tǒng)韓家店組粉砂質(zhì)頁(yè)巖或石炭系上統(tǒng)黃龍組灰?guī)r(圖2)之上，并不是由石炭系下統(tǒng)大塘組(C2d)高嶺石黏土巖與二疊系中統(tǒng)梁山組(P2l)鋁土礦組合而成[8]。大佛巖鋁土礦含礦巖系一般厚5.55～7.63 m。其特征由上而下為：

梁山組：黑色炭質(zhì)頁(yè)巖。

- - - - -假整合- - - -

⑥灰、深灰--灰黑色黏土巖，厚0.15～1.33 m。

⑤淺灰、黃灰、灰--深灰色鋁土巖，厚0.14～1.87 m。

④淺灰、灰--深灰至灰褐色似層狀、透鏡狀鋁土礦，厚0.13～4.66 m。

③淺灰、灰--深灰色鋁土巖，含少量星點(diǎn)狀及團(tuán)塊狀黃鐵礦，厚0.00～3.21 m。

②高嶺石黏土巖，含星點(diǎn)狀黃鐵礦及其集合體，厚0.00～3.01 m。

①灰綠、黃綠、黑灰色綠泥石黏土巖，厚0.66～4.36 m。

- - - - -假整合- - - -

下伏地層：志留系中統(tǒng)韓家店組粉砂質(zhì)頁(yè)巖或石炭系中統(tǒng)黃龍組灰?guī)r。

2.1.2 礦體形態(tài)、產(chǎn)狀、分布及規(guī)模

圖2 24號(hào)勘探線剖面圖Fig.2 No.24 Exploratory grid cross section

礦體呈層狀、似層狀產(chǎn)于含礦巖系中部和中上部位，平面形態(tài)呈不規(guī)則狀展布于長(zhǎng)壩向斜南西揚(yáng)起端及南東翼；礦體東起于毛面，西止于灰河，南起于銅箭巖，北止于大樹(shù)灣--龍洞灣一線，礦體長(zhǎng)軸呈北西--南東展布，長(zhǎng)2 890～5 060 m，短軸呈北東展布，寬2 410～2 740 m*周慶,李應(yīng)平,藍(lán)明波,等.重慶市鋁土礦整裝勘查地質(zhì)報(bào)告.重慶市:重慶市地勘局107地質(zhì)隊(duì),2013.*徐喬,何林川,柳茂盛,等.南川川洞灣--灰河--大佛巖鋁土礦區(qū)詳查地質(zhì)報(bào)告.重慶市:重慶地勘局107地質(zhì)隊(duì),2005.。礦體產(chǎn)狀與地層產(chǎn)狀趨于一致*丁俊,廖朝貴,閆武,等.重慶市大佛巖、吳家灣、申基坪鋁土礦區(qū)鋁土礦伴生鈧、鋰、鎵綜合評(píng)價(jià)地質(zhì)報(bào)告.成都:中國(guó)地質(zhì)調(diào)查局成都地質(zhì)調(diào)查中心, 2011.。走向：由西向東，灰河以西，由近地表的北西西向轉(zhuǎn)至深部的北西向;灰河以東，由近地表大佛巖地段的近東西向逐漸轉(zhuǎn)至大土地段(深部)的北東東向。傾向：灰河以西，由近地表的北北東向轉(zhuǎn)至深部的北東向;灰河以東，由近地表大佛巖地段的由近北向逐漸轉(zhuǎn)至大土地段的北北西向。傾角：大佛巖--大土，礦體底板高程1 714～1 100 m，礦體平均傾角16°;大土以北礦體底板高程-20～1 100 m，礦體平均傾角35°;灰河段礦體平均傾角30°。

2.1.3 礦體厚度

礦體最厚6.00 m(ZK5220)，最薄0.10 m(CK22)，一般1.00～2.50 m，平均厚1.93 m。厚度變化系數(shù)為57.88%，變化較大。

2.1.4 礦石類型、礦物組合及結(jié)構(gòu)構(gòu)造

可劃分為土狀(含半土狀)、土豆?fàn)?、致密狀、?鮞)狀、礫屑狀鋁土礦石5種自然類型(圖3)。其中以土狀(含半土狀)鋁土礦石質(zhì)量最好，土豆?fàn)畲沃?，礫屑狀及豆(鮞)狀鋁土礦石再次之，致密狀鋁土礦石較差。

a．豆?fàn)钿X土礦； b．土狀鋁土礦；c．致密狀鋁土礦；d．礫屑狀鋁土礦。圖3 大佛巖鋁土礦典型礦石類型Fig.3 Ore typical types of Dafoyan bauxite

鋁土礦體礦石組合以致密狀礦石為主，土豆?fàn)?、土?含半土狀)礦石次之，并有少量礫屑狀、豆(鮞)狀鋁土礦石。礦體頂部、底部以致密塊狀鋁土礦為主，土狀鋁土礦多分布在礦體中部，但也有少數(shù)工程中見(jiàn)土狀鋁土礦分布在礦體頂部。

礦石的X衍射分析表明，礦石礦物主要由硬水鋁石組成，次為高嶺石，并含有少量的水云母、黃鐵礦、黑色炭質(zhì)物、勃姆鋁礦，局部含微量的金紅石、銳鈦礦、葉綠泥石。

2.2 圍巖及夾石特征

頂板以鋁土巖為主，次為炭質(zhì)頁(yè)巖、黏土巖。底板以鋁土巖為主，次為黏土巖。僅有1個(gè)工程，亦即ZK5606孔有夾石，夾石厚1.11 m，夾石中平均w(Al2O3)為51.08%，w(SiO2)為40.74%。

2.3 主量元素特征

礦體總體而言較為連續(xù)穩(wěn)定，以鋁土礦邊界品位w(Al2O3)為40%、A/S(鋁硅比Al2O3/SiO2)為1.8為標(biāo)準(zhǔn)，將w(Al2O3)>40%、A/S>1.8的樣品統(tǒng)稱為鋁土礦[9]，大佛巖鋁土礦礦石品位如表1所示。

表1 大佛巖鋁土礦體主要化學(xué)成分

Table 1 Major elements of ore body in Dafoyan bauxite deposit

wB/%Al2O3SiO2Fe2O3TiO2S燒失量A/S最高79.8228.6231.296.3818.8525.1276.75最低40.021.040.560.600.005.961.80平均61.3314.615.572.521.2313.934.20

2.4 伴生元素特征

鋁土礦床中常賦存多種有用的微量元素，如Ga、Sc、Li等，部分元素的含量遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)其綜合利用的最低指標(biāo)。本次有關(guān)伴生元素及稀土元素研究取樣19件，包括：含礦巖系樣品13件，其中鋁土礦樣品4件，鋁土巖樣品3件，黏土巖樣品6件；灰?guī)r樣品2件；粉砂質(zhì)頁(yè)巖樣品4件。伴生元素分析結(jié)果(表2)表明：

1)含礦巖系w(Ga)為(11.90～71.40)×10-6，平均為38.22×10-6，在鋁土巖中平均質(zhì)量分?jǐn)?shù)最高，黏土巖中平均質(zhì)量分?jǐn)?shù)最低。Ga的質(zhì)量分?jǐn)?shù)變化系數(shù)為39，屬于不穩(wěn)定的變化，在礦體中分布不均勻。粉砂質(zhì)頁(yè)巖w(Ga)為(21.40～54.00)×10-6，平均為35.80×10-6，與含礦巖系的平均質(zhì)量分?jǐn)?shù)相當(dāng)。灰?guī)rw(Ga)為5.79×10-6和8.98×10-6，平均為7.39×10-6，低于含礦巖系。

2)含礦巖系w(Li)為(1.78～1 640.00)×10-6，平均為448.48×10-6，在鋁土巖中平均質(zhì)量分?jǐn)?shù)最高，黏土巖中平均質(zhì)量分?jǐn)?shù)最低。Li的質(zhì)量分?jǐn)?shù)變化系數(shù)為118，屬于不穩(wěn)定的變化，在礦體中分布極不均勻。粉砂質(zhì)頁(yè)巖w(Li)為(31.80～104.00)×10-6，平均為63.33×10-6，低于含礦巖系。灰?guī)rw(Li)為7.46×10-6和14.90×10-6，平均為11.18×10-6，遠(yuǎn)低于含礦巖系。

3)含礦巖系w(Sc)為(5.18～39.20)×10-6，平均為19.53×10-6，在鋁土巖中平均質(zhì)量分?jǐn)?shù)最高，鋁土礦中質(zhì)量分?jǐn)?shù)最低。Sc的質(zhì)量分?jǐn)?shù)變化系數(shù)為50，屬于不穩(wěn)定的變化，在礦體中分布不均勻。粉砂質(zhì)頁(yè)巖w(Sc)為(13.10～36.50)×10-6，平均為22.78×10-6，與含礦巖系的平均質(zhì)量分?jǐn)?shù)相當(dāng)?；?guī)rw(Sc)為6.30×10-6和8.20×10-6，平均為7.25×10-6，低于含礦巖系。

4)含礦巖系w(Nb)為(20.30～99.00)×10-6，平均為44.10×10-6，在鋁土礦中平均質(zhì)量分?jǐn)?shù)最高，鋁土巖中略低于黏土巖中平均質(zhì)量分?jǐn)?shù)。Nb的質(zhì)量分?jǐn)?shù)變化系數(shù)為57，屬于不穩(wěn)定的變化，在礦體中分布不均勻。粉砂質(zhì)頁(yè)巖w(Nb)為(17.90～27.90)×10-6，平均為21.48×10-6，低于含礦巖系?；?guī)rw(Nb)為3.38×10-6和6.51×10-6，平均為4.95×10-6，低于含礦巖系。

5)含礦巖系w(V)為(69.50～710.00)×10-6，平均為291.32×10-6，在鋁土礦中平均質(zhì)量分?jǐn)?shù)最高，黏土巖中平均質(zhì)量分?jǐn)?shù)最低。質(zhì)量分?jǐn)?shù)變化系數(shù)為61，屬于不穩(wěn)定的變化，在礦體中分布不均勻。粉砂質(zhì)頁(yè)巖w(V)為(97.40～191.00)×10-6，平均146.10×10-6，低于含礦巖系?；?guī)rw(V)為25.70×10-6和45.10×10-6，平均35.40×10-6，低于含礦巖系。

2.5 稀土元素特征

稀土元素質(zhì)量分?jǐn)?shù)及w(∑REE)的變化幅度較大(表2)，鋁土礦、鋁土巖、黏土巖的w(∑REE)平均值依次增加，頁(yè)巖的w(∑REE)平均值最高，灰?guī)rw(∑REE)平均值介于含礦巖系樣品與頁(yè)巖樣品之間。

3 討論

3.1 伴生礦產(chǎn)綜合利用

大佛巖鋁土礦中伴生的主要礦產(chǎn)為耐火黏土鐵礬土等，重慶市地勘局107地質(zhì)隊(duì)曾對(duì)此做過(guò)評(píng)價(jià)。除此之外，大佛巖鋁土礦伴生多種有益組分：

Ga 工業(yè)上沒(méi)有直接使用的鎵礦物，一般鎵都是作為副產(chǎn)品在含鋁礦物或鋅礦冶煉過(guò)程中進(jìn)行回收?？梢哉f(shuō)，工業(yè)上90%的鎵來(lái)源于鋁土礦[11]，鎵無(wú)獨(dú)立礦床工業(yè)指標(biāo)，其綜合利用的最低指標(biāo)為20.00×10-6[4]。本次研究所取鋁土礦含礦巖系樣品w(Ga)為(11.90～71.40)×10-6，平均38.22×10-6。從鎵質(zhì)量分?jǐn)?shù)及研究區(qū)內(nèi)鎵的資源量來(lái)說(shuō)，具開(kāi)發(fā)的價(jià)值。

Sc 雖然鈧目前國(guó)內(nèi)沒(méi)有綜合利用的工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，但可參照國(guó)外綜合利用的標(biāo)準(zhǔn)[12]，w(Sc)>20×10-6即具回收利用的可能性。重慶大佛巖所取樣品w(Sc)為(5.18～39.20)×10-6，平均19.53×10-6，鈧質(zhì)量分?jǐn)?shù)較低。有關(guān)鈧的賦存狀態(tài)方面的研究程度不高[8]，其綜合利用的潛在價(jià)值較低。

表2 大佛巖鋁土礦部分微量元素及稀土元素?cái)?shù)據(jù)表

表2(續(xù))

Li 以鋰綜合利用最低標(biāo)準(zhǔn)260×10-6為界[13]。含礦巖系樣品w(Li)為(1.78～1 640.00)×10-6，平均448.48×10-6。盡管其平均質(zhì)量分?jǐn)?shù)超過(guò)工業(yè)利用的最低標(biāo)準(zhǔn)，但是Li在礦床中分布極不均勻。

REO 目前沒(méi)有關(guān)于鋁土礦共伴生REO及Nb的綜合品位和綜合利用要求，可參照古風(fēng)化殼吸附(風(fēng)化殼淋積)型稀土礦床的工業(yè)要求[9,12]：邊界品位，w(REO)>0.08%,工業(yè)品位:w(REO)為0.016%～0.020%。大佛巖鋁土礦中僅有少數(shù)樣品REO達(dá)到此標(biāo)準(zhǔn)，且賦存狀態(tài)有待進(jìn)一步研究。

V 礬的獨(dú)立礦床很少，主要為共伴生礦床，其作為伴生元素工業(yè)利用的最低指標(biāo)為w(V2O5) 為0.10%～0.50%[9]。大佛巖鋁土礦床中w(V)多數(shù)高于此標(biāo)準(zhǔn)。

與其他地區(qū)鋁土礦伴生元素的研究[14-15]一致，大佛巖鋁土礦中Ga、Nb、V等元素與Al2O3存在正相關(guān)關(guān)系(圖4)。根據(jù)山西鋁土礦伴生稀有稀土元素的研究[16]，REO、Sc主要富集于赤泥中，而Ga、Li、V則主要富集于循環(huán)母液中[17]。鋁土礦提取Ga的技術(shù)較為成熟，實(shí)驗(yàn)提取Sc、Li等元素已實(shí)現(xiàn)突破*丁俊,廖朝貴,閆武,等.重慶市大佛巖、吳家灣、申基坪鋁土礦區(qū)鋁土礦伴生鈧、鋰、鎵綜合評(píng)價(jià)地質(zhì)報(bào)告.成都:中國(guó)地質(zhì)調(diào)查局成都地質(zhì)調(diào)查中心,2011.，但受到經(jīng)濟(jì)效益的制約，目前無(wú)法實(shí)現(xiàn)工業(yè)化生產(chǎn)。拋開(kāi)經(jīng)濟(jì)利益而言，鋁土礦中伴生元素的利用在技術(shù)上是可行的。因此，在當(dāng)前的經(jīng)濟(jì)技術(shù)條件下，積極推進(jìn)鋁土礦主元素及其伴生Ga、V等元素的開(kāi)發(fā)利用，加大賦存狀態(tài)方面的研究力度，改進(jìn)綜合利用開(kāi)發(fā)方法，是提高資源利用率的重要方向。

3.2 成礦物質(zhì)來(lái)源

由于含礦巖系中微量元素對(duì)其源巖具有一定的繼承性，且Zr、Cr、Ga具有相當(dāng)?shù)姆€(wěn)定性和一定的含量特征，因此它們都可用來(lái)恢復(fù)成礦物質(zhì)來(lái)源[18]。在圖5中，灰?guī)r、頁(yè)巖樣品以及大部分鋁土礦投點(diǎn)落入Ⅲ區(qū)，母巖區(qū)為中性或泥質(zhì)，含礦巖系中少部分落入到酸性巖的母巖區(qū)附近，尚有一部分投到分區(qū)之外，由此可見(jiàn)成礦物質(zhì)來(lái)源可能是多樣性的；另從灰?guī)r、頁(yè)巖樣品以及鋁土礦含礦巖系各類巖石分布的相似性來(lái)說(shuō)，物質(zhì)來(lái)源與基底巖石密切相關(guān)[20]，從圖解分布來(lái)看，物質(zhì)來(lái)源與基底志留系粉砂質(zhì)頁(yè)巖猶為密切。Ga與Al在原子體積、電子構(gòu)型、電負(fù)性、電價(jià)、電離勢(shì)、原子和離子半徑等方面非常相似，所以Ga與Al的地球化學(xué)參數(shù)相近，二者緊密相隨；因此鋁土礦與其母巖之間Ga/Al具有相似性[19]。從本礦床來(lái)看，基底頁(yè)巖或灰?guī)rGa/Al值均大于含礦巖系中其他各類巖石；一方面表現(xiàn)出含礦巖系保留了基底巖石中的大部分Ga，另一方面，含礦巖系的形成就是Al富集的過(guò)程，從而造成Ga/Al值相對(duì)降低，暗示物質(zhì)來(lái)源是以基底巖石的風(fēng)化產(chǎn)物為主。鋁土礦的δCe值大于1.17，表明鋁土礦物源主要來(lái)自陸源[21]；而且含礦巖系中，大小不一的鋯石，呈粒狀、次棱角狀、平板狀和次圓狀散亂分布于黏土礦物和其他礦物之中[1]，體現(xiàn)碎屑鋯石的特點(diǎn)，由于鋯石能夠繼承母巖的特性，因此成礦母巖具陸源碎屑巖的特點(diǎn)。從含礦巖系中稀土元素與基底頁(yè)巖中稀土元素相關(guān)系數(shù)(R=0.701)來(lái)看，呈正的中等相關(guān)關(guān)系；另外，從含礦巖系與下伏地層稀土元素分布模式圖(圖6)中可知，鋁土礦(圖6a)與粉砂質(zhì)頁(yè)巖(圖6d)的稀土元素配分模式曲線大體一致，揭示成礦物源主要來(lái)源于下伏志留系韓家店組粉砂質(zhì)頁(yè)巖。

3.3 形成環(huán)境探討

圖4 大佛巖鋁土礦部分伴生元素與Al2O3相關(guān)圖Fig.4 Some associated elements to Al2O3 catter diagram of Dafoyan bauxite

Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ分別對(duì)應(yīng)超鎂鐵質(zhì)、鎂鐵質(zhì)、中性或泥質(zhì)、酸性巖的母巖區(qū)。a.頁(yè)巖；b.含礦巖系；c.灰?guī)r。底圖據(jù)文獻(xiàn)[19]。圖5 大佛巖鋁土礦Zr-Cr-Ga圖解Fig.5 Zr-Cr-Ga graph of Dafoyan bauxite

球粒隕石標(biāo)準(zhǔn)化值據(jù)文獻(xiàn)[10]。 a數(shù)據(jù)來(lái)源表2第2--5行；b數(shù)據(jù)來(lái)源表2第7--9行；c數(shù)據(jù)來(lái)源表2第11--16行；d數(shù)據(jù)來(lái)源表2第18--21行；e數(shù)據(jù)來(lái)源表2第23--24行。圖6 大佛巖鋁土礦稀土元素球粒隕石標(biāo)準(zhǔn)化分布模式Fig.6 Chondrite-normalized REE distribution patterns of Dafoyan bauxite

鋁土礦中微量元素對(duì)形成環(huán)境具有一定的指示意義。本礦床w(Ga)普遍大于20×10-6、w(V)普遍大于110×10-6，其陸相沉積特征明顯[22]。趙曉東等[2]在利用C、O同位素研究南川(大佛巖鋁土礦床有取樣點(diǎn))、武隆鋁土礦形成的古鹽度時(shí)發(fā)現(xiàn)，雖然含礦巖系樣品分布在淡水成巖區(qū)，但是鹽度的變化幅度較大，古鹽度的變化可能是源于海水的注入。盡管大佛巖鋁土礦礦床稀土元素質(zhì)量分?jǐn)?shù)及w(∑REE)的變化幅度較大(表2)，但是輕重稀土比值LR/HR普遍大于1，大佛巖鋁土礦屬于輕稀土富集型。輕稀土主要富集在陸相黏土巖中[23]，因此大佛巖鋁土礦床具陸相沉積的特點(diǎn)；另從Eu與Ce異常系數(shù)δEu、δCe來(lái)看，本礦床所有樣品都呈現(xiàn)出正Ce(δCe>1.05)異常和強(qiáng)Eu負(fù)異常(陸相沉積基本上呈現(xiàn)為Ce正異常，Eu負(fù)異常[24])，表明含礦巖系不是在海水環(huán)境形成的；由于Ce4+只有在非堿性條件下易于溶解在原地停留，因此推斷當(dāng)時(shí)為弱酸性環(huán)境；Ce氧化成四價(jià)狀態(tài)有利于Ce與其他稀土元素的分離[23]，樣品表現(xiàn)出w(Ce)正異常說(shuō)明基本處于氧化環(huán)境；另用V/Cr值對(duì)氧化與還原環(huán)境進(jìn)行初步判斷[25]，大佛巖鋁土礦形成環(huán)境以氧化為主。還有研究表明，大佛巖鋁土礦形成于陸緣近海湖*李軍敏,趙曉東,呂濤,等.渝東地區(qū)地質(zhì)構(gòu)造演化及鐵鋁基地研究階段性成果報(bào)告.成都:中國(guó)地質(zhì)調(diào)查局成都地質(zhì)調(diào)查中心,2013.[25]，因此，大佛巖鋁土礦床是以陸相沉積為主，形成過(guò)程中存在海水入侵的可能性。

4 結(jié)語(yǔ)

重慶大佛巖大型鋁土礦床位于渝南--黔北成礦帶內(nèi)，是以陸相作用為主的風(fēng)化殼再沉積型礦床，鋁土礦體位于志留系粉砂質(zhì)頁(yè)巖或黃龍組灰?guī)r之上、二疊系棲霞組灰?guī)r或二疊系梁山組炭質(zhì)頁(yè)巖之下，呈層狀、似層狀分布；鋁土礦礦石類型較多，品位變化較大，總體來(lái)說(shuō)貧礦多、富礦少。大佛巖鋁土礦床伴生有REO、Ga、Sc、Li以及V等多種有益元素，部分有益元素已超過(guò)工業(yè)利用的最低要求，鋁土礦中伴生Ga、V等的綜合利用可同主元素鋁的利用結(jié)合起來(lái)，但REO、Sc、Li等因受到多方制約，目前尚無(wú)綜合開(kāi)發(fā)利用的可行性；但隨著科學(xué)技術(shù)不斷發(fā)展，勢(shì)必為提高鋁土礦綜合利用價(jià)值提供基礎(chǔ)支撐。

從大佛巖鋁土礦伴生微量元素三角圖解及稀土元素配分模式來(lái)看，鋁土礦下伏地層志留系韓家店組粉砂質(zhì)頁(yè)巖是成礦物質(zhì)的主要來(lái)源。通過(guò)對(duì)鋁土礦含礦巖系伴生微量及稀土元素的分析，大佛巖鋁土礦在弱酸性、氧化環(huán)境中，于陸緣近海湖，由母巖風(fēng)化的產(chǎn)物經(jīng)過(guò)一系列物理化學(xué)變化逐步形成，在形成的漫長(zhǎng)過(guò)程中可能受到水介質(zhì)影響(海進(jìn)海退的影響)。

本文是“渝東地區(qū)地質(zhì)構(gòu)造演化及鐵鋁基地研究”項(xiàng)目的研究成果之一，野外取樣工作中得到重慶市地調(diào)院、重慶市地勘局107地質(zhì)隊(duì)的幫助；由國(guó)土資源部西南礦產(chǎn)資源監(jiān)督檢測(cè)中心完成薄片制樣、樣品粉碎和常量元素測(cè)試工作；在此一并表示感謝。

[1] 李軍敏,陳莉,徐金沙,等.渝南大佛巖礦區(qū)鋁土礦碎屑鋯石中鈧的賦存形式研究[J].沉積學(xué)報(bào), 2013,31(4): 630-638. Li Junmin,Chen Li,Xu Jinsha, et al. Existing Form of Scandium in Detrital Zircon from Bauxite of the Dafoyan Mine，Southern Chongqing[J].Acta Sedimentologica Sinica, 2013,31(4): 630-638.

[2] 趙曉東,李軍敏,王濤,等.重慶南川--武隆鋁土礦C、O同位素特征及其地質(zhì)意義[J].金屬礦山,2013(6):78-82. Zhao Xiaodong,Li Junmin,Wang Tao, et al.Carbon and Oxygen Isotope Characteristics of Nanchuan-Wulong Bauxite in Chongqing and Their Geological Significance[J].Metal Mine,2013(6):78-82.

[3] 陳陽(yáng),尹福光,李軍敏,等.南川鋁土礦沉積相特征[J].沉積與特提斯地質(zhì),2012,32(1):106-112. Chen Yang,Yin Fuguang,Li Junmin,et al.Sedimentary Facies Characteristics of the Nanchuan Bauxite Deposit[J].Sedimentary Geology and Tethyan Geology, 2012,32(1):106-112.

[4] 張啟明,江新勝,秦建華,等,黔北-渝南地區(qū)梁山組的巖相古地理特征和鋁土礦成礦效應(yīng)[J].地質(zhì)通報(bào),2012,31(4):558-568. Zhang Qiming,Jiang Xinsheng,Qin Jianhua, et al.Lithofacies Palaeogeography of the Early Middle Permian Liangshan Formation in Northern Guizhou-Southern Chongqing Area and Its Bauxite Ore-Forming Effect[J].Geological Bulletin of China,2012,31(4):558-568.

[5] 叢源,趙鵬大,陳建平,等.中國(guó)鋁土礦床品位噸位模型[J].吉林大學(xué)學(xué)報(bào):地球科學(xué)版, 2009,39(6): 1042-1048. Cong Yuan,Zhao Pengda,Chen Jianping,et al. Grade-Tonnage Model of Bauxite Deposits in China[J].Journal of Jilin University:Earth Science Edition, 2009,39(6): 1042-1048.

[6] 潘桂堂,肖慶輝,陸松年,等.中國(guó)大地構(gòu)造單元?jiǎng)澐諿J].中國(guó)地質(zhì),2009,36(1):1-28. Pan Guitang, Xiao Qinghui,Lu Songnian, et al. Subdivision of Tectonic Units in China[J].Geology in China, 2009,36(1):1-28.

[7] 李軍敏,尹福光,陳陽(yáng),等.渝南大佛巖礦區(qū)鋁土巖系炭質(zhì)頁(yè)巖孢粉組合特征及其意義[J].古生物學(xué)報(bào), 2012,51(4):508-514. Li Junmin,Yin Fuguang,Chen Yang, et al.Characteristics and Significance of Spore-Polen Assemblage in Carbonaceous Shale in Bauxite Deposit of the Dafoyan Area, Southern Chongqing[J]. Acta Palaeontologica Sinica, 2012,51(4):508-514.

[8] 梁同榮.四川大佛巖及新華鋁土礦床地質(zhì)特征簡(jiǎn)介[J].礦床地質(zhì),1985,4(4):68-69. Liang Tongrong.Geological Characteristics of Dafoyan and Bauxite Deposit in Sichuan[J].Mineral Deposit,1985,4(4):68-69.

[9] 《礦產(chǎn)資源工業(yè)要求手冊(cè)》編委會(huì).礦產(chǎn)資源工業(yè)要求手冊(cè)[M].北京:地質(zhì)出版社,2010:217-280. Editorial Board of Mineral Industry Handbook.China Mineral Industry Handbook[M].Beijing:Geological Publishing House, 2010:217-280.

[10] Sun S S,MoDonough W F.Chemical and Isotopic Sy-stematics of Oceanic Basalts;Implications for Mantle Composition and Proceascs[C]//Saun-ders A D，Norry M J.Magmatism in the Ocean Basins.London:Geology Society Special Publication,1989:313-345.

[11] 葉霖,潘自平,程曾濤.貴州修文小山壩鋁土礦中鎵等伴生元素分布規(guī)律研究[J].礦物學(xué)報(bào), 2008,28(2):105-111. Ye Lin,Pan Ziping,Cheng Zengtao.The Regularities of Distribution of Associated Elements in Xiaoshanba Bauxite Deposit,GuiZhou[J].Acta Mineralogica Sinica,2008,28(2):105-111.

[12] 趙運(yùn)發(fā),元小衛(wèi),王智勇,等.山西鋁土礦稀有稀土元素綜合利用評(píng)價(jià)[J].世界有色金屬,2004,6:35-37. Zhao Yunfa,Yuan Xiaowei,Wang Zhiyong, et al.Evaluation of Comprehensive Utilization of Rare Earth Elements[J].World Nonferrous Metals, 2004, 6:35-37.

[13] 王登紅,李沛剛,屈文俊,等.貴州大竹園鋁土礦中鎢和鋰的發(fā)現(xiàn)與綜合評(píng)價(jià)[J].中國(guó)科學(xué):地球科學(xué),2013,43(1): 44-51. Wang Denghong, Li Peigang, Qu Wenjun, et al. Discovery and Preliminary Study of the High Tungsten and Lithium Contents in the Dazhuyuan Bauxite Deposit,Guizhou, China[J]. Science China: Earth Sciences, 2013,43(1): 44-51.

[14] 劉英俊.我國(guó)某些鋁土礦中鎵的若干地球化學(xué)特征[J].地質(zhì)論評(píng),1965,23(1):42-49. Liu Yingjun.Geochemical Features of Gallium in Bauxite in China[J].Geological Review,1965,23(1):42-49.

[15] 湯艷杰,劉建朝,賈建業(yè).豫西鋁土礦中鎵的賦存狀態(tài)研究[J].西安工程學(xué)院學(xué)報(bào),2002,24(4):1-5. Tang Yanjie,Liu Jianchao,Jia Jianye.Study on Occurrence State of Galliun in the Bauxite Deposits of Western Henan Province[J].Journal of Earth Sciences and Environment, 2002,24(4):1-5.

[16] 趙曉東,李軍敏,陳莉,等.重慶銀礦埡口鋁土礦床鎵地球化學(xué)特征及成礦環(huán)境研究[J].沉積學(xué)報(bào),2013,31(6):1022-1030. Zhao Xiaodong,Li Junmin,Chen Li, et al.Analysis on Gallium Geochemical Characteristics and Ore-Forming Environment of Bauxite Mine in Yinkuangyakou of Chongqing[J]. Acta Sedimentologica Sinica,2013,31(6):1022-1030.

[17] 楊軍臣,王鳳玲,李德勝,等.鋁土礦中伴生稀有稀土元素賦存狀態(tài)及走向查定[J].礦冶, 2004,13(2):89-92. Yang Junchen, Wang Fengling, Li Desheng, et al.Investigation on Occurrence and Trend of Rare and Rare-Earth Elements Associated in Bauxite[J].Mining & Metallurgy,2004,13(2):89-92.

[18] 劉平.再論貴州之鋁土礦:從化學(xué)組份特征探討后槽鋁土礦物質(zhì)來(lái)源[J].貴州地質(zhì),1991,8(4):313-321. Liu Ping.Another Discussion on Guizhou Bauxite Deposits:A Study of Houcao Bauxite Material Resources According to Chemical Composition Features[J].Guizhou Geology,1991,8(4):313-321.

[19] 章柏盛.微量元素對(duì)比在鋁土礦成礦物質(zhì)來(lái)源上的應(yīng)用[J].輕金屬,1987(3):1-4. Zhang Baisheng.Application of Mineral Sources of Trace Elements in Bauxite[J].Light Metals,1987(3):1-4.

[20] 朱志軍,陳洪德.川東南地區(qū)志留系小河壩組砂巖特征及物源分析[J].吉林大學(xué)學(xué)報(bào):地球科學(xué)版,2012,42(6): 1590-1600. Zhu Zhijun,Chen Hongde.Sandstone Characteristics and Provenance Analysis of the Sandstone in Silurian Xiaoheba Formation in Southeastern Sichuan Province,China[J]. Journal of Jilin University:Earth Science Edition, 2012,42(6): 1590-1600.

[21] 金中國(guó),劉玲,黃智龍,等.貴州務(wù)正道地區(qū)鋁土礦床稀土元素組成及地質(zhì)意義[J].地質(zhì)與勘探,2012,48(6):1067-1076. Jin Zhongguo,Liu Ling,Huang Zhilong, et al.REE Composition of the Bauxite Deposits in the Wuchuan-Zheng’an-Daozhen Area,Guizhou Province and Its Geological Significance[J].Geology and Exploration,2012,48(6):1067-1076．

[22] 劉寶珺.沉積巖石學(xué)[M].北京:地質(zhì)出版社,1980:406. Liu Baojun.Sedimentary Petrology[M]. Beijing:Geological Publishing House,1980:406.

[23] 王中剛,于學(xué)元,趙振華,等.稀土元素地球化學(xué)[M].北京:科學(xué)出版社,1989:258-273. Wang Zhonggang, Yu Xueyuan,Zhao Zhenhua,et al. Rare Earth Element Geochemistry[M].Beijing: Science Press, 1989:258-273.

[24] 李軍,桑樹(shù)勛,林會(huì)喜,等.渤海灣盆地石炭二疊系稀土元素特征及其地質(zhì)意義[J].沉積學(xué)報(bào), 2007,25(4):589-596. Li Jun,Sang Shuxun,Lin Huixi, et al. REE Characteristics and Its Geological Significance of the Permo-Carboniferous in Bohaiwan Basin[J]. Acta Sedimentologica Sinica,2007,25(4):589-596.

[25] 騰格爾,劉文匯,徐永昌,等.缺氧環(huán)境及地球化學(xué)判識(shí)標(biāo)志的探討：以鄂爾多斯盆地為例[J].沉積學(xué)報(bào),2004,22(2):365-372. Teng Geer,Liu Wenhui,Xu Yongchang, et al. The Discussion on Anoxic Environments and Its Geochemical Identifying Indices[J]. Acta Sedimentologica Sinica,2004,22(2):365-372.

Geological Characteristics, Ore Genesis and Comprehensive Utilization of Coexisting of Dafoyan Bauxite Deposit in Chongqing

Zhao Xiaodong1,Ling Xiaoming1,Gua hua2,Li Junmin1

1.ChengduInstituteofGeologyandMineralResources,Chengdu610081,China2.No.3GeneralGoldPartyofCAPF,Chengdu610036,China

Dafoyan bauxite deposit in Chongqing is a large-scale accumulation type bauxite. As a part of south Chongqing to north Guizhou metallogenic belt, Dafoyan bauxite deposit is characterized by its continental sedimentary bauxite formed in an oxidizing environment. The source rock serie exist under Qixia Formation or Liangshan Formation of Permian and on Hanjiadian Formation of Silurian or Huanglong Formation of Carbonic, and it is a combination of aluminum containing clay rocks. The ore body is in the middle of the ore bearing rock series and distributes continuously. This study is not only based on the analysis to the original bauxite test data, but also the test of trace and rare earth elements content to make preliminary judgment of metallogenic environment and parent rock. The ore minerals are mainly composed of diaspore composition, and kaolinite secondarily. The average content are: Al2O361.33%, SiO214.61%，A/S 4.20. Some trace elements are closed to or over the industrial tenor of comprehensive utilization, especially the contents of Ga and V. They can be used under the present technology. This suggestes that an attention should be paid to the associated elements so as to improve the latent economic value of bauxite.

bauxite；oregeology；formation environment；material source；associated elements；Dafoyan

10.13278/j.cnki.jjuese.201504112.

2014-12-18

中國(guó)地質(zhì)調(diào)查局地質(zhì)調(diào)查項(xiàng)目(1212011085167)

趙曉東(1974--)，女，工程師，主要從事地質(zhì)礦產(chǎn)勘查方面的研究，E-mail:95122115@163.com

凌小明(1975--)，男，工程師，主要從事地質(zhì)礦產(chǎn)勘查方面的研究，E-mail:cdlxm75@aliyun.com。

10.13278/j.cnki.jjuese.201504112

P618.45

A

趙曉東，凌小明，郭華，等. 重慶大佛巖鋁土礦床地質(zhì)特征、礦床成因及伴生礦產(chǎn)綜合利用.吉林大學(xué)學(xué)報(bào):地球科學(xué)版,2015,45(4):1086-1097.

Zhao Xiaodong, Ling Xiaoming, Guo Hua, et al. Geological Characteristics, Ore Genesis and Comprehensive Utilization of Coexisting of Dafoyan Bauxite Deposit in Chongqing.Journal of Jilin University:Earth Science Edition,2015,45(4):1086-1097.doi:10.13278/j.cnki.jjuese.201504112.