王行軍，王根厚，周 潔，畢麗莎，崔銀亮，張道紅，李偉清，范良軍

（1.中國地質(zhì)大學(xué)地球科學(xué)與資源學(xué)院，北京 100083；2.河北省地球物理勘查院，河北 廊坊 065000；3.云南省有色地質(zhì)局，昆明 650051；4.西南有色昆明勘測設(shè)計(jì)（院）股份有限公司，昆明 650051）

0 引言

滇東南地區(qū)鋁土礦資源豐富，截至2013年底探明累計(jì)鋁土礦資源量3.23×108t，約占云南鋁土礦資源量的76%。目前，滇東南地區(qū)已發(fā)現(xiàn)的鋁土礦礦床（點(diǎn)）有34個（圖1），其中有大型礦床3個（天生橋、大鐵、飛尺角）、中型礦床4個（紅舍克、二道箐、板茂、賣酒坪）、小型礦床4個（砂子塘、白色姑、鐵廠、谷桃）。

前人對滇東南地區(qū)的這些鋁土礦床曾進(jìn)行過大量研究工作?？婜椀龋?－6］對楊柳井、板茂、紅舍克、天生橋—者五舍等鋁土礦床的地質(zhì)特征、礦床成因及找礦標(biāo)志進(jìn)行了研究。黃仁新等［7－10］對滇東南地區(qū)鋁土礦的類型、成因、找礦標(biāo)志進(jìn)行了研究。嚴(yán)?。?1］、周潔［12］分別對丘北大鐵鋁土礦床和文山天生橋—者五舍鋁土礦床的地球化學(xué)特征進(jìn)行了研究，并對鋁土礦的成礦物質(zhì)來源進(jìn)行了探討。劉加強(qiáng)［13］、毛志芳［14］分別對滇東南地區(qū)、丘北地區(qū)巖相地古理進(jìn)行了研究，認(rèn)為滇東南地區(qū)在吳家坪早期為低能淤泥質(zhì)海岸－局部淺海的沉積環(huán)境，鋁土礦最有利的沉積環(huán)境為潮下帶－淺海上部。馮曉宏等［3，5，11，15－17］對滇東南地區(qū)鋁土礦的成礦物質(zhì)進(jìn)行了研究，但研究成果分歧較大，大致有碳酸鹽說、玄武巖說、古陸說3種。劉漢和［18］在對紅舍克鋁土礦成地質(zhì)特征和找礦前景研究時，對其中伴生的分散元素Ga進(jìn)行簡單的論述。高澤培等［17］對丘北縣大鐵鋁土礦床的礦床特征進(jìn)行了研究，同時對伴生的Fe2O3，TiO2，Ga進(jìn)行了評價。王根厚等②③在對滇東南地區(qū)鋁土礦床的地球化學(xué)特征及成礦預(yù)測進(jìn)行研究時，發(fā)現(xiàn)鋁土礦床中的共生稀土元素，并普遍伴生分散元素Ga。王行軍等對丘北大鐵鋁土礦床的稀土元素特征進(jìn)行了研究，并對其成礦物質(zhì)來源進(jìn)行了討論，認(rèn)為成礦物來源于下伏威寧組灰?guī)r［19］；對天生橋—者五舍鋁土礦床的地球化學(xué)特征研究［20］顯示其共生有稀土元素、黑色金屬Ti以及稀有金屬元素Nb，所有共生礦產(chǎn)均可做為獨(dú)立礦產(chǎn)資源開發(fā)利用。

圖1 滇東南地區(qū)鋁土礦床（點(diǎn)）分布圖（據(jù)①改編）Fig.1 The distribution map of bauxite deposits（occurrences）in southeast Yunnan province

雖然前人對滇東南地區(qū)鋁土礦床的礦成地質(zhì)特征、地球化學(xué)特征、礦床成因、找礦標(biāo)志、找礦前景等方面進(jìn)行過大量研究工作，但滇東南地區(qū)鋁土礦的研究程度相對較低，而且對其中所共生、伴生各類礦產(chǎn)也沒有進(jìn)行過系統(tǒng)的研究工作。本文是基于“云南省鋁土礦成礦規(guī)律與成礦預(yù)測研究”①和“滇東南主要鋁土礦礦床構(gòu)造地質(zhì)和成礦作用研究”②項(xiàng)目成果，對滇東南主要鋁土礦床中共生礦產(chǎn)、伴生礦產(chǎn)進(jìn)行探討。

1 鋁土礦床地質(zhì)特征

滇東南地區(qū)鋁土礦床有兩種類型，一種是沉積型鋁土礦床，另一種是堆積型鋁土礦床。

1.1 沉積型鋁土礦床

（1）賦礦巖系。龍?zhí)督M為一套海陸交互相含煤沉積，下部為灰褐色－褐紅色鐵質(zhì)泥巖、鐵質(zhì)巖、鐵鋁質(zhì)巖、鐵質(zhì)鋁土礦、鋁土巖、泥質(zhì)鋁土礦，可見浸染黃鐵礦；中部為灰色－褐灰色粉砂質(zhì)泥巖，深灰色、灰黑色、黑色碳質(zhì)泥巖夾煤線或煤層；上部為灰色灰?guī)r、灰色硅質(zhì)灰?guī)r夾灰黑色硅質(zhì)巖。其與下伏峨眉山玄武巖或陽新組呈平行不整合接觸，局部超覆于上石炭統(tǒng)之上；與上覆地層飛仙組呈整合接觸。

（2）賦礦部位。沉積型鋁土礦賦存在龍?zhí)督M下部，含鋁巖系的大致層序自下而上為：鐵質(zhì)巖－鐵鋁質(zhì)巖－鋁土礦－鋁質(zhì)粘土巖－黑色炭質(zhì)泥巖夾煤線。

（3）礦石特征。礦石呈灰白色、灰色、深灰色、褐灰色。礦石以致密狀結(jié)構(gòu)、碎屑狀結(jié)構(gòu)、團(tuán)粒狀結(jié)構(gòu)為主，豆?fàn)罱Y(jié)構(gòu)、鮞狀結(jié)構(gòu)較少。礦石構(gòu)造以塊狀構(gòu)造為主，條帶狀構(gòu)造次之。礦石類型主要為碎屑狀鋁土礦、致密狀鋁土礦，其次為豆鮞狀鋁土礦。

1.2 堆積型鋁土礦床

（1）賦礦部位。堆積型鋁土礦床賦存于第四系松散堆積物的中部。一般含礦層上部為褐紅砂質(zhì)黏土或腐植土，中部（含礦層）為褐紅色黏土、砂質(zhì)黏土夾褐色、紫色棱角狀鋁土礦，下部為紅褐色黏土，偶見鋁土礦塊及褐黑色磨圓度較高的鋁土礦礫石。含礦層的厚度、品位以龍?zhí)督M地層形成的殘坡積層為中心，呈半環(huán)形展布，向外礦體厚度變薄、礦石品位變低。

（2）礦石特征。礦石呈灰白色、灰色、深灰色、褐灰色。礦石以致密狀結(jié)構(gòu)、碎屑狀結(jié)構(gòu)、團(tuán)粒狀結(jié)構(gòu)為主，豆?fàn)罱Y(jié)構(gòu)、鮞狀結(jié)構(gòu)較少。礦石構(gòu)造以塊狀構(gòu)造、孔穴狀構(gòu)造為主，條帶狀構(gòu)造次之。礦石類型主要為碎屑狀鋁土礦、致密狀鋁土礦、孔穴狀鋁土礦，其次為豆鮞狀鋁土礦。

2 鋁土礦床共生、伴生礦產(chǎn)特征

針對滇東南地區(qū)主要的鋁土礦床含鋁巖系共采集樣品162件。樣品的分析測試由河北省區(qū)域地質(zhì)礦產(chǎn)調(diào)查研究所實(shí)驗(yàn)室完成，主量元素的分析測試采用荷蘭PANalytical公司生產(chǎn)的X射線熒光光譜儀（Axios max X）完成，稀土元素、微量元素的分析測試采用美國ThermorFisher公司生產(chǎn)的等離子體質(zhì)譜儀（ICP－MS X Serise 2）完成。分析精度高于5%。

由于樣品較多，故本次工作采用平均值，分析結(jié)果見表1所述。主要的伴生礦產(chǎn)為TiO2，REE，Ga，Nb，Zr，Li。

表1 滇東南主要鋁土礦床共生、伴生礦種一覽表Table 1 Schedule of by－products in bauxite deposits，southeast Yunnan province

2.1 黑色金屬Ti

滇東南的鋁土礦床中普遍伴生Ti，其含鈦礦物主要為銳鈦礦，其次為金紅石。全區(qū)主要鋁土礦床含鋁巖系w（TiO2）＝0.85%～10.82%之間（見表1），其平均值為4.58%（n＝162）；其中150件樣品的w（TiO2）＞1%，約有92.6%的樣品的w（TiO2）超過鈦原生礦床的邊界品位（w（TiO2）＝1%［21］）。

區(qū)內(nèi)主要鋁土礦床各類巖性的鈦含量，按野外所觀察到的含鋁巖系層序，具有由菱鎂礦→鐵鋁質(zhì)巖→泥質(zhì)鋁土礦→鐵質(zhì)鋁土礦→鋁土礦→鋁質(zhì)黏土巖→鐵質(zhì)巖依次降低的特征，其平均值分別為5.92%（n＝5），5.76%（n＝35），5.34%（n＝6），4.95%（n＝31），4.22%（n＝41），3.66%（n＝37），2.41%（n＝7）。主要鋁土礦床的w（TiO2）總體高，但差別較大，且由天生橋鋁土礦（5.82%，n＝41）→水結(jié)（4.95%，n＝4）→飛尺角（4.57%，n＝13）→大鐵（4.49%，n＝62）→楊柳井（4.32%，n＝1）→砂子塘（3.78%，n＝12）→白色姑鋁土礦（2.45%，n＝9）→紅舍克（1.44%，n＝20）→芹菜塘鋁土礦（0.85%，n＝1）有依次降低的特征，顯示出滇東南地區(qū)鋁土礦的w（TiO2）由西向東降低的特點(diǎn)，反映出滇東南地區(qū)在吳家坪期的古地理格局可能為由西向東水體變深④［13－14］。在表生條件下，含鈦礦物遭受風(fēng)化作用，以氫氧化物沉淀下來，鈦的氫氧化物失水并發(fā)生重結(jié)晶作用，經(jīng)銳鈦礦→板鈦礦→金紅石；風(fēng)化作用使風(fēng)化殼中鈦發(fā)生富集［22］。滇東南地區(qū)鋁土礦之中富含銳鈦礦，說明其成礦物質(zhì)來源于風(fēng)化殼，經(jīng)過海水的改造，就近距離沉積而形成。

2.2 稀土元素

王根厚等②在對滇東南地區(qū)鋁土礦地球化學(xué)特征進(jìn)行研究時發(fā)現(xiàn)鋁土礦之中富含稀土元素，并對丘北縣大鐵鋁土礦的稀土元素特征進(jìn)行過討論［19］。

滇東南地區(qū)鋁土礦床之中稀土元素含量總體較高，但不同樣品之間差別較大（表1），w（ΣREE）＝84.18×10－6～5 693.62×10－6之間，w（LREE）＝66.61×10－6～248.68×10－6，w（HREE）值為17.58×10－6～3 809.31×10－6。區(qū)內(nèi)含鋁巖系各巖性的w（ΣREE）表現(xiàn)為由鐵質(zhì)鋁土礦→鐵質(zhì)巖→泥質(zhì)鋁土礦→鋁土礦→鋁質(zhì)黏土巖→鐵鋁質(zhì)巖→菱鎂礦依次增高，其w（ΣREE）算術(shù)平均值分別為182.27×10－6（n＝31），821.88×10－6（n＝7），737.90×10－6（n＝6），733.19×10－6（n＝41），709.60×10－6（n＝37），683.74×10－6（n＝35），338.68×10－6（n＝5）；在主要鋁土礦床中，以天生橋的w（ΣREE）最高（1 001.16×10－6，n＝41），其次為白色姑（912.43×10－6，n＝9）、紅舍克（851.64×10－6，n＝20）、砂子塘（736.53×10－6，n＝12）、大鐵（669.82×10－6，n＝62）、楊柳井（687.99×10－6，n＝1）、芹菜塘（410.17×10－6，n＝1），水結(jié)鋁土礦床中的w（ΣREE）最低（362.98×10－6，n＝9）。滇東南地區(qū)鋁土礦的稀土元素含量的變化趨勢，總體表現(xiàn)為由南西向北東由高變低。

滇東南地區(qū)含鋁巖系w（ΣREE）算術(shù)平均值為769.10×10－6（n＝162），接近吸附性稀土礦床的邊界品位（w（ΣREE）＝800×10－6），其中有74件超過吸附性稀土礦床的邊界品位，約占45.7%；w（LREE）平均值為538.50×10－6（n＝162），高于吸附性稀土礦床的邊界品位（w（LREE）＝500×10－6），其中有89件超過稀土礦床的邊界品位，約占54.9%；w（ΣY）平均值為230.60×10－6（n＝162），接近吸附性稀土礦床的邊界品位值（w（ΣY）＝300×10－6［21］），其中有32件超過吸附性稀土礦床的邊界品位，約占19.8%。

2.3 分散元素

本次工作對滇東南鋁土礦伴生的分散元素進(jìn)行了研究，結(jié)果與前人②③⑤［17，19－20］的研究基本一致，表明在鋁土礦之中普遍含有分散元素Ga。

鋁土礦床中的 Ga含量高，w（Ga）＝5.64×10－6～84.24×10－6。按野外所觀察到的含鋁巖系層序，含鋁巖系各巖性的w（Ga）值表現(xiàn)為由鐵質(zhì)巖→鋁土礦→菱鎂礦→鐵質(zhì)鋁土礦—泥質(zhì)鋁土礦→鐵鋁質(zhì)巖→鋁質(zhì)黏土巖依次增高，但變化幅度不大，w（Ga）算術(shù)平均值分別為17.29×10－6（n＝7），23.66×10－6（n＝41），24.00×10－6（n＝5），26.13×10－6（n＝31），29.00×10－6（n＝6），33.11×10－6（n＝35），17.29×10－6（n＝7），總體表現(xiàn)為由鐵質(zhì)巖向鋁質(zhì)黏土巖Ga含量增高的趨勢。主要鋁土礦床中，大鐵鋁礦床的Ga含量最高，算術(shù)平均值為32.08×10－6（n＝62）；其次為紅舍克、飛尺角、白色姑、砂子塘、天生橋、水結(jié)、芹菜塘、楊柳井鋁土礦床，其鎵含量算術(shù)平均值為31.40×10－6（n＝20），29.13×10－6（n＝13），28.47×10－6（n＝9），25.25×10－6（n＝12），24.44×10－6（n＝41），23.93×10－6（n＝4），9.00×10－6（n＝1），6.00×10－6（n＝1）。

滇東南地區(qū)鋁土礦床中本次采集的162件樣品中有111件樣品鎵含量超過了鋁土礦之中鎵的最低工業(yè)品位，約占68.5%；全區(qū)w（Ga）算術(shù)平均值為28.86×10－6（n＝162），仍高于鋁土礦之中鎵的最低工業(yè)品位（20×10－6）［21］。

2.4 稀有金屬元素

王行軍等［20］在對天生橋—者五舍鋁土礦床地球化學(xué)特征進(jìn)行研究時發(fā)現(xiàn)在該礦床內(nèi)含鋁巖系普遍伴生稀有金屬元素Nb，在鋁土礦內(nèi)伴生Zr。

2.4.1 Nb

滇東南鋁土礦床中稀有金屬元素Nb含量高，其w（Nb）＝18.46×10－6～322.80×10－6。含鋁巖系中以鋁土礦Nb含量最高（表1），w（Nb）平均值為169.73×10－6（n＝41）；其次為鐵質(zhì)鋁土礦、鐵鋁質(zhì)巖、鋁質(zhì)粘土巖、泥質(zhì)鋁土礦、鐵質(zhì)巖、菱鎂礦，平均值分別為147.52×10－6（n＝31），107.66×10－6（n＝35），85.70×10－6（n＝37），81.00×10－6（n＝6），60.71×10－6（n＝7），45.00×10－6（n＝5），顯示出Nb含量與鋁土礦中鋁的含量呈正相關(guān)。在主要鋁土礦床中，以天生橋鋁土礦床的Nb含量最高，w（Nb）平均值為194.16×10－6（n＝41）；其次為白色姑、砂子塘、飛尺角、芹菜塘、楊柳井、紅舍克、大鐵、水結(jié)鋁土礦床，其w（Nb）平均值為分別為151.75×10－6（n＝9），125.49×10－6（n＝12），108.50×10－6（n＝13），100.00×10－6（n＝1），94.00×10－6（n＝1），86.35×10－6（n＝20），83.79×10－6（n＝62），82.57×10－6（n＝4），顯示鋁土礦床中 Nb的含量由北西向南東變低。

滇東南鋁土礦床中共生有稀有金屬元素鈮（Nb），所采集的162件樣品中有136件的Nb含量大于風(fēng)化殼型鈮礦床的邊界品位；含鋁巖系的Nb含量算術(shù)平均值為 w（Nb）＝121.03×10－6（n＝162），高于風(fēng)化殼型鈮礦床的邊界品位（w（Nb）≥56.8×10－6，w（Nb2O5）≥0.008%）［21］。

2.4.2 Zr

滇東南地區(qū)含鋁巖系中Zr含量較高，其w（Zr）＝202×10－6～2 566×10－6。含鋁巖系中各巖性的w（Zr）值表現(xiàn)為由鋁土礦→鐵質(zhì)鋁土礦→鐵鋁質(zhì)巖→鋁質(zhì)黏土巖→泥質(zhì)鋁土礦→鐵質(zhì)巖→菱鎂礦依次降低，w（Zr）平均值分別為1 570×10－6（n＝41），1 232×10－6（n＝31），757×10－6（n＝35），607×10－6（n＝37），546×10－6（n＝6），544×10－6（n＝7），314×10－6（n＝5）。主要鋁土礦床的Zr含量表現(xiàn)出由天生橋鋁土礦床→白色姑→楊柳井→砂子塘→芹菜塘→飛尺角→紅舍克→水結(jié)→大鐵鋁土礦床依次降低，其w（Zr）平均值分別為1 883×10－6（n＝41），1 241×10－6（n＝9），963×10－6（n＝1），944×10－6（n＝12），857×10－6（n＝1），777×10－6（n＝13），732×10－6（n＝20），720×10－6（n＝4），572×10－6（n＝62），反映了滇東南地區(qū)鋁土礦床由南西向北東方向Zr含量降低，與Nb表現(xiàn)出的特征一致。

滇東南鋁土礦床含鋁巖系之中，w（Zr）算術(shù)平均值為989×10－6（n＝162），其中共有8件樣品的Zr含量超過風(fēng)化殼型鋯礦床的邊界品位（w（Zr）≥2 221×10－6，w（ZrO2）≥0.3%）［21］。

2.4.3 Li

滇東南地區(qū)含鋁巖系之中Li含量較高，其w（Li）＝3×10－6～1 207×10－6。含鋁巖系中各巖性的w（Li）值表現(xiàn)為由鋁質(zhì)黏土巖→菱鎂礦→泥質(zhì)鋁土礦→鐵質(zhì)鋁土礦→鋁土礦→鐵鋁質(zhì)巖→鐵質(zhì)巖依次降低，w（Li）平均值分別為232×10－6（n＝37），185×10－6（n＝5），168×10－6（n＝6），162×10－6（n＝11），137×10－6（n＝41），116×10－6（n＝35），46×10－6（n＝7）。在主要鋁土礦床中，以砂子塘鋁土礦床中Li含量最高，w（Li）平均值為393×10－6（n＝12）；其后依次為芹菜塘、紅舍克、白色姑、水結(jié)、大鐵、飛尺角、天生橋、楊柳井鋁土礦床，w（Li）平均值分別為261×10－6（n＝1），216×10－6（n＝20），192×10－6（n＝9），178×10－6（n＝4），134×10－6（n＝62），121×10－6（n＝13），96×10－6（n＝41），9×10－6（n＝1）。Li含量的以上特征反映出滇東南地區(qū)鋁土礦床中Li含量有由南西向北東方向升高的特點(diǎn)，與Nb，Zr含量的表現(xiàn)特征相反。

滇東南鋁土礦床含鋁巖系w（Li）算術(shù)平均值為158×10－6（n＝162），其中有29件樣品的Li含量超過鹽類鋰礦床的邊界品位（w（Li）≥279×10－6，w（LiO2）≥0.06%）［21］。

3 鋁土礦床共生、伴生礦產(chǎn)相關(guān)性

本次工作主要探討鋁土礦床中與Al元素共生、伴生的Fe，Ti，Ga，Nb，Li和稀土元素之間的相關(guān)性。工作中使用中國地質(zhì)調(diào)查局發(fā)展研究中心開發(fā)的GeoExpl 2005軟件，對滇東南主要鋁土礦床中相關(guān)礦產(chǎn)進(jìn)行R型聚類分析，相關(guān)礦產(chǎn)的相似系數(shù)見表2所述，相關(guān)礦產(chǎn)圖譜見圖2。

從表2和圖2中不難看出，相似系數(shù)r≤0.38時，滇東南主要鋁土礦床中主要礦產(chǎn)可分為2大組，第一大組包括 Ta，Ga，LREE，REE，HREE，TiO2，TFeO，Li，第二大組有Al2O3，Nb，Zr，兩大組礦產(chǎn)之間為負(fù)相關(guān)。r＜0.2時，第一大組可分為2個組，第一組 包 括 Ta，Ga，LREE，REE，HREE，TiO2，TFeO，第二組為Li。r＜0時，第一組可分為2個亞組，第一亞組包括 Ta，Ga，LREE，REE，HREE，第二亞組包括TiO2，TFeO，二者相似系數(shù)r為0.162。r＞0.2時，第一組亞可分為2個小組，第一小組包括Ta和Ga，第二小組包括LREE，REE和HREE，兩小組的相似系數(shù)分別大于0.7和0.8。第二大組Al2O3，Nb，Zr，在r＞0.65時可分為2個組，第一組為Al2O3，第二組包括Nb和Zr，二者相似系數(shù)為0.934。

表2 滇東南主要鋁土礦床中共生、伴生礦產(chǎn)相似系數(shù)Table 2 Similarity coefficient of by－products in bauxite deposits，southeast Yunnan province

圖2 滇東南主要鋁土礦床共生、伴生礦產(chǎn)譜系圖Fig.2 Hierarchical diagram of by－products in bauxite deposits，southeast Yunnan province

聚類分析顯示，Al2O3與Nb和Zr呈正相關(guān)；Al2O3與Ga和TFeO呈負(fù)相關(guān)。

4 結(jié)論

（1）滇東南地區(qū)鋁土礦床中的稀土元素、黑色金屬元素Ti和稀有金屬元素Nb含量高，已達(dá)單獨(dú)利用礦床的邊界品位，可以考慮綜合利用。

（2）滇東南地區(qū)鋁土礦床普遍伴生分散元素Ga，并伴生有稀有金屬Zr和Li。

（3）滇東南鋁土礦床中稀有金屬元素Nb，Zr在各巖性之間的變化趨勢相同，與鋁土礦的品位呈負(fù)相關(guān)；而稀有金屬元素Li在各巖性之間的變化趨勢與Nb和Zr相反，與鋁土礦的品位呈正相關(guān)。

（4）滇東南鋁土礦床中Ti，REE，Nb和Zr含量分布由南西向北東方向降低，Li含量由南西向北東方向升高，Ga變化規(guī)律不明顯。

（5）聚類分析顯示，Al2O3與Nb和Zr明顯的呈正相關(guān)，Al2O3與Ga和TFeO呈負(fù)相關(guān)。

注釋：

① 云南省有色地質(zhì)局.云南省鋁土礦找礦行動計(jì)劃勘查工作方案［R］.2009.

② 王根厚，王行軍.云南省鋁土礦成礦規(guī)律與成礦預(yù)測研究［R］.2011.

③ 王根厚，王行軍.滇東南主要鋁土礦礦床構(gòu)造地質(zhì)和成礦作用研究［R］.2013.

④ 王訓(xùn)練，周洪瑞.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［R］.2011.

⑤ 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［R］.2005.

［1］繆鷹.文山楊柳井鋁土礦礦床成因及找礦標(biāo)志［J］.云南地質(zhì)，2009，28（3）：91－293.

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