譙文浪,楊瑞東,季國松,龍建喜,陳登

1) 貴州大學資源與環(huán)境工程學院,貴陽,550025; 2) 貴州省地礦局一〇二地質大隊,貴州遵義,563000;3) 貴州省地質調查院,貴陽,550081

內容提要：在黔北上二疊統(tǒng)底部鐵鋁質黏土巖、下部煤層及其頂?shù)装逄抠|黏土巖中發(fā)現(xiàn)其富集稀土、鈮、鋯和鋰等關鍵金屬元素,其中鐵鋁質黏土巖REY、Nb、Zr和Li平均含量分別為807×10-6、143×10-6、1107×10-6、375×10-6,下部煤層及其頂?shù)装逄抠|黏土巖中REY、Nb、Zr和Li平均含量為分別為555×10-6、104×10-6、786×10-6、116×10-6。顯示出該區(qū)域該層位具有關鍵金屬礦床良好的找礦前景。

關鍵金屬是國際上最近提出的資源概念,指的是現(xiàn)今社會必需、但安全供應存在高風險的一類礦產(chǎn)的總稱,主要包括稀有金屬、稀土金屬、稀散金屬和部分稀貴金屬,這些金屬對新材料、新能源、信息技術、航空航天、尖端武器等新興產(chǎn)業(yè)十分關鍵,對國民經(jīng)濟、國家安全和科技發(fā)展具有十分重要的戰(zhàn)略意義(王登紅,2019)。

黔北地區(qū)位于揚子陸塊西南緣,廣泛分布上二疊統(tǒng)煤系地層,在煤系地層底部有一套厚5～20 m的鐵鋁質黏土巖,該黏土層分布廣、厚度較穩(wěn)定,前人也報道黔北煤中富集關鍵金屬元素(楊瑞東等,2021)。通過對黔西、播州、湄潭、綏陽、桐梓等地對該鐵鋁質黏土巖層進行取樣、分析測試,發(fā)現(xiàn)其異常富集REY、Nb、Zr和Li關鍵金屬元素。

1 研究方法

對黔西、播州、湄潭、綏陽、桐梓等地上二疊統(tǒng)龍?zhí)督M底部鐵鋁質黏土巖進行野外調查、剖面測量、鉆孔和坑道編錄及樣品采集,在澳實(廣州)實驗室開展元素分析測試,重點測試該鐵鋁質黏土巖及其上覆煤層和圍巖中REY、Nb、Zr和Li等關鍵金屬元素的含量,分析富集特征。

2 研究結果

通過對黔西、播州、湄潭、綏陽、桐梓等地區(qū)龍?zhí)督M底部鐵鋁質黏土巖開展剖面測制、鉆孔編錄、坑道編錄及樣品采集,發(fā)現(xiàn)該層中異常富集稀土、鈮、鋯、鋰等關鍵金屬元素。富集金屬元素巖石組合特征由下向上分別為碎屑狀含粉砂質黏土巖,具微—泥晶結構,基本上由黏土礦物基底、褐鐵礦和陸源碎屑共同組成(圖1:a、a-1、a-2);錆灰色鮞粒微—泥晶(微含鋁質)含硫化鐵質黏土巖,鮞粒更多具有滲漏成因,微量礦物成分,不均勻污染狀分布(圖1b、b-1、b-2);灰色、灰白色含硫化鐵質黏土巖,礦物組分主要為黏土礦物、黃鐵礦、硬水鋁石(圖1c、c-1、c-2);碎屑狀鮞粒泥晶含硫化鐵質黏土巖,鮞粒更多具有滲漏成因,礦物組分主要為黏土礦物、黃鐵礦、硬水鋁石(圖1d、d-1、d-2)。

圖1 黔北上二疊統(tǒng)龍?zhí)督M底部鐵鋁質黏土巖結構特征

本次在上述區(qū)域系統(tǒng)采集了33件樣品,其中龍?zhí)督M底部鐵鋁質黏土巖11件,下部煤層及其頂?shù)装逄抠|黏土巖22件。鐵鋁質黏土巖層厚1.05～4.35 m,平均厚2.68 m,其REY含量為197×10-6～1882×10-6,平均807×10-6,Nb含量為90.2×10-6～210×10-6,平均143×10-6;Zr含量為702×10-6～1535×10-6,平均1107×10-6;Li含量為89.8×10-6～760×10-6,平均375×10-6(表1)。鐵鋁質黏土巖層之上的煤及炭質黏土層,厚0.82～5.05 m,平均厚2.27 m。其REY含量為109×10-6～2472×10-6,平均555×10-6;Nb含量為11.8×10-6～363×10-6,平均104×10-6;Zr含量為106×10-6～3290×10-6,平均786×10-6;Li含量為14.8×10-6～930×10-6,平均116×10-6(表2)。

表1 黔北晚二疊世煤系地層底部鐵鋁質黏土巖中REY、Nb、Zr和Li含量(×10-6)

表2 黔北晚二疊世底煤層及頂?shù)滋抠|黏土巖中REY、Nb、Zr和Li含量(×10-6)

我國煤中REY平均值(138 μg/g)、Nb平均值(9.44 μg/g)、Zr平均值89.5 μg/g和Li平均值(31.8 μg/g)(代世峰等,2020)。黔北龍?zhí)督M下部煤層及其頂?shù)装逄抠|黏土巖層中稀土、鈮、鋯和鋰平均量分別是中國煤中4.0倍、11倍、8.8倍和3.6倍;鐵鋁質黏土巖層中稀土、鈮、鋯和鋰平均量分別達5.8倍、15.1倍、12.4倍和11.8倍,鐵鋁質黏土巖層中稀土、鈮、鋯、鋰平均含量比龍?zhí)督M下部煤層及其頂?shù)装逄抠|黏土巖層含量更高,其厚度也更為穩(wěn)定,是重要的關鍵金屬找礦層位。

3 結論

通過對黔北上二疊統(tǒng)底部鐵鋁質黏土巖系統(tǒng)采樣、分析測試,發(fā)現(xiàn)其富集稀土、鈮、鋯和鋰等關鍵金屬元素,REY平均含量為807×10-6,Nb平均含量為143×10-6,Zr平均含量為1107×10-6;Li平均含量為375×10-6,其層位穩(wěn)定,平均厚2.68 m。同時,在鐵鋁質黏土巖之上的煤層及其頂?shù)装逄抠|黏土巖,也富集關鍵金屬元素,REY平均含量為555×10-6,Nb平均含量為104×10-6,Zr平均含量為786×10-6,Li平均含量為116×10-6。顯示出該區(qū)域該層位具有關鍵金屬礦床良好的找礦前景。

致謝：感謝貴州省地礦局一〇二地質大隊陳遠興高級工程師、肖林工程師和貴州大學資源與環(huán)境工程學院李鑫正博士研究生在本次調查綜合研究過程中給予的幫助!