铝土矿地球化学特征分析范文

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《矿产与地质杂志》2014年第三期

1稀土元素特征

研究区稀土元素总体富集，稀土特征值总体稳定，矿床之间差异较小。稀土总量岩坪大于新民、桃园大于瓦厂坪，呈北东低，南西高的趋势，可能反映海侵由北东向南西的信息。在垂向上的变化为上小下大，新民铝土岩大于铝土矿、瓦厂坪铝土矿大于铝土岩，而瓦厂坪与新民铝土矿中的稀土含量接近，说明稀土总量在矿层中从下至上逐渐减少。显示准平原化、物质搬运距离增加、海水入侵、淋滤加强，分散度增加，流失量增大，稀释度高，稀土含量减少。稀土配分模式在各矿床具有相似性和一致性，轻稀土元素含量曲线呈负斜率变化，重稀土元素含量曲线总体呈现平坦型，尤以新民、桃园、瓦厂坪铝土矿稀土元素含量曲线配分模式最为相似（图3）。分配模式中瓦厂坪铝土岩重稀土相对弱富集、LREE／HREE比值为0．9，其余轻稀土富集于重稀土、LREE／HREE比值在2．52～6．32之间。说明这些矿床具相同的成矿地质环境和物质来源。分配模式中Ce的差异较大，Eu的差异较小。瓦厂坪铝土岩中的Ce呈弱负异常，其余Ce均为正异常。表明氧化环境下，Ce3＋→Ce4＋水解沉淀，其它REE被淋失而造成Ce正异常。Eu弱负异常特征显示，在缺氧的条件下，Eu3＋被还原成Eu2＋，从而导致沉积物中的Eu发生分离、亏损。

2沉积环境地球化学标志

盐度是划分沉积环境，区分海陆相沉积物的重要标志，不同盐度条件下形成的沉积物，其元素分配不同。在沉积作用过程中，沉积为与介质之间存在着复杂的地球化学平衡，不同元素在不同环境中的含量和比值就会存在差异。研究表明海相沉积物的Rb／K比值往往大于0．05，半咸水沉积物的介于0．03～0．05之间，淡水沉积物的则往往小于0．03。海相沉积物B／Ga比值大于4，而淡水沉积物的则小于3，半咸水沉积物的介于二者之间。Sr／Ba比值与盐度呈正相关关系，据统计比值大于1者多为海相沉积，小于1者多为陆相沉积［4］。笔者之前在铝土矿的研究中论证了K／Na比值也与沉积环境有关，比值大于1多为海相沉积，小于1者多为陆相沉积。在不同的沉积环境中Cr、Cu、Ni、V等元素的含量也有明显差异，一般情况下，海相沉积物比陆相沉积物高三分之一至一倍。另外氧同位素、稀土中的Ce、Eu亏损可以判别环境温度，氧化还原条件的指标［4］。根据表1将判别研究区沉积环境盐度指标计算列于表3，由于表中无元素B的含量（未检出）。表中B／Ga比值计算用的硼值引用贵州地质科学研究1986）测试的道真4件铝土矿中硼的平均值76×10－6计算［5］，计算值偏大但不影响沉积环境评价。从表可见：研究区Rb／K比值：铝土矿为0．002～0．007，铝土岩为0．003～0．006，均小于0．03，比值差异不大。B／Ga比值：铝土矿为1．1～1．7，铝土岩为1．0～2．5，均小于3，铝土矿的比值较为稳定。计算的两项比值都落入陆相环境的判别值的范围。Sr／Ba比值：新民、桃园的铝土矿和瓦厂坪的铝土岩比值均大于1，岩坪、瓦厂坪铝土矿的比值均小于。该项比值在海陆相判别值附近波动。K／Na比值岩坪铝土矿大于1，其余矿床铝土矿和铝土岩K／Na比值均小于1。新民、瓦厂坪Sr／Ba比值上部大于下部，有自下而上从淡水向咸水逐渐咸化的指示。Cr、Cu、Ni、V没有明显的分相差异。稀土元素总体富集，REE中Ce正异常，Eu弱负异常，显示氧化还原条件较为复杂。氧同位素据对南川大佛岩铝土矿的测试，高岭石的δ18O‰值为18．7‰，小于海水中结晶高岭石的δ18O‰值（一般大于23‰），大于热液高岭石的δ18O‰值（一般5‰～15‰），全部落在美国现代土壤和我国风化高岭石的δ18O‰值范围内，反映的是大陆气候条件下的沉积物［6］。

3沉积环境分析

加里东期奥陶纪－志留纪时，区内西南方向有显著隆起，形成西南高东南低的古地貌形态。广西运动加剧了古地貌的台升，长期遭受剥蚀，直至海西旋回开始后二叠世海侵，显然产于中二叠统梁山组底部的铝土矿是在由陆相到海相这一过程中沉积的。现代沉积环境研究表明，碎屑状、致密块状、土状－半土状泥晶铝土矿沉积于静水环境。鲕状、豆鲕状以及局部分选性较差的碎屑状铝土矿沉积于浅水动荡环境，证明该区铝土矿是静水或局部短暂动荡环境的沉积产物。由于鮞粒状铝土矿分布较广，也可以认为是准平原化后深浅变化频繁的波状水体环境的沉积产物。高岭石大于蒙脱石、伊利石和水云母的矿石组合说明铝土矿沉积以陆相淡水环境为主，因为温暖潮湿或炎热的大陆环境有利于高岭石矿物形成，海洋的碱性条件有利于形成蒙脱石和水云母。沉积环境地球化学标志盐度指标总体判别为陆相淡水沉积环境，与邻近南川大佛岩铝土矿层中高岭石氧同位素研究的结果一致。Sr／Ba比值、K／Na比值表现有局限海相环境。但Cr、Cu、Ni、V的含量与表现的海相沉积环境关系不大，推测在陆相淡水环境中局部存在咸化沉积环境、或者物源中Sr含量偏高的现象。这恰恰反映出陆相沉积环境的复杂性，与稀土中Ce、Eu异常证据相符。总之，研究区铝土矿的沉积环境为陆相淡水环境，不排除炎热气候局部存在咸化的可能。

4结论

（1）贵州北部二叠系中统梁山组底部铝土矿中地球化学元素种类丰富，以Al、Si、Fe为主，Ag、Li、W等微量元素相对富集，Al2O3的含量为45．7％～67．1％，A／S为2．6～6．3；矿石质量较好，分布较广，厚度稳定，共伴生元素Ga、Li2O可综合利用，是重要的铝土资源基地。（2）矿石中微量元素组分分布特征基本一致，各矿床的微量元素组分成正相关关系，相关系数大于0．8，相关性明显。表明各矿床的物质来源和沉积环境基本一致。稀土元素分布模式及特征值也证实了这一结论。（3）矿床的稀土总量分布由南西向北东逐渐减少，垂向分布自下而上减少。Sr／Ba比值也表现为同一矿床下低上高。指示海水由北东向南西入侵，陆相环境遭受海侵，沉积环境由淡水向咸水演化。（4）微量元素、稀土元素特征及沉积环境地球化学标志等多方面分析认为，贵州北部铝土矿沉积于陆相淡水环境。（5）研究区稀土整体较高，表明矿层及其下部存在高背景值集中区，应引起研究重视。

作者：何文君向贤礼金中国单位：贵州省有色金属和核工业地质局贵州理工学院