河北省奥陶纪马家沟组顶部古风化壳中三稀元素赋存状态及富集机制

河北省奥陶纪马家沟组与晚石炭世本溪组之间发育一套古风化壳层,岩性主要为铁质黏土岩、铝质黏土岩和铝土岩,剖面从顶到底具典型的“煤-铝-铁”结构。地球化学分析结果显示,冀东石岭和冀南同义岭古风化壳样品的轻稀土元素氧化物总质量分数分别达0.0893%和0.0717%,均超过了古风化壳型轻稀土矿边界品位,冀北煤窑山古风化壳样品的轻稀土元素总质量分数为0.0504%,也具明显富集特征。古风化壳中部分样品稀有元素Li含量也超过了伴生边界品位。通过元素逐级分离试验定量分析出古风化壳中的三稀元素主要以矿物相存在,再通过X射线衍射分析、电子探针分析进一步确定三稀元素主要以类质同象赋存于伊利石、高岭石等黏土矿物中,少量以化合态存在于独立的稀土矿物中。综合分析认为,古风化壳中三稀元素的矿化富集依次经历了风化壳形成阶段、铝质岩系形成阶段及沉积压实阶段的多阶段演化。     

黔北旦坪铝土矿床含矿岩系伴生元素富集规律

黔北务正道地区铝土矿床(点)广布,许多矿床含矿岩系伴生多种关键金属元素,具有较高的综合利用潜力,旦坪铝土矿床是近年在该区新模向斜内新发现的大型矿床.本文在对该矿床典型含矿岩系剖面地质特征和矿物组合研究基础上,通过不同位置铝土岩和不同类型矿石的主量、微量和稀土元素含量分析,初步查明了该矿床中伴生元素的分布特征和富集规律.研究结果表明,矿区含矿岩系中多种关键金属元素不同程度富集,不同位置铝土岩和不同类型矿石中富集元素的种类及富集程度存在较明显差异,其与铝土矿化过程出现的矿物组合及含量密切相关.总体而言,本区铝土矿床中Li、Sc、Ga具有较大潜在综合利用价值,其中Li主要富集于含矿岩系中上部,而Sc和Ga富集于含矿岩系中下部.此外,含矿岩系下伏下志留统韩家店组砂页岩经历了相对较弱的脱硅、富铝和富铁作用,其中许多微量元素也有不同程度富集,如REE元素,但其机理尚有待深入研究.     

滇东南铝土矿床地球化学特征及成矿物质来源研究

滇东南地区铝土矿资源丰富。本文以滇东南沉积型铝土矿为对象,研究了铝土矿的地球化学特征,进而对其成矿物质来源进行了讨论。含铝岩系之中富含稀土元素、分散元素镓、黑色金属元素钛和稀土金属元素铌,均已达到工业开采要求。含铝岩系的稀土总量总体较高,但样品之间稀土总量差别较大;具中等程度的铕负异常;铈异常较为复杂,具铈正异常和铈负异常;稀土配分曲线均为向右倾斜的弱"V"字型曲线,斜率不等,反映稀土元素分馏程度不等;稀土配分曲线特征与下伏咸宁组灰岩的稀土曲线特征一致,说明含铝岩系与下伏威宁组灰岩关系密切。含铝岩系明显富集大离子亲石元素Li、U、高场强元素Nb、Ta、Zr、Hf、Th、过渡元素V、Cr、Ti和分散元素Ga,其余元素则明显亏损。野外观察发现含铝岩系直接在风化壳上沉积,含铝岩系具复杂的铈异常和中等的Th/U比值(3~7)、高的Sr/Ba比值(1)以及高钛率值(3.41~44.02)。这些特征说明滇东南铝土矿的成矿物质主要来源于下伏威宁组灰岩风化形成的风化壳,沉积作用起到了对风化壳上成矿物质的改造作用。     

论铝土矿床成因及矿床类型

铝土矿全部是风化作用形成的，无一例外。地球上含铝（含少量铝质也可以）岩石在适宜的气候和地形条件下，风化成红土矿物，包括铝土矿物及少量粘土矿物、含铁矿物及少量含钛矿物等风化壳铝土物质（红土铝土物质）。第四纪以前的古风化作用形成的是古风化壳铝土物质（古红土铝土物质），迁移就位以后便形成风化壳铝土矿床（红土铝土矿床）。深埋地下经过成岩变化，再随地壳抬升进入地壳浅部，或地表的叫古风化壳铝土矿床。我国９８％是古风化壳铝土矿床，即国外所称的喀斯特铝土矿床。由于其迁移就位方式不同，便形成了不同的风化壳和古风化壳（亚型）矿床     

遵义川主庙漏斗状铝土矿床地质特征及形成机理

遵义川主庙铝土矿产于下石炭统九架炉组的中上部,以矿体形态呈漏斗状和“小而富”为其主要特征。研究表明,铝土矿的赋存富集受古岩溶漏斗和沉积环境的制约,基底页岩是形成铁铝质风化壳的母岩,矿床是在经过长期风化剥蚀的早古生代碳酸盐岩侵蚀面上发育起来的,即在有利的古构造、古地理和古气候条件下,首先经过红土化,后经搬运再沉积而形成的。矿床成因类型划为古风化壳型并地堆积铝土矿床,其成矿时代归属早石炭世大塘期旧司时。     

滇西陇川营盘山离子吸附型稀土矿稀土元素分布特征

滇西陇川地区广泛分布着白垩纪至古近纪中酸性花岗岩,以邦棍尖山为代表的岩体花岗岩稀土含量较高,经复杂的风化淋滤作用,岩体中的稀土元素在风化壳中迁移、富集成矿,陇川营盘山稀土矿即为近年新发现的该类型矿产地之一。为研究新发现的营盘山稀土矿稀土元素分布特征、富集规律及稀土配分特征,利用电感耦合等离子体质谱仪(ICP-MS)分析成矿母岩及其风化壳不同风化程度样品稀土分量,结果表明:风化壳各层位稀土元素分布特征相比母岩具有明显的继承性,随风化程度升高,轻重稀土分馏程度升高,轻稀土在全风化层上部相对富集,且随风化程度升高轻稀土富集程度升高,而重稀土的富集程度则逐渐减弱,Gd是风化壳富集能力最强的元素,Dy富集能力最弱,Ce富集在近地表,重稀土具有更强的向下迁移能力。同时,研究发现该稀土矿床的稀土配分特征为低钇、铕,富镧、铈、钕。     

中国铝土矿含铝岩系伴生稀土资源分布特征及富集机制

在广泛搜集公开数据的基础上,对中国铝土矿含铝岩系伴生稀土资源进行了研究,提出了中国铝土矿含铝岩系伴生稀土富集机制.从矿床成因类型来看,沉积型含铝岩系伴生稀土含量最高,其次是红土型、堆积型;配分特征上,伴生稀土都具有明显的右倾特征,属于轻稀土富集型;区域分布上总体具有"北高南低"的特点.主要含铝岩系在稀土含量与富稀岩性上存在差异,但在剖面上都具有由上到下含量逐渐增高的趋势.离子吸附、类质同象以及稀土独立矿物都可能是含铝岩系伴生稀土的存在形式,但沉积型含铝岩系中的伴生稀土由于经过了成岩作用,其离子吸附机制与中国南方现代风化壳离子吸附型稀土矿存在差异.相对于基岩的稀土含量与含铝岩系的矿物组成,沉积环境的酸碱度才是主导含铝岩系伴生稀土迁移与富集的主导因素.原始铝土物质的沉积过程伴随着频繁的潜水面波动,由此引起沉积环境酸碱度的转换,而潜水面波动的频度及水位的持续性在不同含铝岩系形成过程中势必存在差异,正是这一差异影响了沉积物中稀土的活动性及迁移距离,最终形成了不同含铝岩系间稀土含量与富稀岩性的差异.     

滇东南丘北县大铁铝土矿稀土元素特征研究

本文以丘北大铁铝土矿含铝岩系为研究对象, 通过ICP-MS分析测试, 研究了含铝岩系与下伏灰岩、玄武岩的稀土元素特征。研究结果表明, 丘北大铁铝土矿含铝岩系稀土配分模式曲线为向右倾斜的曲线, 与下伏马平组、黄龙组灰岩的稀土配分曲线相似, 而与峨眉山组玄武岩的稀土配分曲线相差较大; 灰岩具有较明显的Ce负异常和Eu负异常, 部分铝土矿和铁铝质岩具明显的Ce正异常和较明显的Eu负异常, 而多数铝土矿、铁铝质岩和铝质粘土岩则无明显的Ce、Eu异常。含铝岩系的稀土元素特征, 反映出其成矿物质来源于下伏灰岩而非玄武岩, 同时也反映出铝土矿的成矿物质来源于风化壳, 成矿物质搬运距离较近, 与海水的水合作用不甚明显。     

贵州务川瓦厂坪铝土矿床稀土元素地球化学特征及其对成矿过程的指示

瓦厂坪铝土矿床是黔北务川-正安-道真铝土矿成矿区内的大型古风化壳沉积型铝土矿床,其含矿岩系位于下二叠统栖霞组(P2q)灰岩和志留系中下统韩家店组(S1-2hj)泥页岩之间的下二叠统梁山组(P2l)地层中。铝土矿石的矿物组成主要以硬水铝石、勃姆石、高岭石、蒙脱石以及赤铁矿为主,其次还含有少量的三水铝石、黄铁矿、针铁矿、锐钛矿、锆石、长石和石英等。矿物学特征表明,铝土矿物质经历了搬运和重新沉积。研究表明铝土矿石及下伏志留系韩家店组泥页岩的稀土元素地球化学特征较相似,暗示韩家店组泥页岩可能为铝土矿主要的成矿原岩。铝土矿床的形成是下伏韩家店组泥页岩通过长期原位风化作用逐步转变而来的。铝土矿剖面上稀土元素的地球化学演化是多方面因素综合作用的结果,这些因素包括:原岩类型、p H值、矿物颗粒的大小、地下水的化学性质、剖面上Fe的浓度变化、所含矿物的种类以及稀土元素的地球化学性质等因素。根据地质学、矿物学和地球化学数据,对务川瓦厂坪铝土矿床提出了4阶段的成矿模式。     

黔北道真沙坝铝土矿矿床地质特征

沙坝铝土矿床是实施务正道铝土矿整装勘查以来,在道真向斜构造单元内发现的第一个大型铝土矿床,矿体产于石炭系中统黄龙组(C2hn)碳酸盐岩或志留系中下统韩家店组(S1-2hj)页岩、泥岩、砂质页岩及粉砂质泥岩之上。含矿岩系厚度、沉积基底、含矿岩系埋藏深度、厚度稳定性与矿石质量及厚度有关。成因属碎屑岩系侵蚀基准面(部分为碳酸盐岩溶蚀基准面)上的古风化壳沉积型铝土矿床[1-4]。     

碳酸盐岩红色风化壳Ce异常特征及形成机理

Ce在贵州碳酸盐岩红色风化壳剖面上部表现为正异常,在底部稀土超常富集层显示强烈亏损。通过对Ce的质量迁移系数的计算,结合相态分析和水化学分析结果,对碳酸盐岩红色风化壳中“的异常行为进行系统的分析后发现：在剖面上部,Ce^3＋氧化水解,水解产物主要与铁锰氧化物共沉淀,少量的与粘土矿物结合,使得ce保留而相对显示正异常;在剖面底部,Ce负异常一方面来源于对基岩负异常的继承;更重要的是,Ce较其他轻稀土稳定,发生迁移富集的量远远小于La,Nd等轻稀土元素,导致Ce在底部富集时相对于其他轻稀土元素发生强烈亏损。而Ce与HCO3^-络合迁出并不是导致碳酸盐岩红色风化壳中强烈Ce负异常的主要原因。     

赫章辅处地区沉积型富稀土岩系地球化学特征及物源分析

“沉积型稀土”是在贵州新发现的一种新类型稀土资源。本次研究通过对赫章辅处地区进行地质调查、精细剖面测量及剖面岩石的元素地球化学分析,总结富稀土岩系不同岩性段地球化学特征并推断其物源。结果显示,赫章辅处地区富稀土岩系分布稳定,按岩性可划分为：铁质岩段、铝质岩段与碎屑岩段,稀土超常富集出现在铝质岩段底部与碎屑岩段,且杂色铝质黏土岩中含量最高,ΣREE(不包括Y和Sc)含量为2542.17×10^-6,达到工业品位。该地区富稀土岩系主量元素主要为SiO₂、Al₂O₃和Fe₂O₃,三者含量之和为78.28%～84.45%,均值为81.13%;TiO₂含量相似,其他相容元素明显很低。同时,该岩系亏损大离子亲石元素Rb、Ba、K、Sr、P,而具较稳定含量的高场强元素Zr、Hf、Nb、Ta、Th、U。铁质岩段、铝质岩段及碎屑岩段样品的稀土元素配分模式与玄武岩段类似,均为轻稀土元素富集、重稀土元素平坦,δCe、δEu均小于1,显示弱的负异常。主量、微量...     

黔东南铁厂沟铝土矿含矿岩系地球化学研究

贵州黔东南铁厂沟铝土矿目前已探明矿石量约298万吨,属大型矿床,其含矿岩系为二叠系下统梁山组,矿体常呈似层状、透镜状、漏斗状覆于上泥盆统高坡场组白云岩古侵蚀面上,矿体底部通常含菱铁矿结核.矿体顶板通常为碳质页岩或煤带,部分地区的顶板为二叠系栖霞组灰岩,由此组成了凯里—黄平地区典型的煤-铝-铁结构.对铁厂沟铝土矿成铝盆地中心的1个钻孔中的高岭岩系样品进行元素地球化学特征分析,解剖该成铝盆地中心的沉积风化成岩过程,主要结论包括:1)稳定元素特征如Zr-Ta、Zr-Nb、Cr-Ni图解及Al2O3/TiO2比值等综合表明基底的志留系地层是铁厂沟矿床主要的物源;2)二叠系该区域的第1次抬升剥蚀,致使盆地周缘出露并发生剥蚀去顶作用,风化产物向盆地中心运移,初次沉积以高岭石为主、富集锐钛矿、锆石等副矿物的原始高岭岩系,与志留系页岩相比较,具有低K、Mn、Cs、Rb、Sr、Ba,高Al、Sr、Th、Nb、Zr、Y和REE等特征,δCe异常总体为弱负异常,表明其沉积环境总体以弱还原环境为主;3)第2次抬升作用使得盆地中心剖面也发生了一定程度的风化淋滤改造,但剖面整体Al/Si比值变化较小,表明仅发生了一定的去铁淋滤,上部高岭岩中V/Cr(平均1.96)、Th/U(平均3.40)和Co/Ni(平均0.39)均体现出弱氧化的风化特征,风化淋滤导致上层高岭岩系轻稀土元素的迁移及总稀土元素含量下降,并最终改变了上、下层高岭岩的稀土配分模式,下层高岭岩系以富含菱铁矿结核为特征,风化过程中从上部及盆地周缘成铝部位淋滤的铁在剖面下部富集,推测原始形态为铁结核,在后期成岩过程中与周围的有机碳反应形成菱铁矿结核.     

黔东大田铝土矿(岩)伴生元素分布特征

通过对大田铝土矿矿床钻孔岩芯样品进行地球化学分析,探讨了矿床铝土矿矿石和围岩中的Li、Sc、Ga和稀土元素(REE)的分布特征.大田矿床赋矿层位为二叠系梁山组,研究发现含矿岩系中Li、Ga等元素有一定的富集特征.Li主要聚集在铝含量相对较少的的黏土矿物中,Ga在Al含量较高的土状铝土矿中未发生富集,但在剖面上与Al具有一定的相关性特征,并主要富集于含碎屑块状铝土岩下部,推测其分布形式受矿源岩演化作用的影响,与其它含铝矿物一起向下迁移富集.Sc主要以离子赋存的形式存在,其次为类质同象替代形式.对剖面上REE研究显示,含矿岩系在矿源岩风化淋滤过程中轻稀土元素(LREE)和重稀土元素(HREE)发生了一定程度的分馏,致使铝土矿层显示左倾的配分模式.虽然剖面上的脱硅作用未发育,但去铁作用使得含矿岩系中稀土元素与含铁矿物一起迁移,在底部的铁矿层中发生异常富集.     

黔北务-正-道地区铝土矿地质概要

务-正-道地区铝土矿分属于黔中-渝南石炭纪铝土矿成矿带北部的正安、道真两个铝土矿带,铝土矿产于下志留统韩家店群泥、页岩和(或)上石炭统黄龙组石灰岩侵蚀面上,属沉积型硬水铝石铝土矿床,成矿时代为晚石炭世马平期,铝土矿含矿岩系的岩石地层名为大竹园组(C2d).区域成矿地质背景研究表明,该区铝土矿是在广西运动古侵蚀面上,风化残积物演化形成的成矿母质(类似红土型铝土矿)经地表径流搬运、沉积而成的.     

贵州西部晚二叠世富稀土岩系沉积相分析

贵州西部晚二叠世玄武岩顶部新发现的“古陆相沉积型”稀土资源具有富矿岩系分布广泛，连续性好的特点，其厚度在2～16 m之间，平均品位为0.12%～0.15%，最高可达1.60%。作为一种全新的稀土矿床类型，相关研究较为薄弱，含矿的岩性组合和沉积相带尚未明确，阻碍了成矿理论的研究和该地区的找矿预测。本文在收集大量基础地质资料与前人研究成果的基础上，结合野外调查与微量元素测试结果，对该套富稀土岩系开展了沉积相分析。研究表明，贵州西部玄武岩顶部富稀土岩系从下往上由3个岩性段组成，即铁质岩段、铝质岩段和宣威组底部的碎屑岩段。其中，铁质岩段为残积平原相、铝质岩段为湖泊相、宣威组底部的碎屑岩段为河流-三角洲平原相。由此提出富矿铝质岩段为“隆凹相间”的古地形地貌控制下的湖泊相沉积，并识别出了铝质岩段沉积期贵州西部由西往东分别为湖泊-隆起-湖泊-潮坪的沉积格局，从而建立了峨眉山玄武岩经风化剥蚀基底形成-湿热气候湖泊沉积-河流发育3阶段稀土岩系沉积模式。     

黔北务一正一道铝土矿床不活动元素地球化学与质量平衡计算

贵州务川一正安一道真（务一正一道）铝土矿属于古风化壳沉积型铝土矿床,是黔中一渝南铝土矿成矿带的重要组成部分。铝土矿产于中下志留系韩家店组（S1-2hj）泥页岩或上石炭统黄龙组（C2h）灰岩的侵蚀面上,含矿层位为中二叠统梁山组（P21）。根据元素地球化学特征及相关分析表明,Ti、zr、Nb、cr、Th、Ga、Hf、Ta及V在铝土矿矿化过程中均为不活动元素。特别是Ti在铝土矿矿化过程中性质最稳定,故可对其用于质量平衡的计算。铝土矿化过程中一些元素的质量变化可以通过不活动元素在铝土矿（岩）和中下志留系韩家店组（s1-2。hj）泥页岩中的含量变化来估算。计算结果显示,大多数活动元素从铝土矿体系中移走,部分Si、Mg、K、Fe以及少量的弱活动性AJ向下渗透,并沉淀为伊利石（绢云母、绿泥石）、赤铁矿和石英或非晶体硅。通过系统研究和质量平衡计算,可初步确定SI1-2hj泥页岩为务一正一道铝土矿主要的成矿原岩。     

贵州平坝县白云岩风化壳中稀土元素分布特征之初步研究

本文报道了平坝白云岩风化剖面风化前缘稀土元素超常规富集(总量达3%以上)现象及其特征,并通过主元素、稀土元素的测定,结合白云岩中“酸不溶物”的提取和代表性样品的化学淋溶实验研究,讨论了白云岩风化壳剖面稀土元素的分异特征,认为风化前缘稀土元素的富集是由3方面的因素共同作用造成的:1)对白云岩风化残积的继承;2)剖面上部一部分轻稀土淋滤聚积;3)碳酸盐岩中非均匀分布的原生含磷矿物风化产生的稀土磷酸盐矿物的聚集,后者是最重要的原因。     

白云岩风化剖面元素地球化学特征:对黔中九架炉组“三稀金属”富集机制的启示

黔中早石炭世九架炉组铝土矿含矿岩系富集Ti、Li、Sc、V、Ga、Nb、Ta、Zr、Hf、Th和稀土(REEs)等"三稀金属",具有成为独立矿床或伴生资源的潜力。这些元素大部分与九架炉组共有同一母岩,且富集程度受母岩的成分和风化作用控制。本研究选取九架炉组母岩乌当娄山关群白云岩和纳雍牛蹄塘组泥质白云岩的现代风化剖面为研究对象,研究元素在风化作用过程中的迁移特征及分布规律,进而为九架炉组微量元素的富集机制提供启示。研究获得以下认识:1)依据剖面结构、ZrHf、Nb-Ta、Y-Ho二元图特征及REE配分曲线和Eu/Eu*值的相似性表明研究区土层主要来源于基底或母岩的风化; 2)白云岩风化成土过程中Si、Fe、Cr、As、Sb、Ti、Nb、Ta、Zr、Hf、Th、REEs等元素化学性质相对稳定,富集程度较高,而Ca、Mg、Na、K、Sr、P、Mo、Cd等元素化学性质活泼,容易淋失亏损; 3)纳雍剖面REEs~(3+)和Ca~(2+)半径差与REEs富集系数相关性良好,表明碳酸盐岩风化过程中,含钙矿物磷灰石是稀土元素分配的重要控制因素; 4)九架炉组的母岩也是Ti、Li、Sc、V、Ga、Nb、Ta、Zr、Hf、Th等微量元素的主要物质来源,母岩风化过程中,这些微量元素首先在副矿物、黏土矿物、铝矿物及磷灰石等矿物相中初步富集,之后随风化碎屑物一起沉积形成微量元素超常富集地层; 5)纳雍剖面地表和地下水提供了部分P、Be、Zn、Sb、Pb、Y及REEs来源,指示水体迁入作用也是九架炉组REEs富集的重要原因。研究表明黔中九架炉组微量元素的来源较复杂,风化-沉积过程中,化学性质稳定的元素残留在风化碎屑物中并被搬运-沉积在负地形中,而化学性质活泼的元素首先被带入水体,在沉积-成岩过程中特定条件下发生二次富集作用(例如次生矿物的形成及吸附)形成微量元素富集的地层。     

贵州西部地区“玄武岩-古风化壳沉积(堆积)型”铁矿成矿作用与成矿模式

在阐述了"玄武岩-古风化壳沉积(堆积)型"铁矿的成矿背景和成矿地质特征的基础上,讨论了铁矿的风化、剥蚀、搬运、沉积(堆积)、成岩后期变化、淋滤富集成矿作用,并将成矿过程划分为3期6个阶段,3期分别为:矿源层形成期、含铁岩系形成期、淋滤富集成矿期;6个阶段分别为:峨眉地幔柱上隆-玄武岩浆喷溢阶段、风化蚀顶-玄武岩古风化壳形成阶段、古风化壳沉积物堆积-迁移-沉积-含矿层形成阶段,地壳振荡性升降-暴露-含矿层风化淋滤阶段、含矿层次生富集成矿阶段、含矿层被覆盖保存阶段,从而建立了"玄武岩-古风化壳沉积(堆积)型"铁矿的成矿模式。