川南兴文地区上二叠统龙潭组下部发现Li、Ga、Nb、REE等关键金属富集层

<正>关键金属是新能源、现代高科技产业及航空航天和国防军工等行业不可或缺的原料,对关键金属矿产的勘查和研究已上升为国家战略(陈骏,2019)。四川南部兴文地区位于扬子陆块西缘,峨眉山大火成岩省外带(图1a),区内广泛分布与二叠纪碳酸盐岩/峨眉山玄武岩风化有关的上二叠统龙潭组(P₃lt)黏土岩(图1b),具有形成锂等关键金属资源的地质背景和成矿条件。本次以川南兴文地区龙潭组(P₃lt)下部铝质黏土岩为调查研究对象,地质调查工作发现其为Li、Ga、Nb、REE等关键金属的富集层,具有很好的找矿前景。     

川南兴文地区上二叠统龙潭组下部稀土元素富集特征

川南峨眉山大火成岩省中带与外带的交接部位,广泛分布与二叠纪峨眉山玄武岩风化有关的上二叠统龙潭组黏土岩,具有形成稀土等关键金属矿产资源的地质背景和成矿条件。对川南兴文地区长宁背斜上二叠统龙潭组下部的高岭石黏土岩进行了较为系统的地质调查,分析了黏土岩中的稀土元素含量。结果表明: 黏土岩的岩(矿)石类型包括高岭石黏土岩、含黄铁矿高岭石黏土岩以及碳质高岭石黏土岩,黏土岩样品中的ω(TRE2O3) 含量介于0.031%~0.409%(平均0.098%),矿化系数为0.61~8.19,矿化率达85%,具有较好的找矿潜力,含黄铁矿高岭石黏土岩中的稀土元素含量及矿化系数最高,是稀土富集的主要岩性组合; 样品为轻稀土富集型,具有中等的Eu负异常和弱Ce正异常; 地层接触关系与稀土元素特征指示龙潭组下部黏土岩的物源主要为峨眉山玄武岩和少量的中酸性岩。稀土元素的富集过程为峨眉山玄武岩风化首先形成初始富集,之后风化物质在海陆交互的氧化—还原环境下,稀土元素发生进一步迁移、吸附及沉淀,进而富集成矿。兴文地区龙潭组下部黏土岩中发现的稀土元素的富集,对于战略找矿行动具有一定的指导意义。     

黔北上二叠统底部发现REY、Nb、Zr和Li等关键金属异常富集层

在黔北上二叠统底部铁铝质黏土岩、下部煤层及其顶底板炭质黏土岩中发现其富集稀土、铌、锆和锂等关键金属元素,其中铁铝质黏土岩REY、Nb、Zr和Li平均含量分别为807×10^-6、143×10^-6、1107×10^-6、375×10^-6,下部煤层及其顶底板炭质黏土岩中REY、Nb、Zr和Li平均含量为分别为555×10^-6、104×10^-6、786×10^-6、116×10^-6。显示出该区域该层位具有关键金属矿床良好的找矿前景。     

黔北上二叠统底部发现REY、Nb、Zr和Li等关键金属异常富集层

在黔北上二叠统底部铁铝质黏土岩、下部煤层及其顶底板炭质黏土岩中发现其富集稀土、铌、锆和锂等关键金属元素,其中铁铝质黏土岩REY、Nb、Zr和Li平均含量分别为807×10- 6、143×10- 6、1107×10- 6、375×10- 6,下部煤层及其顶底板炭质黏土岩中REY、Nb、Zr和Li平均含量为分别为555×10-6、104×10-6、786×10-6、116×10-6。显示出该区域该层位具有关键金属矿床良好的找矿前景。     

川南兴文地区上二叠统龙潭组黏土岩锂的富集特征及赋存状态

四川南部位于二叠纪峨眉山大火山岩省中—外带,广泛分布与火成岩风化- 沉积有关的上二叠统龙潭组黏土岩,具有形成锂等关键金属矿产资源的地质背景和成矿条件。本文对川南兴文地区上二叠统龙潭组下部黏土岩进行了较为系统的地质调查,对研究区以及钻孔岩芯样品进行了化学分析,以确定黏土岩中锂等元素的分布特征及富集规律。在此基础上,利用粉晶X- 射线衍射(XRD)分析了富锂黏土岩的矿物组成,采用聚焦离子束飞行时间二次离子质谱仪(FIB- TOF- SIMS)分析了富锂黏土岩微米尺度上的元素分布特征。结果表明,龙潭组下部黏土岩中富集Li以及Ga、Nb等元素,是一个多种关键金属的富集层,具有良好的成矿潜力和找矿前景。本区黏土岩来源于峨眉山大火山岩省火山岩的风化产物,富锂的矿层主要为含黄铁矿高岭石黏土岩,其沉积成岩环境为海陆过渡地区的潟湖还原咸水环境,Li含量与化学风化强度(CIA指数)密切相关,具有风化- 沉积型矿床的特征。富锂黏土岩中锂除少量赋存于锂云母之中外,主要是被吸附于黏土岩的蒙脱石相中,部分进入蒙脱石矿物结构,还有一部分赋存于伊利石中。Li除了来自火山岩的风化释放以外,部分还可能来自滨海浅层地下卤水的直接补给,从而形成含锂云母的高品位的富锂黏土岩。     

川南地区龙潭组页岩气成藏条件及有利区分析

基于钻井、岩心样品等分析资料,对川南地区上二叠统龙潭组页岩气成藏条件进行了系统分析,认为该区上二叠统龙潭组页岩主要形成于海陆过渡沉积相,页岩厚度较大(20~120m),富含有机质,有机质丰度高(TOC为0.85%~35.7%,平均7.51%),有机质类型主要为Ⅲ型,热演化程度达高一过成熟(Ro为1.95%~2.4%,平均2.22%),利于干气生成;页岩富含脆性矿物和黏土,微米级孔隙比较发育,利于吸附气赋存。与成功勘探开发页岩气的北美页岩相比,川南地区龙潭组页岩有利于干气的生成及赋存,综合分析提出了泸州—自贡—宜宾、女基井—潼南—高科井2个区块为页岩气富集有利区。     

桂中地区上二叠统合山组关键金属分布富集特征

碳酸盐黏土型锂资源是近年来我国西南地区发现的一类新型锂资源。目前已发现的富锂黏土岩均与铝土矿产自同一层位。为了解桂中地区铝土矿赋矿地层——上二叠统合山组的关键金属资源状况,对其开展了矿物学和地球化学分析研究。结果发现,合山组中Li、Ga、Nb等关键金属元素均有不同程度的富集。Li、Ga、Nb分别富集在硬水铝石、黏土矿物或硬水铝石和锐钛矿中。其中,Li在氧化条件下形成的铁质铝土岩中最富集,在陆相-过渡相沉积环境中,具有较低盐度、弱碱性水体条件的滨海盆地是Li富集的理想场所。Ga和Nb主要富集在氧化、亚氧化条件下形成的铁质铝土岩、部分页岩和部分黏土岩/泥岩中,陆相和过渡相沉积环境最有利于Ga和Nb的富集。     

滇中中—上二叠统峨眉山组关键金属勘查新线索及地质意义

通过1∶5万区域地质调查及典型剖面研究,在滇中禄劝地区二叠系峨眉山组顶部识别出一套厚约20~50 m不等的Nb、Co、Ga、Zr及REE超常富集层。富集层主要岩性为灰紫色泥岩、凝灰质泥岩、凝灰岩,局部夹杏仁状玄武岩。通过对禄劝万鲁布、撒角海一带的富集层刻槽分析显示,Nb2O5含量在82.4×10-6~120.1×10-6,平均值为100.3×10-6,大于风化壳型矿床一般工业指标80×10-6;Ga 含量28. 8×10-6~35.6×10-6,平均值为32.1×10-6,高于现行的Ga矿资源工业指标要求30×10-6;REE含量在360×10-6~510×10-6,平均值为440.6×10-6,接近风化壳型矿床一般工业指标500×10-6;并呈现出泥岩凝灰质泥岩凝灰岩关键金属含量依次升高,与火山灰含量呈正相关的特征,峨眉山玄武岩的风化作用可能造成了关键金属的富集;同时富集层中伴有Co、Zr、Li等关键金属矿化现象;由此,二叠系峨眉山组红顶层是一个关键金属的富集层,鉴于滇中地区二叠系峨眉山组分布范围较广,是一个极具Nb、Ga、Co、Zr及REE等多种关键金属找矿前景的地区,值得找矿工作者关注。峨眉山组各段玄武岩间富集关键金属的火山碎屑岩－沉积岩夹层（10~120 cm）、沥青杏仁体的发现,佐证了峨眉山玄武岩是地幔柱幕式喷发,为峨眉山玄武岩地幔柱演化、喷发时限及其与二叠纪生物灭绝的关系、寻找常规油气提供了新的研究方向及资料。     

滇中中—上二叠统峨眉山组关键金属勘查新线索及地质意义

通过1∶5万区域地质调查及典型剖面研究,在滇中禄劝地区二叠系峨眉山组顶部识别出一套厚约20～50 m不等的Nb、Co、Ga、Zr及REE超常富集层。富集层主要岩性为灰紫色泥岩、凝灰质泥岩、凝灰岩,局部夹杏仁状玄武岩。通过对禄劝万鲁布、撒角海一带的富集层刻槽分析显示,Nb₂O₅含量在82.4×10^-6～120.1×10^-6,平均值为100.3×10^-6,大于风化壳型矿床一般工业指标80×10^-6;Ga含量28.8×10^-6～35.6×10^-6,平均值为32.1×10^-6,高于现行的Ga矿资源工业指标要求30×10^-6;REE含量在360×10^-6～510×10^-6,平均值为440.6×10^-6,接近风化壳型矿床一般工业指标500×10^-6;并呈现出泥岩→凝灰质泥岩→凝灰岩关键金属含量依...     

蜀南地区二叠系茅口组古岩溶地区水系分布及岩溶地貌单元特征*

蜀南地区茅口组为一套沉积稳定的巨厚层生物碎屑灰岩,基质致密性脆。中二叠世末的东吴运动使蜀南地区茅口组顶部发育古风化壳岩溶,古岩溶地区水系控制着古岩溶的发育和演化。在研究古地貌恢复方法的基础上,分析研究区地层特征和区域构造背景,采用印模法进行古地貌恢复,进而研究了古岩溶地区的水系发育特征。在此基础上,结合风化壳表面侵蚀溶蚀特征、沉积物性质、地貌组合形态、钻井和地震资料,把研究区划分为岩溶台地、岩溶陡坡、岩溶缓坡及岩溶盆地4种二级地貌单元和溶丘洼地、岩溶槽谷、峰林平原等10种三级地貌单元,进一步分析了各种地貌单元的岩溶特征,为下一步的储集层预测提供了有利的目标。     

川东北上二叠统长兴组白云岩地球化学特征及形成机制

四川盆地东北部长兴组储集层主要由细—中晶白云岩组成,其次为微晶白云岩。根据薄片观察、阴极发光、电子探针分析发现,细—中晶白云岩与微晶白云岩在阴极发光特征方面很相似,都不发光,且在Mg、Ca、Fe、Mn、Sr和Ba含量方面也没有区别。根据上述分析结果认为,研究区的细—中晶白云岩是微晶白云岩在准同生期重结晶形成的,控制重结晶的主要因素是引起准同生白云石化的蒸发卤水下渗。这一认识为确定研究区白云岩储集层的空间分布提供了新的思路。     

青海南部治多—杂多地区二叠系阳新统上部层位的发现和尕日扎仁组、索加组的建立

在青海南部治多-杂多一带1:25万地质填图中,发现二叠系阳新统上部层位的(竹蜓)类动物群,新建尕日扎仁组和索加组.尕日扎仁组以泥质岩、细粒石英砂岩为主,夹粉砂岩、灰岩、玄武岩,属陆棚相,产少量非(竹蜓)有孔虫、腕足类、双壳类化石,地质时代为阳新世孤峰期晚期,与下伏九十道班组整合接触.索加组分为2个段,下段以透镜状滨岸相底砾岩为特征,上段以含燧石条带及结核的台地相灰岩为特征,产(竹蜓)类、非(竹蜓)有孔虫、腕足类等,地质时代为阳新世冷坞期,与下伏尕日扎仁组平行不整合接触.     

青海南部治多—杂多地区二叠系阳新统上部层位的发现和尕日扎仁组、索加组的建立

在青海南部治多—杂多一带1∶25万地质填图中,发现二叠系阳新统上部层位的类动物群,新建尕日扎仁组和索加组。尕日扎仁组以泥质岩、细粒石英砂岩为主,夹粉砂岩、灰岩、玄武岩,属陆棚相,产少量非有孔虫、腕足类、双壳类化石,地质时代为阳新世孤峰期晚期,与下伏九十道班组整合接触。索加组分为2个段,下段以透镜状滨岸相底砾岩为特征,上段以含燧石条带及结核的台地相灰岩为特征,产类、非有孔虫、腕足类等,地质时代为阳新世冷坞期,与下伏尕日扎仁组平行不整合接触。