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。     

贵州石炭系九架炉组

以往曾分别称为中石炭统九架炉组和下二叠统铜矿溪层的贵州铝土矿层位,在近期的研究中,逐渐被认定为统一属早石炭世大塘期的产物。但对其命名却有争议。本文在重新测制九架炉剖面和系统研究贵州中北部铝土矿层位的基础上,将其统一命名为“九架炉组”,共同形成于古风化—再堆积的环境之中. 当前岩石地层学的研究工作中,“老组新义”是已被明确了的一种命名方法。它既继承了前人的工作成果,又充实和修正了新的内容。贵州石炭系九架炉组的“新义”可以使贵州铝土矿床地质工作和石炭纪地层工作有一个严密的含矿地层的确切名称,便于工作者的概念统一。一、九架炉组的命名沿革一九四一年蒋溶、罗绳武于修文九架炉、贵阳云雾山两地首次发现铝土矿后,乐森(王寻)等随即进行了九架炉铝土矿地层的研究。认为它是“以假整合关系覆于下奥陶纪白云岩之剥蚀面上,复以同样关系,位于下石炭纪煤系之下”,“为土样岩石呈浅灰浅黄或白色,其成层较厚者底部往往有赤铁矿层,橄榄绿铁层及海绿石层”,称“水矾土层”。其形成时代是“下奥陶纪至下石炭纪”。尽管当时未对该层按岩石地层学的研究方法给予正式命名,但可以认为它对以后命名为“九架炉组”的地层是一个最早的研究成果。随后,彭琪瑞(1942)、边兆祥(1943)、罗绳武(1950 )     

贵州中部九架炉组沉积特征

黔中一带早石炭世准溶原面上,发育大量岩溶负地形,诸如溶盆、溶洼等。负地形中沉积了由粘土岩、铝土岩、铝土矿、铁质岩及赤铁矿等组成的九架炉组。九架炉组是由陆相冲洪积作用及湖泊作用形成的,据研究,其沉积类型有岩溶湖泊、洪控岩溶湖泊、扇三角洲、冲洪积扇(包括洪泛洼地)及洪控溶洼五种,它们的沉积特征如图2所示。     

桂西上二叠统合山组富锂黏土岩的发现及意义

本文首次报道了桂西平果地区上二叠统合山组含铝土矿层上部黏土岩呈现锂矿化现象.Li2O品位可达0.20％～0.53％,局部达到碳酸盐黏土型锂矿矿床工业指标,具有良好的勘查开发潜力.XRD分析结果表明锂绿泥石和蒙脱石是合山组Li超富集黏土岩中最重要的锂赋存矿物.本文推测Li主要以锂的独立矿物——锂绿泥石形式存在,部分Li可能以离子吸附形式赋存于蒙脱石中.地球化学分析结果表明合山组黏土岩主要来源于下伏基底碳酸盐岩以及晚二叠世中酸性火山岩.本次工作为探讨桂西平果地区上二叠统合山组黏土岩Li赋存状态和物质来源提供了初步约束,对下一步查明富锂黏土岩的时空分布和明确锂矿找矿方向具有十分重要的意义.     

鄂西富硒岩层中硒富集规律及成因研究

硒是分散元素,只有在极罕见的情况下才会形成富硒地质体。1981年杨光圻教授在国内首次报导了湖北恩施市双河乡鱼塘坝村的地方性硒中毒。1983年我们在对这一地区的地方性氟中毒进行考察时了解到,地方性硒中毒并不局限在鱼塘坝。造成硒中毒的岩层在鄂西土家族、苗族自治州境内大量分布。研究富硒岩层的分布和成因,搞清地方性硒中毒的致病途径,开发硒资源,是在理论和应用上都有重大意义的课题。现将三年来我们得到的新认识简述如下。富硒炭质硅质岩和富硒炭质页岩(俗称石煤)在湖北省西南部、鄂西土家族按劳苗族自治州     

沿河石炭系九架炉组铝土矿的发现及其意义

通过１：５万区调，在沿河一带志留系秀山组与二叠系梁山组之间发现一套数米厚铝质岩系，产１ｍ厚铝土矿，横向对比后认为其层位相当于石炭系九架炉组，该组向ＮＥ延伸至沙子场则相变为硅质岩和含铁铝质砾石的岩系，与上下地层明显假整合接触，它的发现不仅扩大了九架炉组分布范围，而且为贵州寻找铝土矿提供了新的信息，对研究贵州石炭系沉积环境具有重要意义。     

中国铝土岩系中伴生钪资源富集规律及富集机制初探

钪(Sc)作为新世纪的重要资源,广泛分布于自然界中,但其分布极为稀散,钪的独立矿物稀少,独立矿床几乎没有。铝土岩系中的钪资源储量巨大,本文统计了中国各铝土矿成矿带Sc数据,在对比山西(断隆)成铝区、华北陆块南缘成铝区、渝南—黔北成铝带、黔中成铝区和滇东南—桂西成铝区的数据基础上,发现滇东南—桂西成铝区的Sc含量最高,含钪铝土岩系形成时代主要为石炭纪和二叠纪。通过对比分析A/S与钪的关系,在A/S小于2.5,钪的含量总体较高,且与A/S正相关,大于2.5后,与A/S负相关。从而得出在铝土岩系中,Sc分布在顶层的黏土岩、中部的铁质铝土矿以及底部的铁质黏土岩、铁质岩,尤其是在含铁铝土岩系中高度富集。通过对比分析铝土岩系各元素含量,发现钪与铁、铌、钒、铬元素成正相关,综合铝土岩系中其他元素的矿物表现形式,推测钪在铝土岩系中的赋存形式可能为:类质同象、离子吸附、和超显微非结构混入物。本文初步探讨总结钪在铝土岩系中可能的赋存形式、时空分布规律及钪的迁移转化机制,为铝土矿中伴生钪资源的综合利用开发提供理论支撑。     

贵州大方-金沙地区九架炉组含铝岩系地质地球化学特征与沉积环境探讨

含铝岩系主要产于石炭系九架炉组中上部,呈似层状、层状产出,受黔中隆起影响,产于寒武系娄山关组白云岩之上、二叠系梁山组炭质粘土岩之下。针对九架炉组开展剖面测量、工程揭露、样品测试等工作,对地球化学元素分析显示,微量元素中锆、锶、钒、镓、钪等元素含量相对较高,而钽、铯、钍等其他微量元素含量相对较低。样品测试结果Sr/Ba表明含铝岩系形成于海相、海陆过渡沉积环境;同时对环境敏感元素Th统计分析,表明含铝岩系形成于海陆过渡沉积环境;Th/U表明含铝岩系处于还原环境。综合本次成果研究,九架炉组铝质岩系形成于还原的半咸水—陆相沉积环境。古喀斯特特地貌控制了九架炉组的含铝岩系的规模,古喀斯特岩溶盆地为铝质粘土岩的沉积提供了良好场所,结合地球化学特征、沉积环境和古气候等进行分析,为后续的矿产调查、勘查及综合评价提供科学依据。     

贵州威宁地区沉积型稀土含矿岩系成因与富集规律

贵州威宁地区宣威组底部稀土含矿岩系的成因类型一直有较大争议.在野外实地调查的基础上,运用矿物学、岩相古地理与地球化学等手段进行了系统性研究.结果显示,区内二叠系宣威组底部稀土含矿岩系广泛分布,连续性好,含矿段厚度为2～16 m,并伴生有铌、锆、镓等元素;稀土氧化物平均品位0.15％,最高可达1.60％.主量、微量和稀土...     

皖南二叠纪海相暗色岩系成因及有机质富集模式

皖南二叠系已成为页岩气勘探的重要目标层位,暗色岩系的硅质来源长期存在争议,有机质富集堆积机理尚不清楚。本文通过皖南地区二叠纪海相栖霞组、孤峰组和大隆组暗色岩系的岩石学特征、古生物群落、沉积特征、有机质丰度和元素地球化学特征分析,探讨其沉积背景、硅质来源和有机质富集模式。研究表明：栖霞组硅质主要来源于热液;孤峰组硅质主要来源于生物和热液;大隆组硅质主要来源于生物和热液,少量来源于生物。二叠纪属热带—亚热带温暖潮湿气候,暗色岩系沉积于具缓慢沉积速率的厌氧—贫氧的100～300 m水体环境中,有机质含量高。栖霞组和孤峰组富有机质暗色岩系的形成除受控于局限滞留的缺氧环境外,还和海底热液活动提供生物繁盛的营养元素与矿物质和上升流的作用有较为密切的关系。大隆组富有机质暗色岩系的形成与长兴期多期火山喷发带入大量营养元素和微量元素,导致初级生产力提高,生物消亡—繁盛—再消亡—再繁盛—消亡,生烃母质快速堆积,且与缺氧环境密不可分。     

中国铝土岩系中伴生钪资源富集规律及富集机制初探

钪(Sc)作为新世纪的重要资源,广泛分布于自然界中,但其分布极为稀散,钪的独立矿物稀少,独立矿床几乎没有。铝土岩系中的钪资源储量巨大,本文统计了中国各铝土矿成矿带Sc数据,在对比山西(断隆)成铝区、华北陆块南缘成铝区、渝南—黔北成铝带、黔中成铝区和滇东南—桂西成铝区的数据基础上,发现滇东南—桂西成铝区的Sc含量最高,含钪铝土岩系形成时代主要为石炭纪和二叠纪。通过对比分析A/S与钪的关系,在A/S小于2.5,钪的含量总体较高,且与A/S正相关,大于2.5后,与A/S负相关。从而得出在铝土岩系中,Sc分布在顶层的黏土岩、中部的铁质铝土矿以及底部的铁质黏土岩、铁质岩,尤其是在含铁铝土岩系中高度富集。通过对比分析铝土岩系各元素含量,发现钪与铁、铌、钒、铬元素成正相关,综合铝土岩系中其他元素的矿物表现形式,推测钪在铝土岩系中的赋存形式可能为：类质同象、离子吸附、和超显微非结构混入物。本文初步探讨总结钪在铝土岩系中可能的赋存形式、时空分布规律及钪的迁移转化机制,为铝土矿中伴生钪资源的综合利用开发提供理论支撑。     

贵州铝土矿含矿岩系中锂的分布特征及富集机理

锂是我国关键矿产和高新产业发展的战略性资源之一。贵州铝土矿资源丰富,含铝岩系分布广,勘查发现铝土矿(岩)中伴生大量的锂资源。研究认为,全省含铝岩系中Li含量高,变化范围大(0.55×10^-6～2725.03×10^-6),平面上Li含量总体呈北东(务正道成矿区)、南西(修文-清镇成矿区)高,中间(播州-瓮安成矿区)低的分布态势;剖面上Li主要富集在矿系上部的致密状铝土岩(矿)中,Li含量一般>500×10^-6,矿系中土状铝土矿(岩)Li含量一般<30×10^-6;气候温湿、风化及淋滤作用强的陆相湖泊沉积环境,有利于高岭石为主的黏土矿物形成及Li⁺与Al³⁺、Mg²⁺、Fe³⁺、Fe²⁺发生类质同象,或被吸附进入黏土矿物层间构造同迁移同富集,Li与Al₂O₃含量呈正相关关系;成岩成矿后的次生改造阶段,古地磁测量及CIA显示为炎热潮湿的氧化环境...     

遵义下寒武统富硒黑色岩系地球化学: 成因和硒富集机理

利用XRF、ICP-MS和氢化物原子荧光光谱测试方法系统分析了贵州遵义下寒武统富硒黑色岩系中钾质斑脱岩、磷块岩、黑色页岩、硅质岩和Ni-Mo金属层样品中的主元素、微量元素、稀土元素及分散元素Se的组成.地球化学研究表明: 该套黑色岩系在成因上主要表现为热水沉积特征, 同时存在火山活动的影响.另外, 各层位样品都具有分散元素硒的富集异常特征.综合研究表明, 研究区分散元素硒的富集可能与大量硫化物的存在、热水沉积作用和火山作用有关.      

黔中九架炉,祥摆,旧司组特征及其地质意义—以乌当地区为例

在贵阳乌当断层南北两侧,下石炭统九架炉组,祥摆组和旧司组的分布和沉积特征存在明显的变化。九架炉组基本分布于乌当断层北西侧,祥摆组由北向南的沉积环境向海海相呈有规律的变化,旧司组则仅在乌当断层南侧分布。这些地层的分布规律,沉积环境的变化说明了乌当断层为黔中隆起侧侧边缘断层,且该断层自早古生代形成后,为一多期次活动断层。     

福泉一带九架炉组古孢子组合的发现及其地质意义

在福泉一带分布有产以石松小孢子Ｌｙｃｏｓｐｏｒａｐｕｓｉｌｌａ为主的生物组合的九架炉组“铁铝岩系”将其与黔南祥摆阻，旧司组对比，据比较合理地划分出石炭系中可能相当于旧司组的“灰岩层”。     

豫北焦作地区本溪组锂元素分布及富集特征

豫北焦作地区本溪组富铝含铁的黏土-铝土岩(矿)广泛分布,其中普遍伴生锂元素,为典型的沉积型锂矿床。为探讨锂元素分布和富集特征以及与主量元素的关系,对本溪组地层层序及沉积特征、岩(矿)石类型及组合进行了系统划分和Li与主量元素相关性分析。结果显示,焦作地区本溪组Li平均含量在平面分布上西部明显高于中、东部,富集程度具有"西高东低"特征;本溪组中各岩(矿)石Li含量差异较大,Li主要富集于本溪组中上部致密块状高铝黏土矿和硬质黏土矿中,部分软质黏土矿、铁质黏土岩和碳质黏土岩中Li有异常富集现象;富锂岩(矿)石Li与Al2O3、SiO2均先呈正相关,后呈负相关,且A/S值为0.8~1.5,Al2O3含量为30%~55%、SiO2含量为25%~45%时,Li最富集。综合分析认为,窑头、常平、盆窑北-张老湾南、焦谷堆-寨豁、栗井-大洼和上刘庄-王窑等矿区,可以连片大面积圈定锂矿体,是该区最佳锂资源潜力区。     

福泉市矮蹬地区九架炉组铝土矿、赤铁矿矿床地质特征

福泉矮蹬地区铝土矿、赤铁矿均产于石炭系九架炉组（Cjj）地层中下部,产出层位较稳定,延伸规模大.矿体呈层状、似层状、透镜状产出,产状与地层产状基本一致,矿石品位较高,变化较小.含矿岩系底厚度严格受下伏地层泥盆系上统高坡场组（D3g）厚层白云岩风化壳（喀斯特地貌）起伏控制.将该区铝土矿与修文地区大豆厂九架炉组（Cjj）铝土矿床含矿岩系等进行对比,揭示了本区铝土矿的独特之处.结合九架炉组分布范围、厚度及其变化等,对该区铝土矿资源找矿潜力进行了初步评价,拟为下一步在该区实现铝土矿的找矿突破提供一定的参考.     

论贵州中部九架炉组铝矿系冲洪积扇沉积特征

通过对贵州中部石炭系九架炉组铝矿系的较系统研究,认为该套沉积物是由冲洪积作用及湖泊作用在负地形堆积而成的陆相岩系,冲洪积扇是最常见的一种冲洪积相沉积物,贵州中部大部分大型铝土矿床都是由此种沉积作用形成的扇群席状砂体经铝土矿化改造而成。     

滇中盆地南缘富锂黏土岩地球化学特征及沉积环境初探

沉积岩中的微量元素对沉积环境变化有较高的敏感度,是研究古沉积环境的有效手段。滇中盆地倒石头组是一套富锂的黏土岩地层,其古环境的研究对恢复该时期盆地沉积格局和锂元素富集具有重要意义。基于滇中盆地倒石头组两个典型钻孔样品详细的地球化学研究,探讨了倒石头组富锂黏土岩形成时的沉积环境及其对锂元素富集的影响。研究结果表明:所有样品Sr、Ga元素含量及Sr/Ba值指示研究区古水体介质为淡水陆相沉积环境;其δU值介于0.51～1.63,U/Th值介于0.11～1.49,V/(V+Ni)值介于0.48～0.86,V/Cr值介于0.45～1.24,同时在U₍(EF))-Mo₍(EF))协变模式图中,样品数据均未落在缺氧和硫化区域,表明研究区富锂黏土岩的沉积环境为氧化—弱还原环境;且样品Sr/Cu比值介于0.69～4.87,CIA值介于86.3～99.66,XRD全岩黏土矿物分析显示高岭石为主要的黏土矿物,表明富锂黏土岩在形成过程中处于温暖潮湿的沉积环境并伴随较为强烈的化学风化作用。