贵州新民铝土矿矿床Li的地球化学特征与富集机制探究

新民铝土矿床位于黔北务川-正安-道真地区(简称务正道地区)大塘向斜东翼,铝土矿(岩)型Li资源丰富.含矿岩系大竹园组(P1d)不同岩性的w(Li)有差别:土状-半土状铝土矿平均w(Li)为16.34×10-6,致密块状铝土矿平均w(Li)是803.84×10-6,铝土岩平均w(Li)是1436.22×10-6,黏土岩的平均w(Li)是786.62×10-6,梁山组泥岩的平均w(Li)是51.82×10-,韩家店群泥岩(页岩)的平均w(Li)是48.52×10-6,黄龙组灰岩的平均w(Li)是 11.99×10-6.由此可知,研究区铝土矿(岩)型Li资源主要富集在含矿岩系中上部的致密块状铝土矿、铝土岩和黏土岩中,顶板、底板以及土状-半土状铝土矿w(Li)较低.Li主要赋存于高岭石中,伊利石(水云母)和残存的三水铝石、勃姆石也可富集少量Li,当样品中赋锂矿物(高岭石、伊利石(水云母)、三水铝石和勃姆石)都存在时,高w(Li),主量元素w(Al3O2)、w(SiO2)、w(MgO)、w(K2O)、w(TiO2)和w(TFe2O3)与w(Li)的相关性也证实了上述结果.研究区的地球化学比值 CIA、w(Sr)/w(Cu)、u(CaO)/w(MgO)、w(Sr)/w(Ba)、w(V)/w(V+Ni)和 w(La)/w(Y)综合显示,炎热潮湿的古气候下,有机质腐烂形成酸性环境,半封闭海湾环境下,黏土化阶段中等强烈的化学风化程度和适宜的风化暴露剥蚀时间利于铝硅酸盐矿物和硅酸盐矿物化学键断裂,富集Al3+形成高岭石;风化程度过于强烈和长时间的风化剥蚀,继续脱Si富Al形成以硬水铝石为主的铝土矿;弱酸性-弱碱性以及氧化-还原过渡条件下,使得高岭石能最大程度的吸附Li元素.     

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...     

铝土矿(岩)型锂资源及其开发利用潜力

铝土矿常共伴生Li、Zr、Nb、Sc等三稀元素,是潜在的巨大沉积型锂资源库。铝土矿中锂的赋存状态和分布规律研究,对丰富发展锂矿成矿理论和实现铝土矿资源的综合利用意义重大。文章系统收集了中国山西、河南、广西、贵州、云南和重庆等地区铝土矿床的地球化学、矿物学、年代学资料,探讨了锂的赋存、分布规律、影响因素和综合利用前景。黔北、渝南、豫西、晋中北铝土矿区的古风化壳沉积型富锂铝土矿(岩),成矿时代为晚石炭世本溪期和中二叠世梁山期,锂主要富集于含矿岩系中、下部致密块状铝土岩(高铝黏土岩)-硬质黏土岩中,其A/S值为1.1～1.8,w(SiO_2)为25%～45%,w(Al_2O_3)介于35%～55%,而在土状铝土矿中w(Li)偏低。锂主要以离子交换和离子吸附2种形式赋存在高岭石、绿泥石、蒙脱石等黏土矿物中,并且当黏土矿物含量高、种类多时,w(Li)更高。铝土矿(岩)型锂是沉积型锂资源的重要而巨大的来源,黏土提锂在实验和工业上的进展为铝土矿中锂的综合利用提供了广阔前景。     

黔北务-正-道铝土矿床矿物学特征研究

黔北务—正—道铝土矿集区为黔中—渝南铝土矿成矿带的重要组成部分,是贵州省主要的铝土矿成矿区带之一。含矿岩系为中二叠统梁山组,矿床成因属古风化壳沉积型。矿石化学成分分析显示,土状、碎屑状铝土矿中Al2O3含量较高,Al2O3/ SiO2值大,质量好,而豆鲕状、致密块状铝土矿中Al2O3含量较低,Al2O3/ SiO2值小,质量较差。显微观察、粉晶衍射和电子探针分析表明,铝土矿石中主要矿物为一水硬铝石、勃姆石和粘土矿物,其中一水硬铝石多为短柱、半自形-自形晶体,呈集合体分布,粘土矿物以高岭石为主,呈孤岛、残留环状产出,其次见伊利石、蒙托石、绿泥石等,副矿物有黄铁矿、磁铁矿、长石、石英、金红石、锆石、锐钛矿、方解石和白云石等。铝土岩中主要矿物为粘土矿物,以高岭石为主,其它矿物和铝土矿相似。铝土矿石的主要元素Al2O3、SiO2、TFe2O3 和TiO2含量之和大于83%,烧失量小于14%,而铝土岩的Al2O3、SiO2、TFe2O3 和TiO2含量之和小于80%,烧失量大于15%。可见铝土矿和铝土岩在主要矿物组成和主要组分总量上具有明显差异。结合以往研究资料,本文解析铝土矿形成过程为韩家店组砂页岩(成矿母岩)在适宜的气候条件下,经风化、淋滤等作用,形成富集Al、Ti等惰性元素的风化残积物和以高岭石为主的粘土矿物,随后被迁移、搬运至河湖盆地环境中,在沉积分过程中粘土矿物不断脱硅、去铁、富铝,形成铝土岩层,经埋深压实、成岩成矿作用后进一步脱硅、去铁、富铝,最终在中二叠世形成以一水硬铝石为主的铝土矿工业矿体。     

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.     

贵州道真新民铝土矿床地质-地球化学特征研究

贵州道真新民铝土矿床属于典型的古风化壳沉积型矿床,矿体主要呈层状、似层状产出,受地层控制明显,后期断裂构造破坏了地表矿体的连续性。矿石主要构成矿物为一水硬铝石、一水软铝石和高岭石。铝土矿石的主要化学组分为Al2O3、Si O2、Fe2O3和Ti O2,w(Al2O3)为31.26%~78.38%,w(Si O2)为1.06%~47.37%,w(Fe2O3)为1.21%~14.01%,w(Ti O2)为0.75%~3.08%。矿石中Cd、Li、Cr、Pb和Ga具有较高程度的富集,而Be、Sc为弱富集元素,其余元素呈不同程度的贫化(亏损)。Li、Ge和Ga在矿体中富集程度高,w(Ga)为23×10-6~119.74×10-6,平均55.24×10-6,高于铝土矿伴生元素工业指标20×10-6近一倍。矿石中稀土总量介于22.01×10-6~6339.18×10-6,具有轻稀土富集和轻、重稀土明显分异特征;矿石中Eu呈负异常,Ce呈正异常;稀散稀有元素可能以矿物质的形式存在于含铝矿物中,与铝同步迁移富集。与上覆栖霞组灰岩及下伏黄龙组灰岩或韩家店组泥岩或钙质粘土岩相比,铝土矿石与韩家店组泥岩具有相似的稀土配分模式和Eu、Ce异常特征,暗示韩家店组泥岩可能是铝土矿的成矿母岩。     

华北南缘石炭纪仁村大型喀斯特型铝土矿物质来源与成矿过程研究

华北克拉通在中奥陶世至晚石炭世经历了强烈的风化和喀斯特化作用,并在晚石炭世形成大规模喀斯特型铝土矿,但是其物质来源及成矿过程目前仍存争议。本文选取华北南缘仁村大型喀斯特型铝土矿床,在矿床地质剖析基础上,对两个钻孔岩心进行矿物学、地球化学、碳-氧同位素分析,剖析了成矿物质来源和成矿环境条件,总结了铝土矿形成过程。仁村铝土矿含矿岩系赋存于奥陶系灰岩风化面之上的石炭系本溪组中,含矿岩系自下而上包括铁质粘土岩、铝土矿和粘土岩。X衍射和扫描电镜-能谱分析显示铁质粘土岩主要矿物为菱铁矿和伊利石,铝土矿主要矿物为硬水铝石、黄铁矿、菱铁矿、锐钛矿、伊利石和高岭石,而粘土岩主要矿物为高岭石和勃姆石。铁质粘土岩元素组成以SiO₂、FeO、Al₂O₃为主,铝土矿以Al₂O₃、SiO₂、FeO、TiO₂为主,而粘土岩主要为SiO₂。微量元素Zr、Hf、Nb、Ta、Th和U等在含矿岩系呈现整体富集,稀土元素主要在铝土矿层底部富集。硬水铝石...     

黔北务-正-道地区铝土矿床的矿物学特征

黔北务-正-道铝土矿集区为黔中—渝南铝土矿成矿带的重要组成部分,是贵州省主要的铝土矿成矿区之一。含矿岩系为中二叠统梁山组,矿床成因属古风化壳沉积型。矿石化学成分分析显示,土状、碎屑状铝土矿中Al_2O_3含量较高,Al_2O_3/SiO_2值大,质量好,而豆鲕状、致密块状铝土矿中Al_2O_3含量较低,Al_2O_3/SiO_2值小,质量较差。显微观察、粉晶衍射和电子探针分析表明,铝土矿石中主要矿物为一水硬铝石、勃姆石和粘土矿物,其中一水硬铝石多为短柱、半自形—自形晶体,呈集合体分布,粘土矿物以高岭石为主,呈孤岛、残留环状产出,其次见伊利石、蒙托石、绿泥石等,副矿物有黄铁矿、磁铁矿、长石、石英、金红石、锆石、锐钛矿、方解石和白云石等。铝土岩中主要矿物为粘土矿物,以高岭石为主,其它矿物和铝土矿相似。铝土矿石的主要元素Al_2O_3、SiO_2、TFe_2O_3和TiO_2含量之和大于83%,烧失量小于14%,而铝土岩的Al_2O_3、SiO_2、TFe_2O_3和TiO_2含量之和小于80%,烧失量大于15%。可见铝土矿和铝土岩在主要矿物组成和主要组分总量上具有明显差异。结合以往研究资料,本文解析铝土矿形成过程为韩家店组砂页岩(成矿母岩)在适宜的气候条件下,经风化、淋滤等作用,形成富集Al、Ti等惰性元素的风化残积物和以高岭石为主的粘土矿物,随后被迁移、搬运至河湖盆地环境中,在沉积分异过程中粘土矿物不断脱硅、去铁、富铝,形成铝土岩层,经埋深压实、成岩成矿作用后进一步脱硅、去铁、富铝,最终在中二叠世形成以一水硬铝石为主的铝土矿工业矿体。     

黔北务-正-道地区铝土矿镓含量特征与赋存状态初探

黔北务(务川)-正(正安)-道(道真)地区铝土矿是贵州铝土矿重要组成部分,对该区瓦厂坪、通塘底和高梁窝3个代表性铝土矿床的镓(Ga)及其一些主要和微量元素进行了分析,结合电子探针研究,初步探讨了ca在本区铝土矿中的赋存状态.结果表明:本区铝土矿及含矿岩系中的铝土质页岩中的Ga含量高,分别为56.1×10-6～131×10-6(平均91.0×10-6)和25.1×10-6～47.6×10-6(平均36.8×10-6),均达到铝土矿中Ga的综合利用指标(20×10-6),具有很高的综合利用价值;铝土矿中的Ga除可能以Al类质同象形式相对富集于Al矿物(主要为-水铝石)外,还有可能在金红石和锆石等重矿物中富集.     

铝土矿(岩)中伴生的锂资源

我国铝土矿资源丰富,铝土矿在成矿过程中通常会富集锂(Li)等对现代工业至关重要的关键金属元素,成矿潜力巨大.铝土矿(岩)中的Li主要富集在矿体顶底板的铝土岩或黏土岩以及低品质铝土矿矿石中,而这些正是铝土矿开采过程中产生的无用的尾矿,对其中伴生的Li加以利用,不仅能进一步提高铝土矿矿山的价值,还能改善矿山环境污染及缓解我国Li资源短缺的状况.目前针对铝土矿(岩)中伴生Li的赋存状态的研究还比较薄弱,争议较大.已有的研究指出Li在铝土矿(岩)中可能以离子吸附的形式赋存在黏土矿物和铁锰氧化物表面或以类质同象的形式替代镁铁硅酸岩矿物、黏土矿物及铁锰矿物晶格中的Mg2+和Fe2+.而铝土矿(岩)中是否存在独立矿物,如类似粘土岩中的锂绿泥石,还缺少实际证据.铝土矿(岩)中Li的富集规律与铝土矿的成矿过程关系密切,物源、沉积古地理、气候、沉积环境和矿物的分化及新矿物的形成都可能是控制Li活化、迁移和富集的主要因素,但目前相关研究还十分薄弱.铝土矿(岩)伴生的Li有可能成为我国锂矿资源开发利用的另一个重要发展方向,开展相关研究,不仅可以为铝土矿中伴生Li的综合利用和评价提供依据,而且也将拓宽我国Li矿资源开发利用思路.