贵州务川濯水地区铝土矿床地球化学特征

摘 要 ： 贵州务川濯水铝土矿研究区为中国地质调查局铝土矿远景调查项目的新发现之一,该铝土矿产于志留系韩家店组（S1-2hj）页岩或石炭系黄龙组（C2h）灰岩侵蚀面上的二叠系大竹园组（P2d）,赋矿围岩主要为炭质页岩和铝土质粘土岩,矿床分布受向斜构造控制；地球化学研究显示,矿床中Al2O3与TiO2含量成正相关关系,与SiO2含量成负相关关系；不同岩矿石的稀土总量（ΣREE）含量变化大,LREE/HREE均大于1,显示轻稀土较富集,铝土矿中Al2O3含量和稀土总量（ΣREE）呈负相关关系；矿床成因属古风化壳沉积型铝土矿.

Abstract: The study area of Zhuoshui aluminum in Wuchuan of Guizhou is one of the new finding, which is found by the item of aluminum deposit's prospective study in Chinese Geological Survey. This aluminum deposit es from the P2d up the erosion surface of the shale in S1-2hj or the limestone in C2h. The mostly host volcanic rock of the deposit is calcareous shale and alumina claystone. And the distribution of the deposit is controlled by the synclinal structure. The research of the geochemistry shows that, the content of Al2O3 is correlated positive with the TiO2, while negatively with the SiO2. The total of the rare earth element is various from different rock. And the value of the LREE/HREE is more than 1 in usual. The LREE is relative rich. In the rock, the content of the Al2O3 is correlated negative with the total of the rare earth element. And the origin of the deposit belongs to the sediment aluminum deposit in the old crust of weathering.

关 键 词 ： 铝土矿；地球化学特征；濯水；贵州务川

Key words: aluminum deposit；geochemistry features；Zhuoshui；Wuchuan of Guizhou

中图分类号：P5文献标识码：A文章编号：1006-4311（2014）23-0312-03

0引言

贵州北部务（川）-正（安）-道（真）地区是近年来贵州铝土矿找矿的重点区域；通过近几年的地质工作,相继发现了多个铝土矿矿床,但本区地质工作程度相对不高,还有很大的找矿潜力.[1]作者依托贵州铝土矿远景调查项目,利用常量、微量、稀土元素地球化学等手段,较系统的研究了濯水地区的矿床地球化学特征,阐述了矿床成矿特征,为本区下部找矿与研究提供了一定的理论依据.

1区域地质背景

务川濯水矿区位于黔北―渝南铝土矿成矿带的北矿带,研究区周边已发现多处铝土矿床（点）,特别是与研究区相邻的瓦厂坪大型铝土矿床的发现,带动了该区域的地质研究工作.务川濯水矿区位于鹿池向斜西翼,研究区内构造不甚发育,褶皱较为发育,构造相对简单.

2矿床含矿岩系以及矿体产出特征

矿床含矿岩系由二叠系大竹园组的多段不同的岩矿石组成（多为铝质粘土岩和铝土矿）,总厚度0～12.3m,2～6m居多,上部一般为0～0.2m的炭质、钙质粘土岩,其下0.8～4m铝质粘土岩,铝质粘土岩之下的铝土矿为0.5～3m,下部为铝质、炭质粘土岩及褐铁矿,含矿岩系的上覆地层为栖霞组,下伏地层为韩家店组及断续分布的黄龙组,矿体呈层状产出,产状与围岩一致,推测矿体一般长数百米至数千米,矿体厚度0.5～6.2m,Al2O3的品位为40.00%～74.33%,SiO2的含量0.90%～19.28%,Fe2O32.81%～13.12%,TiO20.72%～37.46%,Al2O3/SiO21.17～16.2.

3矿床地球化学特征

3.1 主量元素地球化学特征本次工作在濯水铝土矿研究区共采集样品15件,部分样品测试结果及分析成果具体如表1所示.

通过分析测试数据结果,研究区铝土矿（岩）其主要特征可归纳如下：

①铝土矿含矿矿层样品测试结果,总体反映出Al2O3与TiO2含量正相关关系,与SiO2含量负相关关系；矿层中部 Al2O3和TiO2含量相对上部、下部富集,渣状碎屑状铝土矿石中Al2O3含量及铝硅比均比其它性状铝土矿矿石高,推测这是由于在表生条件下Al2O3与TiO2的地球化学性质相对稳定,SiO2相对容易被淋滤从而造成流失.

②铁质在铝土矿矿层下部相对富集,其主要赋存形式为铝土矿矿层底部的被氧化淋滤形成的褐铁矿.

③P2O5和MnO在含矿层的矿石样品中含量相对较低,推测含量低的原因可能是与次生风化作用、淋滤作用有关.

④所采矿层样品中Na2O含量在0.06%～0.23%,平均为0.18%,与世界上海相碳酸盐沉积物中Na2O的平均0.23%非常

接近.

⑤铝土矿（岩）烧失量为3.35%～14.69%总体较低,推测这是由于矿层中三水铝石中有机质含量较少,硅质含量相对高所导致的.

3.2 铝土矿层及围岩微量元素地球化学特征据张士、李国胜的研究成果,母岩中的Sr元素被大量淋滤,随地表径迁移流进入海洋中,所以元素Sr在大陆风化壳中一般表现出极度亏损的特征,而由于Ba2+通常被容易周围的粘土矿物吸附,致使其多保存于近岸的粘土中,很少能被带到外海.[2]因此,在沉积岩石学研究中可以利用Ba/Sr比值来反映研究区成岩的环境,Sr/Ba小于1显示为陆相沉积,Sr/Ba大于1则显示为海相沉积.[2]

据陈建强等研究成果知,一般来说,T h/ U比值大于7为陆相沉积,小于2为海相沉积.[3]濯水铝土矿研究区样品测试结果如表2所示.

从表2可以看出,濯水铝土矿样品的Sr/Ba比值部分大于1,而T h/ U比值均小于7；样品分析的Sr/Ba比值大于1反映的是海相沉积特征,小于1为陆相沉积环境.而Th/ U比值均小于7,介于1～6之间,大部分位于1～4之间,所以其反映为近海相的沉积环境.结合测试结果和地质特征,我们认为该研究区沉积环境可以解释为滨海、潮坪的沉积环境,由于多次频繁的海进海退使其暴露的时间的长短不同,从而致使Sr等元素被淋滤的程度也有所变化,所以会在Sr/ Ba和Th/ U两个比值上反映出一个变化的过程,反映出沉积过程中存在海陆两种沉积环境相互交替的现象.

3.3 铝土矿层及围岩稀土元素地球化学特征研究区15件样品稀土元素测试是委托中科院地化所（贵阳）进行测试的.样品测试结果及分析成果具体如表3所示.

由表3可见,不同岩矿石的稀土总量（ΣREE）含量变化大,在下层铝质粘土岩中稀土总量最高223.43×10-6,而在铝质粘土岩和中层碎屑状铝土矿中稀土总量最低,仅9.74×10-6,相差23倍.

在铝土矿岩层中,稀土元素含量一般为铝质粘土岩> 鲕豆状铝土矿>下层碎屑状铝土矿>中层碎屑状铝土矿；稀土元素含量表明矿石品质与稀土元素含量总体呈负相关关系.

测试结果中各层样品的LREE/HREE均大于1,显示出轻稀土较为富集,而重稀土存在一定程度的亏损；在铝质粘土岩和鲕豆状铝土矿样品中轻、重REE分异更为突出,部分可达10倍左右,但所有岩矿样品稀土元素配分模式具有一定的相似性,即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的较为平坦（图4）.

Ce呈弱正异常,这表明铝土矿在成矿过程中遭受了一定规模的氧化淋滤作用；而Eu得负异常,则说明在矿层在沉积过程中是处于一个缺氧还原的环境.

4结论

①濯水矿床为产于古风化壳之上的大竹园地层中,受鹿池向斜东翼控制,矿床成因属古风化壳沉积型.②铝土矿层中常量元素特征总体反映出Al2O3与TiO2含量成正相关关系,与SiO2含量成负相关关系.③根据Sr/Ba、Th/U比值并综合研究区地球化学特征,我们推测铝土矿形成环境可能主要为海相潮坪、滨海环境,可能为局部的局限海域的滨海前缘,具体沉积环境还需再加讨论.④铝土矿层中,渣状碎屑状铝土矿的稀土元素含量相对低,致密块状、鲕豆状铝土矿含量相对高,稀土元素含量与矿石质量总体呈负相关关系；不同岩矿石的稀土总量（ΣREE）含量变化大,LREE/HREE均大于1,显示轻稀土较富集,重稀土存在不同程度的亏损.

注：致谢：感谢贵州省地质调查院戴传固研究员、刘爱民高工等在本区工作中给予的指导和关怀.