铝土矿及伴生关键金属矿床的岩石(矿石)组成、成矿序列及成矿机理

大陆风化是地球表层系统中的关键过程,涉及多种能量形式(太阳能、风能、化学能和重力势能)和物理化学过程,是地球化学元素在地球不同层面(如岩石圈、水圈、生物圈和大气圈)之间迁移和重新分配的基础。在此过程中,异常的元素富集可形成工业级的风化淋滤矿床。风化淋滤矿床可进一步区分出风化矿床和沉积—淋滤型矿床2种类型。传统的矿床学和沉积学研究方法在理解风化淋滤矿床形成过程中存在局限性,特别是在解析成矿阶段和动态成矿过程方面仍不甚明晰,导致该类型矿床在基础研究和勘查方面长期存在亟待解决的一批问题。本研究在厘清大陆风化作用、风化壳(古风化壳)、土壤(古土壤)等概念的基础之上,对现代风化淋滤剖面(如广西贵港三水铝石矿床)和古老风化淋滤型矿床(如中国华南地区早石炭世—晚二叠世铝土矿床及沉积淋滤型稀土矿床)开展了系统的沉积学分析与对比工作。研究发现,风化淋滤矿床的结构组分主要包括碎屑、团粒与包粒、块状黏土等结构类型,分别对应碎屑状、包粒状、致密状矿石的形成。成岩过程主要依赖于氧化物矿物及黏土质的胶结与填隙作用。基于上述认识,提出了风化淋滤矿床的淋滤序列和剖面结构划分方案。该方案以风化剖面中渗流带与潜流带作为基本的划分依据,进一步区分出风化矿床序列与沉积—淋滤型矿床序列,两者主要以是否出现沉积单位作为主要识别标志。以古气候为主线分析了风化淋滤矿床的成因机理,并结合近年来质量平衡计算相关成果,总结了淋滤过程中元素迁移规律,将风化淋滤型矿床的成矿过程概括为成矿母质形成、成矿物质风化和后期改造3个阶段。

刚果(金)如瓦西铜-钴矿床表生成矿过程及其勘探意义

中非成矿带刚果(金)如瓦西(Ruashi)铜-钴矿床经历了表生成矿作用,但其研究薄弱。在野外地质调查、室内矿物学观察和矿山生产勘探的基础上,对如瓦西铜-钴矿床的表生分带组构与次生富集规律进行研究。结果表明,该矿床原生矿体由黄铜矿、斑铜矿、硫铜钴矿等含铜硫化物矿物组成,矿石品位铜在1%~2%、钴在0.1%~0.3%范围内。矿床在近地表发生表生氧化作用后,上部形成了氧化带,可进一步划分为3个亚带:(1)完全氧化亚带;(2)淋滤亚带;(3)次生氧化物富集亚带。上部完全氧化亚带发育富钴氧化物堆积体“矿帽”(钴品位在1%~3%,部分可达12%),淋滤亚带几乎不含铜、钴金属矿物,次生富集氧化物亚带由孔雀石、硅孔雀石、蓝铜矿、胆矾、水胆矾等氧化物矿物和碳酸盐矿物组成,矿石品位铜在5%~10%、钴在0.8%~1.0%范围内,相对原生矿石富集了3~5倍。下部为次生硫化物富集带,出现蓝铜矿、辉铜矿等次生硫化物矿物,矿石品位铜在3%~5%、钴在0.3%~0.8%范围内,相对原生硫化矿富集了1~3倍。综合分析认为,如瓦西铜-钴矿床表生成矿作用受岩石地层、地质构造和地下水等因素的控制,次生富集作用明显提高了矿石品位和矿床开发价值,形成了氧化物富铜-钴矿、硫化物富铜-钴矿和碳酸盐岩接触带附近的氧化物富铜矿及黑色富钴矿等类型的高-特高品位矿体。经勘探验证,在矿区深边部新揭露高品位矿石资源量256万吨,平均品位铜为3.68%、钴为0.44%,可采储量143万吨,平均品位铜为3.53%、钴为0.32%。该研究可为矿区及区域同类型矿山硫化矿演化成氧化矿的表生富集过程及深边部找矿预测提供科学依据。

二连盆地脑木更地区黏土矿物特征及其与铀成矿关系研究

本文对二连盆地脑木更地区赛汉组矿层及围岩进行XRD黏土矿物成分分析,以探讨黏土矿物特征与铀成矿作用之间的关系。经电子探针成分分析,该区铀矿物为沥青铀矿,见黄铁矿与沥青铀矿共生。采用X射线粉晶衍射、扫描电镜、电子探针等分析手段,测定黏土矿物相对含量、微观形貌特征,结果显示研究区黏土矿物主要为蒙脱石、高岭石、伊利石,蒙脱石含量在三者中最高,其与高岭石含量呈较明显的负相关性,表明其主要由高岭石转化而来,偏碱性的孔隙流体造成黏土矿物的蚀变和转换。矿层及围岩中黏土矿物的种类及含量差异性不明显,表明黏土矿物与铀成矿及富集作用相关性不明显,在赛汉组砂岩型铀矿成矿过程中黏土矿物可以吸附铀,但不是铀成矿及富集的最主要因素。通过对赛汉组砂岩中黏土矿物含量及特征研究,该区存在两期流体作用,一期是高岭石反映的偏酸性环境,另一期是蒙脱石反映的碱性环境,揭示了由酸性→碱性流体的作用过程。黏土矿物可以作为铀成矿过程中后生流体示踪的重要标志。

中非新元古代造山带钴超常富集研究进展与展望

钴被誉为“低碳能源金属”,是我国乃至全球急缺的关键金属矿产。中非新元古代铜钴矿带内的沉积岩容矿型铜钴矿床每年为全球提供了60%以上的钴金属产量,是研究钴超常富集的最佳区域。前人对该矿带的研究主要聚焦于铜的成矿作用,然而该矿带内的铜矿床并非都伴生钴,目前对伴生钴的来源-富集过程及其与沉积、成岩、造山作用的成因联系仍缺乏系统研究。本文综述了中非铜钴矿带内沉积岩容矿型铜钴矿床主要研究进展及存在问题,认为超大陆裂解过程改变了中非铜钴矿带的沉积盆地环境,使得钴在沉积地层中发生初始预富集,此外古气候条件,包括增氧事件和冰川事件,也可能对该矿带内的大规模钴的聚集产生了积极作用。新元古代造山作用重新活化沉积地层呈分散分布的钴元素,导致钴的进一步富集。因此,中非铜钴矿带中的钴超常富集是大气-地球-水圈-生物圈之间长期相互作用而形成的成矿效应。在矿床尺度,深入理解沉积岩容矿型铜钴矿床的形成过程,有助于在中非铜钴矿带,甚至在全球其他有利沉积盆地内,勘探更多的钴资源。

贵州北部马鬃岭铝土矿床超常富锂岩系中锂的赋存状态及来源

为查明贵州北部马鬃岭铝土矿床下二叠统大竹园组中上部超常富锂岩系中锂的赋存状态及来源,对大竹园组内典型岩(矿)石开展了全岩元素地球化学分析和X射线衍射(XRD)分析。结果表明,豆状、半土状铝土矿ω(Li)平均为45.3×10^(-6),黏土岩ω(Li)平均为132.0×10^(-6),铝质黏土岩ω(Li)平均为465.9×10^(-6),铝土岩ω(Li)平均为791.0×10^(-6),致密块状铝土矿ω(Li)平均为1 013.0×10^(-6)。豆状、半土状铝土矿主要由硬水铝石组成;致密块状铝土矿主要由勃姆石组成,次为高岭石、伊利石、蒙脱石和绿泥石;铝质黏土岩主要由高岭石、伊利石组成,次为蒙脱石、石英;绿泥石黏土岩主要由绿泥石、高岭石和伊利石组成。锂主要富集在致密块状铝土矿、铝土岩和铝质黏土岩中,多以类质同象的形式赋存于含锂的绿泥石中,少量赋存于勃姆石。由于勃姆石起到屏障作用,使得致密块状铝土矿中锂含量最高。高场强元素Nb、Ta、Zr、Hf和REE物源示踪研究表明,富锂岩系中的锂可能来源于江南造山带西段新元古代基性-超基性岩。

捷克波西米亚盆地斯特拉砂岩型铀矿床成矿特征及成矿模式

【研究目的 】捷克波西米亚盆地斯特拉地区是著名的铀成矿区,区内砂岩型铀矿床的成矿作用复杂,厘定其成矿特征和成矿模式对于完善砂岩型铀矿成矿理论研究、对中国同类型矿床找矿勘查具有重要借鉴意义。【研究方法 】本文在总结前人对斯特拉地区砂岩铀矿床地质特征和成矿条件的基础上,对其铀源、成矿阶段以及矿床成因进行综合研究并对中国松辽盆地同类砂岩型铀矿进行了对比研究。【研究结果 】斯特拉矿床根据其矿物组合特征可划分为6个成矿阶段,分别是炭质-伊利石阶段、赤铁矿-高岭土阶段、铀富集阶段、多金属成矿阶段、褐铁矿化阶段以及赤铁矿-石英阶段。通过研究认为,出露于盆地东北部的元古代和古生代的黑云母花岗闪长岩和斑状黑云母花岗岩较低的Th/U值表明,这两类岩石中部分铀以活性铀形式存在,是成矿潜在的铀源。斯特拉矿床是以白垩系富铀沉积层位为基础,在其上叠加了早阿尔卑斯期岩浆热液作用,后因地壳缓慢上升,导致铀重新活化,进一步在盆地内层间氧化带局部叠加铀成矿作用,形成板状、脉状、卷状3种铀矿体共存的砂岩型铀矿床。【结论 】本文提出了成矿模式:斯特拉地区砂岩型铀矿床属于多铀源—以盆地基底原始铀源为主、多阶段大地构造控矿—以早阿尔卑斯期(~70 Ma)造山运动为主、多成因复合成矿—以早阿尔卑斯期岩浆热液叠加成矿为主的“三多三主”复合成因砂岩型铀矿床。

禹州煤田煤下铝本溪组铝土矿伴生关键金属研究

通过对河南省禹州煤田煤下铝预、普、详查三个阶段的勘查,发现铝土矿中广泛富集锂、镓、稀土等关键金属,通过对神垕-梁北矿段IZK17012钻孔本溪组地层重采样和分析,对本溪组含铝岩系的地质特征及其中富集的关键金属研究,总结了关键金属的富集特征。研究结果表明,关键金属Li、Ga、W、U和REE表现出不同程度的富集,指示不同类型的铝土岩均具有较大的资源潜力和经济价值。总体而言,禹州煤田本溪组含铝岩系中关键金属Li、Ga、W、U、REE的资源潜力及潜在经济价值巨大,后续应加强铝土矿综合利用,提高其综合利用率,实现铝土矿中伴生关键金属的系统评价及开发利用。

鄂尔多斯盆地东胜铀矿床成矿特征与成矿模式

东胜铀矿床产于中侏罗统直罗组下段的辫状河道沉积砂体中，铀矿体受灰色砂岩与灰绿色砂岩的接触带控制。灰绿色砂岩的化学成分中硅酸盐矿物二价铁含量高是该类型砂岩呈现绿色的重要原因。在矿物组成上，灰绿色砂岩主要表现为粘土矿物总量高，特别是绿泥石含量高。岩石学、矿物学和地球化学的证据表明，东胜铀矿区存在后生还原作用。灰绿色砂岩是控矿的古氧化岩石遭受还原性流体改造的产物，后生还原作用掩盖了古氧化蚀变带，并在一定程度上起到了保矿作用。东胜地区后生还原作用在时间上和成因上与河套断陷盆地的产生和形成具有密切联系。铀在矿石中主要呈铀矿物和吸附形式存在。通过电子探针和x一射线粉晶分析鉴定，确定东胜铀矿床矿石中的主要铀矿物为铀石，并含有少量钛铀矿和沥青铀矿。富矿石样品中铀石单矿物的铀铅同位素年龄集中分布于20～10Ma之间。通过研究，建立了鄂尔多斯盆地东胜铀矿床的“多阶段铀成矿模式”，即“成岩期预富集-层间渗入成矿-再改造富集-油气还原保护”的多阶段、多成因流体长期富集改造的铀成矿模式。

云南文山县天生桥铝土矿地球化学特征与物源分析

云南文山县天生桥地区铝土矿是典型的沉积型铝土矿,矿体赋存于上二叠统龙潭组,其下伏地层为上石炭统灰岩或与峨眉山大火成岩省有关的玄武岩。矿石以泥晶结构为主,含少量粒屑结构与鲕粒结构;矿石的结构特征表明风化物质可能经过短距离的搬运。常量元素分析结果显示铝土矿石中Al2O3分别与Fe2O3和TiO2具有较好的负相关关系。在铝土矿矿化过程中,微量元素Zr、Hf、Nb、Ta和Bi相对于Li、Rb、Sr、Ba不断富集。元素Zr、Hf、Nb、Ta分别与TiO2显示较高的相关性。运用稳定元素相关性(如Zr-Hf、Nb-Ta)、lgNi和lgCr二元图解以及稀土元素配分模式等方法探讨矿床成矿物质来源,研究结果表明玄武岩为铝土矿的形成提供了主要的物质来源,下伏碳酸盐岩可能也提供了少量的物质来源。

广西平果堆积型铝土矿成矿封闭环境研究

通过堆积矿矿-土组合特征的研究,揭示了平果矿区在强烈剥蚀环境中堆积矿保存的地质条件,将矿层结构类型划分为斜坡型、洼地型和塌陷型,明确了它们与矿区岩溶地貌分带对应、继承演化的关系。通过矿层地球化学分析,在矿土物源关系、风化程度、成矿相关性等方面揭示了堆积矿在演化过程中风化强、剥蚀弱的特点,这种特点有利于铝土矿的成矿。矿层地球化学特征与矿层结构型式指示堆积矿具有不同的保存方式。从斜坡型、洼地型到塌陷型,岩溶发育程度逐渐增强、水系活动从地表转变为地下。地壳的垂直运动及前峰面侵蚀形成了堆积矿保存的封闭环境,同时也存在形成开放环境使堆积矿流失的条件。

黔北旦坪铝土矿床胶体包粒成因及其形成时间估算

世界大多数铝土矿床中均发育有同心层状的颗粒结构,其生长过程记录了铝土矿成矿相关信息,具备重建铝土矿成矿环境的潜力。区别于碳酸盐岩鲕粒,对铝土矿床中这种类似鲕粒的多圈层包粒结构的研究还不够深入,其基本的定义、成因与生长时限均不明确,亟待进一步研究。针对这一问题,结合现代热带氧化土剖面中淀积黏化层产出包粒结构这一特点,对黔北务川—正安—道真(务正道)地区旦坪矿区下二叠统铝土矿开展了相关研究,提出将铝土矿同心层状结构命名为“胶体包粒结构”。本研究在对旦坪铝土矿床典型含矿岩系剖面地质特征研究基础上,重点对其中的胶体包粒开展了研究。旦坪铝土矿中的胶体包粒由不同类型的核心及周围交替出现的铝赤铁矿、勃姆石圈层组成。采用二分值法对包粒圆度进行了统计,分析结果显示其圆度以圆形、近圆形为主。归一化处理包粒圈层范围为11.2~319.5μm。对胶体包粒圈层数目的统计发现,其层数以1~3层为主。基于以上统计数据,研究使用Fick第一定律及其拓展式对铝土矿胶体包粒生长时间进行估算,并尝试构建其扩散生长模型。胶体包粒生长时间计算结果表明:胶体包粒内铝赤铁矿圈层的形成时间为0.1~96.9年,勃姆石圈层的形成时间为0.2~143.6年。微观尺度胶体包粒(粒径0.1~0.4 mm)的形成时间约为0.6~481.2年;手标本尺度胶体包粒(粒径2.0~5.0 mm)的形成时间为1178~7364年。预估铝土矿中各尺度胶体包粒(粒径0.1~5.0 mm)的形成时间为0.6~7364年。以上研究结果表明,胶体包粒结构与铝土矿形成过程中淋滤作用之间存在较为复杂的联系:互层状圈层的形成指示了旦坪地区含铝土矿地层中胶体包粒的周期性凝聚作用,从微观上刻画了周期性的成矿节律。胶体包粒形成过程中铝的地球化学行为可能是主导因素,其行为特征主要受到风化剖面中有机酸浓度、氧化还原条件、圈层矿物表面电荷属性等关键控制条件对羟基铝和交换铝的吸附富集过程的影响。

广西平果堆积铝土矿岩溶地貌演化与成矿作用

研究了广西平果堆积铝土矿岩溶地貌演化与成矿作用。研究结果表明:广西平果堆积铝土矿风化程度的发展对应于矿区岩溶地貌的演化;地貌分带是矿区岩溶演化的基本规律之一;随着地貌演化过程中岩溶类型的顺序发展,地貌分带形态的变化趋向于不规则;矿区岩溶类型分带对应不同的水系结构,分带地貌演化反映水系发展过程,从水系演化关系指示矿区岩溶在地壳抬升过程中多旋回活动的特征;通过对比那豆与太平—教美矿区,发现堆积矿的分布形态随地貌演化趋向于分散和不均匀,堆积矿成分的变化趋势符合风化过程的一般规律;堆积矿的氧化铝含量经历了从上升到下降的变化过程,与地下岩溶演化程度密切相关;根据岩溶地貌初步恢复了矿区地下小流域水系分布形态,发现岩溶水系发育程度是形成地貌差异和堆积矿变化的基本原因。

湘南燕山期区域三叉断裂构造型式及成矿作用

在对湘南中生代区域成矿构造进行研究的过程中发现了热柱三叉断裂构造,认为这种构造是燕山早期地幔对流活动在岩石圈形成的一种构造型式。其主要证据包括:湘南有色金属矿床呈3个不同方向的线状分布;其交汇中心与湘南穹窿构造中心吻合;构造系统中矿床和成矿岩体具有同时性。已有花岗岩和火山岩的地质、地球化学研究表明,燕山期华南深部存在地幔活动,这为湘南发育热柱三叉断裂构造提供了深部构造背景支持。三叉断裂构造型式的发现和认识为湘南成矿作用和成矿规律研究提供了新的构造模型。

南岭西段姑婆山–花山花岗岩基差异剥蚀机理与风化矿床分布特征

姑婆山–花山花岗岩基位于南岭花岗岩带的西段,为燕山早期多次岩浆侵位的产物。姑婆山–花山花岗岩基由东西向展布的姑婆山花岗岩体和花山花岗岩体组成,两岩体规模、形态及主体组成单元基本相同,且主体单元均为成矿岩体,但两岩体构造型式迥异。姑婆山花岗岩体具有外侵式、反环带构造型式,岩石能量较小、抗风化剥蚀能力较弱、形成较早的里松单元出露于岩体的中部,四周被岩石能量较大、抗风化剥蚀能力较强、形成较晚的望高和新路单元所环绕,地貌上对应的表现为岩体中央成凹陷盆地,四周为中山陡坡地形,由此导致岩体内水系向岩体中央盆地汇聚,并在岩体中央盆地及集中外泄的里松河河谷阶地内富集形成风化矿床;与此相反,花山花岗岩体具有内侵式、正环带构造型式,岩石能量较大、抗风化剥蚀能力较强、形成较晚的华美和望高单元位于岩体的中部,四周被岩石能量较小、抗风化剥蚀能力较弱、形成较早的里松等单元所环绕,地貌上对应的表现为岩体中央呈中山地形,四周多为低山丘陵,水系从岩体向外呈放射状分布,这种放射型水系不易于在岩体内部形成较大规模的风化矿床,砂锡及风化型稀土矿随河水搬运距离较远,最终在岩体外环(或边缘)地势较低的思勤江汇水盆地及河谷阶地内沉积富集形成大型砂锡及风化型稀土矿。姑婆山和花山两姐妹花岗岩体不同的构造型式是形成两岩体地貌景观差异的内在因素,同时也是导致两岩体风化矿床空间分布差异的根本原因。

滇东磷矿多层位控矿地质特征

滇东磷矿赋矿层位多样,已发现那章组、梅树村组、筇竹寺组、汤池组、红石崖组或湄潭组、牛滚凼组、海口组、东岗岭组、榴江组、法郎组等10个含磷层位。其中,下寒武统梅树村组及中泥盆统东岗岭组工业价值最大,法郎组是最新发现的含磷层位,并在丘北县舍龙村发现了工业矿体。文章简要介绍了上述各含磷层位的分布、岩性特征及代表性矿床,总结了滇东磷矿的控矿地质特征及成矿规律。

广西平果铝堆积矿分带特征和成矿规律研究

广西平果铝矿区主要分布三种岩溶地貌类型,即岩溶丘陵斜坡型、岩溶峰丛洼地型和岩溶峰林洼地型,它们呈现规律性分布而划分为三个地貌带和对应的堆积型铝土矿带。堆积矿的岩溶地貌分带,是在构造地貌的背景下,由原生铝土矿层的暂时性基准面作用,导致矿区岩溶发育程度变化而形成。通过大量矿化数据的统计分析表明,堆积型铝土矿在化学成分、矿块粒度和分布形态三个方面的变化规律与其分带是一致的。探讨了堆积型铝土矿分带的形成机制,是原生矿层导致地貌动力平衡变化的结果。

岩溶高原地下水径流系统垂向分带

大量的矿产资源采掘、地质勘探、洞穴探测、示踪试验等揭露和观测研究发现地下水径流系统的分带性是客观存在的。根据含水层的埋藏条件、地下径流的空间形态、地下水动力性质、地下水循环深度和流程的差异,岩溶高原地下水径流系统垂向上可划分为:浅循环径流带、深循环径流带2大类,进一步划分为:表层径流带、垂向渗流带、季节波动带、潜水—承压水径流带及层状承压径流带、带状承压径流带6个分带。岩溶高原地下水径流系统分带主要由地层沉积旋回、地质构造切割及组合、地形地貌起伏变化、岩溶发育分带特性所决定。

贵州北部马鬃岭铝土矿床中富锂铝质粘土岩碎屑锆石U-Pb年龄、Lu-Hf同位素特征及其对锂源的制约

为研究贵州北部马鬃岭铝土矿床中富锂铝质粘土岩的物源体系及其锂的来源,对出露于大竹园组顶部的该类岩石进行了锆石U-Pb定年、Lu-Hf同位素及锆石微量元素分析。分析结果表明富锂铝质粘土岩中碎屑锆石普遍发育岩浆振荡环带,为造山作用/弧作用相关的岩浆岩类锆石。碎屑锆石U-Pb年龄从早泥盆世到太古宙(411~3001 Ma)均有分布,具627~879 Ma和925~1018 Ma两个主峰及539~602 Ma一个次峰。ε_(Hf)(t)值为-27.61~7.03之间,二阶段模式年龄(t_(DM2))分布在1242~3387 Ma之间。结合碎屑锆石U-Pb-Hf同位素、微量元素特征及区域地质对比,认为富锂铝质粘土岩中碎屑锆石最主要的初始物源区为南岭-云开地体、江南造山带西段新元古代岩浆岩,其锂可能来源于江南造山带西段桂北-黔东地区860~750 Ma的基性岩。

江西广昌头陂硅藻土矿床地质特征及成因

基于矿床地质特征,初步分析了江西广昌头陂硅藻土矿床的成因,提出了下一步勘查方向。头陂硅藻土矿赋存于新近系头陂组上段,呈层状和似层状,平面上呈面型展布并延伸至矿段外。上部矿层以圆筛藻属硅藻为主,下部矿层以羽纹目硅藻为优势。新近纪以来,头陂淡水湖泊盆地在温暖、湿润气候条件下,硅藻快速繁殖生长;中新世中晚期以来,盆地外围大面积的铝硅酸盐岩化学风化作用和少量火山灰飘落于水体中为硅藻土形成提供物质条件;硅藻死亡后,其硅质骨骸则保存下来形成硅藻淤泥,经过初步成岩后,便形成了硅藻土层。头陂地区硅藻土矿找矿标志为新近纪新地层和水平层理发育的浅色沉积岩。

世界砂岩型铀矿特征、产铀盆地模式及其演化

目的阐明世界主要国家砂岩型铀矿的分布、基本地质特征及产铀盆地模式。方法总结国内外相关文献并与目前实际研究成果相结合。结果研究总结得出了世界主要国家砂岩型铀矿的地质特征、主要的产铀盆地模式及其演化。结论世界主要国家砂岩型铀矿可基本分为6种产铀盆地模式,并呈有机-无机地质成矿作用相互演化的关系。