稀土-锆(铪)-铌(钽)-镓的活化、迁移和富集机理——以务正道地区上二叠统吴家坪组煤系为例

对务川—正安—道真(务正道)地区桥溪河矿区上二叠统吴家坪组底部煤系进行了系统的矿物学和地球化学测试和分析,以便查明煤系战略性金属的活化、迁移和富集过程,并评价其综合利用潜力。依据矿物组成和高岭石的结晶程度,自上而下确定了4个矿物组合层段(层A、层B、层C和层D)。层A(煤层顶板)的矿物主要由方解石、石英和伊利石组成;层B(煤层)由高岭石、黄铁矿、黄钾铁矾和伊/蒙混层组成;层C(直接底板黏土岩)由有序高岭石组成;层D(间接底板黏土岩)由无序高岭石组成。REY,Zr(Hf),Nb(Ta),Ga的质量分数由高到低依次是:层C+D>层B>层A。层A,B,C和D中的REY分别赋存于磷灰石、独居石、锆石+高岭石、高岭石+磷酸盐矿物中。层A,B中的Nb(Ta)和Zr(Hf)主要赋存于锆石和钛矿物中,层C,D中则主要赋存于锆石中。层A,B碎屑物质主要来源于峨眉山玄武岩和少量的碱性火山灰,层C黏土岩起源于过碱质中酸性火山灰的沉降和蚀变,层D黏土岩起源于碱性基性火山灰的沉降和蚀变。煤系剖面中REY,Zr(Hf)和Nb(Ta)的活化、迁移和富集受控于载体矿物的控制:①Zr(Hf)和Nb(Ta)主要赋存于耐蚀变性的锆石或钛矿物中,水/岩作用过程中Zr(Hf)和Nb(Ta)无明显的活化、迁移和分异,故它们的分布受控于火山灰性质(过碱质、中酸性火山灰)和输入量的控制;②REY主要来源于火山碎屑或峨眉山玄武岩,水/岩作用过程中容易解离出来而随溶液迁移和沉淀,引起REY质量分数和REY地化参数的不均匀分布。煤层(层B)和黏土岩(层C+D)可作为REY-Zr(Hf)-Nb(Ta)-Ga的潜在来源,可考虑综合勘探和利用。