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REEs3+和Ca2+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。

滇中下二叠统倒石头组富锂黏土岩系锂的赋存状态及富集机制研究

战略性关键金属锂是重要的新能源金属。近期发现的碳酸盐黏土型锂矿床具有储量大、开采成本低等特点,将成为我国锂矿资源开发的又一重要方向。然而,该新发现的锂矿床存在锂的赋存状态和富集机制不明的问题,严重阻碍了对该类型锂资源的评价、预测及综合开发利用。本文以西南地区滇中碳酸盐黏土型锂矿为研究对象,利用X射线衍射(XRD)、扫描电镜-能谱(SEM-EDX)分析了富锂黏土岩的矿物成分和形态。在此基础上,采用聚焦离子束(FIB)切片结合飞行时间二次离子质谱仪(TOF-SIMS)的方法分析了富锂黏土岩微米尺度上的元素分布特征。结果表明,Li的富集区域与Si和Mg吻合,指示Li的载体矿物为富Mg黏土矿物。基于透射电镜(TEM)和能谱(TEM-EDX)分析了FIB切片横截面纳米尺度上的元素分布和矿物组成特征,鉴定出富Li矿物为蒙皂石或锂绿泥石。综合滇中碳酸盐黏土型锂矿的地质背景、矿物学和地球化学特征,推测碳酸盐岩风化过程中形成了Li的载体矿物——蒙皂石,蒙皂石在风化-沉积过程中结合Li,并在成岩阶段转化为锂绿泥石。本研究获得的认识进一步丰富和完善了碳酸盐黏土型锂矿的成矿模型。

Metallogenic Model of Bauxite in Central Guizhou Province:an Example of Lindai Deposit

The bauxites in central Guizhou are hosted by the Lower Carboniferous Jiujialu Formation.Geochemistrial characteristics of the Lindai bauxite deposit indicate that the underlying Shilengshui Formation dolomite is the precursor rock of mineral resources.Weathering simulation experiments show that Si is most likely to migrate with groundwater,the migration rate of which is several magnitude higher than Al and Fe under nature conditions （pH=3-9）.The neutral and acid nonreducing condition is the most conducive to the Al rich and Si removal,while the acid reducing conditions is the most conducive to the Al rich and Fe removal.In the process of bauxite formation,coal beds overlying the Al-bearing rock series or other rock formation rich in organic materials can produce acid reducing groundwater,which are important for the bauxite formation.Finally,propose the metallogenic model of the bauxite in central Guizhou Province and put forward three new words which are ＂original bauxite material＂,＂bauxite material＂ and ＂original bauxite＂.