貴州修文比例壩鋁土礦與小山壩鋁土礦稀土特征對比

汪小勇，何金坪，楊 錦，張萬東

(貴州省地質礦產勘查開發(fā)局一〇五地質大隊，貴州 貴陽 550000)

1 區(qū)域及礦床地質特征

修文比例壩鋁土礦礦床大地構造位置處于揚子準地臺黔北臺隆遵義斷拱貴陽復雜構造變形區(qū)之次級構造河口背斜東段南東翼，屬于黔中—川南成礦帶南部修文鋁土礦成礦帶的一部分，毗鄰小山壩鋁土礦西面[1]。礦體產狀較平緩，在8(°)～25(°)之間，走向上呈南北向展布，傾向上向東延深，呈層狀、似層狀順層產出，鋁土礦層賦存于含礦巖系下石炭統(tǒng)九架爐組中下部(圖1)，其上覆地層為下石炭統(tǒng)擺佐組灰?guī)r，下伏地層為寒武系中上統(tǒng)婁山關群白云巖。據普查程度資料顯示[2]，鋁土礦南北方向長近900 m，寬近1 200 m，鋁土礦礦層Al2O3含量為51.46%～77.23%之間，A/S為1.83～23.99，Al2O3平均含量為66.20%，A/S為8.14，鋁土礦礦層厚1.40～7.20 m，平均厚4.67 m，鋁土礦礦石主要呈碎屑狀、致密塊狀自然類型，僅在礦區(qū)南部見半土狀類型鋁土礦。

2 稀土元素分析結果

用于本次研究的14件樣品分別采自比例壩鋁土礦3個鉆孔中，采集含礦巖系巖(礦)樣12件、下伏圍巖中山統(tǒng)婁山關群新鮮白云巖樣品2件。分析測試了La、Ce、Pr、Nd、Pm、Sm、Eu、Gd、Tb、Dy、Ho、Er、Tm、Yb、Lu等15個稀土元素。樣品送貴州省地質礦產中心實驗室進行稀土元素分析，采用等離子質譜法(ICP-MS)，檢測依據為JY/T015-1996，測試精度優(yōu)于10%，大部分數據精度優(yōu)于5%。對比引用小山壩鋁土礦的13件樣品引自文獻[3]，引用數據分析方法可靠，數據誤差小于5%～10%。分析結果及其特征見表1～2。

圖1 地層柱狀圖

表1 比例壩與小山壩鋁土礦床礦石及圍巖樣品稀土元素含量分析 ×10-6

注：①樣品數據為本次測試，測試于貴州省地質礦產中心實驗室；②數據來源于文獻[3]；③標準球粒隕石數據來源于文獻[4]。

3 稀土元素特征對比

3.1 比例壩鋁土礦稀土元素特征

鋁土礦石及圍巖樣品稀土元素結果表明：各類鋁土礦礦石樣品稀土元素總量∑REE=740.95×10-6～1269.67×10-6，均值為932.78×10-6；LREE/HREE=3.28～10.57，平均為9.07，輕稀土相對富集，重稀土虧損；(La/Yb)N=5.94～12.95，均值為10.30，反映輕稀土元素與重稀土元素之間分餾明顯；(La/Sm)N=3.28～5.46，均值為4.82，說明輕稀土元素內部分餾較明顯；(Gd/Yb)N=1.25～2.07，均值為1.60，表明重稀土元素內部分餾現象較弱；鋁土礦頂板粘土巖樣稀土總量∑REE為209.71×10-6～366.23×10-6，均值為315.02×10-6；LREE/HREE=10.51～10.88，均值為10.70，輕稀土元素相對重稀土元素富集明顯；(La/Yb)N=13.88～13.97，均值為13.93，輕稀土元素與重稀土元素之間分餾明顯；(La/Sm)N=5.80～6.11，均值為5.96，說明輕稀土元素內部分餾較弱；(Gd/Yb)N=1.56～1.84，均值為1.70，表明重稀土元素內部分餾現象較弱；鋁土礦底板粘土巖樣稀土總量∑REE為58.78×10-6～465.18×10-6，均值為245.17×10-6；REE/HREE=3.91～11.38，均值為6.12，輕稀土元素相對重稀土元素富集明顯；(La/Yb)N=3.27～12.61，均值為6.62，輕稀土元素與重稀土元素之間分餾明顯；(La/Sm)N=1.64～3.66，均值為2.61，說明輕稀土元素內部分餾較弱；(Gd/Yb)N=1.38～3.07，均值為2.07，表明重稀土元素內部分餾現象較弱；中上寒武統(tǒng)婁山關群白云巖稀土總量∑REE為29.91×10-6～37.71×10-6，均值為33.81×10-6；LREE/HREE=4.70～5.09，均值為4.90，表明輕稀土元素相對富集，重稀土元素虧損；(La/Yb)N=4.05～4.55，均值為4.30，反映輕稀土元素與重稀土元素之間分餾明顯;(La/Sm)N=2.12～2.19，均值為2.16，說明輕稀土元素內部分餾較明顯；(Gd/Yb)N=1.10～1.21，均值為1.16，表明重稀土元素內部分餾現象較弱。Ce在鋁土礦層中負異異常明顯，δCe=0.58～1.07，均值為0.75；在鋁土礦頂、底板粘土巖中Ce具負—弱正異常，δCe=0.69～1.51，均值為1.02；在中上寒武統(tǒng)婁山關群白云巖中(間接底板)，Ce具弱負異常，δCe=0.94～0.96，均值為0.95；鋁土礦層及頂底板巖石均具穩(wěn)定的Eu負異常，δEu=0.38～0.70，均值為0.55。稀土配分模式為中等右傾曲線。

表2 比例壩與小山壩鋁土礦床礦石及圍巖樣品稀土元素特征分析 10-6

3.2 小山壩鋁土礦稀土元素特征

據文獻[3]表明，小山壩鋁土礦礦石稀土元素總量各類礦石的稀土元素組成特征基本相似，其中以土狀鋁土礦礦石稀土總量為最高(∑REE為1 393.30×10-6)，LREE/HREE=6.97，反映輕稀土元素相對富集、重稀土虧損；(La/Yb)N、(La/Sm)N和(Gd/Yb)N分別為6.40、3.95和1.46，反映了輕、重稀土之間的分餾明顯，輕稀土元素內部分餾現象相對重稀土元素較明顯，稀土配分模式為中等右傾曲線(圖2)，Eu具明顯負異常(δEu=0.54)，Ce具明顯正異常(δCe=1.40)。礦層底板紫紅色鐵質粘土巖稀土總量較高(∑REE為553.60×10-6)，LREE/HREE=11.87，反映輕稀土元素相對富集、重稀土虧損；(La/Yb)N、(La/Sm)N和(Gd/Yb)N分別為12.91、4.83和1.69，稀土配分模式為中等右傾曲線(圖2，c)，Eu具明顯負異常(δEu=0.58)，Ce具弱負異常(δCe=0.97)。礦層頂板高嶺土粘土巖稀土總量∑REE=63.16×10-6～116.82×10-6，均值為89.99×10-6；LREE/HREE=3.53～6.43，平均為4.98，輕稀土富集，(La/Yb)N、(La/Sm)N和(Gd/Yb)N均值分別為4.22、2.91和1.13，稀土配分模式為中等平坦曲線，Eu具明顯負異常(δEu=0.65)，Ce具弱正異?；虍惓２幻黠@(δCe=1.04)；寒武系婁山關群風化后白云巖的稀土元素總量變化大(∑REE=75.22×10-6～341.80×10-6，均值為197.02×10-6)以輕稀土富集為特征(LREE/HREE均值為4.05)，Eu負異常明顯(δEu=0.62)，Ce具弱負異?；虍惓２幻黠@(δCe為0.58～0.96，均值0.83)。

3.3 稀土元素特征對比分析

比例壩鋁土礦巖(礦)石稀土總量∑REE(均值932.78×10-6)>鋁土礦層頂底板粘土巖∑REE(均值265.13×10-6)>中上寒武統(tǒng)婁山關群新鮮白云巖∑REE(均值33.81×10-6)；小山壩鋁土礦巖(礦)石稀土總量∑REE(均值522.22×10-6)>鋁土礦層底頂板粘土巖∑REE(均值244.53×10-6)>中上寒武統(tǒng)婁山關群分化殘留白云巖∑REE(均值197.02×10-6)，兩者均表明了稀土元素在鋁土礦層中明顯富集，下伏地層經風化后稀土總量明顯增高。

圖2 稀土配分模式為中等右傾曲線

Eu在比例壩鋁土礦與小山壩鋁土礦中均呈明顯負異常(δEu均值分別為0.53，0.62)；Ce在比例壩鋁土礦含礦巖系中呈弱負異?；蛉跽惓?δCe均值為0.99)，在小山壩鋁土礦中Ce具異常不明顯、弱正異?；蛎黠@正異常(δCe均值為1.04)。

兩者稀土配分曲線均與下伏中上寒武統(tǒng)婁山關群白云巖配分曲線相似。

4 討 論

4.1 成礦環(huán)境的探討

比例壩鋁土礦與小山壩鋁土礦中兩者的礦石均具有∑REE>礦層頂底板粘土巖∑REE>中上寒武統(tǒng)婁山關群白云巖∑REE特征，表明稀土元素明顯在鋁土礦中富集；兩者鋁土礦層中輕、重稀土元素分異明顯((La/Yb)N均值分別為10.30、11.95)。據研究表明，認為在熱帶、亞熱帶濕潤氣候條件下，容易使稀土元素發(fā)生活化運移，稀土元素間的分異往往較明顯[5]，又據古地磁測試結果[4,6]，黔中地區(qū)當時屬于北半球赤道附近潮濕多雨的熱帶氣候區(qū)。以上證據均佐證了區(qū)內鋁土礦形成于溫暖濕潤氣候條件下。

比例壩鋁土礦與小山壩鋁土礦中Eu自底板至含礦巖系均顯呈明顯負異常(δEu均值分別為0.53/0.62)，Eu虧損表明當時的沉積環(huán)境為氧化環(huán)境。

4.2 成礦物質來源的探討

本區(qū)鋁土礦屬于古風化殼沉積型鋁土礦，目前普遍認為，沉積型鋁土礦是由某些基底巖石，在濕熱氣候條件下，經紅土化或鈣紅土化作用形成的[7]。

從稀土配分曲線及其特征表明(圖2)，比例壩鋁土礦與小山壩礦石樣與底板中上寒武統(tǒng)婁山關群白云巖具有相似的稀土配分曲線特征。說明本區(qū)鋁土礦礦源可能來自基底碳酸鹽巖。

5 結 論

1)修文比例壩鋁土礦床與小山壩鋁土礦具有基本一致的稀土元素地球化學特征，鋁土礦中稀土元素明顯富集，輕、重稀土分異程度十分明顯，輕稀土富集、重稀土虧損。

2)稀土元素配分曲線及特征表明，修文比例壩鋁土礦床與小山壩鋁土礦形成于溫濕氧化沉積環(huán)境；鋁土礦礦石稀土配分與下伏婁山關群白云巖相似，證明鋁土礦礦源可能來自下伏白云巖。