黔北务正道地区铝土矿矿化过程与稀土元素次生富集作用

第3 2卷 第1期 2 0 1 3年 1月 地质科技情报 G e o l o g i c a l S c i e n c e a n d T e c h n o l o g y I n f o r m a t i o n V o l . 3 2 N o . 1 J a n . 2 0 1 3 黔北务正道地区铝土矿矿化过程与 稀土元素次生富集作用 凌文黎1 a ,张亚男1 a ,张莹华1 a ,丁晓英1 a ,杜远生1 b (中国地质大学a .地质过程与矿产资源国家重点实验室; b .生物地质与环境地质国家重点实验室,武汉4 3 0 0 7 4 ) 铝土矿成矿作用是赤道湿热气候条件下含铝岩 石强烈化学风化和富集改造的结果,成矿作用的实 质是非成矿(杂质)元素从成矿体系中大量活化并分 离移出、而成矿元素发生相对富集的过程。了解铝 土矿矿床成矿过程中不同性质元素的活化、迁移和 贫化与富集行为,是研究铝土矿成矿条件、成矿机制 和移出元素次生富集成矿的核心内容,也是深化铝 土矿矿床勘查工作的理论基础。在贵州务正道地区 铝土矿成矿作用研究中,通过对不同基底岩系之上 发育的铝土矿剖面进行系统的地球化学示踪分析和 质量平衡计算,发现除少数高场强元素外,其他绝大 多数元素,包括成矿元素A l均发生了不同程度的 活化和迁移,并在矿床剖面不同部位形成了稀土元 素( R E E )的次生富集。 对栗园向斜大竹园矿区和新模向斜旦坪矿区钻 孔剖面(分别为Z K 8 2 0 8和Z K 1 3 3 1 6 )样品进行了主 量和微量元素分析,并对成矿过程中各元素的迁移 行为以及建立在质量平衡计算基础上的元素次生富 集和贫化作用进行了研究。研究显示,除高场强元 素N b 、 T a外,绝大部分元素均发生了明显的活化和 迁移,其中成矿元素A l在大竹园和旦坪矿区剖面 中的移出率最高可达3 0 %和2 0 % (质量分数,下 同) ,而其他大多数元素的移出比例更高,如K 2 O在 2个剖面成矿层中的移出率均高达9 7 % ~ 1 0 0 % 。 稀土元素在铝土矿的形成过程中同样发生了大 幅度的活化迁移,在大竹园矿区和旦坪矿区剖面中, 成矿层中轻稀土元素L a的迁出率分别为7 6 % ~ 9 5 %和8 8 % ~ 9 7 % 。在稀土元素中,重稀土元素的 迁移率明显低于轻稀土元素,如在大竹园矿区和旦 坪矿区剖面中, Y b的迁移率分别为5 1 % ~ 6 7 %和 5 0 % ~ 6 3 % 。 铝土矿系稀土元素的迁移与矿系基底关系密 切。大竹园矿系基底为志留系韩家店组泥质岩,而 旦坪矿区矿系基底为石炭系黄龙组灰岩。含矿岩系 和基底岩系元素的分配特征对比表明,发生迁移的 大多数元素于含矿岩系和基底岩系发生了不同程度 的次生富集作用,但由于基底岩系的差异,不同剖面 的元素富集行为存在区别,表现在元素次生富集的 程度和最强富集元素上。大竹园矿区剖面R E E的 富集发生于基底岩系中,其中L a 、 C e 、 E u和Y b的 富集倍数(相对于成矿源岩)分别为1 . 0 8 , 2 . 1 5 , 5 . 5 3和2 . 8 2倍;而旦坪矿区剖面R E E发生富集的 层位为含矿岩系底部的富铝黏土岩层,其中L a 、 C e 、 E u和Y b的富集倍数分别为1 1 . 9 , 1 4 . 9 , 1 0 . 7和 1 . 8 7倍。不同基底岩系的矿床剖面在R E E次生富 集的特征上区别明显:以韩家店组泥质岩为基底的 矿床,富集作用发生于基底岩系,主要富集中稀土元 素( S m - H o ) ;而以黄龙组灰岩为基底的矿床,富集 作用发生于与灰岩相邻含矿岩系底部,主要富集轻 -中稀土元素( L a - T b ) 。在R E E元素的富集程度 上,以黄龙组灰岩为基底的矿床明显高于以韩家店 组泥质岩为基底的矿床,如旦坪矿区含矿岩系底部 L a 、 C e和N d的质量分数分别高达8 5 5 × 1 0 - 6 , 2 2 3 6 × 1 0 - 6和9 9 5 × 1 0 - 6 ,即形成了明显矿化。 综上所述,务正道地区铝土矿矿化过程可导致 强烈的稀土元素次生富集,尤其是在以黄龙组灰岩 为基底的地区可能存在次生富集的R E E矿化。同 时, L i元素具有与轻稀土元素相似的活化和迁移行 为,在旦坪矿床剖面中的含矿层下部最高质量分数 可达2 2 8 2 × 1 0 - 6 ,属另一潜在的次生富集成矿元 素。