黔北新民铝土矿中稀土富集地质特征及其富集机制研究

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铝土矿作为世界大宗矿产之一,国内外学者先后在不同领域(地质、工业提取、商业利用)对铝土矿及其伴生资源开展了大量的研究工作。但在地质领域上,对于Al、REE是否具有同源性,含矿岩系稀土分布规律与直接顶、底板地质特征之间的耦合关系等方面的报道成果鲜少。本文通过前期工作取得的认识,选取贵州具有代表性的黔北新民铝土矿,使用薄片鉴定、扫描电镜、X射线分析(XRD)、电子探针、地球化学等技术手段,开展黔北新民铝土矿中的稀土富集地质特征及其富集机制的相关研究工作;相对侧重于新民铝土矿Al、REE是否具有同源性,含矿岩系稀土底部富集的影响因素等科学问题的探讨。基于上述手段及内部资料,结合前人的研究成果,主要取得了以下认识。在稀土富集地质特征方面:含矿岩系稀土空间富集位置,与直接底板的岩溶古地貌、古流域,和直接顶板炭质泥岩或劣质煤线的厚度、分布面积及沉积环境密切相关。而随着风化作用的增强,在“母岩→矿化地质体→各类型铝土矿”的演变过程中,稀土前期富集后期亏损。虽然在各类型铝土矿中,稀土的富集特征略有差异。但在同类型铝土矿中,各样品的稀土总量的差异明显,以半土-土状、鲕豆状两自然类型铝土矿最为突出,其主要与淋滤作用强弱、氧化还原环境及水体相对振荡频率高低等因素有关。作为岩矿石基本组成单元——矿物而言,矿物和矿物组合与稀土富集具有“含独高稀、鲕绿富稀、豆状少稀、高铝贫稀”的表征关系特征,其受到矿物的主要阳离子与稀土阳离子之间离子势相近程度的内因影响。在稀土富集机制方面:通过矿物成因分析、稀土元素地球化学特征相似及投图法(Ni-Cr、Ti O2-Zr、δCe-δEu、Sr/Cu-∑REE、Sr/Ba-∑REE、δCe-∑REE)等分析方法,并结合前人研究成果。认为新民铝土矿Al、REE最终物源可能具有一致性,但直接物源存在略微的差异,Al主要来源于韩家店群泥岩;而REE来源以韩家店群泥岩为主,黄龙组灰岩为辅。而在赋存特征上稀土元素不仅以独立矿物和含铈混合物的形式存在,也可能以类质同象或离子吸附的形式赋存于层状硅酸盐矿物表面、层间域及晶格内,且富稀土的锆石、金红石等重矿物,亦是其重要载体。虽然含矿岩系形成于温湿与干热气候更替、海陆过渡及氧化还原不断交替的环境中,但在干热气候、海相沉积及还原环境中,其伴生稀土元素更易富集。因此,在研究区稀土物质来源基本相同的背景下,含矿岩系稀土底部富集程度受到直接顶、底板地质特征,含矿岩系岩石学特征(岩矿石组构、类型及矿物或矿物组合),稀土赋存状态及其富集环境等因素的综合影响,共同决定了其底部富集“勺状”分布特征规律。同时,上述的相关研究成果或认识,为研究区的富稀土地质体空间分布特征及其资源潜力分析工作,提供一定的理论支撑并具有重要的参考意义。可得研究区下比上矿化段不仅在富稀土地质体的空间分布特征方面复杂,且其伴生稀土资源潜力比上矿化段大。
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