王正江，郭婷婷，俞賽贏，2，，程琰勛，張春波，張宇棟

(1.昆明理工大學(xué)國土資源工程學(xué)院，云南　昆明　650093；2.云南省地質(zhì)調(diào)查院，云南　昆明　650216；3.武警黃金第十支隊，云南　昆明　637350)

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云南會澤大黑山鋁土礦地球化學(xué)特征及其物源分析

王正江1，郭婷婷1，俞賽贏1，2，3，程琰勛3，張春波3，張宇棟1

(1.昆明理工大學(xué)國土資源工程學(xué)院，云南昆明650093；2.云南省地質(zhì)調(diào)查院，云南昆明650216；3.武警黃金第十支隊，云南昆明637350)

大黑山鋁土礦賦存于上二疊統(tǒng)宣威組底部，下伏地層為峨眉山玄武巖。礦石結(jié)構(gòu)主要以泥晶結(jié)構(gòu)為主，具有少量鮞狀、粒屑結(jié)構(gòu)。礦石構(gòu)造以致密塊狀構(gòu)造為主，局部呈層狀、似層狀。鋁土礦石中Al2O3與Fe2O3、SiO2呈現(xiàn)較好的負(fù)相關(guān)關(guān)系，TiO2與Zr、Hf、Nb、Ta相關(guān)性較好，Zr-Hf、Nb-Ta的相關(guān)性擬合度很高。鋁土礦與峨眉山玄武巖樣品具有相似的稀土元素配分模式。綜合穩(wěn)定元素相關(guān)性、微量元素及稀土元素標(biāo)準(zhǔn)化圖解、lgNi和lgCr二元圖解等分析方法對大黑山鋁土礦的成礦物質(zhì)來源進(jìn)行探討，研究結(jié)果表明鋁土礦的成礦物質(zhì)來源主要來自峨眉山玄武巖。

鋁土礦；地球化學(xué)；成礦物質(zhì)來源；會澤大黑山

我國鋁土礦的主要成礦時代為石炭紀(jì)和二疊紀(jì)、石炭紀(jì)鋁土礦大多分布于華北準(zhǔn)地臺上，如山西、河南等地；二疊紀(jì)鋁土礦則分布于揚(yáng)子和華南準(zhǔn)地臺上，如云南、貴州等地[1-3]。云南省會澤縣處于揚(yáng)子準(zhǔn)地臺南部，本次研究的鋁土礦主要分布于會澤縣新街鄉(xiāng)大黑山地區(qū)，礦化層位為上二疊統(tǒng)宣威組，下伏巖層為峨眉山玄武巖。含鋁礦物主要有三水鋁石、膠鋁石等，礦體以層狀、似層狀產(chǎn)出，屬于沉積型鋁土礦。

1　礦床特征

大黑山鋁土成礦帶主要位于云南省會澤縣新街鄉(xiāng)朱家村一帶，構(gòu)造位置上位于揚(yáng)子地臺西部的小米落向斜南東翼。研究區(qū)地層出露較齊全，除白堊系、上寒武統(tǒng)-下泥盆統(tǒng)缺失外，自震旦系至第四系均有分布。區(qū)內(nèi)出露的主要地層由老到新有：上二疊統(tǒng)峨眉山玄武巖組(P3e)、宣威組(P3x)和下三疊統(tǒng)飛仙關(guān)組(T1f)等(圖1)。

含礦巖系為上二疊統(tǒng)宣威組(P3x)底部的鋁土質(zhì)泥巖。這一層鋁土質(zhì)泥巖底部與峨眉山玄武巖第四段(P3e4)頂部呈平行不整合接觸關(guān)系，其頂部與宣威組(P3x)泥巖(部分地段為鋁土礦或鐵質(zhì)泥巖)呈過渡關(guān)系，相當(dāng)于古風(fēng)化間斷性質(zhì)的層位。

會澤大黑山鋁土礦含礦巖系宣威組地層走向北東，傾向北西，在研究區(qū)呈條帶狀分布。礦化點出露較好的位置位于新街鄉(xiāng)朱家村，沿大黑山西北坡產(chǎn)出，構(gòu)造位置為小米落向斜南東翼。鋁土礦在區(qū)域上斷續(xù)出露，有一定規(guī)模，產(chǎn)出層位穩(wěn)定，礦體賦存于宣威組底部，受層位控制作用明顯(圖1)，主要成礦期為晚二疊世。

宣威組為一套陸相含煤建造，含礦層位巖性變化不大，由底至頂分別為礫巖或暗紫色泥巖、灰白色鋁土巖、鋁土質(zhì)泥巖、粉砂巖、泥質(zhì)細(xì)砂巖和黑色炭質(zhì)泥巖，夾1～2層可采煤層以及灰黃色泥巖、粉砂巖。

研究區(qū)鋁土礦體呈層狀、致密塊狀，厚1.64～4.95m，平均厚3.41m，長約5600m。礦石顏色以灰白色為主，局部見暗紫色、紫紅色。致密塊狀構(gòu)造，粒屑、鮞狀、泥晶結(jié)構(gòu)。斷口似貝殼狀、土狀，易碎裂成碎塊(圖2)。礦物成分主要為膠鋁石、水鋁石，還有少量粘土礦物、鐵質(zhì)等。Al2O3含量一般為35%左右，最高者達(dá)71.13%；SiO2含量一般為20%左右，最高者達(dá)41.3%。A/S比值一般為2，最佳者為20.2。

圖1會澤大黑山鋁土礦地質(zhì)圖

Fig.1Tectonic setting of the Daheishan bauxite deposit in Huize, Yunnan

本區(qū)鋁土礦石含鋁礦物組合主要由三水鋁石組成，屬于三水鋁型礦石。礦石的礦物成分主要由三水鋁石、膠鋁石、鐵泥質(zhì)組成，其次還有少量的粘土礦物[10]。鋁土礦顏色變化較有規(guī)律，往南西向以紫紅色、暗紫色為主，灰白色礦石極少，而往北東向則以灰白色為主，這說明南西向的鋁土礦因鐵質(zhì)含量增加而呈現(xiàn)出暗紫色和紫紅色，而北東向的鋁土礦Al、Si含量較高，F(xiàn)e含量少。

2　樣品與測試方法

本次研究在會澤縣新街鄉(xiāng)大黑山地區(qū)上二疊統(tǒng)宣威組的鋁土礦層出露點的剝土工程剖面中進(jìn)行了采樣。在地表剝土工程中采集了7件鋁土礦樣品，對其進(jìn)行了主量、微量和稀土元素的分析，鋁土礦樣品測試工作由云南省核工業(yè)二〇九地質(zhì)大隊完成。對峨眉山玄武巖第四段也采集了8件樣品，對這8件玄武巖樣品選取了兩件樣品的測試結(jié)果作為代表進(jìn)行分析研究，野外編號分別為U9、U11。玄武巖樣品測試工作是由國土資源部昆明礦產(chǎn)資源監(jiān)督檢測中心完成。

在鋁土礦樣品元素分析中，微量元素(Be、Cs、Li、Sr、Ta、W、Tl、Th、U、Cr)和稀土元素由等離子體發(fā)射質(zhì)譜儀PE300X測定， 氧化物(CaO、K2O、MgO、Na2O、TiO2、P2O5、MnO)由等離子體發(fā)射光譜儀ICPA6300測定，微量元素(V、Co、Ni、Rb、Zr、Nb)由X射線熒光光譜儀Axios測定。主量元素的檢出限≤0.05×10-2，微量元素和稀土元素的檢出限≤0.002×10-6。

3　地球化學(xué)特征

3.1主量元素

鋁土礦體主量元素氧化物為Al2O3(34.49%～53.56%)、SiO2(13.82%～44.08%)、TiO2(1.91%～10.3%)、Fe2O3(0.10%～5.24%)和FeO(0.30%～19.38%)。堿金屬和堿土元素的氧化物的含量分別為K2O(0.12%～0.55%)、Na2O(0.14%～0.22%)，CaO(0.11%～0.47%)，MgO(0.05%～0.68%)，MnO和P2O5含量很低。通過分析研究發(fā)現(xiàn)，鋁土礦體主量元素氧化物含量數(shù)值較高，但同時值域范圍變化起伏較大。其堿金屬和堿土元素的氧化物含量低，范圍變化不大。

從鋁土礦的主量元素Al2O3-Fe2O3、Al2O3-SiO2二元相關(guān)性圖解可以看出，Al2O3和Fe2O3、Al2O3和SiO2表現(xiàn)出一種負(fù)相關(guān)性，這說明Fe2O3和SiO2的含量隨著Al2O3的富集而降低(圖3)。

3.2微量元素

在礦體所含的微量元素中，除V為(112.5～586.7)×10-6，Nb為(102.16～498.27)×10-6，Zr為(766.4～2564.20)×10-6，含量均較高外，其余微量元素含量均較低。

從原始地幔標(biāo)準(zhǔn)化圖解(圖4a)可以看到，鋁土礦與玄武巖的元素富集與虧損規(guī)律有一定相似性：富集Zr、Nb、Ta、Th、U元素，虧損Cr和W元素。在大陸上地殼標(biāo)準(zhǔn)化圖解(圖4b)中，鋁土礦與峨眉山玄武巖有相似的配分曲線：均明顯富集Be、Th、V、Zr、Nb、Ta、U等元素，虧損Cs、Sr等元素。通過相關(guān)性研究表明，鋁土礦體中TiO2分別與Zr、Hf、Nb、Ta相關(guān)性較好，而且Zr-Hf、Nb-Ta的相關(guān)性擬合度很高(圖5)，說明Ti和Zr、Hf、Nb、Ta元素表現(xiàn)出相同的地球化學(xué)行為，這幾種元素在研究區(qū)鋁土礦成礦、礦化的過程中都很穩(wěn)定[11]。

圖2大黑山鋁土礦粒屑、鮞狀、泥晶結(jié)構(gòu)的顯微照片和野外露頭界線特征照片

a.粒屑結(jié)構(gòu)(正交偏光)；b.鮞狀結(jié)構(gòu)(單偏光)；c.泥晶結(jié)構(gòu)(單偏光)；d.朱家村剖面鋁土礦界線特征

Fig.2Field features and photomicrographs of the bauxite ores from the Daheishan bauxite deposit in Huize, Yunnan

圖3大黑山鋁土礦Al2O3-Fe2O3、Al2O3-SiO2二元相關(guān)性圖解

Fig.3Al2O3vs. Fe2O3diagram (a) and Al2O3vs. SiO2diagram (b) of the bauxite ores from the Daheishan bauxite deposit in Huize, Yunnan

圖4大黑山鋁土礦和玄武巖的原始地幔(a)、上地殼(b)標(biāo)準(zhǔn)化微量元素圖

(原始地幔標(biāo)準(zhǔn)化數(shù)據(jù)來自Sun and McDonough，1995[12]；上地殼標(biāo)準(zhǔn)化數(shù)據(jù)來自 Rudnick and Gao，2003[13])

Fig.4Primitive mantle-normalized (a) and upper continental crust-normalized REE distribution patterns for the bauxite ores and basalt samples from the Daheishan bauxite deposit in Huize, Yunnan (a: after McDonough and Sun et al., 1989; b: Rudnick and Gao, 2003)

圖5TiO2-Zr(a)、TiO2-Ta(b)、TiO2-Nb(c)、TiO2-Hf(d)及Nb-Ta(e)、Zr-Hf(f)二元相關(guān)性圖解

Fig.5 TiO2-Zr (a), TiO2-Ta (b), TiO2-Nb (c), TiO2-Hf (d), Nb-Ta (e) and Zr-Hf (f) diagrams for the Daheishan bauxite deposit in Huize, Yunnan

3.3稀土元素

大黑山地區(qū)鋁土礦稀土元素總量(∑REE)、輕稀土元素含量總和(∑LREE)和重稀土元素含量總和(∑HREE) 的范圍變化較大。稀土元素總量為(62.27～1729.63)×10-6，均值為524.45×10-6；輕稀土元素含量為(55.56～1208.74)×10-6，均值為491.21×10-6；重稀土元素含量為(6.71～70.89)×10-6，均值為33.24×10-6。從分析數(shù)據(jù)可以看出，鋁土礦輕稀土元素含量明顯高于重稀土元素含量，輕重稀土比值(∑LREE/∑HREE)為5.57～42.58，很明顯富集輕稀土元素。玄武巖樣品的稀土元素總含量(∑REE)為473.96×10-6，∑LREE平均值為211.37×10-6，∑HREE平均值為25.62×10-6，∑LREE/∑HREE值為8.25。由玄武巖樣品的∑LREE/∑HREE=8.25≥1，所以峨眉山玄武巖同樣富集輕稀土元素，與鋁土礦數(shù)據(jù)分析得出的結(jié)論基本一致，富輕、貧重。

同樣，在鋁土礦、玄武巖的球粒隕石標(biāo)準(zhǔn)化曲線(圖6)中，鋁土礦與峨眉山玄武巖配分曲線趨勢一致，輕稀土元素含量略高于重稀土元素含量，二者都是富輕稀土元素、貧重稀土元素。

圖6大黑山鋁土礦、玄武巖的球粒隕石標(biāo)準(zhǔn)化稀土元素圖(球粒隕石標(biāo)準(zhǔn)化數(shù)據(jù)引自Sun and McDonough，1989[14])

Fig.6Chondrite-normalized REE distribution patterns for the bauxite ores and basalt samples from the Daheishan bauxite deposit in Huize, Yunnan (after Sun and McDonough et al., 1989)

鋁土礦中銪異常(Eu/Eu*)的值域范圍為0.31～1.05，平均值為0.73。玄武巖樣品中的銪異常(Eu/Eu*)也表現(xiàn)出正異常，其均值為1.02。鈰元素異常(Ce/Ce*)在鋁土礦樣品中的值域范圍為0.83～2.54，大多數(shù)呈鈰元素正異常，平均值為1.23。在玄武巖樣品中的鈰元素異常(Ce/Ce*)均值為0.95，Ce元素表現(xiàn)出負(fù)異常。

總體上，大黑山地區(qū)鋁土礦與玄武巖的稀土元素球粒隕石標(biāo)準(zhǔn)化曲線從形態(tài)上可以看出二者具有相近的趨勢，而且礦體曲線大多都靠近玄武巖曲線，表明兩者有很近的親緣關(guān)系。鋁土礦中的稀土元素大多都來自下伏峨眉山玄武巖。

4　成礦物質(zhì)來源

大黑山鋁土礦含礦層位為上二疊統(tǒng)宣威組，其產(chǎn)出于宣威組底部，礦體以層狀、致密塊狀產(chǎn)出，與下伏峨眉山玄武巖呈平行不整合接觸關(guān)系。礦石顏色以灰白色為主，局部見暗紫色、紫紅色。礦體表面受風(fēng)化作用強(qiáng)烈，易碎裂成碎塊，但大部分礦體以層狀、似層狀覆于峨眉山玄武巖之上，其成礦類型為沉積型鋁土礦。

在微量、稀土元素標(biāo)準(zhǔn)化曲線中，無論是原始地幔、上地殼還是球粒隕石，鋁土礦與玄武巖都表現(xiàn)出相似的曲線形態(tài)，表明大黑山鋁土礦的沉積成礦與下伏峨眉山玄武巖有著緊密的聯(lián)系。晚二疊世(華力西早期)基性巖漿強(qiáng)烈噴溢形成的玄武巖在地表經(jīng)風(fēng)化作用(物理、化學(xué)分解)形成風(fēng)化殼，形成的水鋁石礦物碎屑與其它風(fēng)化產(chǎn)物一起，在后來的海侵作用下經(jīng)短距離搬運(yùn)至沉積盆地中，被搬進(jìn)沉積盆地的風(fēng)化產(chǎn)物或礦物碎屑在成巖作用下沉積成礦[4]。在這個過程中，峨眉山玄武巖為鋁土礦提供了大部分的成礦元素。微量元素特征表明，Ti和Zr、Hf、Nb、Ta等元素在研究區(qū)鋁土礦成礦、礦化的過程中都很穩(wěn)定。稀土元素特征表明，鋁土礦中的稀土元素大多來自峨眉山玄武巖。

圖7大黑山鋁土礦母巖的LogCr-LogNi濃度值二元圖解(底圖據(jù) Schroll and Sauer，1968[15]；□表示母巖類型)

Fig.7LogCr-LogNi diagram for the parent rocks of the Daheishan bauxite deposit (after Schroll and Sauer,1968)

鋁土礦樣品中Cr、Ni值變化范圍較小，Cr值介于(36.8～151)×10-6，均值為100×10-6，Ni值介于(34.6～129.8)×10-6，均值為62.4×10-6。從LgCr-LgNi圖(圖7)可以看出，鋁土礦投在紅土型鋁土礦和喀斯特型鋁土礦之間，接近玄武巖區(qū)，表明其物質(zhì)來源與玄武巖有緊密關(guān)系，但不排除其它巖石對其有一定的影響[16]。

綜合以上分析，在成礦作用過程中，峨眉山玄武巖為鋁土礦沉積成礦提供了大部分物質(zhì)來源，為該區(qū)鋁土礦的主要物源。

5　結(jié)論

云南省會澤地區(qū)大黑山鋁土礦產(chǎn)于上二疊統(tǒng)宣威組底部，以層狀、似層狀或透鏡狀產(chǎn)出，在研究區(qū)總體上呈條帶狀展布。礦石顏色多呈灰、灰白色。礦石結(jié)構(gòu)有泥晶、鮞狀、粒屑結(jié)構(gòu)，斷口似貝殼狀、土狀，易碎裂成碎塊。礦石構(gòu)造大多以致密塊狀構(gòu)造為主。礦物成分主要為膠鋁石、水鋁石，還有少量粘土礦物、鐵質(zhì)等。

該區(qū)鋁土礦礦體中常量元素主要由SiO2、TiO2、Al2O3、FeO組成，在二元相關(guān)性圖解中Al2O3分別與SiO2、TiO2呈現(xiàn)出較好的負(fù)相關(guān)性。通過地球化學(xué)分析研究表明，礦體富輕稀土、貧重稀土元素。在成礦過程中，富集Be、Th、V、Zr、Hf、Nb、Ta、U等元素，而虧損Cs、Sr等元素。微量元素Zr-Hf、Nb-Ta分別顯示很好的正相關(guān)性，這說明，Ti和Zr、Hf、Nb、Ta元素表現(xiàn)出相同的地球化學(xué)行為，在研究區(qū)鋁土礦成礦、礦化的過程中都很穩(wěn)定。通過微量、稀土元素標(biāo)準(zhǔn)化圖解、二元相關(guān)性圖解以及LgCr-LgNi圖解等分析研究表明，峨眉山玄武巖為該區(qū)鋁土礦的主要物源。

該區(qū)鋁土礦產(chǎn)于上二疊統(tǒng)宣威組底部，找礦時應(yīng)基于巖性、層位，由朱家村鋁土礦向南、向北巖層追索，有望發(fā)現(xiàn)儲量更大的鋁土礦床。

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Geochemistry and provenance analysis of the Daheishan bauxite deposit in Huize, Yunnan

WANG Zheng-jiang1， GUO Ting-ting1， YU Sai-ying1,2,3， CHENG Yan-xun3， ZHANG Chun-bo3， ZHANG Yu-dong1

(1.FacultyofLandandResourceEngineering,KunmingUniversityofScienceandTechnology,Kunming650093,Yunnan,China; 2.YunnanInstituteofGeologicalSurvey,Kunming650216,Yunnan,China; 3.No.10GoldExplorationParty,ChineseArmedPoliceForce,Kunming637350,Yunnan,China)

The Daheishan bauxite deposit in Huize, Yunnan resides in the basal part of the Upper Permian Xuanwei Formation underlain by the Emeishan basalts. The bauxite ores from the Daheishan deposit display micritic, oolitic and granular textures, and densely massive, stratified and stratoid structures. There are both negative correlations between Al2O3and Fe2O3, and Al2O3and SiO2and good correlations between TiO2and Zr, Hf, Nb and Ta, Zr and Hf, Nb and Ta. The bauxite and basalt samples in this study exhibit similar normalized distribution patterns. The ore-forming matter may be derived from the underlying Emeishan basalts, as indicated by LogNi and LogCr diagram.

bauxite; geochemistry; provenance; Daheishan in Huize

1009-3850(2016)01-0023-07

2015-08-02； 改回日期： 2015-10-12

王正江(1990-)，男，碩士研究生，礦產(chǎn)普查與勘探專業(yè)，研究方向：區(qū)域地質(zhì)礦產(chǎn)調(diào)查研究。E-mail：wzj2013201012@163.com

西南華南重點地區(qū)地質(zhì)礦產(chǎn)調(diào)查評價項目(12120113072100)

P618.45

A