贵州修文比例坝铝土矿与小山坝铝土矿稀土特征对比

汪小勇，何金坪，杨 锦，张万东

(贵州省地质矿产勘查开发局一〇五地质大队，贵州 贵阳 550000)

1 区域及矿床地质特征

修文比例坝铝土矿矿床大地构造位置处于扬子准地台黔北台隆遵义断拱贵阳复杂构造变形区之次级构造河口背斜东段南东翼，属于黔中—川南成矿带南部修文铝土矿成矿带的一部分，毗邻小山坝铝土矿西面[1]。矿体产状较平缓，在8(°)～25(°)之间，走向上呈南北向展布，倾向上向东延深，呈层状、似层状顺层产出，铝土矿层赋存于含矿岩系下石炭统九架炉组中下部(图1)，其上覆地层为下石炭统摆佐组灰岩，下伏地层为寒武系中上统娄山关群白云岩。据普查程度资料显示[2]，铝土矿南北方向长近900 m，宽近1 200 m，铝土矿矿层Al2O3含量为51.46%～77.23%之间，A/S为1.83～23.99，Al2O3平均含量为66.20%，A/S为8.14，铝土矿矿层厚1.40～7.20 m，平均厚4.67 m，铝土矿矿石主要呈碎屑状、致密块状自然类型，仅在矿区南部见半土状类型铝土矿。

2 稀土元素分析结果

用于本次研究的14件样品分别采自比例坝铝土矿3个钻孔中，采集含矿岩系岩(矿)样12件、下伏围岩中山统娄山关群新鲜白云岩样品2件。分析测试了La、Ce、Pr、Nd、Pm、Sm、Eu、Gd、Tb、Dy、Ho、Er、Tm、Yb、Lu等15个稀土元素。样品送贵州省地质矿产中心实验室进行稀土元素分析，采用等离子质谱法(ICP-MS)，检测依据为JY/T015-1996，测试精度优于10%，大部分数据精度优于5%。对比引用小山坝铝土矿的13件样品引自文献[3]，引用数据分析方法可靠，数据误差小于5%～10%。分析结果及其特征见表1～2。

图1 地层柱状图

表1 比例坝与小山坝铝土矿床矿石及围岩样品稀土元素含量分析 ×10-6

注：①样品数据为本次测试，测试于贵州省地质矿产中心实验室；②数据来源于文献[3]；③标准球粒陨石数据来源于文献[4]。

3 稀土元素特征对比

3.1 比例坝铝土矿稀土元素特征

铝土矿石及围岩样品稀土元素结果表明：各类铝土矿矿石样品稀土元素总量∑REE=740.95×10-6～1269.67×10-6，均值为932.78×10-6；LREE/HREE=3.28～10.57，平均为9.07，轻稀土相对富集，重稀土亏损；(La/Yb)N=5.94～12.95，均值为10.30，反映轻稀土元素与重稀土元素之间分馏明显；(La/Sm)N=3.28～5.46，均值为4.82，说明轻稀土元素内部分馏较明显；(Gd/Yb)N=1.25～2.07，均值为1.60，表明重稀土元素内部分馏现象较弱；铝土矿顶板粘土岩样稀土总量∑REE为209.71×10-6～366.23×10-6，均值为315.02×10-6；LREE/HREE=10.51～10.88，均值为10.70，轻稀土元素相对重稀土元素富集明显；(La/Yb)N=13.88～13.97，均值为13.93，轻稀土元素与重稀土元素之间分馏明显；(La/Sm)N=5.80～6.11，均值为5.96，说明轻稀土元素内部分馏较弱；(Gd/Yb)N=1.56～1.84，均值为1.70，表明重稀土元素内部分馏现象较弱；铝土矿底板粘土岩样稀土总量∑REE为58.78×10-6～465.18×10-6，均值为245.17×10-6；REE/HREE=3.91～11.38，均值为6.12，轻稀土元素相对重稀土元素富集明显；(La/Yb)N=3.27～12.61，均值为6.62，轻稀土元素与重稀土元素之间分馏明显；(La/Sm)N=1.64～3.66，均值为2.61，说明轻稀土元素内部分馏较弱；(Gd/Yb)N=1.38～3.07，均值为2.07，表明重稀土元素内部分馏现象较弱；中上寒武统娄山关群白云岩稀土总量∑REE为29.91×10-6～37.71×10-6，均值为33.81×10-6；LREE/HREE=4.70～5.09，均值为4.90，表明轻稀土元素相对富集，重稀土元素亏损；(La/Yb)N=4.05～4.55，均值为4.30，反映轻稀土元素与重稀土元素之间分馏明显;(La/Sm)N=2.12～2.19，均值为2.16，说明轻稀土元素内部分馏较明显；(Gd/Yb)N=1.10～1.21，均值为1.16，表明重稀土元素内部分馏现象较弱。Ce在铝土矿层中负异异常明显，δCe=0.58～1.07，均值为0.75；在铝土矿顶、底板粘土岩中Ce具负—弱正异常，δCe=0.69～1.51，均值为1.02；在中上寒武统娄山关群白云岩中(间接底板)，Ce具弱负异常，δCe=0.94～0.96，均值为0.95；铝土矿层及顶底板岩石均具稳定的Eu负异常，δEu=0.38～0.70，均值为0.55。稀土配分模式为中等右倾曲线。

表2 比例坝与小山坝铝土矿床矿石及围岩样品稀土元素特征分析 10-6

3.2 小山坝铝土矿稀土元素特征

据文献[3]表明，小山坝铝土矿矿石稀土元素总量各类矿石的稀土元素组成特征基本相似，其中以土状铝土矿矿石稀土总量为最高(∑REE为1 393.30×10-6)，LREE/HREE=6.97，反映轻稀土元素相对富集、重稀土亏损；(La/Yb)N、(La/Sm)N和(Gd/Yb)N分别为6.40、3.95和1.46，反映了轻、重稀土之间的分馏明显，轻稀土元素内部分馏现象相对重稀土元素较明显，稀土配分模式为中等右倾曲线(图2)，Eu具明显负异常(δEu=0.54)，Ce具明显正异常(δCe=1.40)。矿层底板紫红色铁质粘土岩稀土总量较高(∑REE为553.60×10-6)，LREE/HREE=11.87，反映轻稀土元素相对富集、重稀土亏损；(La/Yb)N、(La/Sm)N和(Gd/Yb)N分别为12.91、4.83和1.69，稀土配分模式为中等右倾曲线(图2，c)，Eu具明显负异常(δEu=0.58)，Ce具弱负异常(δCe=0.97)。矿层顶板高岭土粘土岩稀土总量∑REE=63.16×10-6～116.82×10-6，均值为89.99×10-6；LREE/HREE=3.53～6.43，平均为4.98，轻稀土富集，(La/Yb)N、(La/Sm)N和(Gd/Yb)N均值分别为4.22、2.91和1.13，稀土配分模式为中等平坦曲线，Eu具明显负异常(δEu=0.65)，Ce具弱正异常或异常不明显(δCe=1.04)；寒武系娄山关群风化后白云岩的稀土元素总量变化大(∑REE=75.22×10-6～341.80×10-6，均值为197.02×10-6)以轻稀土富集为特征(LREE/HREE均值为4.05)，Eu负异常明显(δEu=0.62)，Ce具弱负异常或异常不明显(δCe为0.58～0.96，均值0.83)。

3.3 稀土元素特征对比分析

比例坝铝土矿岩(矿)石稀土总量∑REE(均值932.78×10-6)>铝土矿层顶底板粘土岩∑REE(均值265.13×10-6)>中上寒武统娄山关群新鲜白云岩∑REE(均值33.81×10-6)；小山坝铝土矿岩(矿)石稀土总量∑REE(均值522.22×10-6)>铝土矿层底顶板粘土岩∑REE(均值244.53×10-6)>中上寒武统娄山关群分化残留白云岩∑REE(均值197.02×10-6)，两者均表明了稀土元素在铝土矿层中明显富集，下伏地层经风化后稀土总量明显增高。

图2 稀土配分模式为中等右倾曲线

Eu在比例坝铝土矿与小山坝铝土矿中均呈明显负异常(δEu均值分别为0.53，0.62)；Ce在比例坝铝土矿含矿岩系中呈弱负异常或弱正异常(δCe均值为0.99)，在小山坝铝土矿中Ce具异常不明显、弱正异常或明显正异常(δCe均值为1.04)。

两者稀土配分曲线均与下伏中上寒武统娄山关群白云岩配分曲线相似。

4 讨 论

4.1 成矿环境的探讨

比例坝铝土矿与小山坝铝土矿中两者的矿石均具有∑REE>矿层顶底板粘土岩∑REE>中上寒武统娄山关群白云岩∑REE特征，表明稀土元素明显在铝土矿中富集；两者铝土矿层中轻、重稀土元素分异明显((La/Yb)N均值分别为10.30、11.95)。据研究表明，认为在热带、亚热带湿润气候条件下，容易使稀土元素发生活化运移，稀土元素间的分异往往较明显[5]，又据古地磁测试结果[4,6]，黔中地区当时属于北半球赤道附近潮湿多雨的热带气候区。以上证据均佐证了区内铝土矿形成于温暖湿润气候条件下。

比例坝铝土矿与小山坝铝土矿中Eu自底板至含矿岩系均显呈明显负异常(δEu均值分别为0.53/0.62)，Eu亏损表明当时的沉积环境为氧化环境。

4.2 成矿物质来源的探讨

本区铝土矿属于古风化壳沉积型铝土矿，目前普遍认为，沉积型铝土矿是由某些基底岩石，在湿热气候条件下，经红土化或钙红土化作用形成的[7]。

从稀土配分曲线及其特征表明(图2)，比例坝铝土矿与小山坝矿石样与底板中上寒武统娄山关群白云岩具有相似的稀土配分曲线特征。说明本区铝土矿矿源可能来自基底碳酸盐岩。

5 结 论

1)修文比例坝铝土矿床与小山坝铝土矿具有基本一致的稀土元素地球化学特征，铝土矿中稀土元素明显富集，轻、重稀土分异程度十分明显，轻稀土富集、重稀土亏损。

2)稀土元素配分曲线及特征表明，修文比例坝铝土矿床与小山坝铝土矿形成于温湿氧化沉积环境；铝土矿矿石稀土配分与下伏娄山关群白云岩相似，证明铝土矿矿源可能来自下伏白云岩。