滇东南广南县砂子塘铝土矿床地球化学特征研究

王行军，王梓桐，王根厚，周洁，崔银亮，张道红，李伟清, 范良军

(1. 中煤地质集团有限公司，北京 100040；2. 中国地质大学(北京)地球科学与资源学院，北京 100083； 3. 云南省有色地质局，云南 昆明 650051；4. 西南有色昆明勘测设计(院)股份有限公司，云南 昆明 650051

砂子塘铝土矿床是云南省3年地质找矿行动计划的又一成果，累计查明333+334矿石资源量308.48万t。该矿床矿石品质好，以Al2O3含量高、A/S值高为特征，与文山天生桥-者五舍铝土矿床特征相似，却明显有别于丘北县大铁、丘北县飞尺角铝土矿床。因此，有必要对其地球化学特征进行系统研究。云南有色地质局(2012)通过普查工作，现已查明了其规模、产状、含矿岩系、控矿因素[注]西南有色昆明勘测设计(院)股份有限公司. 云南省广南县甲坝地区铝土矿普查报告，2012.。

前人对滇东南地区沉积型铝土矿的含矿岩系的层序、含矿岩系的沉积相、成矿期的岩相古地理以及含矿岩系的地球化学特征、成矿物质来源、控矿构造进行了研究[注]王训练，周洪瑞，高金汉，等. 云南省铝土矿主要成矿期岩相古地理和构造环境研究，2011.，[注]王训练，周洪瑞，高金汉，等. 滇东南主要铝土矿矿区精确岩相古地理和成矿作用研究，2012.，[注]王根厚，王行军，张文婷，等. 云南省铝土矿成矿规律与成矿预测研究研究，2011.，[注]王根厚，王行军，周洁，等. 滇东南主要铝土矿矿床构造地质和成矿作用研究，2012.。王行军(2013a，2013b)分别对丘北大铁铝土矿床、文山天生桥-者五舍铝土矿床的地球化学特征、成矿物质来源的、伴生矿种进行了详细的研究，研究结果表明其成矿物质来源于下伏咸宁组灰岩，其中伴生有稀土元素、稀有金属元素铌、锆和黑色金属元素钛。王行军(2015a)对滇东南地区主要铝土矿床沉积型铝土矿的成矿物质进行了定量研究，研究结果表明其成矿物质来源于下伏咸宁组灰岩，与二叠纪峨眉山组玄武岩无关。王行军(2015b)对滇东南地区主要铝土矿床中共生、伴生矿产进行了研究，发现其中普遍共生有稀土元素、黑色金属元素钛和稀有金属元素Nb，并伴生分散元素Ga、稀有金属Zr、Li。稀有金属元素Nb、Zr与铝土矿的品位呈负相关，而稀有金属元素Li与铝土矿的品位呈正相关；黑色金属元素Ti、稀土元素、稀有金属元素Nb和Zr含量由南西向北东方向降低，稀有金属元素Li含量由南西向北东方向升高，分散元素Ga变化规律不明显。王行军(2015c)对丘北县大铁铝土矿床含铝岩系微量元素特征进行了分析研究，研究结果表明大铁沉积型铝土矿形成于古风壳之上，成矿物质来源于古风化壳，水体的沉积作用起到对铝土矿改造和再沉积作用；大铁铝土矿床形成于海相环境，海水对成矿物质的改造不充分。

虽然前人对滇东南地区铝土矿研究较为详细，但由于前人研究对象是滇东南地区其他铝土矿床的地球化学特征，故对广南县砂子塘铝土矿床的地球化学特征没有进行深入的研究。本次研究工作中，系统采集了含矿岩系各类岩石及下伏灰岩样品，笔者重点对砂子塘铝土矿床沉积型铝土矿的地球化学特征进行了系统的研究，并对其成矿环境、成矿物质来源、伴生矿产进行深入探讨。

1 矿床地质特征

广南县砂子塘铝土矿床位于云南省文山壮族苗族自治州广南县珠琳镇境内，距文山市80 km。矿区内出露地层有泥盆系、石炭系、二叠系、三叠系、古近纪和第四系。中泥盆统东岗岭组(D2d)岩性为灰岩夹白云质灰岩，含腕足类、珊瑚类化石；上泥盆统(D3)的主要岩性为泥岩、硅质岩，夹粉砂岩、泥质灰岩、泥灰岩，含介形类、腕足类化石。下石炭统大塘组(C1d)岩性为灰白色、灰色、深灰色厚层-块状隐晶-结晶灰岩，含腕足类化石；下石炭统董有组(C1dn)岩性为灰色、深灰色中厚层灰岩、泥质灰岩、含燧石条带灰岩；上石炭统威宁组(C2w)为一套灰色、浅灰色厚层状灰岩、生物碎屑灰岩，含珊瑚类、介壳类、腕足类、海百合茎类化石；上石炭统马平组(C2m)为一套灰色厚层状纯灰岩、生物碎屑灰岩，夹白云质灰岩或白云岩，含蜓类、四射珊瑚及腕足类化石。下二叠统(P1)为一套浅灰色、灰白色中厚层状白云岩，夹浅灰色灰岩，含蜓类、珊瑚化石。上二叠统吴家坪组(P3w)为本区的含矿层位，为一套海陆交互相沉积，下部由铝土矿、铁铝质岩、铝质黏土岩、页岩以及煤线、碳质页岩构成；中部为灰色、深灰色灰岩、生物碎屑灰岩，含燧石条带、结核；上部为灰色、深灰色中厚层状细晶白云岩，夹白云质灰岩。上二叠统长兴组(P3c)岩性为灰色、深灰色中-厚层状灰岩、含燧石条带团块灰岩。下三叠统洗马塘组(T1x)为一套黄色、黄绿色薄层状粉砂质泥岩，夹紫色薄层状粉砂岩；下三叠统永宁镇组(T1y)为一套灰色薄-中层状灰岩、泥质灰岩，含少量珊瑚化石；中三叠统个旧组(T2g)为一套灰色、灰白色中厚层状灰岩夹白云岩，下部为灰色块状白云岩夹灰岩，底部见白云质灰岩，灰岩中含大量有孔虫化石，并具缝合线构造。古近系砚山组(Ey)为一套陆相红色沉积，岩性为黄红色、红色含砾砂岩、砾岩。第四系分布于山脊、山坡之上，为堆积型铝土矿的含矿层位，岩性为红褐色、紫红色含铝土矿块黏土(图1)*西南有色昆明勘测设计(院)股份有限公司. 云南省广南县甲坝地区铝土矿普查报告，2012.。

矿区位于杨子陆块区(Ⅰ级)、上杨子古陆块(Ⅱ级)、泸西被动陆缘(Ⅲ级)之丘北陆缘斜坡(Ⅳ级)南部。矿区内发育北东向和北西向两组断层，其中北东向断层规模较大，北西向断层规模较小。矿区内发育一个舒缓向斜，轴长5 km，走向约40°；两翼地层倾角平缓，局部波状起伏，倾角一般多为5°～15°，轴部出露吴家坪组上部地层，局部出露洗马塘组地层(图1)。

1.1 矿体特征

矿体主要出露于大凹塘—石盆—砂子塘—新寨一带山坡，区内含矿层位为吴家坪组，基底地层为石炭系威宁组，整个含矿层延伸10 km，整个矿带分为3个矿段：大凹塘矿段、石盆矿段、砂子塘矿段。按照矿体的成因类型可划分为沉积型铝土矿、堆积型铝土矿。

1.1.1 大凹塘矿段

大凹塘堆积型铝土矿位于砚山县阿猛镇石板房村境内，堆积型铝土矿工业矿体基本裸露地表，赋存于第四系残积、残坡积层中，呈面型展布，矿体赋存标高1 470～1 610 m。矿体位于下石炭统大塘组(C1d)和上石炭统威宁组(C2w)之上。矿体形态不规则，总体呈北东向延长，长轴方向长度约2.5 km，宽度100～850 m，面积约0.8 km2。

1.砚山组；2.个旧组；3.永宁镇组；4.洗马塘组；5.长兴组；6吴家坪组；7.下二叠统未分；8.马平组；9.威宁组；10.大塘组； 11.董有组；12.上泥盆统未分；13.东岗岭组；14.沉积型矿体；15.堆积型矿体；16.断层、角度不整合界线、一般地质界线图1 滇东南广南县砂子塘铝土矿床矿区地质图(据西南有色昆明勘测设计(院)股份有限公司，2012)Fig. 1 The geological map of Shazitang bauxite deposit in Guangnan county, southeast Yunnan province

矿体绝大部分裸露地表，经浅(竖)井工程揭露，矿体厚度为1.00～20.10 m，平均为7.65 m；矿体平均含矿率为293 kg/m3。矿体净矿石单工程品位：Al2O3含量为38.70%～56.06%，平均值为47.47%；SiO2含量为4.04%～14.31%，平均值为8.61%；Fe2O3含量为19.50%～33.19%，平均值为25.66%；铝硅比值(A/S)为3.24～13.74，平均值为5.51。

大凹塘沉积型铝土矿矿体在大凹塘村北西约200 m山脚及大凹塘采煤场可见露头，产状平缓。经探槽揭露，矿体厚度为0.6～4.4 m，平均值为2.50 m；矿体长约250 m；Al2O3品位为42.06%～50.42%%，平均值为45.77%；SiO2含量为25.39%～35.92%，平均值为30.53%；Fe2O3含量为5.14%～6.53%，平均值为5.89%；铝硅比值(A/S)为1.20～1.99，平均值为1.54。矿石品质较差。

1.1.2 石盆矿段

石盆堆积型铝土矿位于广南县珠琳镇石盆村北东侧，堆积型铝土矿工业矿体基本裸露地表，赋存于第四系残积、残坡积层中，顺老虎山南西侧缓坡至珠琳—阿猛公路呈面型展布，矿体长轴方向为南东向，长度约600 m，宽度150～300 m，矿体面积约0.24 km2。

矿体绝大部分裸露地表，经浅(竖)井工程揭露，矿体厚度为4.10～7.00 m，平均为5.32 m；矿体平均含矿率326 kg/m3。矿体净矿石单工程品位：Al2O3含量为44.57%～55.46%，平均值为48.26%；SiO2含量为9.83%～12.76%，平均值为11.38%；Fe2O3含量为16.12%～27.80%，平均值为22.77%；铝硅比值(A/S)为3.60～4.94，平均值为4.24。

1.1.3 砂子塘矿段

砂子塘沉积型铝土矿位于广南县珠琳镇以叉黑新寨西侧约1 km处，矿体产状平缓，近乎水平。经工程揭露，矿体厚度为2.50～4.80 m，平均厚度为3.65 m；Al2O3品位为44.64%～57.65%，平均品位为53.03%；SiO2含量为16.26%～22.88%，平均值为18.53%；Fe2O3含量为8.02%～13.11%，平均值为9.76%；铝硅比值(A/S)为1.93～3.55，平均值为2.86。

1.2 矿石特征

矿石结构以砂屑结构、鲕粒结构为主，少量团粒结构。矿石构造以块状构造为主，蜂窝状构造、土状构造次之。

矿石主要由含铝矿物、含铁矿物、黏土矿物组成，其中含铝矿物主要有一水硬铝石，其次为三水硬铝石、一水软铝石；含铁矿物主要为赤铁矿，其次为黄铁矿；黏土矿物主要为高岭石，伊利石较少；副矿物主要为锐钛矿，其次为金红石。

2 含铝岩系地球化学特征

本次研究工作，共采集样品15件，其中含铝岩系样品12件，下伏威宁组灰岩样品3件。分析测试由河北省区域地质矿产调查研究所实验室测试完成，常量元素的测试采用荷兰PANalytical公司生产的X射线荧光光谱仪(Axios max X)完成，其检出限为0.05%～0.1%，分析精度为5%～10%；稀土元素和微量元素的测试采用美国ThermorFisher公司生产的等离子体质谱仪(ICP-MS)(X Serise 2)完成，其检出限为0.1×10-6～1×10-6，分析精度为5%～10%。

2.1 常量元素特征

铝土矿Al2O3含量高，为54.77%～65.72%，平均值为60.40% (n=3)；Fe2O3含量总体较低，为3.47%～12.91%，平均值为8.54%；FeO含量总体较低，为0.40%～15.62%，平均值为6.97%；TFeO含量中等，含量为9.63%～19.09%，平均值为15.51%；TiO2含量中等，为3.07%～4.42%，平均值为3.74%；SiO2含量低，为2.11%～7.35%，平均值为4.21%；MgO、CaO、Na2O、K2O含量低，分别为0.09%～0.49%、0.09%～0.11%、0.06%～0.13%、0.00%～0.01%；A/S值高，为7.45～31.15，平均值为19.25；A/T值高，为13.74～17.84，平均值为16.37 (表1)。Al2O3与SiO2、TFeO呈负相关，与A/S呈正相关。

铁质铝土矿Al2O3含量较高，为39.97%～46.92%，平均值为42.73%(n=3)；Fe2O3含量较高，为11.22%～15.81%，平均值为13.53%；FeO含量中等，为3.59%～11.90%，平均值为7.99%；TFeO含量较高，含量为19.40%～25.44%，平均值为21.52%；TiO2含量较高，为4.71%～6.69%，平均值为5.72%；SiO2含量较低，为10.56%～19.32%，平均值为14.24%；MgO、CaO、Na2O、K2O含量低，分别为0.46%～0.76%、0.09%～0.13%、0.06%～0.09%、0.00%～0.07%；A/S值中等，为2.07～4.44，平均值为3.24；A/T值较高，为6.93～8.77，平均值为7.57 (表1)。Al2O3与SiO2、A/S呈正相关，与Fe2O3呈负相关。

泥质铝土矿Al2O3含量较高，为39.25%～40.95%，平均值为40.10% (n=2)；Fe2O3含量较低，为4.01%～6.03%，平均值为5.02%；FeO含量极低，为0.06%～0.10%，平均值为0.08%；TFeO含量低，含量为4.07%～6.13%，平均值为5.10%；TiO2含量较低，为1.10%～1.29%，平均值为1.19%；SiO2含量高，为37.31%～42.81%，平均值为39.74%；MgO、CaO、Na2O、K2O含量低，分别为0.06%～0.09%、0.07%～0.07%、0.10%～0.20%、0.15%～0.31%；A/S值低，为0.93～1.01，平均值为1.01；A/T值高，为31.84～35.57，平均值为33.71 (表1)。Al2O3与TiO2、Fe2O3、TFeO、FeO、A/S呈正相关，与SiO2、A/T呈负相关。

铝质黏土岩Al2O3含量较低，为29.72%～38.54%，平均值为33.07% (n=4)；Fe2O3含量总体较高，为4.54%～29.13%，平均值为21.01%；FeO含量低，为0.05%～0.26%，平均值为0.10%；TFeO含量较高，含量为4.59%～29.18%，平均值为21.11%；TiO2含量中等，为1.12%～5.87%，平均值为3.64%；SiO2含量较高，为29.72%～38.54%，平均值为33.07%；MgO、CaO、Na2O、K2O含量低，分别为0.06%～0.84%、0.07%～0.41%、0.08%～0.20%、0.07%～0.38%；A/S值低，为0.92～1.14，平均值为1.25；A/T值较低，为5.06～34.29，平均值为15.85(表1)。各元素含量之间的相关性不明显。

灰岩CaO含量高，为53.03%～56.11%，平均值为55.02% (n=4)；Al2O3含量极低，为0.30%～2.75%，平均值为1.15%；SiO2含量极低，为0.03%～3.63%，平均值为1.25%；TiO2含量低，为0.00%～0.12%，平均值为0.07%；烧失量高，为40.17%～43.49%，平均值为42.30%；A/S值变化较大，为0.76～11.10，平均值为5.49；A/T值高，为48.18～172.00，平均值为111.39(表1)。各元素含量之间的相关性不明显。

2.2 稀土元素特征

铝土矿稀土总量总体较高，但差别较大，∑REE=365.00×10-6～1491.27×10-6，平均值为885.98×10-6(n=3)；轻稀土总量较高，但差别较大，LREE=224.89×10-6～946.47×10-6，平均值为595.31×10-6；重稀土总量中等，HREE=55.46×10-6～148.30×10-6，平均值为98.69×10-6；轻重稀土分馏程度不等，LREE/HLREE=4.06～6.66，(La/Yb)N=2.87～10.99；轻稀土元素分馏程度不等，总体分馏程度高，(La/Sm)N=4.58～27.12，平均值为13.05；重稀土元素分馏程度低，(Gd/Yb)N=0.52～0.90，平均值为0.65；δEu=0.48～0.59，具中等Eu负异常；δCe=0.37～1.51，具中等Ce负异常-中等Ce正异常，多数样品具Ce正异常，说明铝土矿的成矿物质主要来源于风化壳，部分铝土矿成矿物质可能来源于海水之中(王中刚等，1989；刘英俊等，1984，1987)(表2)。稀土配分曲线为向右缓倾-陡倾的弱“V”字型曲线，属轻稀土富集型，说明轻、重稀土分馏程度和富集程度不一致(王中刚等，1989；李昌年，1992；陈德潜等，1990) (图2)。

图2 砂子塘铝土矿床含铝岩系稀土元素配分模式曲线图

铁质铝土矿稀土总量高，∑REE=947.43×10-6～1 212.41×10-6，平均值为1 046.90×10-6(n=3)；轻稀土总量高，LREE=646.47×10-6～848.92×10-6，平均值为735.50×10-6；重稀土总量较高，HREE=104.59×10-6～136.19×10-6，平均值为118.43×10-6；轻重稀土分馏程度较高，LREE/HLREE=5.64～6.80，(La/Yb)N=6.69～7.89；轻稀土元素分馏程度较高，(La/Sm)N=2.54～4.84，平均值为4.02；重稀土元素分馏程度较低，(Gd/Yb)N=1.09～1.94，平均值为1.45；δEu=0.67～0.74，具中等Eu负异常；δCe=0.72～1.06，具中等Ce负异常-弱Ce正异常。稀土配分曲线为向右倾斜斜率中等的弱“V”字型曲线，属轻稀土富集型(王中刚等，1989；李昌年，1992；陈德潜等，1990)(图2)。

基于关联规则的智能药柜内药品储位设置研究…………………………………………………… 沈颖燕等（23）：3285

泥质铝土矿稀土总量中等，∑REE=365.04×10-6～520.54×10-6，平均值为442.79×10-6(n=2)；轻稀土总量中等，LREE=248.90×10-6～357.14×10-6，平均值为303.02×10-6；重稀土总量低，HREE=37.83×10-6～51.78×10-6，平均值为44.81×10-6；轻重稀土分馏程度总体较高，LREE/HLREE=6.58～6.90，(La/Yb)N=7.42～8.28；轻稀土元素分馏程度较高，(La/Sm)N=5.02～5.56，平均值为5.29；重稀土元素分馏程度较低，(Gd/Yb)N=0.96～1.16，平均值为1.06；δEu=0.59～0.61，具中等Eu负异常；δCe=0.55～0.56，具中等Ce负异常，说明泥质铝土矿的成矿物质来源于海水 (王中刚等，1989；刘英俊等，1984，1987)(表2)。稀土配分曲线为向右陡倾的弱“V”字型曲线，属轻稀土富集型 (王中刚等，1989；李昌年，1992；陈德潜等，1990) (图2)。

铝质黏土岩稀土总量中等，但差别较大，∑REE=178.87×10-6～868.23×10-6，平均值为538.54×10-6(n=4)；轻稀土总量中等，但同样差别较大，LREE=107.93×10-6～621.04×10-6，平均值为364.66×10-6；重稀土总量低，HREE=28.46×10-6～86.11×10-6，平均值为61.03×10-6；轻重稀土分馏程度中等，LREE/HLREE=3.79～7.21，(La/Yb)N=3.64～5.68；轻稀土元素分馏程度中等，(La/Sm)N=3.33～4.91，平均值为4.21；重稀土元素分馏程度低，(Gd/Yb)N=0.68～1.28，平均值为0.98；δEu=0.53～0.71，具中等Eu负异常；δCe=0.54～1.63，具中等Ce负异常-中等Ce正异常，说明铝质黏土岩的成矿物质来源于风化壳、沉积作用 (王中刚等，1989；刘英俊等，1987，1987)(表2)。稀土配分曲线为向右倾斜斜率中等的弱“V”字型曲线，属轻稀土富集型 (王中刚等，1989；李昌年，1992；陈德潜等，1990) (图2)。

灰岩稀土总量低，∑REE=14.30×10-6～50.34×10-6，平均值为27.63×10-6(n=3)；轻稀土总量低， LREE=4.99×10-6～20.57×10-6，平均值为11.47×10-6；重稀土总量低，HREE=1.74×10-6～6.33×10-6，平均值为3.31×10-6；轻重稀土分馏程度总体较高，但分馏程度不等，LREE/HLREE=2.67～5.10，(La/Yb)N=3.50～7.52；轻稀土元素分馏程度较高，但同样分馏程度不等，(La/Sm)N=3.60～6.54，平均值为4.75；重稀土元素分馏程度不等，(Gd/Yb)N=0.86～2.19，平均值为1.33；δEu=0.64～0.70，具中等Eu负异常；δCe=0.26～0.83，具强Ce负异常-弱Ce负异常(表2)。稀土配分曲线为向缓倾的弱“V”字型曲线或向右倾斜斜率中等的弱“V”字型曲线，属轻稀土富集型，说明轻、重稀土分馏程度和富集程度不一致(王中刚等，1989；李昌年，1992；陈德潜等，1990) (图3)。

2.3 微量元素特征

与维氏地壳丰度值相比(赵伦山等，1988)，铝土矿Cr、Nb、Ta、Zr、Hf、Th、U含量高于地壳丰度值，V、Ga元素含量与地壳丰度值相当，其余各元素则明显低于地壳丰度值；铁质铝土矿Li、V、Cr、Co、Ga、Nb、Ta、Zr、Hf、Th、U等元素表现出富集，Be元素富集贫化不明显，其余元素则表现出贫化；泥质铝土矿Li、Be、V、Cr、Nb、Ta、Zr、Hf、Th、U等元素含量明显高于地壳丰度值，其余元素则明显低于地壳丰度值；铝质黏土岩Li、V、Cr、Ga、Nb、Ta、Zr、Hf、Th、U等元素的浓集克拉克值大于1，Be、Ni、Cs特征不明显，其余各元素的浓度克拉克值小于1；灰岩之中微量元素含量均很低，均低于地壳丰度值 (表3)。

图3 砂子塘铝土矿床下伏威宁组灰岩稀土元素配分模式 曲线图(球粒陨石值据BOYNTON，1984；序号同表2)Fig.3 REE distribution pattern for normalized linestones of Weining Formation of Shazitang bauxite deposit

3 伴生元素研究

3.1 稀土元素

砂子塘铝土矿床之中稀土元素含量较高，含铝岩系稀土元素含量表现出铁质铝土矿—铝土矿—铝质黏土岩—泥质铝土矿稀土含量依次降低的特征，稀土总量平均值分别为1 046.90×10-6、885.98×10-6、538.54×10-6、442.79×10-6。全区含铝岩系稀土总量平均值为736.53×10-6，接近于吸附性稀土矿床的边界品位(800×10-6)；轻稀土总量平均值为504.76×10-6，高于吸附性稀土矿床的边界品位(500×10-6)；重稀土(∑Y)总量平均值230.77×10-6，接近吸附性稀土矿床的边界品位(300×10-6)(邵厥年等，2010)。

3.2 分散元素

前人(王行军等，2014a，2014b)*① 王根厚.云南省铝土矿成矿规律与成矿预测研究，2011.② 云南省有色地质勘查院. 云南省砚山县红舍克铝土矿勘探报告， 2005.研究表明，滇东南地区铝土矿之中普遍含有分散元素Ga。本次研究工作对砂子塘铝土矿床含铝岩系之中伴生的分散元素进行了研究，与前人的研究结果一致，铝土矿之中普遍伴生Ga，其中有近83%以上的样品(n=10)Ga含量高于铝土矿之中Ga的最低工业品位(20×10-6)(邵厥年等，2010)；Ga含量为9.11×10-6～36.21×10-6，全区平均值为25.25×10-6(n=12)，仍高于铝土矿之中Ga的最低工业品位(20×10-6)(邵厥年等，2010)。

3.3 黑色金属元素

砂子塘铝土矿床之中普遍伴生Ti，其中TiO2含量为1.10%～6.69%，全区平均值为3.78%(n=12) (表1)，高于钛原生矿床的边界品位(1%)(邵厥年等，2010)。砂子塘铝土矿床含铝岩系各岩性之间表现出，铁质铝土矿—铝土矿—铝质黏土岩—泥质铝土矿TiO2含量依次降低的特征，平均含量分别为5.72%(n=3)→3.74%(n=3)→3.64%(n=4)→1.19%(n=2)。本区含铝岩系中含钛矿物主要为锐钛矿，其次为金红石。

3.4 稀有金属元素

砂子塘铝土矿床中普遍伴生稀有金属元素铌、锂。

(1)铌。砂子塘铝土矿床中稀有金属元素Nb含量高，含量为78.3×10-6～171.2×10-6，全区平均值为125.4×10-6(n=12)(表3)，全区100%样品含量高于风化壳铌矿床的边界品位(Nb≥56.8×10-6，Nb2O5≥0.008%)(邵厥年等，2010)。含铝岩系各岩性之间表现出，由铝土矿—铁质铝土矿—铝质黏土岩—泥质铝土矿Nb含量依次降低的特征，平均含量分别为148.1×10-6(n=3)、132.9×10-6(n=3)、119.1×10-6(n=4)、92.9×10-6(n=2)。

(2)锂。砂子塘铝土矿床中稀有金属元素Li含量较高，含量为5.39×10-6～1 109.00×10-6，全区平均值为393.59×10-6(n=12)(表3)，其中共有6件样品的Li含量超过盐类锂矿床的边界品位(Li≥279×10-6，LiO2≥0.06%)(邵厥年等，2010)，约占50%。含铝岩系各岩性之间表现出，由泥质铝土矿—铁质铝土矿—铝质黏土岩—铝土矿Li含量依次降低的特征，平均含量分别为594.09×10-6(n=2)、513.37×10-6(n=3)、462.13×10-6(n=4)、48.77×10-6(n=3)。

3.5 相关矿产相关性分析

本次研究工作为了研究砂子塘铝土矿床中铝以及共生铁、钛、镓、铌、锂、稀土元素之间的相关性，使用新疆乌鲁木齐金维图文信息科技有限公司开发的GeoIPAS V1.8软件，对砂子塘铝土矿床中相关矿产进行R型聚类分析，相关矿产的相似系数见表4，相关矿产图谱见图4。

由图4和表4可以看出，相似系数r≤-0.598时，砂子塘铝土矿相关矿产以及有关微量元素可以分为2组：一组为Fe2O3、Ba、Ga、Li、V、Cr、Co、Ni、Rb、Sr；第二组为REE、LREE、HREE、∑Y、FeO、TiO2、Nb、Ta、Zr、Hf、Al2O3，说明2组元素呈负相关，相关性明显。按照相似系数0.75、0.55水平，将元素分成几个群组：①REE、LREE、HREE、∑Y。②Nb、Ta、Zr、Hf。③TiO2。④Al2O3。⑤Ba、Ga、Li。⑥V、Cr、Co、Ni。⑦Rb、Sr、Fe2O3。

聚类分析显示，Al2O3与Nb、Ta、Zr、Hf、TiO2、FeO、REE、LREE、HREE、∑Y呈正相关，Al2O3与Ga、Fe2O3、Li、Ba、V、Cr、Co、Ni、Rb、Sr呈负相关，相关性明显。各元素之间的聚类特征明显有别于滇西北铝土矿床的聚类特征(王行军等，2014d)。

4 成矿物质来源讨论

对滇东南铝土矿床成矿物质来源的分岐较大，主要有基底说、古陆说。基底说又可分为灰岩说、玄武岩说、灰岩与玄武岩混合说。蒋秀坤等(2012)、任达华等(2013)认为红舍克铝土矿床成矿物质来源于越北古陆的岩浆岩、变质岩；成功等(2010)、王行军等(2013a，2013b；2014a)研究表明,滇东南铝土矿成矿物质来源于下伏晚石炭世威宁组灰岩；冯晓宏等(2009)、严健等(2013)研究表明,滇东南铝土矿成矿物质来源于早二叠世峨眉山组玄武岩；黄仁新(1992)、高泽培等(2012)认为滇东南铝土矿成矿物质来源于下伏晚石炭世威宁组灰岩和早二叠世峨眉山组玄武岩，并且以玄武岩为主。

图4 砂子塘铝土矿床相关矿产谱系图Fig.4 Hierarchical diagram of associated minerals of Shazitang bauxite deposits in Guangnan county, southeast Yunnan province

4.1 稀土元素配分特征

前人研究表明，稀土元素的分配在沉积作用、成岩作用，甚至低级变质作用过程中基本保持不变，也就是说稀土元素一般不受成岩作用的影响(王中刚等，1989；刘英俊等，1987；陈潜德等，1990；陈平等，1997)。因此，稀土元素是研究沉积岩物质来源的示踪剂。前人(戴塔根等，2003；王力等，2004；李普涛等，2008；叶霖等，2007；王行军等，2013a，2013b)利用稀土元素配分特征对广西、贵州、云南铝土矿矿床的成矿物质来源进行了研究。本次研究工作中，利用下伏威宁组灰岩对砂子塘铝土矿床含铝岩系进行标准化，其稀土配分模式曲线呈“U”字型，除了1号样品，其余样品删除Ce异常后，稀土配分曲线呈近水平状的较平滑曲线(图5)，这说明砂子塘铝土矿的成矿物质来源于下伏威宁组灰岩。

4.2 钛率

前人(高泽培等，2012；李启津等，1996；王恩孚，1987；吴国炎，1997；袁跃清，2005；李建强等，2008；卢社香，2009；李传班等，2012)利用钛率，研究铝土矿的成矿物质来源。

(灰岩值据表2，为灰岩平均值；序号同表2)图5 砂子塘铝土矿床含铝岩系灰岩标准稀土元素 配分模式曲线图Fig.5 REE distribution pattern for normalized aluminum-containing rock series of Shazitang bauxite deposit

砂子塘铝土矿床的钛率值为5.06～35.57，平均值为16.89(n=12)；下伏威宁组灰岩的钛率值为48.18～172.00，平均值为111.39(n=3)；滇东南地区主要铝土矿床下伏威宁组灰岩的钛率值为6.21～188.00，平均值为13.09(n=30)。滇东南峨眉山组玄武岩的钛率值为2.50～6.26，平均值为3.26(n=51) (汪云亮等，1993)。从钛率值来看，砂子塘铝土矿床的钛率与下伏威宁组灰岩的钛率非常接近，而与峨眉山组的钛率则差别较大，这说明砂子塘铝土矿床含铝岩系与下伏威宁组灰岩亲缘关系明显，同时也说明其成矿物质来源于下伏的威宁组灰岩。

5 成矿环境讨论

5.1 成矿作用讨论

(1)Be含量。Be元素的含量对铝土矿的成因具有指示意义。前人(丰恺，1992；俞缙等，2009)研究表明，残积黏土Be含量较高，为3×10-6～300×10-6；沉积黏土Be含量较低，为0.25×10-6～5×10-6。砂子塘铝土矿床含铝岩系的Be值为1.27×10-6～6.04×10-6，全区平均值为3.60×10-6，其中有50%的样品Be含量高于3×10-6；与广西平果、靖西以及靖西三合铝土矿的平均值3.49×10-6、3.98×10-6(王力等，2004)和3.10×10-6(俞缙等，2009)相当。显示出砂子塘沉积型铝土矿形成于古风壳之上，成矿物质来源于古风化壳，沉积作用起到对铝土矿改造和再沉积的作用。

(2)Th/U值。前人(LAUKAS，1983；王力等，2004；俞缙等，2009)曾利用Th/U研究铝土矿成因，认为铝土矿为强烈红土化作用的产物，其Th/U>7；还原环境下的沉积产物，其Th/U <2；Th/U=2～7时，可能是风化作用不彻底或者沉积混杂所致；并据此判断铝土矿的原地残积和异地沉积成因。砂子塘铝土矿Th/U值为1.90～8.67，平均值为6.07，说明其成矿物质来源于风化壳，后又经历了海水沉积作用的改造。

(3)δCe。前人(王中刚等，1989；刘英俊等，1984，1987)研究表明，风化作用可以形成Ce正异常，沉积作用和生物沉积作用形成Ce负异常。砂子塘铝土矿床含铝岩系δCe为0.37～1.63，平均值为0.90，有近三分之一的样品具有Eu正异常，这说明砂子塘铝土矿床含铝岩系的成矿物质来源于风化壳，后又经历了沉积作用改造。

5.2 沉积环境讨论

(1) Ga含量。Ga元素含量具有明显的指相意义。前人(俞缙等，2009；蓝先洪等，1987)研究表明，Ga>20×10-6，为陆相沉积；15×10-620×10-6，这说明其成矿物质主要来源于古风化壳，故显示出陆相沉积的特征，这也预示着成矿物质没有经过沉积作用的充分改造。

(2) Sr/Ba值。Sr/Ba值对水体的含盐度具有明显的指示意义。前人(王力等，2004；俞缙等，2009；黄镇国等，1982；蓝先洪等,1987)的研究表明，Sr/Ba>1，沉积物形成海水环境；Sr/Ba<1，沉积物形成于淡水环境；1>Sr/Ba>0.6，沉积物形成于半咸水环境。砂子塘铝土矿床含铝岩系Sr/Ba为0.20～13.82，平均值为3.28，并且多数样品的Sr/Ba值大于1，说明砂子塘铝土矿形成于海相环境，这也说明砂子塘铝土矿经历了海水的沉积作用。

(3) Sr、Ba含量。Sr、Ba含量随着沉积介质含盐量的增加而增加，因此可以利用沉积物中的含量研究其沉积相。前人(蓝先洪等，1987；黄镇图等，1982；俞缙等，2009)的研究表明，海相沉积物中Sr>160×10-6，Ba>400×10-6，陆相(淡水)沉积物中Sr<60×10-6，Ba<300×10-6。砂子塘铝土矿床含铝岩系Ba含量低，为7.6×10-6～92.6×10-6，平均值为34.4×10-6；Sr含量变化较大，为11.2×10-6～368.9×10-6，平均值为77.7×10-6。这说明砂子塘铝土矿床的成矿物质来源于风化壳，后又经历了海水沉积作用的改造。

(4) V/Zr值。陈平等(1997)的研究表明，陆相成因的铝土矿的V/Zr值低，为0.12～0.40；海相成因的铝土矿的V/Zr值较高，为0.25～4。砂子塘铝土矿床的V/Zr值为0.05～0.33，全区平均值为0.22，说明砂子塘铝土矿床形成于陆相，成矿物质来源于风化壳，沉积作用改造不彻底。

(5) Eu/Sm值。陈平等(1997)的研究结果表明，Eu/Sm<0.22时，铝土矿形成于陆相；Eu/Sm>0.22时，铝土矿形成于海相。砂子塘铝土矿床含铝岩系的Eu/Sm值为0.17～0.25，平均值为0.21，说明其成矿物质来源于风化壳，沉积作用改造不彻底。

6 结论

(1)砂子塘铝土矿床矿石品质好，Al2O3、A/S值高，是滇东南地区新发现的一个小型铝土矿床。

(2)砂子塘铝土矿床稀土元素、稀有金属铌和锂、黑色金属钛和分散元素镓含量高，可能做为共生矿产、伴生矿产与铝土矿一起进行综合利用。

(3)砂子塘铝土矿床含铝岩系的灰岩标准化曲线呈近“U”曲线；含铝岩系的钛率较高，与下伏晚石炭世咸宁组灰岩的钛率接近，这表明砂子塘铝土矿床成矿物质来源于下伏晚石炭世威宁组灰岩。

(4)砂子塘铝土矿床样品多具Ce负异常，Be含量较高，Th/U值较高，说明其成矿物质主要来源于风化壳，后又经历了海水沉积作用的改造。

(5)砂子塘铝土矿床Ga含量较高，Sr、Ba含量低，Sr/Ba、V/Zr、Eu/Sm值较低，显示出陆相沉积特征，这说明砂子塘成矿物质来源于风化壳，后又经历了海水沉积作用的改造。

致谢：在野外工作期间，得到了云南省有色地质局、西南有色昆明勘测设计(院)股份有限公司有关领导和同仁的大力支持，在此表示诚挚的谢意!