滇东南铝土矿床共生矿产及伴生矿产研究

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1、滇东南铝土矿床共生矿产及伴生矿产研究王行军;王根厚;周洁;毕丽莎;崔银亮;张道红;李伟清;范良军【摘要】滇东南地区铝土矿资源丰富.文章以滇东南主要铝土矿床为研究对象，对其 中共生、伴生的矿产进行了评价.全区含铝岩系w(TiO2)平均值为4.58%,明显高于 钛原生矿床的边界品位，并且有92.6%的样品分析结果已超过钛原生矿床的边界品 位w(ZREE)平均值为769.10x10-6,接近吸附性稀土矿床的边界品位,其中有45.7% 的样品分析结果超过吸附性稀士矿床的边界品位;w(Nb )平均值为121.03x10-6，为 风化壳型铌矿床的边界品位的2倍多，并且有84.0%的样品分析结果高于风化壳型

2、 铌矿床的边界品位;w(Ga)平均值为28.86x10-6,高于铝土矿之中镓的最低工业品 位，其中有68.5 %样品的分析结果超过了铝土矿之中镓的最低工业品位.滇东南地区 铝土矿床稀土元素、黑色金属元素钛和稀有金属元素铌含量高达边界品位，可考虑 综合利用.【期刊名称】地质找矿论丛 【年(卷)，期】2015(030)002 【总页数】7页(P167-173) 【关键词】滇东南;铝土矿床;共生矿产;伴生矿产;云南省 【作者】王行军;王根厚;周洁;毕丽莎;崔银亮涨道红;李伟清;范良军【作者单位】中国地质大学地球科学与资源学院，北京100083;河北省地球物理勘 查院,河北廊坊065000;中国地质大

3、学地球科学与资源学院，北京100083;中国地质 大学地球科学与资源学院，北京100083;中国地质大学地球科学与资源学院，北京 100083;云南省有色地质局，昆明650051;云南省有色地质局，昆明650051;西南有 色昆明勘测设计（院）股份有限公司，昆明650051；西南有色昆明勘测设计（院）股份有限公司，昆明650051 【正文语种】中文【中图分类】P611.22;P618.450引言滇东南地区铝土矿资源丰富，截至2013年底探明累计铝土矿资源量3.23x108 t, 约占云南铝土矿资源量的76%。目前，滇东南地区已发现的铝土矿矿床（点）有 34个（图1）,其中有大型矿床3个（天生桥

4、、大铁、飞尺角）、中型矿床4个 （红舍克、二道箐、板茂、卖酒坪）、小型矿床4个（砂子塘、白色姑、铁厂、谷桃）。前人对滇东南地区的这些铝土矿床曾进行过大量研究工作。缪鹰等1-6对杨 柳井、板茂、红舍克、天生桥一者五舍等铝土矿床的地质特征、矿床成因及找矿 标志进行了研究。黄仁新等7-10 对滇东南地区铝土矿的类型、成因、找矿标 志进行了研究。严健11、周洁12 分别对丘北大铁铝土矿床和文山天生桥 一者五舍铝土矿床的地球化学特征进行了研究，并对铝土矿的成矿物质来源进行 了探讨。刘加强13、毛志芳14分别对滇东南地区、丘北地区岩相地古理 进行了研究，认为滇东南地区在吴家坪早期为低能淤泥质海岸-局部浅海

5、的沉积环 境，铝土矿最有利的沉积环境为潮下带-浅海上部。冯晓宏等3,5,11,15- 17 对滇东南地区铝土矿的成矿物质进行了研究，但研究成果分歧较大，大致有 碳酸盐说、玄武岩说、古陆说3种。刘汉和18 在对红舍克铝土矿成地质特征 和找矿前景研究时，对其中伴生的分散元素Ga进行简单的论述。高泽培等17 对丘北县大铁铝土矿床的矿床特征进行了研究，同时对伴生的Fe2O3 , TiO2 , Ga 进行了评价。王根厚等在对滇东南地区铝土矿床的地球化学特征及成矿预测进 行研究时，发现铝土矿床中的共生稀土元素，并普遍伴生分散元素Ga。王行军等 对丘北大铁铝土矿床的稀土元素特征进行了研究，并对其成矿物质来源

6、进行了讨论， 认为成矿物来源于下伏威宁组灰岩19;对天生桥一者五舍铝土矿床的地球化 学特征研究20 显示其共生有稀土元素、黑色金属Ti以及稀有金属元素Nb , 所有共生矿产均可做为独立矿产资源开发利用。图1滇东南地区铝土矿床(点)分布图(据改编)Fig.1 The distribution map of bauxite deposits ( occurrences ) in southeast Yunnan provincel.大型铝土 矿床；2.中型铝土矿床；3.小型铝土矿床；4.铝土矿矿点；5.赤铁矿矿点虽然前人对滇东南地区铝土矿床的矿成地质特征、地球化学特征、矿床成因、找矿 标志、找矿前

7、景等方面进行过大量研究工作，但滇东南地区铝土矿的研究程度相对 较低，而且对其中所共生、伴生各类矿产也没有进行过系统的研究工作。本文是基 于云南省铝土矿成矿规律与成矿预测研究”和“滇东南主要铝土矿矿床构造地 质和成矿作用研究”项目成果，对滇东南主要铝土矿床中共生矿产、伴生矿产进 行探讨。1铝土矿床地质特征滇东南地区铝土矿床有两种类型，一种是沉积型铝土矿床，另一种是堆积型铝土矿 床。1.1沉积型铝土矿床(1 )赋矿岩系。龙潭组为一套海陆交互相含煤沉积，下部为灰褐色-褐红色铁质 泥岩、铁质岩、铁铝质岩、铁质铝土矿、铝土岩、泥质铝土矿，可见浸染黄铁矿； 中部为灰色-褐灰色粉砂质泥岩，深灰色、灰黑色、黑

8、色碳质泥岩夹煤线或煤层； 上部为灰色灰岩、灰色硅质灰岩夹灰黑色硅质岩。其与下伏峨眉山玄武岩或阳新组 呈平行不整合接触，局部超覆于上石炭统之上；与上覆地层飞仙组呈整合接触。（2）赋矿部位。沉积型铝土矿赋存在龙潭组下部，含铝岩系的大致层序自下而上 为：铁质岩-铁铝质岩-铝土矿-铝质粘土岩-黑色炭质泥岩夹煤线。（3）矿石特征。矿石呈灰白色、灰色、深灰色、褐灰色。矿石以致密状结构、碎 屑状结构、团粒状结构为主，豆状结构、鲕状结构较少。矿石构造以块状构造为主， 条带状构造次之。矿石类型主要为碎屑状铝土矿、致密状铝土矿，其次为豆鲕状铝 土矿。1.2堆积型铝土矿床（1）赋矿部位。堆积型铝土矿床赋存于第四系松

9、散堆积物的中部。一般含矿层上 部为褐红砂质黏土或腐植土，中部（含矿层）为褐红色黏土、砂质黏土夹褐色、紫 色棱角状铝土矿，下部为红褐色黏土，偶见铝土矿块及褐黑色磨圆度较高的铝土矿 砾石。含矿层的厚度、品位以龙潭组地层形成的残坡积层为中心，呈半环形展布， 向外矿体厚度变薄、矿石品位变低。（2）矿石特征。矿石呈灰白色、灰色、深灰色、褐灰色。矿石以致密状结构、碎 屑状结构、团粒状结构为主，豆状结构、鲕状结构较少。矿石构造以块状构造、孑L 穴状构造为主，条带状构造次之。矿石类型主要为碎屑状铝土矿、致密状铝土矿、 孔穴状铝土矿，其次为豆鲕状铝土矿。2铝土矿床共生、伴生矿产特征针对滇东南地区主要的铝土矿床含

10、铝岩系共采集样品162件。样品的分析测试由 河北省区域地质矿产调查研究所实验室完成，主量元素的分析测试采用荷兰 PANalytical公司生产的X射线荧光光谱仪（Axios max X）完成，稀土元素、微 量元素的分析测试采用美国ThermorFisher公司生产的等离子体质谱仪（ICP - MS X Serise 2 ）完成。分析精度高于5%。由于样品较多，故本次工作采用平均值，分析结果见表1所述。主要的伴生矿产 为 TiO2 , REE,Ga,Nb,Zr,Li。表1滇东南主要铝土矿床共生、伴生矿种一览表Table 1 Schedule of by - products in bauxite

11、 deposits , southeast Yunnan province?2.1黑色金属Ti滇东南的铝土矿床中普遍伴生Ti,其含钛矿物主要为锐钛矿，其次为金红石。全 区主要铝土矿床含铝岩系w ( TiO2 )= 0.85% 10.82%之间(见表1),其平均 值为4.58% (n = 162);其中150件样品的w ( TiO2 )1%，约有92.6%的样 品的w ( TiO2 )超过钛原生矿床的边界品位(w ( TiO2 )=1%21)o 区内主要铝土矿床各类岩性的钛含量，按野外所观察到的含铝岩系层序，具有由菱 镁矿一铁铝质岩一泥质铝土矿一铁质铝土矿一铝土矿一铝质黏土岩一铁质岩依次降 低的

12、特征，其平均值分别为5.92% (n = 5), 5.76% (n = 35 ), 5.34% (n = 6),4.95%(n = 31),4.22%(n = 41),3.66%(n = 37),2.41%(n = 7)。 主要铝土矿床的w ( TiO2 )总体高，但差别较大，且由天生桥铝土矿(5.82% , n =41)-水结(4.95% ,n=4)飞尺角(4.57% ,n = 13)大铁(4.49% , n =62 )-杨柳井(4.32% ,n = 1)T砂子塘(3.78% ,n = 12)白色姑铝土矿 (2.45% ,n = 9)红舍克(1.44% ,n = 20)芹菜塘铝土矿(0.85

13、% ,n = 1) 有依次降低的特征，显示出滇东南地区铝土矿的w ( TiO2 )由西向东降低的特点， 反映出滇东南地区在吴家坪期的古地理格局可能为由西向东水体变深 13 - 14。在表生条件下，含钛矿物遭受风化作用，以氢氧化物沉淀下来，钛的氢氧 化物失水并发生重结晶作用，经锐钛矿一板钛矿一金红石；风化作用使风化壳中钛 发生富集22。滇东南地区铝土矿之中富含锐钛矿，说明其成矿物质来源于风 化壳，经过海水的改造，就近距离沉积而形成。2.2稀土元素王根厚等在对滇东南地区铝土矿地球化学特征进行研究时发现铝土矿之中富含稀 土元素，并对丘北县大铁铝土矿的稀土元素特征进行过讨论19。滇东南地区铝土矿床之中

14、稀土元素含量总体较高，但不同样品之间差别较大(表 1),w(REE)=84.18x10-65 693.62x10 - 6之间，w(LREE) 二 66.61x10 -6248.68x10 - 6,w( HREE )值为 17.58x10-63 809.31x10 -6。区内含铝岩系各岩性的w (ZREE )表现为由铁质铝土矿-铁质岩-泥质铝土 矿-铝土矿-铝质黏土岩-铁铝质岩-菱镁矿依次增高，其w(REE )算术平均 值分别为 182.27x10 - 6 (n = 31 ),821.88x10 - 6 (n = 7 ),737.90x10 -6 (n = 6 ),733.19x10 - 6 (

15、n = 41),709.60x10 - 6 (n = 37 ),683.74x10 -6(n = 35 ),338.68x10 - 6 (n = 5);在主要铝土矿床中，以天生桥的w (ZREE )最高(1 001.16x10 - 6 , n = 41),其次为白色姑(912.43x10-6, n =9)、红舍克(851.64x10 - 6 ,n = 20)、砂子塘(736.53x10 - 6,n = 12)、 大铁( 669.82x10 - 6, n = 62 )、杨柳井( 687.99x10 - 6, n = 1)、芹菜塘(410.17x10-6 ,n = 1)，水结铝土矿床中的 w (Z

16、REE )最低( 362.98x10 - 6 , n = 9)。滇东南地区铝土矿的稀土元素含量的变化趋势，总体表现为由南西向北 东由高变低。滇东南地区含铝岩系w (ZREE)算术平均值为769.10x10 - 6 (n = 162)，接近 吸附性稀土矿床的边界品位(w (ZREE)=800x10 - 6 )，其中有74件超过吸 附性稀土矿床的边界品位，约占45.7% ; w ( LREE )平均值为538.50x10 - 6 (n = 162)，高于吸附性稀土矿床的边界品位(w ( LREE )=500x10 - 6 ),其中 有89件超过稀土矿床的边界品位，约占54.9% ；w(ZY )平均

17、值为230.60x10 -6(n = 162)，接近吸附性稀土矿床的边界品位值(w(ZY)=300x10 -6 21),其中有32件超过吸附性稀土矿床的边界品位，约占19.8%。2.3分散元素本次工作对滇东南铝土矿伴生的分散元素进行了研究，结果与前人17 , 19-20 的研究基本一致，表明在铝土矿之中普遍含有分散元素Ga。铝土矿床中的Ga含量高，w(Ga)=5.64x10 - 6 -84.24x10 - 6。按野外所观 察到的含铝岩系层序，含铝岩系各岩性的w(Ga )值表现为由铁质岩-铝土矿- 菱镁矿-铁质铝土矿一泥质铝土矿-铁铝质岩-铝质黏土岩依次增高，但变化幅 度不大，w(Ga )算术平

18、均值分别为 17.29x10-6(n = 7 ),23.66x10 - 6 (n = 41),24.00x10 - 6 (n = 5),26.13x10-6(n = 31),29.00x10 - 6 (n = 6),33.11x10-6(n = 35 )/17.29x10 - 6 (n = 7)，总体表现为由铁质岩 向铝质黏土岩Ga含量增高的趋势。主要铝土矿床中，大铁铝矿床的Ga含量最高， 算术平均值为32.08x10 - 6 (n = 62);其次为红舍克、飞尺角、白色姑、砂子 塘、天生桥、水结、芹菜塘、杨柳井铝土矿床，其镓含量算术平均值为31.40x10-6(n = 20 ),29.13x

19、10 - 6 (n = 13 ),28.47x10 - 6 (n = 9 ),25.25x10 -6(n = 12 ),24.44x10 - 6 (n=41 ),23.93x10 - 6 (n=4),9.00x10- 6(n = 1),6.00x10-6(n = 1)o滇东南地区铝土矿床中本次采集的162件样品中有111件样品镓含量超过了铝土 矿之中镓的最低工业品位，约占68.5% ;全区w(Ga)算术平均值为28.86x10-6(n = 162)，仍高于铝土矿之中镓的最低工业品位(20x10-6)21。2.4稀有金属元素王行军等20 在对天生桥一者五舍铝土矿床地球化学特征进行研究时发现在该

20、矿床内含铝岩系普遍伴生稀有金属元素Nb，在铝土矿内伴生Zr。2.4.1 Nb滇东南铝土矿床中稀有金属元素Nb含量高，其w(Nb)=18.46x10 - 6 322.80x10 - 6。含铝岩系中以铝土矿Nb含量最高(表1),w(Nb )平均值为 169.73x10 - 6 (n = 41);其次为铁质铝土矿、铁铝质岩、铝质粘土岩、泥质铝 土矿、铁质岩、菱镁矿，平均值分别为147.52x10 - 6 ( n = 31 ),107.66x10 - 6(n = 35 ),85.70x10 - 6 (n = 37 ),81.00x10 - 6 (n = 6),60.71x10-6。HCN二 800.0

21、ai(LnoCNqN ) m、9，0IX8.9LHAI( qz ) M )engKBg长忌聪胡旅区HhM!、(CN9Inu)9, OIXrnO.ICNI n ( qN ) M qNg燎卿SBrn( qN s 9约 Z9I 、( qN )。膏 京叵曲佃招 qll 存长feHHSB旧咀、(寸n u ) 9，OIXZLnCNs、(CN9nu) 9-0IX6Z以、(0vu)9-0ix*.98、(Inu)9-0IX。.寸6、(Inu) 9OIXOOOOT (rnInu)90IX0Lnoo0T (ZInu)90IX6寸.LnCNT (6n U ) 9，OIXLnZ.ILnI7R=n-RR7Reszk (

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23、 n U ) 9，OIXI寸T (I寸n U ) 9，0IXrn88 I7R=n-R59，。女9寸、(Lnrnnu)9,0IX9IT (I寸 nu)？OIXZrnT (II nu)9,0IXCN9T (9nu)9,0IX89T (*u)9,0IXLn8T (以 nu)9 -OIX 削CN(一_l) M、tts拯f与憧实fs藕f卿川摭ttsnn苗必届*( 一_l) Mg坦TO知&燎卿茹 。9，OIXZOCNI 9，olxrnn (一_|) mm、帆保佃 一_|&N 燎卿SBrn凶贸ffi京n m.寸CN。Hz 二 %rn.oAI(CNOZ ) M、9，OIXICNCN CNAI(z) m ) -

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25、u)9x96、(mu)9XICNT (Z9 nu)90IX 寸rnT (寸nu)90IX8ZT (6nu)90IXCN6T (0nu)9 0IX9IT (I n u ) 9，0IXI9Z7R=n-RRes汁(一_l) 、长feHHSB水B，监iH似系数见表2所述，相关矿产图谱见图2。从表2和图2中不难看出，相似系数r0.38时，滇东南主要铝土矿床中主要矿产 可分为 2 大组，第一大组包括 Ta,Ga,LREE, REE,HREE, TiO2 , TFeO ,Li, 第二大组有AI2O3 ,Nb,Zr,两大组矿产之间为负相关。r0.2时，第一大组可 分为 2 个组，第一组包括 Ta,Ga,LRE

26、E, REE, HREE , TiO2 , TFeO，第二组 为Li。r 0.2时，第一 组亚可分为2个小组，第一小组包括Ta和Ga，第二小组包括LREE, REE和 HREE,两小组的相似系数分别大于0.7和0.8。第二大组AI2O3 ,Nb,Zr，在r 0.65时可分为2个组，第一组为AI2O3，第二组包括Nb和Zr,二者相似系数 为 0.934。表2滇东南主要铝土矿床中共生、伴生矿产相似系数Table 2 Similarity coefficient of by - products in bauxite deposits , southeast Yunnan province?图2滇东

27、南主要铝土矿床共生、伴生矿产谱系图Fig.2 Hierarchical diagram of by - products in bauxite deposits , southeast Yunnan province聚类分析显示，AI2O3与Nb和Zr呈正相关；AI2O3与Ga和TFeO呈负相关。4结论(1) 滇东南地区铝土矿床中的稀土元素、黑色金属元素Ti和稀有金属元素Nb含 量高，已达单独利用矿床的边界品位，可以考虑综合利用。(2 )滇东南地区铝土矿床普遍伴生分散元素Ga，并伴生有稀有金属Zr和Li。(3)滇东南铝土矿床中稀有金属元素Nb , Zr在各岩性之间的变化趋势相同，与 铝土矿的品

28、位呈负相关；而稀有金属元素Li在各岩性之间的变化趋势与Nb和Zr 相反，与铝土矿的品位呈正相关。(4 )滇东南铝土矿床中Ti,REE,Nb和Zr含量分布由南西向北东方向降低，Li 含量由南西向北东方向升高，Ga变化规律不明显。(5)聚类分析显示，Al2O3与Nb和Zr明显的呈正相关，Al2O3与Ga和TFeO 呈负相关。注释： 云南省有色地质局.云南省铝土矿找矿行动计划勘查工作方案R .2009. 王根厚，王行军.云南省铝土矿成矿规律与成矿预测研究R .2011. 王根厚，王行军.滇东南主要铝土矿矿床构造地质和成矿作用研究R .2013. 王训练，周洪瑞.云南省铝土矿主要成矿期岩相古地理和构造

29、环境研究R .2011. 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R .2005.参考文献：1 缪鹰.文山杨柳井铝土矿矿床成因及找矿标志J.云南地质，2009 , 28( 3 ):91 - 293.2 成功，杨震，黄壁.板茂铝土矿地质特征及成因分析J.轻金属，2010 (10):8-12.3 仕竹焕，董家龙，杨松.云南省砚山县红舍克铝土矿床地质特征、找矿标志及 资源潜力分析J.矿产与地质，2007 ,21 ( 3 ):278 - 283.4 刘汉和.云南砚山红舍克原生及堆积铝土矿J.云南地质，2007 ,26 ( 1 ): 32-40.5 蒋秀坤，李亚辉.云南文山红舍克铝土矿成因

30、分析J.云南地质，2012 , 31(3) :316 - 319.6 刘文勇，李伟清，程云茂.云南省文山天生桥一者五舍沉积型铝土矿成矿地质 特征及找矿前景研究J.地球学报，2013 , 34 (增刊1):141- 145.7 黄仁新.滇东南地区铝土矿床类型J.云南地质，1992 ,11 ( 2 ):121 - 129.8 刀俊山，张准，蒙光志，等.云南省文山地区铝土矿找矿远景预测J.地球 学报，2013 , 34 (增刊 1 ):135 - 140.9郭远生，廖剑锋，郭欣，等.云南省铝土矿床类型及成矿规律J.矿物学报， 2013 ,33 (4):441 - 448.10 任运华，徐自斌，郑国龙

31、，等.云南省文山地区铝土矿床类型、成因及找矿 标志J.矿物学报，2013 ,33 (4):471 - 477.11 严健，豆松，张道红.云南丘北大铁铝土矿地球化学特征及成矿物质来源J .矿物学报，2013 ,33 (4):462 - 470.12 周洁，王根厚，吴春娇，等.滇东南铝土微量元素地球化学特征与成矿环境 研究J.矿物学报，2013 ,33 (4):497 - 502.13 刘加强，毛志芳，王训练，等.滇东南地区晚二叠世吴家坪早期岩相古地理J .古地理学报，2012 ,13 ( 3 ):365 - 370.14毛志芳，周洪瑞，王训练，等.滇东南丘北地区晚二叠世吴家坪早期岩相古 地理特征

32、J .矿物学报，2013 ,33 (4):599 - 605.15 冯晓宏，王臣兴，崔子良，等.滇东南铝土矿成矿物质来源探讨J.云南 地质,2009,28(3):233-242.16 刘加强，王训练，周洪瑞，等.滇东南上二叠统吴家坪下部铝土矿地球化学 特征及物源分析J.地质与勘探，2012,48 ( 3 ):508 - 517.17 高泽培，徐自斌，任运华.云南省丘北县大铁矿区铝土矿床特征分析与找矿 标志J.云南冶金，2012,41(4):1-6.18 刘汉和.云南红舍克铝土矿成矿地质特征和找矿前景研究J.矿产与地质， 2007,21(1):47-51.19王行军，王根厚，周洁，等.滇东南丘北县大铁铝土矿稀土元素特征研究J .地球学报，2013 , 34 (增刊 1 ):127 - 134.20 王行军，王根厚，周洁.2013.滇东南文山市天生桥一者五舍铝土矿床地球 化学特征研究J.矿物学报，2013 ,33 (4):485 - 496.21 邵厥年，陶维屏.矿产资源工业要求手册M .北京：地质出版社，2010 : 117-120,137-144,117-120,217-225,231-246,255-271,280282.22 刘英俊，曹励明，李兆麟，等.元素地球化学M .北京：科学出版社， 1984:50-58,125-215,378-387.