广西靖西县三合铝土矿稀土元素地球化学研究_李普涛
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第 22卷 第 6期
2008年 12月
M IN ERA L RESO U RCES AN D G EO L O GY
V o l. 22, N o. 6 Dec. , 2008
广西靖西县三合铝土矿稀土元素地球化学研究①
李普涛 1 , 张起钻 2, 3
( 1.桂林工学院 ,广西 桂林 541004; 2. 中国地质大学 ,北京 100083; 3.广西地质矿产勘查开发局 ,南宁 530023)
( 2) L REE与 HREE分异明显且 L REE相对富集。 矿石样品 L R EE为 551. 99( 226. 02～ 1460. 01)× 10- 6、 HREE为 74. 27( 226. 02～ 1460. 01)× 10- 6 ,而 L R EE / HREE 为 7. 83 ( 2. 93～ 13. 00)、 ( La / Yb ) N 为 1. 38 ( 1. 08～ 1. 67) > 1、 ( La / Sm )N 为 1. 29( 1. 18～ 1. 48) > 1,以上数据均表明矿石样品 L REE与 HREE分异明 显且相对富集 ; ( Gd / Yb) N 为 0. 94( 0. 77～ 1. 06) ,十分 接近 1,则表明矿石样品 HREE分异不明显。
0. 03
108
109 110
111 112
113 114
115
116 117
118 119
120 平均值
靖西 2 堆积矿
德保 3 堆积矿 靖西 原生矿 2
平果 靖西
茅口灰岩 3 原生矿 3 茅口灰岩 3 砂质页岩
古陆 3 泥质灰岩
白云灰岩 凝灰岩
球粒陨石 4
79. 02 140. 79 57. 14 321. 56 83. 82 165. 70 70. 61 32. 23 120. 34 30. 55 121. 01 28. 87 50. 83 67. 83 97. 88 69. 64 58. 65 63. 40 13. 40 85. 87
5. 98 39. 40 8. 37 2. 30 15. 20
靖西铝土矿位于靖西县境内 (主要包括新圩、禄 垌、三合等矿区 ) ,区域上与周边德保、那坡等县境内 的铝土矿区 (带 )断续相连、广泛分布 ,共同组成桂西 地区除平果铝土矿外的又一特大型铝土矿田。矿区铝 土矿主要包括堆积铝土矿和原生铝土矿两种类型 ,堆 积型铝土矿赋存于第四系 ( Q)岩溶负地貌中的红土 碎屑物中 ,因储量大、质量好、易开采等优点成为目前 研究和开发的主要对象。原生铝土矿赋存于上二叠统 合山组 ( P1h )底部 ,由于含硫等有害组分过多而暂不 能利用。
0. 0473
Dy
20. 95 30. 92 11. 88 45. 12 20. 15 22. 52 12. 89 18. 04 16. 05 11. 02 16. 52 14. 33 11. 73 23. 17 19. 66 23. 16 7. 38 22. 62 3. 92 37. 24 1. 24 4. 26 1. 06 0. 27 3. 03
0. 213
Tm
2. 11 3. 15 1. 15 3. 83 2. 44 2. 34 1. 20 2. 32 1. 57 1. 34 1. 60 1. 89 1. 23 3. 04 2. 09 2. 76 0. 77 2. 54 0. 31 2. 79 0. 10 0. 38 0. 09 0. 02 0. 17
0. 0722
Gd
17. 88 26. 54 12. 09 51. 90 14. 16 17. 75 15. 21 9. 03 18. 49 7. 14 16. 40 7. 13 10. 60 9. 60 16. 71 13. 54 6. 90 15. 31 3. 64 43. 18 1. 31 5. 81 1. 21 0. 32 3. 58
( 3)矿石样品 δCe为 1. 13( 0. 911～ 1. 285) > 1, 仅 1个样品值 < 1,表明矿石样品 Ce 正异常明显 ,而 矿区原生铝土矿、灰岩等样品则呈明显 Ce负异常。
( 4)矿石样品 δEu为 0. 84( 0. 799～ 0. 877) < 1, ( Eu / Sm) N 为 0. 81( 0. 79～ 0. 84) < 1,表明矿石样品 Eu负异常明显 ,与靖西、平果两地原生铝土矿、灰岩 等样品的 Eu负异常一致。
0. 259
Tb
3. 42 5. 28 1. 99 9. 19 3. 00 3. 49 2. 32 2. 47 2. 92 1. 58 2. 90 1. 96 1. 98 2. 86 3. 24 2. 87 1. 20 3. 53 0. 66 6. 80 0. 22 0. 83 0. 19 0. 05 0. 57
0. 0722
Er
12. 59 18. 88 6. 88 22. 78 14. 15 15. 76 7. 65 12. 87 9. 09 7. 62 9. 37 10. 36 6. 69 17. 71 12. 31 15. 43 5. 17 13. 9 2. 49 20. 49 0. 77 2. 55 0. 63 0. 16 1. 39
Yb 14. 46 21. 35 7. 77 27. 00 16. 07 13. 35 7. 84 15. 80 10. 89 9. 13 11. 22 13. 09 8. 80 19. 86 14. 05 18. 72 5. 00 17. 57 1. 98 17. 48 0. 56 2. 47 0. 55 0. 13 0. 96 0. 183
5. 21 78. 50 6. 20 4. 00 25. 60
0. 813
Pr
20. 04 44. 32 12. 59 91. 63 19. 49 23. 15 16. 71 8. 02 26. 97 5. 64 24. 28 5. 27 11. 62 9. 51 22. 80 15. 70 11. 37 20. 22 2. 77 41. 11 1. 28 9. 01 1. 92 0. 47 3. 36
0. 597
Sm
19. 84 34. 24 10. 73 67. 00 16. 54 16. 86 14. 07 9. 24 22. 35 6. 25 18. 15 6. 91 11. 68 7. 17 18. 65 12. 20 6. 56 16. 24 2. 47 37. 46 1. 03 5. 74 1. 28 0. 30 3. 18
0. 115
Nd
78. 30 144. 50 46. 80 390. 20 75. 20 90. 30 67. 50 30. 20 106. 50 20. 40 83. 10 18. 90 42. 70 33. 00 87. 69 50. 49 38. 95 65. 23
12. 2 181. 6 5. 17 33. 60 7. 36 1. 73 14. 30
1 稀土元素地球化学特征
1. 1 稀土元素丰度特征 三合矿石样品 REE丰度特征见表 1,并同靖西、
平果等地各类铝土矿、灰岩等岩 (矿 )样品对比 ,显示 出以下明显特征:
( 1) REE 富 集。 矿 石 样 品 REE 为 626. 26 ( 226. 02～ 1460. 01)× 10- 6,尽管 REE变化范围较 大 ,但都表现为 REE富集。
① 收稿日期: 2008- 06- 13 作者简介: 李普涛 ( 1982- ): 陕西户县人 ,硕士研究生 ,专业矿产普查与勘探 ,目前从事铝土矿地质学研究。 项目来源: 广西“十千百人才工程”专项资金项目 ,项目编号 2002215
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表 1 靖西等地区各类矿 (岩 )石样品 REE分析结果 T able 1 Analyti cal result s o f REE contai ned i n di ff erent o res ( rocks) in Ji ngx i a nd ot her places w B / 10- 6
L REE 597. 39 706. 16 560. 29 1287. 84 464. 59 513. 06 647. 70 212. 47 827. 57 238. 69 781. 65 172. 03 470. 17 248. 24 551. 99 408. 58 225. 08 281. 54 42. 37 426. 77 18. 92 167. 58 25. 40
0. 315
Ce
397. 20 337. 70 431. 30 407. 70 267. 10 214. 30 476. 30 131. 10 548. 10 174. 60 532. 20 110. 80 351. 30 129. 20 322. 06 258. 38 108. 26 113. 8 11. 00 73. 21
稀土元素 ( REE)是一组具有特殊地球化学属性 的指示性元素 ,对沉积岩而言 ,能够提供母岩物质、成 矿环境与成矿过程等较多的地质和地球化学信息。本 文通过对靖西县三合铝土矿区 14个典型的堆积铝土 矿石样品进行 REE地球化学特征研究 ,并同桂西各 地铝土矿、灰岩等样品对比分析 ,探讨桂西铝土矿成 因理论中有争议的问题 ,并为铝土矿的科学研究和勘 查开发提供基础性地质研究。
0. 192
Eu
2. 99 4. 60 1. 73 9. 75 2. 44 2. 75 2. 52 1. 67 3. 31 1. 25 2. 91 1. 29 2. 04 1. 52 2. 91 2. 17 1. 29 2. 65 0. 53 7. 52 0. 25 1. 33 0. 27 0. 08 1. 18
矿区
样品
三合 1
靖西 2 德保 3 靖西 平果 靖西 古陆 3
107 108 109 110 111 112 113 114 115 116 117 118 119 120 平均值 堆积矿 堆积矿 原生矿 2 茅口灰岩 3 原生矿 3 茅口灰岩 3 砂质页岩 泥质灰岩 白云灰岩 凝灰岩
球粒陨石 4
La
Lu 2. 27 3. 43 1. 24 4. 43 2. 56 2. 06 1. 23 2. 50 1. 69 1. 48 1. 71 2. 07 1. 31 3. 24 2. 23 2. 93 0. 77 2. 47 0. 28 2. 76 0. 09 0. 39 0. 08 0. 02 0. 14 0. 0323
关于本区铝土矿床成因 ,普遍认为堆积铝土矿由 原 生铝 土矿经 历一 系列 物理 的、 化学 的风化 作用 改造 形成 [1 ] ; 而原生铝土矿则大体趋于古风化壳— 沉积这 一模式形成 [2～ 3 ] ,但许多学者对其中一些细节仍持有 不同看法 ,例如关于原生铝土矿成矿物质 (古风化壳 ) 来源、沉积环境等方面内容 [2～ 10 ]。
摘 要: 以等离子体质谱 法 ( ICP- M S)对靖西三合 14个堆积铝土矿 石样品进行 稀土元素 含量测试 ,并 同靖西、平果等地各类 铝土矿、灰岩等样品对比分析 ,结果表明: ( 1)矿石样品的 REE丰度具有 REE富 集、 L REE与 HREE分异且 L REE相对富集、δCe> 1及δEu < 1等显著特征 ; ( 2)矿石样品的 REE配分模 式同靖西、平果等地茅口 灰岩基本相同 ,而与古陆杂岩差 异明显 ,显 示出被动大陆边缘 地带海相沉 积的 典型特征 ,表明茅口灰 岩为原生铝土矿为的矿源物质 ,并在海侵的地质背景 下于海陆过渡相沉积形成。 关键词: 铝土矿 ;稀土元素 ;地球 化学 ;靖西 ; 广西 中图分类号: P618. 45; P595 文献标识码: A 文章编号 : 1001- 5663( 2008) 06- 0536- 05
0. 325
Ho
4. 15 6. 14 2. 36 7. 92 4. 40 5. 16 2. 54 3. 96 2. 99 2. 39 3. 11 3. 16 2. 19 5. 39 3. 99 4. 72 1. 63 4. 48 0. 89 7. 40 0. 27 0. 88 0. 22 0. 06 0. 54
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广西靖西县三合铝土矿稀土元素地球化学研究①
李普涛 1 , 张起钻 2, 3
( 1.桂林工学院 ,广西 桂林 541004; 2. 中国地质大学 ,北京 100083; 3.广西地质矿产勘查开发局 ,南宁 530023)
( 2) L REE与 HREE分异明显且 L REE相对富集。 矿石样品 L R EE为 551. 99( 226. 02～ 1460. 01)× 10- 6、 HREE为 74. 27( 226. 02～ 1460. 01)× 10- 6 ,而 L R EE / HREE 为 7. 83 ( 2. 93～ 13. 00)、 ( La / Yb ) N 为 1. 38 ( 1. 08～ 1. 67) > 1、 ( La / Sm )N 为 1. 29( 1. 18～ 1. 48) > 1,以上数据均表明矿石样品 L REE与 HREE分异明 显且相对富集 ; ( Gd / Yb) N 为 0. 94( 0. 77～ 1. 06) ,十分 接近 1,则表明矿石样品 HREE分异不明显。
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120 平均值
靖西 2 堆积矿
德保 3 堆积矿 靖西 原生矿 2
平果 靖西
茅口灰岩 3 原生矿 3 茅口灰岩 3 砂质页岩
古陆 3 泥质灰岩
白云灰岩 凝灰岩
球粒陨石 4
79. 02 140. 79 57. 14 321. 56 83. 82 165. 70 70. 61 32. 23 120. 34 30. 55 121. 01 28. 87 50. 83 67. 83 97. 88 69. 64 58. 65 63. 40 13. 40 85. 87
5. 98 39. 40 8. 37 2. 30 15. 20
靖西铝土矿位于靖西县境内 (主要包括新圩、禄 垌、三合等矿区 ) ,区域上与周边德保、那坡等县境内 的铝土矿区 (带 )断续相连、广泛分布 ,共同组成桂西 地区除平果铝土矿外的又一特大型铝土矿田。矿区铝 土矿主要包括堆积铝土矿和原生铝土矿两种类型 ,堆 积型铝土矿赋存于第四系 ( Q)岩溶负地貌中的红土 碎屑物中 ,因储量大、质量好、易开采等优点成为目前 研究和开发的主要对象。原生铝土矿赋存于上二叠统 合山组 ( P1h )底部 ,由于含硫等有害组分过多而暂不 能利用。
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Dy
20. 95 30. 92 11. 88 45. 12 20. 15 22. 52 12. 89 18. 04 16. 05 11. 02 16. 52 14. 33 11. 73 23. 17 19. 66 23. 16 7. 38 22. 62 3. 92 37. 24 1. 24 4. 26 1. 06 0. 27 3. 03
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Tm
2. 11 3. 15 1. 15 3. 83 2. 44 2. 34 1. 20 2. 32 1. 57 1. 34 1. 60 1. 89 1. 23 3. 04 2. 09 2. 76 0. 77 2. 54 0. 31 2. 79 0. 10 0. 38 0. 09 0. 02 0. 17
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Gd
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( 3)矿石样品 δCe为 1. 13( 0. 911～ 1. 285) > 1, 仅 1个样品值 < 1,表明矿石样品 Ce 正异常明显 ,而 矿区原生铝土矿、灰岩等样品则呈明显 Ce负异常。
( 4)矿石样品 δEu为 0. 84( 0. 799～ 0. 877) < 1, ( Eu / Sm) N 为 0. 81( 0. 79～ 0. 84) < 1,表明矿石样品 Eu负异常明显 ,与靖西、平果两地原生铝土矿、灰岩 等样品的 Eu负异常一致。
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Tb
3. 42 5. 28 1. 99 9. 19 3. 00 3. 49 2. 32 2. 47 2. 92 1. 58 2. 90 1. 96 1. 98 2. 86 3. 24 2. 87 1. 20 3. 53 0. 66 6. 80 0. 22 0. 83 0. 19 0. 05 0. 57
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Er
12. 59 18. 88 6. 88 22. 78 14. 15 15. 76 7. 65 12. 87 9. 09 7. 62 9. 37 10. 36 6. 69 17. 71 12. 31 15. 43 5. 17 13. 9 2. 49 20. 49 0. 77 2. 55 0. 63 0. 16 1. 39
Yb 14. 46 21. 35 7. 77 27. 00 16. 07 13. 35 7. 84 15. 80 10. 89 9. 13 11. 22 13. 09 8. 80 19. 86 14. 05 18. 72 5. 00 17. 57 1. 98 17. 48 0. 56 2. 47 0. 55 0. 13 0. 96 0. 183
5. 21 78. 50 6. 20 4. 00 25. 60
0. 813
Pr
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0. 597
Sm
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12. 2 181. 6 5. 17 33. 60 7. 36 1. 73 14. 30
1 稀土元素地球化学特征
1. 1 稀土元素丰度特征 三合矿石样品 REE丰度特征见表 1,并同靖西、
平果等地各类铝土矿、灰岩等岩 (矿 )样品对比 ,显示 出以下明显特征:
( 1) REE 富 集。 矿 石 样 品 REE 为 626. 26 ( 226. 02～ 1460. 01)× 10- 6,尽管 REE变化范围较 大 ,但都表现为 REE富集。
① 收稿日期: 2008- 06- 13 作者简介: 李普涛 ( 1982- ): 陕西户县人 ,硕士研究生 ,专业矿产普查与勘探 ,目前从事铝土矿地质学研究。 项目来源: 广西“十千百人才工程”专项资金项目 ,项目编号 2002215
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表 1 靖西等地区各类矿 (岩 )石样品 REE分析结果 T able 1 Analyti cal result s o f REE contai ned i n di ff erent o res ( rocks) in Ji ngx i a nd ot her places w B / 10- 6
L REE 597. 39 706. 16 560. 29 1287. 84 464. 59 513. 06 647. 70 212. 47 827. 57 238. 69 781. 65 172. 03 470. 17 248. 24 551. 99 408. 58 225. 08 281. 54 42. 37 426. 77 18. 92 167. 58 25. 40
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Ce
397. 20 337. 70 431. 30 407. 70 267. 10 214. 30 476. 30 131. 10 548. 10 174. 60 532. 20 110. 80 351. 30 129. 20 322. 06 258. 38 108. 26 113. 8 11. 00 73. 21
稀土元素 ( REE)是一组具有特殊地球化学属性 的指示性元素 ,对沉积岩而言 ,能够提供母岩物质、成 矿环境与成矿过程等较多的地质和地球化学信息。本 文通过对靖西县三合铝土矿区 14个典型的堆积铝土 矿石样品进行 REE地球化学特征研究 ,并同桂西各 地铝土矿、灰岩等样品对比分析 ,探讨桂西铝土矿成 因理论中有争议的问题 ,并为铝土矿的科学研究和勘 查开发提供基础性地质研究。
0. 192
Eu
2. 99 4. 60 1. 73 9. 75 2. 44 2. 75 2. 52 1. 67 3. 31 1. 25 2. 91 1. 29 2. 04 1. 52 2. 91 2. 17 1. 29 2. 65 0. 53 7. 52 0. 25 1. 33 0. 27 0. 08 1. 18
矿区
样品
三合 1
靖西 2 德保 3 靖西 平果 靖西 古陆 3
107 108 109 110 111 112 113 114 115 116 117 118 119 120 平均值 堆积矿 堆积矿 原生矿 2 茅口灰岩 3 原生矿 3 茅口灰岩 3 砂质页岩 泥质灰岩 白云灰岩 凝灰岩
球粒陨石 4
La
Lu 2. 27 3. 43 1. 24 4. 43 2. 56 2. 06 1. 23 2. 50 1. 69 1. 48 1. 71 2. 07 1. 31 3. 24 2. 23 2. 93 0. 77 2. 47 0. 28 2. 76 0. 09 0. 39 0. 08 0. 02 0. 14 0. 0323
关于本区铝土矿床成因 ,普遍认为堆积铝土矿由 原 生铝 土矿经 历一 系列 物理 的、 化学 的风化 作用 改造 形成 [1 ] ; 而原生铝土矿则大体趋于古风化壳— 沉积这 一模式形成 [2～ 3 ] ,但许多学者对其中一些细节仍持有 不同看法 ,例如关于原生铝土矿成矿物质 (古风化壳 ) 来源、沉积环境等方面内容 [2～ 10 ]。
摘 要: 以等离子体质谱 法 ( ICP- M S)对靖西三合 14个堆积铝土矿 石样品进行 稀土元素 含量测试 ,并 同靖西、平果等地各类 铝土矿、灰岩等样品对比分析 ,结果表明: ( 1)矿石样品的 REE丰度具有 REE富 集、 L REE与 HREE分异且 L REE相对富集、δCe> 1及δEu < 1等显著特征 ; ( 2)矿石样品的 REE配分模 式同靖西、平果等地茅口 灰岩基本相同 ,而与古陆杂岩差 异明显 ,显 示出被动大陆边缘 地带海相沉 积的 典型特征 ,表明茅口灰 岩为原生铝土矿为的矿源物质 ,并在海侵的地质背景 下于海陆过渡相沉积形成。 关键词: 铝土矿 ;稀土元素 ;地球 化学 ;靖西 ; 广西 中图分类号: P618. 45; P595 文献标识码: A 文章编号 : 1001- 5663( 2008) 06- 0536- 05
0. 325
Ho
4. 15 6. 14 2. 36 7. 92 4. 40 5. 16 2. 54 3. 96 2. 99 2. 39 3. 11 3. 16 2. 19 5. 39 3. 99 4. 72 1. 63 4. 48 0. 89 7. 40 0. 27 0. 88 0. 22 0. 06 0. 54