吴春娇，张莉，王根厚，孟献真，桑学镇，5，周洁

（1.中国地质大学，北京 100083；2.武警黄金第二支队，内蒙古 呼和浩特 010010；3.韩国延世大学，韩国 首尔 120749；4.安徽省地质测绘技术院，安徽 合肥 230022；5.山东鲁地矿业投资有限公司，山东 济南 250013）

滇西北鹤庆松桂铝土矿地球化学特征

吴春娇1，2，张莉3，王根厚1，孟献真4，桑学镇1，5，周洁1

（1.中国地质大学，北京 100083；2.武警黄金第二支队，内蒙古 呼和浩特 010010；3.韩国延世大学，韩国 首尔 120749；4.安徽省地质测绘技术院，安徽 合肥 230022；5.山东鲁地矿业投资有限公司，山东 济南 250013）

研究区矿体产于三叠系中窝组底部油页岩与下伏中三叠统北衙组灰岩、白云质灰岩不整合面上，矿体呈透镜状、漏斗状，受岩浆侵入、岩溶发育影响，矿层厚度不稳定.主要矿石矿物有一水硬铝石和三水硬铝石，呈鲕状、致密豆状、松散状（土状）.该矿床的Al/Si比值等岩石化学数据总体反映出Al2O3与SiO2、TiO2含量均成正相关关系.矿石样品∑REE富集，δCe显示正异常，δEu负异常明显.微量元素研究显示出沉积成因特征和成矿物源的多源性，铝土矿矿石结构构造、沉积特点及生物组成反映其形成环境主要为海相沉积环境.

铝土矿；地球化学元素；鹤庆松桂；滇西北

云南铝资源的地质勘查工作虽然较早，但迄今除昆明地区的少数矿床被开采作耐火材料外，大多数矿床还未开发利用.与黔、桂地区［1-2］相比，本区有关铝土矿地球化学方面研究尚无全面、详细的报道，研究程度不够深入.本文通过对矿区铝土矿石样品的微量元素含量进行测试分析和相关比值计算，以及稀土元素丰度特征、配分特征等地球化学特征研究，结合光薄片镜下特征，同时在前人研究基础上，对滇西北鹤庆松桂铝土矿地球化学特征及成矿环境进行探讨.

1 矿区及矿床地质特征

矿区位于扬子准地台与三江褶皱带的过渡带，松桂向斜南西翼转折端，由南西往北东铝土矿系呈由薄变厚趋势.矿区内分布有二叠系玄武岩组上段（Pβ3）、下三叠统（T1）、中三叠统北衙组上段（T2b2）及上三叠统中窝组（T3z）、第四系（Qh）地层，区内以褶皱构造为主，断裂构造不发育.矿区岩体主要为燕山期铺台山岩体（ξπ53），与上三叠统中窝组及中三叠统北衙组呈侵入接触.本区变质作用较微弱，铝土矿与围岩蚀变无关.

矿体以一水铝石铝土矿为主，含矿岩系中窝组呈假整合于北衙组灰岩、白云质灰岩侵蚀面上.从云南鹤庆三叠世区域构造分布及铝土矿分布规律，认为铝土矿形成于假整合面（图1），矿体呈透镜状、漏斗状，受岩浆侵入影响较大.

图1 滇西北构造位置示意图（据云南有色地质局301队，2009，有改动）Fig.1Geologic structural map of northwestern Yunnan（Modified from Yunnan Bureau of Nonferrous Metallic Geology,2009）

2 岩石学特征

本次研究的样品采集兼顾矿区铝土矿矿体分布和矿石类型特征，力求使矿石样品具有足够的典型性和代表性.笔者选取了5个典型铝土矿点进行了研究并采集样品，采样位置见图2.

图2 云南鹤庆松桂铝土矿采样位置Fig.2Sampling position of bauxite ore in Heqing, Yunnan Province

2.1 矿石的矿物成分

主要矿石矿物有一水硬铝石、三水硬铝石、胶铝矿，次要矿物为褐铁矿、高岭石、水云母等.一水硬铝石为灰白色、浅黄色，板片状集合体呈豆状，豆粒大小在0.2～4 mm左右，在晶粒间及裂隙中多被黏土质、胶铝矿、锰铁质交代充填.三水硬铝石为灰白色，半自形至自形粒状、片状，粒度为0.10～0.5 mm.胶铝矿呈隐晶质围绕于豆状体边缘，或沿豆粒间及裂隙间分布.

主要脉石矿物为高岭石，占3%～5%，次为水云母.高岭石呈细鳞片状，充填铝土矿豆体中，在矿化强及富矿部位高岭石多呈片状集合体.水云母为细鳞片状，少部分呈集合体产出，在矿化强及富矿部位较多.

2.2 矿石化学成分

矿化岩石主要是泥岩（含铝质）、页岩，少部分为灰岩.岩石内部分含砂屑、泥质、炭质.上述因素对矿石化学成分起控制作用.据本次采样数据，其中干河北村品位A12O3：66.05%～69.30%，平均67.19%；SiO2：6.10%～ 14.70%，平均9.75%；Al/Si：7.85；Fe2O3：0.04%～1.03%，平均0.56%.黄柏箐处品位A12O3：47.60%；SiO2：12.62%；Al/Si：3.77；Fe2O3：3.52%.

2.3 矿石的结构构造

矿石多呈豆状结构，少部分呈简单鲕状.豆粒大小为0.2～4.0 mm，呈圆形、椭圆形.矿石以土状、块状构造为主，次为蜂窝状构造，极少量角砾状构造.野外可见结核状核形石，层理全包裹或半包裹核心.

2.4 矿石类型

矿石自然类型按结构构造可划分为：鲕状铝土矿、致密豆状铝土矿、松散状（土状）铝土矿、碎屑状铝土矿.矿石颜色多为灰白、灰、浅红、浅绿及杂色.

表1 滇西北鹤庆松桂铝土矿岩石样品中主量元素质量分数Table 1Contents of major elements in the samples from Songgui bauxite deposit

图3 松桂铝土矿Al2O3与SiO2、TiO2、CaO和MgO含量关系Fig.3Relationships between contents of Al2O3and SiO2，TiO2，CaO and MgO in Songgui bauxite deposit

3 地球化学分析

3.1 岩石化学

据表1列出的松桂铝土矿床主量元素测试结果及特征元素比值，可归纳其主要特征如下：铝土矿样品中，Al2O3质量分数百分比含量为47.60%～74.25%，平均含量64.68%；SiO2含量5.94%～14.70%，平均含量9.56%；TiO2含量2.80%～4.16%，平均含量3.43%；计算得到该矿床的Al/Si比值0.94～12.50，平均值5.59.铝土矿的钛率（Al2O3/TiO2比值）16.17～22.23，平均值18.49.矿区样品数据总体反映出Al2O3与SiO2、TiO2含量均呈正相关关系，与CaO和MgO线性关系不明显［3-4］（图3）.其中MgO和TiO2是有害组分，不利于铝的冶炼回收.而硫是铝土矿的首要有害成分，主要存在硫铁矿中，极少量存在于其他金属硫化物内［3］.此外，常含一定量的CaO、SiO2等杂质.

3.2 微量元素地球化学特征

由于许多微量元素是良好的地球化学指示剂，因此利用微量元素的地球化学特征来研究矿物成矿环境具有较好的效果.通过对松桂矿区以上样品微量元素进行含量测试分析和相关比值计算，获得数据见表2.

利用等离子体质谱法（ICP-MS）测定镧系15个稀土元素含量，其检出限为1×10-6，分析精度为5%～ 10%.松桂铝土矿床样品中，Be含量为1.65×10-9～ 3.12×10-9，平均2.36×10-9，总体变化不大，显示出沉积成因特征，而非残积成矿的特点.与刘巽锋、廖士范等［5］的研究结果，即松桂铝土矿床成因主要属于古风化壳沉积型相一致.

松桂铝土矿Th含量为5.54×10-6～54.36×10-6，平均35.02×10-6，除褐铁矿化样品外含量相对较集中.U含量5.38×10-6～16.37×10-6，平均8.88×10-6，含量范围较集中.Zr含量151.30×10-6～1576.00×10-6，平均1148.93× 10-6；Ta含量0.55×10-6～5.73×10-6，平均3.84×10-6，此二者与Th类似，除褐铁矿化样品外含量相对较一致.

3.3 稀土元素地球化学特征

稀土元素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.松桂铝土矿稀土元素∑REE、LREE、HREE和LREE/HREE比值等特征值见表3.

表2 松桂铝土矿部分微量元素含量与特征值比值Table 2Contents and eigenvalues of some trace elements in Songgui bauxite deposit

表3 松桂铝土矿床稀土元素含量特征值Table 3REE contents and eigenvalues of Songgui bauxite deposit

由表可知，矿石样品∑REE值91.06×10-6～ 2300.65×10-6，平均值968.43×10-6，尽管∑REE变化范围较大，但都表现为∑REE富集.矿石样品LREE值60.84×10-6～2184.04×10-6，平均值839.13×10-6，HREE值30.23×10-6～209.07×10-6，平均值99.30×10-6，样品LREE/HREE值0.95～18.73，平均值8.10，表明矿石样品LREE与HREE分异明显且相对富集.矿区铝土矿稀土元素球粒陨石标准值化后特征值见表4.

矿石样品δCeN值为0.27～4.02，平均值1.78大于1，显示正异常.716-1的3个样品显示出δCeN的正异常，716-4的3个样品中δCeN均小于1，显示负异常.矿石样品Ce正、负异常均有较明显表现.Ce呈正异常，表明Ce在氧化环境的淋滤作用条件下，Ce3+、Ce4+水解沉淀，其他REE被淋失而造成［6-8］.

矿石样品δEuN值为0.03～0.06，平均值0.05小于1，（Eu/Sm）N值为0.26～0.55，平均值0.46小于1，表明矿石样品Eu负异常明显.Eu负异常特征显示，在缺氧的条件下，Eu3+被还原成Eu2+，从而导致沉积物中的Eu发生分离亏损.

（La/Yb）N值为1.81～84.30，平均值为19.96大于1.（La/Sm）N值为0.70～22.91，平均值6.37大于1.以上数据均与LREE/HREE值类似，表明矿石样品LREE与HREE分异明显且相对富集.（Gd/Yb）N值为1.00～5.02，平均值2.48大于1，也表明矿石样品HREE分异明显.（La/Yb）N、（La/Lu）N和（Ce/Yb）N比值可以反映REE球粒陨石标准化图解中的曲线的总体斜率，计算结果表明上述比值均大于1，即LREE和HREE的分异程度较高.

将矿石样品以球粒陨石［9-10］标准化，绘制稀土元素配分曲线图4，矿区矿石样品稀土元素配分模式显示出以下明显特征：松桂样品REE配分模式基本相同，并具普遍特征.样品REE配分曲线总体形状相似、位置相近，REE配分曲线总体右倾明显，LREE部分右倾较大，而HREE部分则相对平缓，总体显示出δCeN的正异常和δEuN的负异常.

4 成矿环境、成矿物质来源讨论

4.1 成矿环境讨论

图4 滇西北松桂铝土矿稀土球粒陨石标准化配分曲线图（球粒陨石标准化数值引自S.R.Taylor et al.,1985）Fig.4REE distribution patterns of Songgui bauxite deposit（standardized by CI）（Standardized values from S.R.Taylor et al.,1985）

沉积物微量元素蕴含着丰富的环境信息，一些微量元素对沉积环境的指示作用见表5.目前，在沉积环境研究中，应用最广的微量元素主要为Sr、Ba、Ga、Ru及相关的比值，它们不仅可以用于区分淡水和海水沉积物，而且可以用于测定古盐度和分析古气候.

表5 微量元素对沉积环境的指示作用Table 5Indicating effects of the trace-element on sedimentary environment

表4 松桂铝土矿床稀土元素球粒陨石标准值化后特征值Table 4REE distribution eigenvalues of Songgui bauxite deposit（standardized by CI）

Sr和Ba同是地壳中分布较广的微量元素，Sr/Ba值常用作区分淡水和咸水沉积的参数，从淡水沉积至海水沉积过程中，Sr/Ba值也随着远离海洋而逐渐增大，淡水沉积的Sr/Ba值多明显低于海水沉积.松桂铝土矿样品数据Sr/Ba比值为0.66～1.96，平均值为1.40，高于我国13个现代海洋底质样品0.8～1.0［9］的比值，推测铝土矿主要形成环境主要为海相沉积环境.Sr/Ba及Be含量揭示，铝土矿形成环境可能主要为内陆河湖沼泽环境，局部为局限海域的滨海前缘.

铝土矿层样品Th/U比值为1.03～6.78，平均值为4.04.据Laukas［16］研究，Th/U＞7，铝土矿为强烈红土化作用形成；Th/U＜2，铝土矿为还原环境下的沉积产物；Th/U=2～7，可能为风化作用不彻底或者沉积混杂所致.据松桂矿区铝土矿床Th/U显示，物源既有强烈红土化作用产物，也可能有风化作用不彻底或者沉积混杂所致，具多源性.铝土矿中V/Ni比值为2.11～27.65，平均值为13.81.据崔光来推测物源主要来自海相沉积.

据铝土矿核形石构造特征可知其产于高能量浅水环境.野外劈理化带也较为明显，风化面可见生物碎屑，海百合、腕足等生物化石，也可确定浅海的沉积环境.

4.2 成矿物质来源讨论

铝土矿成矿物质来源在铝土矿研究中尚存在一定争论，不同学者针对不同地区不同类型铝土矿的物质来源有不同认识.

铝土矿的钛率（Al2O3/TiO2）是成因机理的一个重要地球化学标志，成矿物源相同的各类矿（岩）石的钛率一般都很接近，可反映物源特征［17］.矿区钛率平均为18.49，显示出更接近灰岩，反映下伏灰岩可能为主要成矿物质来源.碳酸盐岩虽然铝含量低，但一定厚度的风化剥蚀也可提供足够的物质来源［18］.

从微量、稀土元素分析结果表可以看出，Pb、Zn、Ti、Nb、Th等元素的含量较高，说明铝土矿的物质来源经过长期的风化和搬运，相对稳定元素得以保存、富集，不稳定元素则流失.同时说明矿源离矿区较远，不是近源就地迁移堆积.

矿区位于峨眉山大火成岩省的外带，在研究区周围广泛分布二叠系峨眉山玄武岩，也为成矿提供了大量的物质来源.

5 结论

通过野外实地调研，结合室内显微镜鉴定及地球化学综合分析，取得如下进展和认识.

1）该矿床岩石化学数据总体反映出Al2O3与SiO2、TiO2含量均成正相关关系，与CaO和MgO线性关系不明显；微量元素含量总体变化不大，显示出沉积成因特征，而非残积成矿的特点；矿石样品∑REE富集，LREE与HREE分异明显且相对富集，样品REE配分曲线总体形状相似、位置相近，右倾明显，δCe、δEu异常明显.

2）成矿物质来源具多源性，与下伏基底砂页岩、碳酸盐岩关系密切，此外据微量元素比值显示铝物质部分来源于岩体.据铝土矿矿石结构构造、沉积特点及生物组成，认为其形成环境主要为海相沉积环境.铝土矿的成矿物质经长期风化、搬运，不是近源就地迁移堆积.结合其他特征，本铝土矿点应属古风化壳异地堆积矿床.

致谢：感谢野外工作中云南有色地质局、地质310队提供的便利条件，感谢崔银亮总工程师的指导与关怀.感谢温长顺教授、周洪瑞教授在野外的教导与帮助.感谢在后期论文撰写过程中王行军学长提出的宝贵修改意见.

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GEOCHEMCIAL CHARACTERISTICS OF THE SONGGUI BAUXITE DEPOSIT IN HEQING,NORTHWESTERN YUNNAN PROVINCE

WU Chun-jiao1,2,ZHANG Li3,WANG Gen-hou1,MENG Xian-zhen4,SANG Xue-zhen1,5,ZHOU Jie1
（1.China University of Geosciences,Beijing 100083,China;2.No.2 Gold Brigade,CAPF,Hohhot 010010,China;3.Yonsei University,Seoul 120749, ROK;4.Anhui Institute of Geological Surveying and Mapping Technology,Hefei 230022,China;5.Shandong Ludi Mining investment Co.,Ltd.,Jinan 250013,China）

The orebodies of researched area are hosted in the unconformity between the Triassic oil shale at the bottom of the Zhongwo Formation and the underlying limestone and dolomitic limestone of Beiya Formation,showing as lenticular and funnel-shaped.Impacted by magma intrusion and karst development,the thickness of ore bed is unstable.The ore minerals are mainly diaspore.According to the structure,the ore types can be divided into oolitic bauxite,dense bean-like bauxite and loose（soil-like）bauxite.The lithochemical data of the deposit such as Al/Si ratio generally reflect the positive correlation between Al2O3,SiO2and TiO2.The ore samples show enrichment of ΣREE,positive anomalies of δCe and negative anomalies of δEu.The study of trace elements indicates the characteristics of sedimentary origin,showing the multi-source of oreforming materials. It could be inferred that the bauxite was deposited in a marine environment.

bauxite;geochemical element;Songgui deposit;Northwest Yunnan Province

1671-1947（2014）04-0383-06

P595

A

2013－03－06；

2013-05-29.编辑：李兰英．

云南省铝土矿成矿规律与找矿选区研究项目（20100610）资助.

吴春娇（1988—），女，硕士，主要从事区域地质矿产调查研究工作，通信地址内蒙古呼和浩特市赛罕区兴安南路24号，E-mail//wucj88@126.com