風(fēng)化殼稀土礦床的成礦作用

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1、礦床地質(zhì)第17卷增刊1998年Ⅳ【INERALDEPOSITS芐風(fēng)化殼稀土礦床的成礦作用1陳2俞3陳敬德3顧連興1陳炳輝志澄受均(1南京大學(xué)地球科學(xué)系,南京2廣東藥學(xué)院,廣州3中山大學(xué)地球科學(xué)系廣州)提要:綜述了近年來(lái)對(duì)風(fēng)化殼稀土礦床中稀土元素的賦存狀態(tài)、遷移形式和富集作用等方面的研究,指出稀土的微生物成礦作用的研究是本類(lèi)礦床研究的重要?jiǎng)酉?。關(guān)鍵詞:成礦作用稀土礦床風(fēng)化殼風(fēng)化殼稀土礦床最早發(fā)現(xiàn)于江西龍南,80年代以來(lái)在廣東、廣西、福建、湖南等地均我國(guó)華南特有的一種重要礦床。近十幾年來(lái),對(duì)該有發(fā)現(xiàn)。此類(lèi)礦床儲(chǔ)量大、采冶簡(jiǎn)便,是類(lèi)礦床的基本特征、成礦母巖的特征、

2、風(fēng)化殼剖面的物質(zhì)組成、稀土元素在風(fēng)化殼中的賦存工作,積累了豐富的資料?？偟目磥?lái)對(duì)成礦作用有了某狀態(tài)以及成礦機(jī)理等方面做了大量的些共識(shí),即此類(lèi)礦床是富含稀土的原巖,在風(fēng)化過(guò)程中稀土元素經(jīng)短距離遷移(自上而下淋濾)后,在全風(fēng)化殼的中下部富集而形成的。但是對(duì)稀土元素在風(fēng)化殼中的賦存狀態(tài)、遷移及富集形式等方面具有不同的看法。我們?cè)诮鼛啄甑难芯恐邪l(fā)現(xiàn)有機(jī)質(zhì)及微生物對(duì)稀土富集一成礦起了不可忽視的作用。本文綜述幾年來(lái)對(duì)此類(lèi)礦床成礦作用研究的進(jìn)展,供同行進(jìn)步研究工作參考。1風(fēng)化殼中稀土元素的分布及賦存狀態(tài)稀土元素具有相似的化學(xué)性質(zhì),常被認(rèn)為在表生環(huán)境下是抗分異的。Nesbi

3、tt(1979)[161首先研究花崗閃長(zhǎng)巖風(fēng)化過(guò)程中稀土元素的活動(dòng)性和分異現(xiàn)象,注意到弱風(fēng)化巖石富含重稀土(HREE),而強(qiáng)風(fēng)化的殘留產(chǎn)物(如高嶺土等)HREE虧損。此外,國(guó)外還有少數(shù)學(xué)者(16ˉ:)。近十幾年來(lái)對(duì)華南風(fēng)化殼稀土礦床的風(fēng)化剖面研究表對(duì)風(fēng)化殼中稀土元素做過(guò)研究[卜4],稀土元素具有如下分布特征:明一弱風(fēng)上到下可分為表土層、全風(fēng)化層、半風(fēng)化(1)華南風(fēng)化殼剖面發(fā)育層狀結(jié)構(gòu),從化層。稀土元素在全風(fēng)化層中下部最富集,可達(dá)0,1%~0.2%,構(gòu)成工業(yè)礦體。(2)風(fēng)化殼中各層的稀土元素球粒隕石標(biāo)準(zhǔn)化分布型式與原巖類(lèi)似,總體上繼承了原巖的稀土分布特征。但自

4、下而上,隨著風(fēng)化強(qiáng)度的增強(qiáng),LREE/HREE的比值增大,即輕稀土元素相對(duì)在風(fēng)化殼上部富集。全風(fēng)化殼Ce的虧損明顯(aCe0.59Ce正異常(εCe3.31~4.97),而(3)表土層出現(xiàn)~0.13),再往下至半風(fēng)化層,則虧損減弱,逐漸接近原巖。艸廣東省自然科學(xué)基金資助項(xiàng)目(編號(hào):960042)山大學(xué)副教授,南京大學(xué)在職博士生,從事礦床學(xué)和地球化學(xué)的教學(xué)和科研工作。郵政編陳炳輝,男,1964年生,中￠告:5102754741998年(4)在富LREE原巖的風(fēng)化殼中(如廣東平遠(yuǎn)),Eu負(fù)異常自剖面下部往上減弱,全風(fēng)化殼中出現(xiàn)正異常,有些剖面中Er有類(lèi)似于Eu的

5、變化規(guī)律。剖面中稀土元素的活動(dòng)性被認(rèn)為取決于不同環(huán)境下pH值的變化,而分異作用取決于不同風(fēng)化程度的礦物組合及其相對(duì)豐度。近年來(lái)的研究表明,有機(jī)質(zhì)可能對(duì)稀土分異產(chǎn)生不可忽視的作用。風(fēng)化殼中稀土元素的賦存狀態(tài)一般認(rèn)為有3種[195〕,即離子吸附相、單礦物相和類(lèi)質(zhì)同象或微固溶體分散相。王賢覺(jué)等[6]用電泳、電滲析、離子交換法進(jìn)一步確定離子吸附相稀土以簡(jiǎn)單陽(yáng)離子的形式被粘土所吸附。但用6%Nacl溶液或5%(NH4)2SO。所作的浸取實(shí)[2],REE浸驗(yàn)結(jié)果取率在表土層僅17%~22%,全風(fēng)化層增高為48%~86%,半風(fēng)化層僅21%~26%。而各層中Ce的浸取率僅2

6、%~25%,尤其是Ce呈正異常的表土層,其浸取液為Ce負(fù)異常,說(shuō)明殘留于表土層中Ce是不可交換的。而且廣東平遠(yuǎn)有些礦體中基于離子交換的浸取工藝的浸取率更低。顯然,風(fēng)化殼中非礦物相稀土除了以簡(jiǎn)單陽(yáng)離子形式存在之外,還有其他賦存形式?；谏鲜稣J(rèn)識(shí),我們利用不同試劑對(duì)風(fēng)化殼試樣中的稀土進(jìn)行提取,實(shí)驗(yàn)研究了風(fēng)化殼中稀土的賦存形式,結(jié)果表明,除了礦物相和類(lèi)質(zhì)同象之外,非礦物相稀土以活性態(tài)(含離[7〕子態(tài))、「e、Al共沉淀態(tài)和有機(jī)結(jié)合態(tài)3種形式存在。在這3態(tài)中,以活性態(tài)為主,占40%~80%,在風(fēng)化殼剖面中從上到下含量變化呈拋物線(xiàn)型分布,即在全風(fēng)化殼的中下部最一高。有

7、機(jī)結(jié)合態(tài)稀土般占3態(tài)總和的15%以下,而在有些剖面中(如廣東平遠(yuǎn)某些剖面)中可達(dá)40%以上,其在剖面中從上到下總體減低,而且在細(xì)粒級(jí)中相對(duì)富集,與粘土關(guān)系一[:)。密切。進(jìn)步的研究表明此態(tài)稀土有以橋鍵的形式將粘土和腐殖酸結(jié)合起來(lái)的模式存在Fe、Al共沉淀態(tài)稀土一般在表土層中含量最高,從上到下至全風(fēng)化殼下部有降低趨勢(shì),再往下至半風(fēng)化殼又略有升高。吳澄宇等[10]認(rèn)為,在南嶺熱帶一亞熱帶風(fēng)化殼中,REE有5種主要賦存形式:在粘土中呈可交換態(tài);富集于鐵錳氧化物中;呈次生稀土礦物或類(lèi)似膠團(tuán);風(fēng)化殘余稀土副礦物;賦存于殘余造山巖礦物碎屑中。風(fēng)化殼中稀土元素的遷移形式N

8、esbitt[15]提到風(fēng)化殼中稀土可以碳酸鹽、羧基