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:綜述了近年來對風(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礦床研究的重要動向。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年代以來在廣東、廣西、福建、湖南等地均我國華南特有的一種重要礦床。近十幾年來,對該有發(fā)現(xiàn)。此類礦床儲量大、采冶簡便,是類礦床的基本特征、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?？偟目磥韺Τ傻V作用有了某狀態(tài)以及成礦機理等方面做了大量的些共識,即此類礦床是富含稀土的原巖,在風(fēng)化過程中稀土元素經(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。我們在近幾年的研究中發(fā)現(xiàn)有機質(zhì)及微生物對稀土富集一成礦起了不可忽視的作用。本文綜述幾年來對此類礦床成礦作用研究的進展,供同行進步研究工作參考。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首先研究花崗閃長巖風(fēng)化過程中稀土元素的活動性和分異現(xiàn)象,注意到弱風(fēng)化巖石富含重稀土(HREE),而強風(fēng)化的殘留產(chǎn)物(如高嶺土等)HREE虧損。此外,國外還有少數(shù)學(xué)者(16ˉ:)。近十幾年來對華南風(fēng)化殼稀土礦床的風(fēng)化剖面研究表對風(fēng)化殼中稀土元素做過研究[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)化強度的增強,LREE/HREE的比值增大,即輕稀土元素相對在風(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)基金資助項目(編號: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),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有類似于Eu的

5、變化規(guī)律。剖面中稀土元素的活動性被認(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豐度。近年來的研究表明,有機質(zhì)可能對稀土分異產(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、單礦物相和類質(zhì)同象或微固溶體分散相。王賢覺等[6]用電泳、電滲析、離子交換法進一步確定離子吸附相稀土以簡單陽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[2],REE浸驗結(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,說明殘留于表土層中Ce是不可交換的。而且廣東平遠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單陽離子形式存在之外,還有其他賦存形式。基于上述認(rèn)識,我們利用不同試劑對風(fēng)化殼試樣中的稀土進行提取,實驗研究了風(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型分布,即在全風(fēng)化殼的中下部最一高。有

7、機結(jié)合態(tài)稀土般占3態(tài)總和的15%以下,而在有些剖面中(如廣東平遠某些剖面)中可達40%以上,其在剖面中從上到下總體減低,而且在細(xì)粒級中相對富集,與粘土關(guān)系一[:)。密切。進步的研究表明此態(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,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似膠團;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