個(gè)舊錳結(jié)核的海相成因及對(duì)砂錫礦的影響

個(gè)舊錳結(jié)核的海相成因及對(duì)砂錫礦的影響

采用錳積分析法，尤其是大型錳積分析法，它包含了fe、mn、co、ni、pb、zn、ree和pge等主要和微量元素。大洋錳結(jié)核中各種金屬資源分別相當(dāng)于陸地礦山總儲(chǔ)量的幾十倍,幾百倍,乃至幾千倍。隨著陸地礦產(chǎn)資源日趨殆盡的今天,人們?cè)谥匾暫屠矛F(xiàn)代海洋和湖泊中錳結(jié)核資源的同時(shí),自然也注意到陸地上賦存的錳結(jié)核地質(zhì)地球化學(xué)和成因研究,本文就是其例。1基性鐵錳核型cd19,為我國(guó)早期區(qū)域?qū)嵭泻１砣?2.個(gè)舊錳結(jié)核礦床產(chǎn)在云南省個(gè)舊錫礦田頂部第四系中,其中包括馬拉格、松樹(shù)腳、高松、老廠、雙竹和卡房等礦田。第四系殘坡積和洪沖積層,特別是殘坡積粘土層為錳結(jié)核主要賦存層?，F(xiàn)以個(gè)舊黃茅山砂錫礦中錳結(jié)核產(chǎn)出地質(zhì)條件為例予以討論。由于黃茅山殘坡積粘土層巖性和含錫品位不同將其分為上部砂質(zhì)粘土層和下部致密粘土層。上部砂質(zhì)粘土層:由棕紅色、褐色和黃褐色疏松的砂質(zhì)粘土,錳結(jié)核和褐鐵礦團(tuán)塊組成。呈砂粒狀結(jié)構(gòu),含水較少,粘性小。含直徑1～10mm的錳結(jié)核和直徑1～15mm的褐鐵礦團(tuán)塊,它們占上部砂質(zhì)粘土層的3%～20%,含錫品位0.04%～0.02%,礦層厚度6～20m;下部致密粘土層:直接與下伏的三疊系白云巖接觸,由黃色、棕色、棕黃色、灰色和黑色致密粘土,褐鐵礦,赤鐵礦,錳結(jié)核和石英等組成。呈致密細(xì)粒結(jié)構(gòu),含水較多,粘性強(qiáng),有滑感。礦層厚度一般為1～10m,個(gè)別可達(dá)30～40m。下部致密粘土層又可分為上下層即上部黃色粘土層和下部殘積層:上部黃色粘土層為致密粘土層,粘性較強(qiáng),可塑性大,含有直徑1～10mm的錳結(jié)核和褐鐵礦團(tuán)塊分別占上部黃色粘土層的5%～10%和1%～5%,含錫品位0.2%～0.35%;下部殘積層,含褐鐵礦,土狀赤鐵礦較多,含少量圍巖碎屑,錳結(jié)核和粘土等,含錫品位0.5%～0.8%,個(gè)別達(dá)1%。賦礦層中錳結(jié)核多呈圓形和渾圓形,粒徑多在1～10mm,個(gè)別可達(dá)15mm。光薄片中可見(jiàn)錳結(jié)核呈圓形,橢圓形和不規(guī)則的環(huán)帶狀構(gòu)造(圖1a),細(xì)粒和致密狀結(jié)構(gòu)。錳結(jié)核主要礦物組成為鐵錳氧化物和氫氧化物如四方錳礦,羥錳礦,赤鐵礦和針鐵礦等,次為粘土礦物和少量碎屑礦物如伊利石,高嶺石,石英,白云石,長(zhǎng)石,金紅石和銳鈦礦等。個(gè)舊錳結(jié)核與中太平洋海山錳結(jié)核(CAD19)相比在礦物組成,微量元素和結(jié)構(gòu)構(gòu)造等方面有很多相似之處。不同的是在(CAD19)樣品錳結(jié)核普遍含有各類巖礦石碎屑如磷塊巖和玄武巖碎屑(圖1b-d)包裹在錳結(jié)核中心,鐵錳礦物依此沉積成核。但在個(gè)舊錳結(jié)核中見(jiàn)不到任何巖礦碎屑為之成核,反映出二地錳結(jié)核成核環(huán)境有所不同。關(guān)于個(gè)舊錳結(jié)核成因其說(shuō)不一,多數(shù)人持風(fēng)化淋濾成因,亦有人認(rèn)為冰川漂礫成因?，F(xiàn)今個(gè)舊錳結(jié)核雖與砂錫礦,褐鐵礦,赤鐵礦和錳土等共存于相同層位,但其成因與它們迥然不同。研究表明,個(gè)舊錳結(jié)核屬海相沉積成因,后經(jīng)搬運(yùn)沉積在第四系砂礦層中。2cad19山錳結(jié)構(gòu)特征個(gè)舊錳結(jié)核主要由含水的鐵錳氧化物和氫氧化物組成,次為粘土類礦物。它們化學(xué)成分(wB/%):MnO27.03;Fe2O318.69;SiO215.97;Al2O38.09;TiO21.46;H2O25.76,它們占總含量的97.49%。其余各項(xiàng)含量均小于1%,占總含量的2.01%。為便于與海洋錳結(jié)核比較,將CAD19海山錳結(jié)核及其中的巖屑化學(xué)全分析一并列于表1?；瘜W(xué)分析表明,二地錳結(jié)核均屬鐵錳結(jié)核。CAD19海山錳結(jié)核中2個(gè)巖屑根據(jù)化學(xué)成分和巖礦鑒定表明分屬高原玄武巖和磷塊巖。個(gè)舊錳結(jié)核中各種化學(xué)組分分布是不均勻的,相差0.10%～27.73%,以MnO和Al2O3變化最大,分別相差27.73%和10.25%,次為FeO和SiO2,分別相差4.79%和4.4%,其余變化均小于表1個(gè)舊和CAD19中太平洋海山錳結(jié)核化學(xué)成分(wB/%)0.70%。錳結(jié)核各殼層中化學(xué)組成變化反映出礦物相的變化趨勢(shì),尤其是Fe、Mn、Al的變化更具代表性(圖2)。表2列出個(gè)舊錳結(jié)核主要?dú)又谢瘜W(xué)成分即從核心到第五層電子探針?lè)治鼋Y(jié)果。錳結(jié)核化學(xué)組成和礦物相的變化是受錳結(jié)核不同殼層沉積時(shí)物源和沉積環(huán)境制約。3中太平洋海洋沉積微量元素通過(guò)等離子體質(zhì)譜儀(ICP-MS)分析30種微量元素即有親石,親銅和親鐵族元素(表3)。它們中最高平均含量Pb31735.31×10-6,依次Ba1357.71×10-6,Zn2107.79×10-6,Cu1013×10-6～1018×10-6,其余平均含量均小于As570.99×10-6。個(gè)舊錳結(jié)核微量元素平均含量與中太平洋海山(CAD19)錳結(jié)核微量元素含量比較表明,親石元素(Li、V、Cr、Rb、Th、U、Sc、Cs、Ba、W)和親銅元素(Cu、Pb、Zn、Ga、Ge、Cd、In、Tl、Sn)的平均含量均大于中太平洋海山錳結(jié)核中微量元素含量。只有親石元素(Sr、Y、Ta、Zr、Hf、Ti、Nb),親銅元素(Sb、Bi、As)和親鐵元素(Co、Ni、Mo)的平均含量小于中太平洋海山錳結(jié)核中微量元素含量。顯然,個(gè)舊錳結(jié)核中微量元素,特別是V、Zr、Hf、Rb、Sr、Ba、Ti、Ta、Nb、Y、Th、W、Cu、Bi、As、Ge等含量均與中太平洋海山錳結(jié)核中微量元素含量相近,且在相同數(shù)量級(jí)范圍內(nèi)變化,有助于闡明個(gè)舊錳結(jié)核海相成因特征。4nd2004土壤理化性質(zhì)個(gè)舊錳結(jié)核REE總平均含量(10-6)542.69,其中以Ce平均含量最高238.86,次為L(zhǎng)a60.71,再次Nd83.05,依次Y44.46,Pr20.46,Sm18.65,Gd16.66,Dy13.56,最低含量Lu和Tm分別為0.87和0.96(表4)。輕重稀土相比,明顯富輕稀土元素。在稀土配分圖上呈現(xiàn)緩右傾斜曲線,并出現(xiàn)Eu負(fù)異常和Ce正異常(圖3),與中太平洋海山(CAD19)錳結(jié)核稀土配分曲線吻合一致,顯海相稀土配分特點(diǎn)。5錳核礦物及環(huán)境個(gè)舊錳結(jié)核和中太平洋海山錳結(jié)核(CAD19)均屬鐵錳結(jié)核。它們的物質(zhì)組成主要由鐵錳礦物、粘土礦物和碎屑礦物三部分組成。經(jīng)電子探針和X射線衍射分析二地錳結(jié)核礦物即鐵錳礦物有四方錳礦,羥錳礦、赤鐵礦、針鐵礦等;粘土礦物有伊利石,蒙脫石,葉臘石,高嶺石等;碎屑礦物有石英,蛋白質(zhì),長(zhǎng)石,白云石,銳鈦礦等。個(gè)舊錳結(jié)核形成環(huán)境比較穩(wěn)定,初始核中見(jiàn)不到巖礦碎屑,而CAD19錳結(jié)核中含各種巖礦碎屑如磷塊巖和玄武巖碎屑等。為便于比較茲將二地錳結(jié)核物化特征列于表5。6個(gè)舊錳燒結(jié)特征(1)個(gè)舊錳結(jié)核產(chǎn)在錫石硫化物多金屬礦田頂部第四系中,通常認(rèn)為錳結(jié)核中錳鐵等元素來(lái)自礦床硫化物礦石氧化釋放出來(lái)的錳鐵等元素即錳結(jié)核屬于表生風(fēng)化淋濾成因。研究表明,錫石硫化物礦床礦石氧化釋放出的錳很少,主要形成錳土賦存在氧化帶中遠(yuǎn)不能提供形成大量錳結(jié)核中錳的來(lái)源。(2)個(gè)舊錳結(jié)核產(chǎn)狀,礦物組成,微量元素,形貌特征和結(jié)構(gòu)構(gòu)造等特征頗似大洋錳結(jié)核產(chǎn)出特點(diǎn)。有別于錫石硫化物礦床和硫化錳礦床氧化帶形成的具有皮殼狀、多孔狀、蜂窩狀、角礫狀、渾圓狀和不規(guī)則狀的錳結(jié)核組構(gòu)特點(diǎn)。(3)個(gè)舊錳結(jié)核中稀土元素配分模式與CAD19海相錳結(jié)核特征非常一致,具海相錳結(jié)核成因特征。個(gè)舊錳結(jié)核稀土元素特征還與湖南棠甘山海相成因硫化錳礦床稀土元素特征有非常相似處即富Ce和貧Lu特征。(4)個(gè)舊錳結(jié)核中微量元素,特別是V、Zr、H