黔北遵义二叠纪沉积碳酸锰矿中稀土元素富集过程摘要
稀土元素及钇(REY)作为国家战略性关键金属矿产资源长期以来备受学界关注。近年来,国外相继报道了许多沉积型锰矿显著富集REY(>500×10-6),然而关于沉积型锰矿中REY富集的物源、赋存载体及富集过程等仍缺乏精确约束。值得关注的是,笔者及课题组通过对遵义锰矿床中稀土元素组成分析发现遵义锰矿普遍富集REY,矿石及底部凝灰质黏土岩中REY平均总量分别可达658×10-6和1465×10-6,并主要以富集La、Ce、Nd及Y为特征,系我国首个报道的含稀土沉积碳酸锰矿床。遵义锰矿底部矿层中发育热液角砾状锰矿石,矿石中可见独居石脉穿插,结合矿石具有类似于底部凝灰岩REY分异特征等表明,锰矿中的REY来源于峨眉山大火成岩省(ELIP)岩浆活动相关的热液系统。锰矿中REY主要以磷酸盐的形式存在,矿石及凝灰质黏土岩中REY分别以独立稀土矿物(独居石及磷钇矿)和含稀土磷酸盐(磷铝锶石)为主要赋存载体。矿石中独居石和磷钇矿主要呈细粒(<10μm)散点状与菱锰矿及铁菱锰矿等自生矿物共生,并与菱锰矿内部少量的残余铁锰氧化物及蚀变凝灰岩矿物紧密共存。同时凝灰质黏土岩中磷铝锶石呈微晶颗粒状或胶体状与伊利石和石英等细粒矿物紧密共生,且局部可见蚀变火山碎屑残余物。上述特征记录了在早期成岩-蚀变作用过程中REY由铁锰氧化物及凝灰岩中转移进入磷酸盐的过程。综上所述,本文认为遵义锰矿中REY富集受ELIP古构造-岩浆-热液、多种赋存载体及多沉积阶段等因素共同控制,其中REY最初可能赋存于铁锰氧化物及凝灰岩中,而后在早期成岩-蚀变过程中转移至磷酸盐中形成自生(含)稀土磷酸盐矿物。
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