鋰是中國戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)發(fā)展不可或缺的關(guān)鍵礦產(chǎn)之一,古風(fēng)化殼沉積型鋁土礦常共伴生的鋰是潛在的巨大鋰資源庫,是沉積型鋰礦最重要的找礦方向之一。為充分認(rèn)識鋁土礦成礦過程及其含礦巖系共伴生鋰的分布特征、賦存狀態(tài)和富集機(jī)理,豐富沉積型鋰礦成礦理論,本文以黔北—渝南成鋁帶重慶南川沉積型鋁土礦為研究對象,開展了野外地質(zhì)調(diào)查、礦物學(xué)、全巖地球化學(xué)、微區(qū)原位分析、碎屑鋯石年代學(xué)和同位素研究。研究表明鋁土礦碎屑鋯石主要為陸殼的、與造山/弧作用相關(guān)的花崗巖類鋯石,U-Pb年齡從太古代到晚泥盆世(3054~406 Ma)均有出現(xiàn),但高峰在1251~732 Ma,峰值年齡出現(xiàn)在800 Ma和1000 Ma,且鋯石ε_(tái)(Hf)(t)值主要分布在-15~10。鋁土礦和韓家店組、黃龍組一致的碎屑鋯石年齡分布和沉積古地理環(huán)境暗示后兩者是鋁土礦最直接的物源。對比華南板塊不同地層的地質(zhì)特征、鋯石U-Pb年齡和Hf同位素,發(fā)現(xiàn)來自江南造山帶西段和華夏古陸板塊南嶺—云開地塊的中新元古代長英質(zhì)巖石是碎屑鋯石最主要的初始物源,而揚(yáng)子西緣和北緣貢獻(xiàn)較少。含礦巖系中的鋰與鋁土礦伴生,鋁土礦及其成礦母巖長時(shí)期的風(fēng)化-沉積作用是伴生鋰的主要形成機(jī)制,碎屑鋯石指示初始物源區(qū)與鋰的富集無關(guān)。(古)海陸交匯的弱氧化-弱還原的陸相、海陸過渡相環(huán)境里,近物源區(qū)的濱海沼澤—瀉湖潮坪相沉積體系,高鹽度、強(qiáng)蒸發(fā)的干燥條件是Li富集的理想場所。本區(qū)鋁土礦含礦巖系中的鋰主要在中上部富集,即致密狀鋁土礦—硬質(zhì)塊狀黏土巖,其次在鐵質(zhì)巖中也有富集,頂部煤層(線)中亦存在鋰富集現(xiàn)象,但在土狀鋁土礦層中不富集。就元素相關(guān)性而言,Li的富集因素主要由主量元素顯示,尤其與Al、Si關(guān)系密切,與大部分微量元素均無明顯關(guān)系。從賦存礦物方面,鋰主要和黏土礦物有關(guān),尤以高嶺石和伊利石最為重要,與硬(軟)水鋁石關(guān)系不大,鐵(礦物)的有無和價(jià)態(tài)高低對鋰的富集有影響。鋰賦存狀態(tài)較復(fù)雜,在鋁土礦(巖)含礦巖系中呈簡單離子吸附態(tài)的鋰元素很少,而主要以類質(zhì)同象置換方式賦存于黏土礦物和鋁礦物中,并以黏土礦物為主。同時(shí)不能完全排除鋰的獨(dú)立(黏土)礦物存在。在黏土礦物中可能存在Li~++A1~(3+)→Si~(4+)的異價(jià)類質(zhì)同象;水云母在合適溫壓條件下也存在Li~++A1~(3+)→2Fe~(2+)代換系列;早期成巖階段形成的硬水鋁石類礦物可能存在較弱的Li~++Mg~(2+)→Al~(3+)置換;Li~+主要以補(bǔ)充到未占滿的八面體空隙或六方網(wǎng)中心的形式穩(wěn)定存在。
【學(xué)位單位】：中國地質(zhì)大學(xué)(北京)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位年份】：2020
【中圖分類】：P618.45
【部分圖文】：

竹園鋁土礦床的致密狀鋁土礦巖Li品位達(dá)5261.7×10-6（崔滔等，2013），山西平陸曹川鋁土礦床的灰黑色鋁土巖Li品位最高達(dá)8875×10-6（陳平等，1997）。中國鋁土礦（巖）中鋰的含量在各種沉積型鋰礦中居于前列，并且鋁土礦查明儲(chǔ)量已超過50億噸，基礎(chǔ)儲(chǔ)量超過10億噸，其伴生鋰資源的儲(chǔ)量十分可觀。同時(shí)中國是鋁工業(yè)大國，鋁土礦產(chǎn)量和消費(fèi)量已連續(xù)17年位居世界第一，而黏土提鋰在世界工業(yè)上的進(jìn)展性突破也為鋁土礦中鋰的綜合利用提供了廣闊前景，故鋁土礦（巖）中的鋰資源是不可忽視的，是沉積型鋰礦最重要的找礦方向之一。圖1-1中國不同礦床伴生鋰資源平均品位1.2選題依據(jù)及意義1.2.1選題依據(jù)中國鋁土礦資源儲(chǔ)量居世界第六，集中分布于山西、河南、廣西、貴州、云南、重慶等省市，合計(jì)超過全國鋁土礦保有資源量的90%。鋁土礦可根據(jù)下伏基底巖性分為覆蓋于碳酸鹽巖上的喀斯特型（沉積型）和由鋁硅酸鹽巖原位風(fēng)化形成的紅土型鋁土礦（Bárdossy,1982），或根據(jù)礦床成因?qū)⑵鋭潪楣棚L(fēng)化殼沉積型、紅土型和堆積型（高蘭等，2014）。就礦床類型而言，我國相對國外主要產(chǎn)鋁國家缺乏優(yōu)質(zhì)紅土型鋁土礦，90%以上為古風(fēng)化殼沉積型和堆積型，礦石多中低硅鋁比并且大多不適合露天開采，耗能高、開采成本大。但從不同類型鋁土礦的賦鋰特點(diǎn)（表1-1）來看，紅土型鋁土礦（巖）伴生鋰資源最少，基本不富集鋰；堆積型鋁土礦亦不富集鋰；古風(fēng)化

區(qū)域地質(zhì)背景及礦床特征102區(qū)域地質(zhì)背景及礦床特征2.1鋁土礦成礦區(qū)帶黔北—渝南成鋁區(qū)主要包括黔北務(wù)川、正安、道真和渝南南川、武隆等地區(qū)（圖2-1），主要成礦類型為古風(fēng)化殼沉積型，與黔中地區(qū)的鋁土礦含礦巖系結(jié)構(gòu)“上覆下石炭統(tǒng)擺佐組（C1b），含礦巖系下石炭統(tǒng)九架爐組（C1jj），下伏中上寒武統(tǒng)”存在相似性，二者屬湘鄂西－黔中南汞-銻-金-鐵-錳（錫-鎢）-磷-鋁土礦-硫鐵礦-石墨成礦亞帶（徐志剛等，2008）。該區(qū)已發(fā)現(xiàn)礦床（點(diǎn)）76個(gè)，資源儲(chǔ)量3.34億t，平均品位57%（孫莉等，2018）。鋰在本區(qū)鋁土巖和黏土巖異常富集，平均Li品位分別大于1000×10-6和500×10-6，并且渝南地區(qū)的鋁土礦和鐵質(zhì)鋁（黏）土巖中平均Li品位也高于500×10-6，北部務(wù)川大竹園、瓦廠坪，正安新木—晏溪、道真新民，南川九井、大佛巖、洪官渡，武隆申基坪等礦床（李再會(huì)等，2012；張瑩華等，2013；鄧國仕等，2014；韓忠華等，2016）的鋁土巖w(Li)可達(dá)1500×10-6~3000×10-6。本區(qū)鋁土礦（巖）伴生的鋰資源十分豐富，在區(qū)域上呈現(xiàn)北高南低且東西兩側(cè)較中南部更高的趨勢（金中國等，2018）。僅大竹園礦區(qū)估算333類Li2O資源量就超過6萬噸（李沛剛等，2014）。圖2-1黔北—渝南鋁土礦地質(zhì)簡圖（a.據(jù)劉平，1999；b據(jù)Lietal.,2013）2.2區(qū)域地層南川水江鋁土礦床位于黔北—渝南黔北鋁土成礦帶北部，研究區(qū)內(nèi)巖石類型以沉

區(qū)域地質(zhì)背景及礦床特征12其南西界為哀牢山—紅河斷裂帶，北西界為程江—木里、龍門山斷裂帶，北部為秦祁昆造山系。古華南板塊拼合（～850Ma）的重要標(biāo)志—長約1500Km，寬約200Km的江南（四堡）造山帶從桂北、黔東經(jīng)湘西、贛北直至皖南、浙西橫貫于華南板塊，形成了呈區(qū)域構(gòu)造角度不整合接觸的兩套變質(zhì)沉積序列。在揚(yáng)子板塊西緣則分布著長約1000Km，近NS向的新元古代島弧/裂谷帶，即攀西—漢南帶。黔北—渝南鋁土成礦帶大地構(gòu)造位置主體屬揚(yáng)子板塊南部碳酸鹽臺(tái)地中部，西接川中前陸盆地，東鄰揚(yáng)子?xùn)|南緣被動(dòng)邊緣盆地，南川水江鋁土礦床位于該成礦帶北端。圖2-2華南板塊大地構(gòu)造及前寒武地層分布簡圖（底圖據(jù)Sunetal.,2018）新元古代早期，武陵（四堡）運(yùn)動(dòng)使區(qū)域地層褶皺上升為陸并遭受風(fēng)化剝蝕；新元古代晚期，在Rodinia超大陸裂解背景下形成了南華裂谷盆地和川滇裂谷盆地，分別發(fā)育了巨厚的海相和陸相沉積并伴有相應(yīng)的裂谷型巖漿活動(dòng)，前者一直持續(xù)到了奧陶紀(jì)（張國偉等，2013）；奧陶紀(jì)末期至志留紀(jì)早期，雪峰隆起和黔中隆起逐漸抬升，隨即黔中隆起逐步與康滇古陸相連并向東發(fā)展?jié)u漸融入雪峰隆起；晚志留世受廣西（加
【參考文獻(xiàn)】

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本文編號：2869340