川南兴文地区上二叠统龙潭组下部发现Li、Ga、Nb、REE等关键金属富集层
时间：2023-06-25 10:35:04 来源：雅意学习网 本文已影响 人 
郝雪峰，彭宇，唐屹，白宪洲，张彤，何洋飘，付小方，梁斌
1)四川省地质调查院，成都， 610081；
2)西南科技大学环境与资源学院，绵阳， 621000
关键金属是新能源、现代高科技产业及航空航天和国防军工等行业不可或缺的原料，对关键金属矿产的勘查和研究已上升为国家战略(陈骏，2019)。四川南部兴文地区位于扬子陆块西缘，峨眉山大火成岩省外带(图1a)，区内广泛分布与二叠纪碳酸盐岩/峨眉山玄武岩风化有关的上二叠统龙潭组(P3lt)黏土岩(图1b)，具有形成锂等关键金属资源的地质背景和成矿条件。本次以川南兴文地区龙潭组(P3lt)下部铝质黏土岩为调查研究对象，地质调查工作发现其为Li、Ga、Nb、REE等关键金属的富集层，具有很好的找矿前景。
图1 峨眉山玄武岩分布示意图(a)；
研究区地质简图(b)及矿石照片——含黄铁矿高岭石黏土岩(c)，褐铁矿化高岭石黏土岩(d)和碳质高岭石黏土岩(e)
采用地质填图、剖面测量、样品采集与测试等方法，对上二叠统龙潭组(P3lt)下部铝质黏土岩中Li、Ga、Nb、REE等关键金属元素的含量、矿体特征等进行分析研究。样品送成都综合岩矿测试中心分析测试。
调查区位于兴文地区长宁背斜分布区，核部为寒武系、奥陶系，两翼依次志留系、二叠系及三叠系，二叠系平行不整合于志留系之上，由下而上为下二叠统梁山组(P1l)、中二叠统栖霞组(P2q)和茅口组(P2m)、上二叠统龙潭组(P3lt)和长兴组P3c)(图1b)。含矿地层为龙潭组(P3lt)，与下伏茅口组(P2m)平行不整合接触，厚120 m左右，岩性主要为灰褐、灰黄、灰黑色砂岩及粉砂岩、页岩夹煤层及菱铁矿，偶夹灰岩薄层，下部为高岭石黏土岩，厚5～20 m，Li、Ga、Nb、REE等关键金属富集其中。黏土岩主要由高岭石及少量蒙脱石、水铝石、水云母等组成，岩(矿)石类型主要有灰色高岭石黏土岩、浅灰色含黄铁矿高岭石黏土岩(图1c)(风化后为黄褐色褐铁矿化高岭石黏土岩(图1d))、灰色—棕灰色碳质(植物化石)高岭石黏土岩(图1e)。
在兴文地区长宁背斜两翼及转折端40余千米的长度范围内(图1b)，在龙潭组(P3lt)下部32个地质调查点位上共采集40件黏土岩样品。分析结果表明(表1)，样品中Li含量变化大，为31.7×10-6～2053×10-6，平均218.1×10-6，有8件样品Li含量为232×10-6～2053×10-6，达到了铝土矿中锂综合利用的指标(Li2O≥0.05%，Li≥232×10-6)。Ga含量26.5×10-6～73.2×10-6，平均52.9×10-6，仅有2件样品含量低于现行的镓矿资源工业指标要求(30×10-6)。Nb2O5含量41×10-6～309×10-6，平均181×10-6，除1件样品外其余均达到风化壳型矿床一般工业指标(80×10-6)。稀土氧化物总量(TRE2O3)含量0.031%～0.409%，平均0.098%，34件样品的TRE2O3达到了风化壳型矿床一般工业指标0.05%，15件样品TRE2O3在0.1%及以上；
轻重稀土比值(LREE/HREE)为1.1～10.3，平均4.3，其中11件样品(LREE/HREE)为1.1～2.5，低于华南富含重稀土的离子吸附型稀土矿异常 LREE/HREE 比值(3.5)(王学求等，2020)，表明这些样品相对富含重稀土。
表1 川南兴文地区上二叠统龙潭组下部黏土岩中Li、Ga、Nb、REE等关键金属含量分析结果
最近在与四川南部邻接的贵州、云南等地，发现了产于碳酸盐岩风化形成的铝土质黏土岩中的新类型锂矿，称为碳酸盐黏土型锂矿(温汉捷等，2020)，其中不仅富含Li，而且也是Ga、Nb、Sc、REE等关键金属的富集层(温汉捷等，2020；
杜蔺等，2022；
金中国等，2019)。调查区龙潭组平行不整合于中二叠统栖霞组、茅口组灰岩之上，具有一定的碳酸盐黏土型锂矿特征；
另外川南兴文地区位于峨眉山大火山省的外带，区内龙潭组(P3lt)向西数十千米即相变为平行不整合于峨眉山玄武岩(P3e)之上的宣威组(P3x)，推测其中Li、 Ga、Nb、REE等关键金属可能来自于下伏二叠纪灰岩及峨眉山玄武岩的风化产物。广泛分布于川南的、与二叠纪碳酸盐岩/峨眉山玄武岩风化有关的龙潭组下部黏土岩是一个Li、 Ga、Nb、REE等多种关键金属的富集层，该区具有极大的关键金属找矿潜力。
(1)川南兴文地区上二叠统龙潭组下部高岭石黏土岩中富集Li、Ga、Nb、REE等关键金属，是一个多种关键金属的富集层。
(2)四川南部地区位于峨眉山大火山省的外带，广泛分布与二叠纪与碳酸盐岩/峨眉山玄武岩风化有关的龙潭组下部黏土岩，是一个极具Li、 Ga、Nb、REE等多种关键金属找矿前景的地区。
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