红土型风化壳中元素迁移富集规律研究.pdf

矿 床 地 质 2012 年 MINERAL DEPOSITS 第 31 卷 增刊 红土型风化壳中元素迁移富集规律研究 ——以菲律宾南部苏里高地区红土型镍矿为例 高 雅，杨晓勇** （中国科学技术大学地球和空间科学学院，安徽 合肥 230026） 1 地质背景 菲律宾南部苏里高地区大地构造位置属环太平洋构造活动带（I 级）——西太平洋岛弧带（Ⅱ级） ，这是中生代以来在不同构造单元上发展起来的一条巨型构造带，是太平洋板块与欧亚板块相互作用的产物该区岩浆活动频繁，浆建造组合比较复杂，主要有细碧岩-辉绿岩、超基性岩及第四纪玄武岩-安山岩组合基性-超基性（侵人岩、喷出岩）分布广泛，为区域内红土风化壳型硅酸镍矿床的形成奠定了物质基础由于地处赤道附近，区内气候炎热、湿润、雨量充足，生物化学风化作用强烈，成为区域内红土风化壳型硅酸镍矿床形成的有利条件（冉启胜等，2010） 2 岩石地球化学特征 2.1 Ti，，Fe，，Zr，，Hf，，Nb，，Ta，，Th 这几种元素的变化趋势大致相同，5~6 m 处为元素最为富集的地区。

4~5 m 处由于土壤颜色成分变化大，Ti，Fe，Zr，Hf 呈明显的波动其中 Fe、Hf、Nb 和 Ta 在中层的富集可能来自于上层的亏损，但是Ti 和 Zr 的富集是来自于外界， 可能由于地下水的作用把别的地方的一些 Ti 和 Zr 元素迁移到这里并富集下来酸性环境下，承载这些元素的矿物会发生溶解，有机物质可以帮助部分元素的运输因此，这些有机物运输的元素，在上层亏损，Th 也可以在酸性并且有机物环境中迁移，但是与其他的元素相比，还是耐溶的 2.2 Al，，Mn，，Co，，U，，Cr 由于 Al 没有变价，所以 Al 在风化壳的分布与氧化还原环境是无关的（Nesbitt 等，1992） Al 的氧化物是难溶的，所以 Al 的元素的运输是通过有机物胶体运输的，在中层的氧化环境，有机物被分解，所以Al 元素大量富集Mn（2+）易溶并且容易从矿物中迁出，在中层的氧化环境中被氧化成 Mn（5+） ，沉淀出难溶解的氧化物和氢氧化物，因此，Mn 在中层富集Co（2+）价是易溶的，在中层氧化成 3+价，沉淀出来并富集由于 U 的氧化物，如 UO22+，特别容易溶解，仅仅依靠氧化还原环境不能导致 U 的富集。

因此U 在整个风化壳中始终是亏损的Cr 与 Mn 的变化趋势是相似的，在上层为 Cr（3+） ，与有机物结合形成络合物，在中下层的氧化环境下 Cr（5+） ，从有机物中释放出来（Ma et al.，2007） 本文得到国家自然科学基金(Grant Nos. 41090372) 项目资助 ** 通讯作者 杨晓勇，男，教授，矿床地球化学专业Email：xyyang555@ 1126 矿 床 地 质 2012 年 除了有机物胶体外，在 Fe 富集的地方有 Al，Mn，Cr 的富集，Fe 的氧化物和氢氧化物胶体也可以和一些微量元素结合，在风化作用中促进其转移能力 2.3 Ni Ni 在 5.4 m 以上亏损，但是在 5.4 m 以下含量增加，6 m 以下 Ni 含量最高，Si 含量高，Al 含量低，即 Ni 是贮存在下部岩体中，Ni 的含量变化趋势和 Si 相同Ni 在下层的高含量可能有两种：其一是橄榄石和辉石在风化作用或热液作用下转变为蛇纹石，而在蛇纹石分解作用的早期镍即被释放出来，主要呈重碳酸盐，少量呈硫酸盐和氢氧化镍溶胶进入溶液；随后从风化壳上部逐渐迁移到风化壳下部，以次生镍矿物和次生含镍矿物再沉淀下来，并导致镍的富集。

其二是由于 Ni 可能在红土层发育之前原岩的蛇绿岩化的过程中就富集在岩石中具体是哪种情况要看镍矿形成的温度，若形成温度较高，那只能是第二种情况这对于矿产开发很有意义 2.4 REEs REEs 是从化学风化作用过程中的主矿物中释放的，并且保留在风化产物中在完全的风化中，REEs从风化产物中重新迁移REEs 的分布与酸性环境和有机环境有一定的联系，REE 与有机物结合后其迁移能力增强 上部的环境是酸性的环境， REEs 在水溶液里与有机物结合向下迁移， 当达到 5 m， 有机物分解，运载 REEs 的能力迅速下降，导致 REEs 在附近沉积下来，REE 的含量迅速上升 3 结 论 Ti、Fe、Zr、Hf、Nb、Ta 在化学风化过程中是保守元素，Th 只有在极端风化的条件下才会发生迁移不同元素在同一深度的迁移率不同，同一元素在不同深度的迁移率也不同 Al、Mn、Co、U、Cr 在风化壳中相对原岩的迁移率的变化，受风化壳的氧化还原环境，总碳量，pH值的影响 REE 的分布与酸性环境和有机环境有一定的联系，REE 与有机物结合后其迁移能力增强影响 HREE与 LREE 分异的主要因素有离子的吸附能力不同、水的 pH 值对稀土元素的运移和富集影响很大、氧化还原条件。

参 考 文 献（略） 。