内容简介
《川南地区黏土岩关键金属富集特征及成矿过程》以川南地区上二叠统龙潭组下部黏土岩为研究对象，在对区域样品锂等关键金属含量分析的基础上，以钻孔岩心样品为重点，查明并分析关键金属的富集层位、含量特征及富集规律、富集机理。采用粉晶X射线衍射、聚焦离子束飞行时间二次离子质谱、电子探针显微分析、扫描电镜-能量色散X射线谱等测试方法，基本确定Li、REE、Nb等关键金属的赋存状态。通过综合分析，建立川南地区黏土型锂等关键金属成矿模式和找矿模型，分析资源潜力，指出找矿方向，对于今后在该地区开展锂等关键金属的地质找矿及资源开发利用具有重要的指导作用。
精彩书摘
**章 绪论
关键金属是指现今社会发展所必需、安全供应存在高风险的稀有金属、稀土金属、稀散金属和部分其他金属，具有其他金属无法替代的重要经济特性，对保障国民经济、国家安全和科技发展具有重要战略意义(翟明国等，2019)。近年来，核工业、航空航天和新能源等战略性新兴产业的发展对关键金属资源有巨大的需求，供需矛盾日益突出，欧盟和美国等发达经济体已陆续制定了关键金属资源发展战略。我国是世界上*大的关键金属资源消费国之一，但紧缺种类多，对外依存度高。因此，保障关键金属矿产资源安全，也是我国的重大战略，亟须加强针对各类新发现的不同成因及工业类型关键金属矿产的成矿机制及绿色利用的研究(黄智龙和范宏鹏，2021)。
一、研究背景及意义
在众多种类关键金属中，我国虽然拥有较多的资源量，但由于受到资源禀赋、开采技术、环境保护、产业政策以及国际政治环境等多种因素的影响，许多关键金属或是对外依存度高，或是资源优势地位受到严重挑战。如：被称为“21世纪新能源金属”和“白色石油”的稀有金属锂，虽然我国锂资源量约占世界总资源量的16.5%，排名第二，但目前锂的市场份额由澳大利亚和智利主导，两国合计占全球锂产量的四分之三以上。我国由于受到环境和技术的双重约束，锂资源保障严重不足，对外依存度高达76%(王秋舒，2016)。稀土是全球竞争*为激烈的关键矿产之一，是支撑战略性新兴产业关键材料的基础。我国是全球*大的稀土供应国，2000～2020年累计生产稀土(稀土氧化物，rare earth oxide，REO)227万t，占全球生产总量的83.3%，但同时也是*大的消费国。近期国际社会开始高度关注稀土供应，加大了对稀土资源勘查和开发的资金投入，这对我国稀土资源优势地位提出了严峻挑战(Nassar et al.，2016；Fishman et al.，2018；季根源等，2018；文博杰等，2019；代涛等，2022)。铌具有良好的超导性、熔点高、耐腐蚀、耐磨等特点，是现代高新科技产业发展的关键材料之一。我国铌资源不仅相对匮乏，而且少有可供经济开发利用的铌矿资源，但铌消费却占全球总消费量的四分之一以上，对外依存度超过95%，是我国被“卡脖子”的关键矿产资源之一(何海洋等，2018；曹飞等，2019)。镓是一种低熔点、高沸点的稀散金属，有“电子工业脊梁”的美誉，其中半导体行业金属镓的消费量约占总消费量的80%～85%，随着镓在太阳能电池行业应用的快速发展，未来金属镓需求还将快速增长(Frenzel et al.，2016)。
20世纪90年代以前，世界范围内开采和利用*多的是伟晶岩型锂资源，20世纪80年代后盐湖卤水型锂资源逐渐取代伟晶岩型锂资源，成为锂工业生产的主要原料。近年来，在世界各地又相继发现了与火山岩有关的黏土型锂矿床(Verley et al.，2012；Carew and Rossi，2016；Benson et al.，2017)以及与风化作用有关的古风化壳黏土岩型锂矿(温汉捷等，2020)，这一类黏土型锂资源往往具有矿床面积广、矿体厚度大、储量惊人的特点，资源量占全球的7%。在我国云南、贵州等地石炭系、二叠系古风化壳黏土岩中发现了锂元素的富集，Li2O*高含量超过1.1%，平均为0.3%，其中还含有稀土元素(rare earth element，REE)、Nb、Ga等多种关键金属，具有很大的找矿潜力(温汉捷等，2020；凌坤跃等，2021)。稀土以内生矿床为主，但*近在与四川南部邻接的云南、贵州峨眉山大火成岩省分布范围内，发现了以上二叠统峨眉山玄武岩为风化母岩，分布于玄武岩之上的宣威组(P3x)下部黏土岩中的古风化壳沉积型稀土矿床，稀土以离子吸附、*立矿物等形式存在，具有稀土含量较高、产出层位稳定、厚度大的特点，有望成为风化-沉积型稀土矿床的重要产出层(Zhang et al.，2016；衮民汕等，2021；苏之良等，2021)。
锂等关键金属在地壳中丰度很低，其超常富集形成矿床需要极为苛刻的条件。因此，研究其成矿条件、成矿规律以及超常富集成矿机理，是指导地质找矿，实现找矿突破的关键条件之一。为保障国家能源资源战略安全，把国家能源资源安全牢牢地握在自己手上，寻找新类型关键金属矿床已成为我国重要的找矿方向和研究的重点之一。
二、研究现状及存在问题
黏土岩在沉积成岩过程中通常会富集一些关键金属元素，如Li、REE、Ga、V、Sc、Ti、Nb和Ta等，使得其逐渐成为这些关键金属的重要来源之一(黄智龙等，2014；王瑞江等，2015；温汉捷等，2020)。
按照通常的分类，锂矿床主要划分为伟晶岩型、盐湖卤水型和黏土型三大类(Kesler et al.，2012)。据美国地质调查局(United States Geological Survey，USGS)2016年的统计，世界范围内已查明锂资源量大于4099万t，储量约为1400万t，其中伟晶岩型约占29%，盐湖卤水型约为64%，黏土型约为7%(Benson et al.，2017)。20世纪90年代以前，世界范围内开采和利用*多的是伟晶岩型锂资源，由于伟晶岩型锂矿床在规模和潜在储量上都较盐湖型锂矿床低，且提锂耗能大、生产成本高，20世纪90年代后盐湖卤水型锂资源逐渐取代伟晶岩型锂资源，成为锂工业生
目录
目录
**章 绪论 1
一、研究背景及意义 1
二、研究现状及存在问题 2
三、本书的研究目标和内容 8
四、本书研究进展 9
第二章 区域地质及矿产概况 13
**节 地层 13
一、寒武系( ) 15
二、奥陶系(O) 17
三、志留系(S) 18
四、二叠系(P) 18
五、三叠系(T) 19
六、侏罗系(J) 20
七、白垩系(K) 21
第二节 构造 21
一、筠连穹褶构造带(T3-K)( ) 22
二、华蓥山压陷盆地(T3-K)( ) 23
第三节 岩浆岩 23
第四节 二叠纪扬子沉积区岩相古地理 25
一、船山世隆林期 25
二、阳新世 25
三、乐平世吴家坪期 27
四、乐平世长兴期 27
第五节 区域矿产概况 28
一、煤矿 28
二、硫铁矿 29
三、菱铁矿 30
四、高岭土 30
五、铝土矿 30
六、铜矿 30
第三章 关键金属富集层地质及元素含量特征 32
**节 研究区地质特征 32
一、地层 33
二、构造 39
第二节 锂等关键金属富集层地质特征 42
第三节 龙潭组黏土岩锂等关键金属含量特征 45
一、样品的采集与分析 45
二、关键金属含量特征 46
第四章 关键金属富集规律和赋存状态 52
**节 含矿层组成及关键金属含量特征 52
一、ZK03钻孔含矿层组成及关键金属含量 52
二、ZK04钻孔含矿层组成及关键金属含量 58
三、ZK05钻孔含矿层组成及关键金属含量 61
四、Co、Zr(Hf)等关键金属的富集特征 66
第二节 风化作用对Li等关键金属富集的影响 68
第三节 沉积环境与关键金属富集的关系 70
一、古地理背景 71
二、沉积环境与关键金属富集 72
第四节 Li等关键金属的赋存状态 75
一、锂的赋存状态 75
二、铌的赋存状态 78
三、稀土元素的赋存状态 84
四、镓的赋存状态 90
五、钴的赋存状态 90
六、锆(铪)的赋存状态 91
第五章 稀土元素的组成及资源价值 92
**节 稀土元素含量及配分 92
一、兴文地区 92
二、叙永地区 95
第二节 稀土的资源价值 97
一、兴文地区 98
二、叙永地区 99
第六章 黏土型锂等关键金属富集过程及成矿模式 101
**节 高岭石黏土岩及成矿物质的来源 101
第二节 黄铁矿的地球化学特征及与关键金属富集 104
一、样品采集与分析 105
二、黄铁矿的形态结构特征 105
三、黄铁矿的化学成分 106
四、硫同位素组成、来源 113
五、黄铁矿的形成及对关键金属富集的指示 116
第三节 锂等关键金属的富集过程及成矿模式 117
一、锂等关键金属的富集过程 117
二、成矿模式 120
第七章 找矿模型及资源潜力 122
**节 找矿模型 122
一、地层及岩性标志 122
二、区域地球化学背景 124
三、沉积环境标志 125
四、矿石标志 125
第二节 手持式激光诱导击穿光谱仪锂快速检测找矿试验 125
一、仪器及样品测试 125
二、分析结果 126
第三节 资源潜力及找矿靶区 128
一、资源潜力分析 128
二、找矿靶区 128
结语 135
参考文献 137
试读
**章 绪论
关键金属是指现今社会发展所必需、安全供应存在高风险的稀有金属、稀土金属、稀散金属和部分其他金属，具有其他金属无法替代的重要经济特性，对保障国民经济、国家安全和科技发展具有重要战略意义(翟明国等，2019)。近年来，核工业、航空航天和新能源等战略性新兴产业的发展对关键金属资源有巨大的需求，供需矛盾日益突出，欧盟和美国等发达经济体已陆续制定了关键金属资源发展战略。我国是世界上*大的关键金属资源消费国之一，但紧缺种类多，对外依存度高。因此，保障关键金属矿产资源安全，也是我国的重大战略，亟须加强针对各类新发现的不同成因及工业类型关键金属矿产的成矿机制及绿色利用的研究(黄智龙和范宏鹏，2021)。
一、研究背景及意义
在众多种类关键金属中，我国虽然拥有较多的资源量，但由于受到资源禀赋、开采技术、环境保护、产业政策以及国际政治环境等多种因素的影响，许多关键金属或是对外依存度高，或是资源优势地位受到严重挑战。如：被称为“21世纪新能源金属”和“白色石油”的稀有金属锂，虽然我国锂资源量约占世界总资源量的16.5%，排名第二，但目前锂的市场份额由澳大利亚和智利主导，两国合计占全球锂产量的四分之三以上。我国由于受到环境和技术的双重约束，锂资源保障严重不足，对外依存度高达76%(王秋舒，2016)。稀土是全球竞争*为激烈的关键矿产之一，是支撑战略性新兴产业关键材料的基础。我国是全球*大的稀土供应国，2000～2020年累计生产稀土(稀土氧化物，rare earth oxide，REO)227万t，占全球生产总量的83.3%，但同时也是*大的消费国。近期国际社会开始高度关注稀土供应，加大了对稀土资源勘查和开发的资金投入，这对我国稀土资源优势地位提出了严峻挑战(Nassar et al.，2016；Fishman et al.，2018；季根源等，2018；文博杰等，2019；代涛等，2022)。铌具有良好的超导性、熔点高、耐腐蚀、耐磨等特点，是现代高新科技产业发展的关键材料之一。我国铌资源不仅相对匮乏，而且少有可供经济开发利用的铌矿资源，但铌消费却占全球总消费量的四分之一以上，对外依存度超过95%，是我国被“卡脖子”的关键矿产资源之一(何海洋等，2018；曹飞等，2019)。镓是一种低熔点、高沸点的稀散金属，有“电子工业脊梁”的美誉，其中半导体行业金属镓的消费量约占总消费量的80%～85%，随着镓在太阳能电池行业应用的快速发展，未来金属镓需求还将快速增长(Frenzel et al.，2016)。
20世纪90年代以前，世界范围内开采和利用*多的是伟晶岩型锂资源，20世纪80年代后盐湖卤水型锂资源逐渐取代伟晶岩型锂资源，成为锂工业生产的主要原料。近年来，在世界各地又相继发现了与火山岩有关的黏土型锂矿床(Verley et al.，2012；Carew and Rossi，2016；Benson et al.，2017)以及与风化作用有关的古风化壳黏土岩型锂矿(温汉捷等，2020)，这一类黏土型锂资源往往具有矿床面积广、矿体厚度大、储量惊人的特点，资源量占全球的7%。在我国云南、贵州等地石炭系、二叠系古风化壳黏土岩中发现了锂元素的富集，Li2O*高含量超过1.1%，平均为0.3%，其中还含有稀土元素(rare earth element，REE)、Nb、Ga等多种关键金属，具有很大的找矿潜力(温汉捷等，2020；凌坤跃等，2021)。稀土以内生矿床为主，但*近在与四川南部邻接的云南、贵州峨眉山大火成岩省分布范围内，发现了以上二叠统峨眉山玄武岩为风化母岩，分布于玄武岩之上的宣威组(P3x)下部黏土岩中的古风化壳沉积型稀土矿床，稀土以离子吸附、*立矿物等形式存在，具有稀土含量较高、产出层位稳定、厚度大的特点，有望成为风化-沉积型稀土矿床的重要产出层(Zhang et al.，2016；衮民汕等，2021；苏之良等，2021)。
锂等关键金属在地壳中丰度很低，其超常富集形成矿床需要极为苛刻的条件。因此，研究其成矿条件、成矿规律以及超常富集成矿机理，是指导地质找矿，实现找矿突破的关键条件之一。为保障国家能源资源战略安全，把国家能源资源安全牢牢地握在自己手上，寻找新类型关键金属矿床已成为我国重要的找矿方向和研究的重点之一。
二、研究现状及存在问题
黏土岩在沉积成岩过程中通常会富集一些关键金属元素，如Li、REE、Ga、V、Sc、Ti、Nb和Ta等，使得其逐渐成为这些关键金属的重要来源之一(黄智龙等，2014；王瑞江等，2015；温汉捷等，2020)。
按照通常的分类，锂矿床主要划分为伟晶岩型、盐湖卤水型和黏土型三大类(Kesler et al.，2012)。据美国地质调查局(United States Geological Survey，USGS)2016年的统计，世界范围内已查明锂资源量大于4099万t，储量约为1400万t，其中伟晶岩型约占29%，盐湖卤水型约为64%，黏土型约为7%(Benson et al.，2017)。20世纪90年代以前，世界范围内开采和利用*多的是伟晶岩型锂资源，由于伟晶岩型锂矿床在规模和潜在储量上都较盐湖型锂矿床低，且提锂耗能大、生产成本高，20世纪90年代后盐湖卤水型锂资源逐渐取代伟晶岩型锂资源，成为锂工业生
