南漳縣西部梁山組富鋰黏土巖沉積環境分析

摘要：南漳縣位于湖北省西北部，隸屬于襄陽市，地處漢江以南、荊山東麓，居于鄂西北山區向漢江中游過渡的地帶，礦產資源豐富。通過研究南漳縣西部梁山組富鋰黏土巖微量元素地球化學特征，初步揭示梁山組富鋰黏土巖的沉積環境特征。研究區梁山組富鋰黏土巖中，Rb/K含量比為0.002 7～0.005 8，平均值為0.004 3；Sr/Ba含量比為0.65～4.76，平均值為1.55；Sr含量為32.2～728.0 mg/kg，平均值為

190 mg/kg；大多數樣品Ba含量均小于300 mg/kg，顯示梁山組富鋰黏土巖沉積時水體為淡水-微咸水環境。研究區梁山組富鋰黏土巖中，U/Th含量比為0.21～0.60，V/（V+Ni）含量比為0.73～0.94，平均值為0.86，顯示弱氧化還原的沉積環境。樣品中，Sr含量指示梁山組富鋰黏土巖沉積時水體溫度為30 ℃左右。多數樣品Sr/Cu含量比為0.95～5.89，總體顯示出濕熱氣候特征。

關鍵詞：梁山組；富鋰黏土巖；沉積環境；微量元素；地球化學；南漳縣

中圖分類號：P618.71 文獻標識碼：A 文章編號：1008-9500（2024）04-00-03

DOI：10.3969/j.issn.1008-9500.2024.04.020

Analysis of the sedimentary environment of lithium-rich clay rocks in the Liangshan Formation in the western part of Nanzhang County

YAN Bo1，2， DONG Yifang1，2， JIANG Chen1，2

（1. Eighth Geological Brigade of Hubei Geological Bureau;

2. Resources and Environment Research Center of Hanjiang River Basin， Xiangyang 441002， China）

Abstract： Nanzhang county is located in the northwest of Hubei province， under the jurisdiction of Xiangyang city， it is situated south of the Hanjiang River and at the eastern foot of the Jingshan Mountain， in the transitional zone from the mountainous area of northwest Hubei to the middle reaches of the Hanjiang River， it is rich in mineral resources. By studying the geochemical characteristics of trace elements in the lithium-rich clay rocks of the Liangshan formation in the western part of Nanzhang county， this paper preliminarily reveals the sedimentary environment characteristics of the lithium-rich clay rocks of the Liangshan formation. In the lithium-rich clay rock of the Liangshan formation in the research area， the Rb/K content ratio is 0.002 7～0.005 8， with an average value of 0.004 3; the Sr/Ba content ratio is 0.65～4.76， with an average value of 1.55; the Sr content is 32.2～728.0 mg/kg， with an average value of 190 mg/kg; most samples have Ba content less than 300 mg/kg， indicating that during the deposition of lithium-rich clay rocks in the Liangshan formation， the water body is in a freshwater-brackish water environment. In the lithium-rich clay rocks of the Liangshan formation in the research area， the U/Th content ratio is 0.21～0.60， the V/（V+Ni） content ratio is 0.73～0.94， and the average value is 0.86， indicating a weak redox sedimentary environment. In the sample， the Sr content indicates that the water temperature during the deposition of lithium-rich clay rocks in the Liangshan formation is around 30 ℃. The majority of samples have Sr/Cu content ratios ranging from 0.95 to 5.89， indicating overall humid and hot climate characteristics.

Keywords： Liangshan formation; lithium-rich clay rock; sedimentary environment; trace elements; geochemistry; Nanzhang county

近年來，隨著光伏產業和新能源汽車產業的蓬勃發展，全球鋰資源需求持續增加，黏土型鋰礦逐漸成為礦產勘查的重點。經地質調查，南漳縣西部梁山組黏土巖存在鋰的超常富集現象，具備形成獨立鋰礦床的潛力。碳酸鹽巖黏土型鋰礦作為一種新發現的沉積型鋰礦，其沉積-成巖時的古環境與鋰的富集成礦關系密切，對揭示成礦規律、預測找礦方向具有重要指示意義。目前，南漳縣梁山組富鋰黏土巖沉積環境的研究還處于空白。通過研究南漳縣梁山組富鋰黏土巖地球化學特征，進一步揭示其沉積環境特征，為后續鋰礦勘查工作提供一定指導。

1 區域地質背景

研究區位于湖北省西北部，大地構造處于上揚子陸塊，地層分區隸屬于揚子地層大區的上揚子地層區，主要出露地層為三疊系嘉陵江組和志留系紗帽組，變質巖、巖漿巖未見出露，如圖1所示。其中，梁山組呈西北向條帶狀展布，平行不整合于石炭系黃龍組或志留系紗帽組之上，整合于二疊系棲霞組之下，是鋁土礦、黏土礦（高嶺石、累托石、蒙脫石、葉蠟石和耐火黏土等）、煤、赤鐵礦等的重要產出層位。巖性組合具有明顯的三分性，下部和上部為砂巖段，中部為黏土巖段，為鋰超常富集部位。

2 梁山組地層特征

南漳縣西部梁山組曾被稱為棲霞組馬鞍段，主要由砂巖、鋁土質頁巖、炭質頁巖和泥巖（夾煤層）組成。研究區梁山組為濱海-濱岸湖沼相沉積，富鋰黏土巖主要分布于中部，由灰色炭質泥（頁）巖、黑色炭質泥（頁）巖、淺黃白色泥巖和粉砂質泥巖組成。南漳縣西部梁山組厚度為6.84～38.26 m，平均厚度為16.82 m。前期取樣分析發現，梁山組各類黏土巖中Li2O含量為0.128%～0.426%，Li主要富集于梁山組中部黏土巖中。

3 討論

3.1 古鹽度

巖石中Sr、Ba含量及Sr/Ba含量比、Rb/K含量比可用來表征沉積物形成時水體鹽度[1-4]。研究區梁山組泥質巖中，Rb/K含量比為0.002 7～0.005 8，平均值為0.004 3；Sr/Ba含量比變化較大，介于0.65～4.76，平均值為1.55；Sr含量為32.2～728.0 mg/kg，平均值為190 mg/kg；除1個樣品Ba含量為338 mg/kg外，其他樣品Ba含量均小于300 mg/kg，介于21.9～153.0 mg/kg。上述微量元素含量及其比值特征表明，南漳縣西部梁山組富鋰黏土巖主要形成于淡水-微咸水環境。

3.2 氧化還原條件

研究表明，U/Th含量比、V/（V+Ni）含量比可定性反映沉積水體的氧化還原條件[5-7]。南漳縣西部梁山組富鋰黏土巖U/Th含量比變化不大，介于0.21～0.60；V/（V+Ni）含量比介于0.73～0.94，平均值為0.86?？傮w來看，南漳縣西部梁山組富鋰黏土巖沉積時，水體為弱氧化厭氧還原環境。

3.3 古水溫

根據樣品中Sr含量和計算古水溫的經驗公式[8-9]，經計算，南漳縣西部梁山組富鋰黏土巖沉積時，2個樣品的水體溫度分別為22.9 ℃、23.3 ℃，其他樣品的水體溫度均為30 ℃左右，介于30.9～31.6 ℃。

3.4 古氣候

古氣候對巖石中微量元素含量影響較大，Sr、Cu均為喜濕性元素，Sr/Cu含量比能夠在一定程度上反映古氣候特征[10-11]。南漳縣西部梁山組富鋰黏土巖中，2個樣品的Sr/Cu含量比分別為25.37、27.03，其他樣品的Sr/Cu含量比均介于0.95～5.89，總體顯示出濕熱氣候特征。

4 結語

南漳縣位于鄂西北山區向漢江中游過渡的地帶，礦產資源豐富。通過研究南漳縣西部梁山組富鋰黏土巖微量元素地球化學特征，初步揭示梁山組富鋰黏土巖的沉積環境特征。研究區微量元素含量及其比值特征揭示，南漳縣西部梁山組富鋰黏土巖主要形成于沉積水體鹽度變化較大的海陸過渡相沉積環境，沉積介質處于弱氧化還原的沉積條件，古水溫為30 ℃左右，富鋰黏土巖沉積時期氣候濕熱。研究區梁山組富鋰黏土巖中，Rb/K含量比為0.002 7～0.005 8，平均值為0.004 3；Sr/Ba含量比為0.65～4.76，平均值為1.55；Sr含量為32.2～728.0 mg/kg，平均值為190 mg/kg；大多數樣品Ba含量小于300 mg/kg，顯示梁山組富鋰黏土巖沉積時水體為淡水-微咸水環境。研究區梁山組富鋰黏土巖中，U/Th含量比為0.21～0.60，V/（V+Ni）含量比為0.73～0.94，平均值為0.86，顯示弱氧化還原的沉積環境。樣品中，Sr含量指示梁山組富鋰黏土巖沉積時水體溫度為30 ℃左右。多數樣品Sr/Cu含量比為0.95～5.89，總體顯示出濕熱氣候特征。

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