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安徽铜陵矿集区新桥矿床中钴-硒-碲等关键金属的分布规律、赋存状态和富集机制研究

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岩石学报 2023年第10期39卷 3031-3047页

作者：石磊周涛发肖鑫合肥工业大学资源与环境工程学院矿床成因与勘查技术研究中心合肥230009 安徽省矿产资源与矿山环境工程技术研究中心合肥230009 安徽理工大学地球与环境学院淮南232001

新桥矿床是长江中下游成矿带铜陵矿集区内典型的大型层控矽卡岩型铜金硫多金属矿床。矿床成矿过程中除了铜、金、铁、硫等主要成矿元素富集成矿以外,钴、硒、碲等关键金属元素也以伴生形式产生了不同程度的富集。前人对新桥矿床开展了... 详细信息

新桥矿床是长江中下游成矿带铜陵矿集区内典型的大型层控矽卡岩型铜金硫多金属矿床。矿床成矿过程中除了铜、金、铁、硫等主要成矿元素富集成矿以外,钴、硒、碲等关键金属元素也以伴生形式产生了不同程度的富集。前人对新桥矿床开展了大量研究工作,但对矿床中关键金属钴、硒、碲的分布规律、赋存状态和富集机制等方面系统研究尚未开展。本次研究在新桥矿床系统采集距离成矿岩体不同位置的两条代表性剖面(3804、E601)的岩矿石样品,通过光学显微镜观察、扫描电子显微镜、全岩主微量元素化学分析和矿物原位LA-ICP-MS微量成分测试等分析技术方法,查明了矿床中钴、硒、碲等关键金属的空间分布规律和赋存状态,初步探讨了钴、硒、碲的富集机制。新桥矿床中估算伴生Co、Se、Te资源量分别为:2326t、2590t、1463t,达到大-中型规模。近成矿(热)中心3804剖面Co、Se含量自矿体底板→顶板呈逐渐降低的趋势,Te含量变化没有明显规律,Co、Se、Te均主要在黄铁矿矿石中产生富集;远成矿(热)中心E601剖面上Co、Se、Te含量自矿体底板→顶板均呈逐渐降低的趋势,且主要富集高品位黄铁矿矿石中。矿体走向上自成矿(热)中心→远端,Co含量明显降低,Se、Te含量相对增高。矿床中Co、Se主要以类质同象置换的形式赋存于黄铁矿中,Te的赋存状态以独立碲矿物为主,包括辉碲铋矿和碲银矿。Co主要在石英-硫化物阶段产生富集,成矿流体温度较高,流体中Co大部分随黄铁矿沉淀富集于近成矿(热)中心的黄铁矿矿石中,至碳酸盐-硫化物阶段,成矿流体温度降低,流体中Se、Te大部分沉淀富集于远成矿(热)中心的高品位黄铁矿矿石中,其中Se主要随黄铁矿大量沉淀富集,Te较少进入黄铁矿等硫化物中,主要以独立矿物的形式产出。

关键词：新桥矿床关键金属空间分布规律赋存状态富集机制

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索马里海盆多金属结核中关键金属富集机制及古环境记录

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岩石学报 2023年第9期39卷 2778-2794页

作者：程宇龙徐勇航李东义陈坚李云海林梵宇尹希杰自然资源部第三海洋研究所海洋与海岸地质研究室厦门361005 福建省海洋物理与地质过程重点实验室厦门361005 中国科学院海洋研究所海洋地质与环境重点实验室青岛266071 中国科学院大学北京100049

多金属结核富含Mn、Fe、Ni、Cu等元素以及Co和REY(稀土元素和钇)等关键金属,是重要的大洋矿产资源。为了探究西北印度洋索马里海盆结核中关键金属的富集机制及古环境记录,本文使用X射线衍射仪(XRD)分析了一个结核的矿物成分,并通过激光... 详细信息

多金属结核富含Mn、Fe、Ni、Cu等元素以及Co和REY(稀土元素和钇)等关键金属,是重要的大洋矿产资源。为了探究西北印度洋索马里海盆结核中关键金属的富集机制及古环境记录,本文使用X射线衍射仪(XRD)分析了一个结核的矿物成分,并通过激光剥蚀电感耦合等离子体质谱仪(LA-ICPMS)和电子探针(EPMA)原位分析了该结核的微区元素组成。结果表明,研究区结核内层为柱状结构,中间为掌状,外层又变为柱状。结核主要由水成型富铁层构成,但外层中还存在薄的(100~200μm)成岩-混合型富锰层。富铁层MnO平均含量为25.1%,FeO为30.4%,Co为0.26%,Ni为0.24%,Cu为0.09%,ΣREY为1981×10^(-6)。富锰层MnO平均含量为52.0%,FeO为7.40%,Co为0.09%,Ni为2.45%,Cu为0.53%,ΣREY为719×10^(-6)。富铁层主要由含铁水羟锰矿构成,而富锰层主要由Ⅰ型布赛尔矿构成。Ni和Cu主要赋存于Ⅰ型布赛尔矿,Co和REY则主要赋存于含铁水羟锰矿中,并且Co存在一个“拐点”。富锰矿物(Ⅰ型布赛尔矿)相对更富集HREE,而含铁水羟锰矿中更富集LREE。从内到外,结核中ΣREY呈下降趋势,REY的变化主要受Ce影响。结核Mn/Fe比值与δCe不相关,但生长速率与δCe显著负相关,表明生长速率可能是控制Ce异常的主要因素,仅凭Ce异常不能区分结核微区的成因及氧化还原环境。根据Co经验公式估算,索马里海盆结核形成年龄为~1.46Ma。柱状结构的开始形成可能与早更新世晚期的古海洋环境转型有关。而掌状结构开始生长于~0.6Ma,中更新世气候转型之后风尘增加使得结核中Si和Al增加,并稀释了其他成矿元素。结核富锰层可能生长于末次间冰期的亚氧化底层水环境,且具有一定对称性和渐变性,指示了氧化还原环境的逐渐改变和恢复。

关键词：索马里海盆多金属结核关键金属富集机制古环境记录

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白云岩风化剖面元素地球化学特征:对黔中九架炉组“三稀金属”富集机制的启示

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岩石学报 2019年第11期35卷 3385-3397页

作者：凌坤跃温汉捷张正伟朱笑青汤好书中国科学院地球化学研究所矿床地球化学国家重点实验室

黔中早石炭世九架炉组铝土矿含矿岩系富集Ti、Li、Sc、V、Ga、Nb、Ta、Zr、Hf、Th和稀土(REEs)等"三稀金属",具有成为独立矿床或伴生资源的潜力。这些元素大部分与九架炉组共有同一母岩,且富集程度受母岩的成分和风化作用控制。本研究... 详细信息

黔中早石炭世九架炉组铝土矿含矿岩系富集Ti、Li、Sc、V、Ga、Nb、Ta、Zr、Hf、Th和稀土(REEs)等"三稀金属",具有成为独立矿床或伴生资源的潜力。这些元素大部分与九架炉组共有同一母岩,且富集程度受母岩的成分和风化作用控制。本研究选取九架炉组母岩乌当娄山关群白云岩和纳雍牛蹄塘组泥质白云岩的现代风化剖面为研究对象,研究元素在风化作用过程中的迁移特征及分布规律,进而为九架炉组微量元素的富集机制提供启示。研究获得以下认识:1)依据剖面结构、ZrHf、Nb-Ta、Y-Ho二元图特征及REE配分曲线和Eu/Eu*值的相似性表明研究区土层主要来源于基底或母岩的风化;2)白云岩风化成土过程中Si、Fe、Cr、As、Sb、Ti、Nb、Ta、Zr、Hf、Th、REEs等元素化学性质相对稳定,富集程度较高,而Ca、Mg、Na、K、Sr、P、Mo、Cd等元素化学性质活泼,容易淋失亏损;3)纳雍剖面REEs3+和Ca2+半径差与REEs富集系数相关性良好,表明碳酸盐岩风化过程中,含钙矿物磷灰石是稀土元素分配的重要控制因素;4)九架炉组的母岩也是Ti、Li、Sc、V、Ga、Nb、Ta、Zr、Hf、Th等微量元素的主要物质来源,母岩风化过程中,这些微量元素首先在副矿物、黏土矿物、铝矿物及磷灰石等矿物相中初步富集,之后随风化碎屑物一起沉积形成微量元素超常富集地层;5)纳雍剖面地表和地下水提供了部分P、Be、Zn、Sb、Pb、Y及REEs来源,指示水体迁入作用也是九架炉组REEs富集的重要原因。研究表明黔中九架炉组微量元素的来源较复杂,风化-沉积过程中,化学性质稳定的元素残留在风化碎屑物中并被搬运-沉积在负地形中,而化学性质活泼的元素首先被带入水体,在沉积-成岩过程中特定条件下发生二次富集作用(例如次生矿物的形成及吸附)形成微量元素富集的地层。

关键词：九架炉组风化剖面 “三稀金属” 富集机制

德兴斑岩矿田辉钼矿中铼的分布特征及富集机制

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岩石学报 2023年第10期39卷 3107-3120页

作者：冷成彪陈涛亮任志赵严王安东汪方跃东华理工大学核资源与环境国家重点实验室南昌330013 东华理工大学地球科学学院南昌330013 合肥工业大学资源与环境工程学院合肥工业大学矿床成因与勘查技术研究中心合肥230009

世界上绝大部分Re赋存在斑岩型矿床的辉钼矿之中,且分布极不均匀。在矿床-矿石-矿物颗粒等不同尺度上,Re含量均存在较大差异,但造成这些差异的因素目前尚不清楚。本文以德兴矿田中富家坞和铜厂二个矿床的辉钼矿为研究对象,在细致的矿相... 详细信息

世界上绝大部分Re赋存在斑岩型矿床的辉钼矿之中,且分布极不均匀。在矿床-矿石-矿物颗粒等不同尺度上,Re含量均存在较大差异,但造成这些差异的因素目前尚不清楚。本文以德兴矿田中富家坞和铜厂二个矿床的辉钼矿为研究对象,在细致的矿相学研究的基础上,对其开展了EPMA、LA-ICP-MS和XRD分析,同时结合前人研究资料,详细探讨了Re在这两个矿床辉钼矿中的分布规律及差异性富集机制。结果显示:富家坞和铜厂均普遍发育两种形态的辉钼矿(细粒集合体型和粗粒片状型),Re在两种辉钼矿中的分布均极为不均,但细粒集合体型相对更富Re,而同一形态辉钼矿铜厂矿床则具有更高的Re含量;同一矿床中辉钼矿结晶越晚,往往越富集Re;个别辉钼矿可见扭结现象,且扭结部位的Re含量更低,暗示后期构造变形可能导致了Re的丢失;两个矿床高Re辉钼矿和低Re辉钼矿的结构均为2H多型,表明Re含量与辉钼矿晶体结构无关。结合前人资料,本文认为成矿流体性质(如温度、盐度等)是导致铜厂和富家坞辉钼矿Re含量差异的主要因素。

关键词：德兴矿田辉钼矿铼分布特征富集机制

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安徽庐枞盆地西湾铅锌矿床闪锌矿中镉的赋存状态和富集机制研究

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岩石学报 2024年第2期40卷 642-662页

作者：阎磊范裕黄俊左彤兰秉玉合肥工业大学资源与环境工程学院合肥工业大学矿床成因与勘查技术研究中心合肥230009 安徽省矿产资源与矿山环境工程技术研究中心合肥230009 合肥工业大学材料与工程学院合肥230009

镉(Cd)是一种重要的关键金属元素,对国家安全和新兴产业发展具有重大意义。闪锌矿是最具经济意义的富镉矿物,查明闪锌矿中镉的赋存状态,对研究镉的富集机制具有重要的意义;但受限于研究手段,闪锌矿纳米尺度上镉的赋存状态研究仍相对薄... 详细信息

镉(Cd)是一种重要的关键金属元素,对国家安全和新兴产业发展具有重大意义。闪锌矿是最具经济意义的富镉矿物,查明闪锌矿中镉的赋存状态,对研究镉的富集机制具有重要的意义;但受限于研究手段,闪锌矿纳米尺度上镉的赋存状态研究仍相对薄弱。西湾矿床是长江中下游成矿带庐枞矿集区内新发现的大型铅锌矿床,矿床中产出富镉闪锌矿。本次研究使用LA-ICP-MS对闪锌矿进行原位微量元素含量和Mapping分析,查明闪锌矿微米尺度镉的分布规律;在此基础上使用扫描透射电镜(STEM)查明纳米级闪锌矿的微观形貌和高分辨原子像,明确纳米尺度镉的赋存状态。研究结果表明,西湾矿床闪锌矿中镉含量的变化范围为2186×10^(-6)~9859×10^(-6),镉在闪锌矿中分布不均匀,闪锌矿孔洞发育的区域相对富镉,而闪锌矿均质区域相对贫镉。通过高分辨原子像的晶面间距和原子线扫描结果,确定西湾矿床闪锌矿中Cd原子以原位替代Zn原子的形式赋存在闪锌矿晶格中,未发现纳米级镉的独立矿物。对比金顶和牛角塘等富镉铅锌矿床,长江中下游成矿带的铅锌矿床中平均镉含量不高,推测成矿带可能缺乏充足的镉物质来源。

关键词：镉闪锌矿纳米尺度赋存状态富集机制长江中下游成矿带

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库车坳陷迪北地区下侏罗统天然气富集机制

地球科学（中国地质大学学报） 2015年第9期40卷 1538-1548页

作者：李峰姜振学李卓王喜捍杜忠明罗枭信石印中国石油大学油气资源与探测国家重点实验室北京102249 中国石油大学非常规天然气研究院北京102249 中国石油大港油田滩海开发公司天津300280 中海石油有限公司深圳分公司广东广州5102405 中海石油有限公司北京研究中心北京100027

库车坳陷迪北地区下侏罗统致密砂岩气藏广泛发育，对其富集机制的研究具有重要意义。通过岩心和薄片观察、激光共聚焦扫描、排替压力测试、包裹体岩相学观察、显微测温等方法，探讨了迪北地区下侏罗统天然气富集机制。研究表明：（1）... 详细信息

库车坳陷迪北地区下侏罗统致密砂岩气藏广泛发育，对其富集机制的研究具有重要意义。通过岩心和薄片观察、激光共聚焦扫描、排替压力测试、包裹体岩相学观察、显微测温等方法，探讨了迪北地区下侏罗统天然气富集机制。研究表明：（1）迪北地区气源条件优越，天然气快速充注；（2）迪北地区裂缝－孔隙型储层广泛发育，储集性能优越；（3）迪北地区上覆多套厚层泥岩和膏泥岩盖层，天然气保存条件好；（4）迪北地区断裂－砂体复合输导体系发育，天然气高效捕获成藏；（5）迪北地区具有“早油晚气”的油气充注特征，天然气在库车期到现今（5-0 Ma）大量充注，储层在前康村期（约8 Ma）致密化，即储层致密化时间早于天然气大量充注时间。因此，在构造活动控制下，天然气聚集成藏经历了中新世早中期原油充注、上新世以来致密深盆气藏叠加和西域期以来的致密气藏调整改造再富集3个阶段。对迪北地区天然气富集机制的研究，有利于进一步寻找有利区，指导致密砂岩气勘探。

关键词：富集机制天然气下侏罗统迪北地区库车坳陷石油地质

塔里木盆地北部志留系顶面不整合中陆相原油的成藏历史与油气富集机制

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岩石学报 2012年第8期28卷 2493-2505页

作者：苏劲杨海军杨文静王宇张斌刘永福刘星旺中国石油勘探开发研究院北京100083 中国石油塔里木油田勘探开发研究院库尔勒841000

塔里木盆地志留系发育厚层沥青砂,显示优越的含油气性。继塔中地区志留系原油勘探取得突破之后,塔北地区志留系砂岩风化壳型储层也发现了工业油藏。根据原油的甾、萜烷和噻吩类生物标记化合物的分布特征,结合原油的物理化学性质以及族... 详细信息

塔里木盆地志留系发育厚层沥青砂,显示优越的含油气性。继塔中地区志留系原油勘探取得突破之后,塔北地区志留系砂岩风化壳型储层也发现了工业油藏。根据原油的甾、萜烷和噻吩类生物标记化合物的分布特征,结合原油的物理化学性质以及族组分稳定碳同位素特征分析,明确了塔北西部英买35井区志留系风化壳原油来源于库车凹陷三叠系黄山街组湖相烃源岩,与塔北东部同发育在志留系风化壳剥蚀尖灭线附近的哈得18C井海相原油形成鲜明对比。通过志留系砂岩流体包裹体均一温度测试,结合地层埋藏史研究成果,推断英买35井区志留系砂岩主要成藏时间为距今5～8Ma的晚喜山期。结合库车凹陷两套陆相烃源岩的生烃演化重构了该区域湖相原油的成藏过程,表明康村组沉积后白垩系卡普沙良群与志留系风化壳是湖相油气向台盆区输导的重要通道,预示着湖相原油运移充注的范围十分广泛。成藏机理分析表明,志留系风化壳的构造幅度和面积控制了油气的充注范围,直接盖层的封盖条件控制了风化壳储层的含油气性。塔北地区东、西部志留系风化壳的暴露时间和地层组合关系的差异,是东部形成海相含油气系统,而西部发育海、陆相油藏垂向上叠置,互不交叉的复式含油气系统的重要原因。

关键词：不整合陆相原油富集机制成藏历史志留系塔里木盆地北部

金川岩浆铜镍(铂)硫化物矿床铂族金属富集过程及富集机制

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地质学报 2023年第11期97卷 3715-3736页

作者：陈学根苏尚国施南王跃张雅南郝金华刘翠杨宗锋中国地质大学地球科学与资源学院北京100083

金川岩浆铜镍(铂)硫化物矿床是我国最主要的铂族等战略性关键金属宝库。金川矿床中铂族金属的富集过程和富集机制还存在很多争论。本文通过详细的矿物学及矿床学研究,厘定了金川矿床成矿阶段。成矿阶段可划分为硫化物矿浆结晶阶段、挥... 详细信息

金川岩浆铜镍(铂)硫化物矿床是我国最主要的铂族等战略性关键金属宝库。金川矿床中铂族金属的富集过程和富集机制还存在很多争论。本文通过详细的矿物学及矿床学研究,厘定了金川矿床成矿阶段。成矿阶段可划分为硫化物矿浆结晶阶段、挥发分流体作用阶段及热液改造阶段。其中硫化物矿浆结晶阶段的主要矿物组合为镍黄铁矿(Pn-a)-磁黄铁矿(Po-a)-黄铜矿(Ccp-a);挥发分流体作用阶段的主要矿物组合为镍黄铁矿(Pn-b)-磁黄铁矿(Po-b)-黄铜矿(Ccp-b)-黄铁矿(Py-Ⅰ)-磁铁矿(Mag-Ⅰ)-菱铁矿-叶蛇纹石-磷灰石-铬铁矿-白云石-方解石(Cal-Ⅰ)-金云母。热液改造阶段的矿物组合为透闪石-绿泥石-蛇纹石-方解石(Cal-Ⅱ)-磁铁矿(Mag-Ⅱ)。高倍电子探针镜下发现,金川矿床铂族矿物与磁铁矿(Mag-Ⅰ)、黄铁矿(Py-Ⅰ)、铬铁矿、磷灰石、黄铜矿、磁黄铁矿、镍黄铁矿及菱铁矿等共生。金川铜镍硫化物矿床中铂族元素(PGM)矿物主要包括硫砷铱矿(IrAsS)、钯的铋化物、碲化物和硒化物、钯的金属互化物(PdAu_(2))、砷铂矿(PtAs_(2))、铂单质以及铂的金属合金(Pt-Fe)。其中大量的PGM分布于镍黄铁矿的裂隙中,或产于镍黄铁矿、磁黄铁矿及蛇纹石裂隙中。与磁铁矿、菱铁矿、铬铁矿、黄铜矿、磷灰石以及叶蛇纹石等矿物共生,指示PGE富集与氧化性流体加入密切相关。金川矿石镍黄铁矿(Pn-b)、磁黄铁矿(Pob)、黄铜矿(Ccp-b)、黄铁矿(Py-Ⅰ)、磁铁矿(Mag-Ⅰ)以及菱铁矿中高Co含量,表明流体在Co的超常富集过程中也起到了决定性作用。金川矿石中大量碳酸盐矿物、叶蛇纹石、金云母、磁铁矿、黄铁矿、铬铁矿以及富Cl磷灰石的出现;S、Mg元素呈网脉状分布于蚀变橄榄石和硫化物中,推测流体组分可能是一种富C富Cl的富含挥发分的高氧逸度流体。金川铬铁矿、磁铁矿(Ⅰ)、菱铁矿等矿物中高Ti、高Nb含量和高Nb/Ta比值,暗示此流体可能是一种高温的超临界流体。以上特征综合表明该特征流体对金川铜镍硫化物矿床中铂族元素等关键金属的超常富集起到了关键控制作用。当挥发分流体与残余硫化物矿浆相互作用及改造先存硫化物及橄榄石时,不仅会促使Os、Ir、Ru、Rh、Pt、Pd进一步活化、富集,还会导致流体中PGE强烈富集,使得流体中的Pd、Se、Te、Bi、Pt含量不断提高,最终形成大量的PGM。综上所述,本文认为在岩浆演化晚期可能存在一种高氧逸度的富Cl富C的深源流体注入岩浆房,该深源挥发分流体对PGE及Co的迁移和超常富集起到了关键控制作用。

关键词：金川 Cu-Ni(PGE)硫化物矿床铂族金属富集过程富集机制

广西上林合山组炭质泥岩中锂和稀土元素的成因及富集机制

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煤炭学报 2022年第5期47卷 1851-1864页

作者：曹泊秦云虎朱士飞傅雪海徐辉宗师江苏地质矿产设计研究院江苏徐州221006 中国矿业大学资源与地球科学学院江苏徐州221116

锂和稀土元素是我国重要的工业原料和战略性矿产资源,沉积型锂矿床成为国内外研究的热点,具有成为新型锂矿床的潜力。以广西上林县上二叠统合山组底部炭质泥岩为主要研究对象,通过反光显微镜、带能谱扫描电镜、X射线衍射、X射线荧光光... 详细信息

锂和稀土元素是我国重要的工业原料和战略性矿产资源,沉积型锂矿床成为国内外研究的热点,具有成为新型锂矿床的潜力。以广西上林县上二叠统合山组底部炭质泥岩为主要研究对象,通过反光显微镜、带能谱扫描电镜、X射线衍射、X射线荧光光谱、电感耦合等离子质谱等测试方法,分析了炭质泥岩的矿物学及元素地球化学特征,研究了炭质泥岩中锂和稀土的赋存状态和物质来源,讨论了炭质泥岩中锂和稀土元素富集的影响因素。结果表明,上林上二叠统合山组底部炭质泥岩中重稀土(重稀土氧化物质量分数为0.024%)接近了我国离子吸附型重稀土的边界品位,部分样品中锂(Li的质量分数大于1000μg/g)达到了国外黏土型锂矿边界品位,找矿潜力巨大;高锂的炭质泥岩中高岭石是锂的主要载体矿物,低锂的炭质泥岩中锂可能主要赋存在伊蒙混层中,稀土元素可能以离子吸附形式存在于黏土矿物(尤其是高岭石)中;炭质泥岩的沉积物主要来源于哀牢山—松马缝合带的二叠纪酸性岩浆岩,部分来自于峨眉山大火成岩省酸性岩浆岩,其中酸性岩浆岩中的云母是锂的主要来源,副矿物(独居石、磷灰石等)是稀土的主要来源;物源区强烈化学风化,是炭质泥岩中锂和稀土富集的主要因素,还原的浅水碳酸盐台地沉积环境是合山组底部炭质泥岩中锂和稀土元素的富集成矿的重要因素。

关键词：合山组锂稀土赋存状态富集机制