上二疊統(tǒng)頁(yè)巖中的稀土元素

上二疊統(tǒng)頁(yè)巖中的稀土元素

稀土是一種非常特殊的元素，其性質(zhì)相似，穩(wěn)定性好，溶脹性一般較低。而在風(fēng)化、剝蝕、搬運(yùn)、再沉積及成巖作用過(guò)程中又由于稀土元素性質(zhì)的微弱差異又可以發(fā)生元素的富集與虧損。一般認(rèn)為，沉積巖中稀土元素含量的變化與物源區(qū)的成分、沉積環(huán)境中的交換反應(yīng)密切相關(guān)。因此，研究稀土元素的化學(xué)性質(zhì)對(duì)揭示沉積巖的物源特征、沉積環(huán)境變化、大地構(gòu)造背景等具有重要意義。近些年來(lái)，我國(guó)不少學(xué)者在稀土元素研究中取得了重大成果。魯洪波等將稀土元素地球化學(xué)應(yīng)用于巖相古地理研究，指出稀土元素對(duì)識(shí)別層序、體系域邊界及恢復(fù)層序框架內(nèi)的巖相古地理有重要意義。劉銳娥等以鄂爾多斯盆地上古生界為例，探討了泥質(zhì)巖的稀土元素地球化學(xué)特征，指出了鄂爾多斯盆地上古生界北部物源具有明顯的東西分帶性。陳慶春等利用稀土元素，分析了濟(jì)陽(yáng)坳陷區(qū)古生界到新生界沉積物物源的演化。然而，受樣品采集個(gè)數(shù)和代表性的限制，對(duì)黔西北地區(qū)晚古生代沉積巖中稀土元素的系統(tǒng)研究則較少。本文在前人研究的基礎(chǔ)上，以黔西北地區(qū)作為研究區(qū)域，對(duì)區(qū)內(nèi)二疊系的泥巖、灰?guī)r樣品的稀土元素賦存狀態(tài)及分布規(guī)律等進(jìn)行了系統(tǒng)研究1含礦層和含礦巖石性質(zhì)1.1組織底部含礦層產(chǎn)于上二疊統(tǒng)峨嵋山玄武巖組頂部、宣威群或龍?zhí)督M底部之間，稀土元素主要含于玄武土（峨嵋山玄武巖組頂部）及粘土巖（宣威組底部）中，分布普遍，尤以測(cè)區(qū)西部穩(wěn)定連續(xù)，為區(qū)內(nèi)主要含礦層。1.2含礦巖石及含礦地層沉積相(1）玄武土：覆于灰綠色玄武巖之上，厚0～5m，一般1～2m。紫色，風(fēng)化后呈碎片狀，或顯頁(yè)理?？梢?jiàn)已被粘土礦物替代的白色斜長(zhǎng)石晶體，其間隙中為紫色、紫紅色氧化鐵和粘土混合物，頂部0～0.4m鐵質(zhì)增多，呈黃褐色、綠褐色、紫褐色，風(fēng)化面常有厚數(shù)厘米至10余厘米之褐鐵礦皮殼，系具填間結(jié)構(gòu)之玄武巖風(fēng)化所致。(2）粘土巖：覆于玄武土或玄武巖之上。下部多呈肉紅色，由水云母粘土礦物組成，含鐵質(zhì)，常具鱺狀結(jié)構(gòu)，偶夾綠泥石巖透鏡體，局部地段底部見(jiàn)有厚小于0.6m鐵質(zhì)玄武巖礫巖，礫石以棱角狀、半滾圓狀玄武巖為主，赤鐵礦次之、膠結(jié)物為膠體沉積的氧化鐵、綠泥石、粘土等，系玄武巖風(fēng)化破碎及析出的膠體溶液原地沉積物，中部呈灰白色，質(zhì)地均勻、細(xì)膩，由含水鋁氧石水云母粘上礦物組成；上部呈黃色或黃雜灰白色，由含氧化鐵水云母粘土礦物組成，局部具鮞狀結(jié)構(gòu)，偶夾綠泥石巖透鏡體。肉紅色鮞狀鐵質(zhì)粘土巖曾取一件人工重砂樣，所見(jiàn)重礦物主要為圓粒狀赤鐵礦、褐鐵礦，其次有黃鐵礦、鋯石、自鈦石、磷灰石、鉻鐵礦、石英、綠簾石以及粘土巖屑、含磁鐵礦包體之巖屑等。(3）局部含礦的凝灰?guī)r：呈紫紅—粉紅色，碎屑成分主要為玻屑，少為斜長(zhǎng)石晶屑，膠結(jié)物為火山灰，大部分己風(fēng)化蝕變?yōu)檎惩恋V物。其它含礦巖石，亦以富含粘土礦物為基本特征。2部肉紅質(zhì)粘土巖含礦層中的礦層TR203一般0.11%～0.4%。以峨嵋山玄武巖組頂部富含鐵質(zhì)的黃褐色玄武土，以及宣威群底部肉紅色鮞狀鐵質(zhì)粘土巖TR203較高。中營(yíng)礦點(diǎn)個(gè)別工程所見(jiàn)厚0.40m之黃褐色玄武土，TR203高達(dá)1.21。其總的趨向亦有西高東低之勢(shì)。野外觀察及光薄片、人工重砂鑒定結(jié)果，均未發(fā)現(xiàn)稀土礦物，貴州省地質(zhì)局實(shí)驗(yàn)室曾對(duì)中營(yíng)礦點(diǎn)所采個(gè)別樣品，使用選擇溶劑進(jìn)行稀土浸取回收的觀察，初步認(rèn)為稀土元素呈復(fù)氧化物為粘土礦物所吸附。3從性別上看，nb、ga的檢測(cè)常含K礦石經(jīng)光譜半定量全分析，普遍見(jiàn)以下元素含量較高：Nb一般<0.01～0.05%，最高0.2%;Ga一般0.002～0.008%，最高0.03%;Zr一般0.01～0.2%，最高0.8%。4成礦分析4.1粘土巖成因含礦層之含礦巖石主要為大致成層的、玄武巖原地風(fēng)化的玄武土及玄武土經(jīng)破碎而原地沉積的粘土巖，向測(cè)區(qū)東部則含礦巖石漸為異地遷移沉積的粘土巖等，因此其成因類型主要屬古風(fēng)化殼型，向東部漸變?yōu)槌练e型。礦質(zhì)絕大可能來(lái)源于玄武巖，據(jù)玄武巖光譜分析結(jié)果，普遍含微量Y、Yb等稀土元素，經(jīng)長(zhǎng)期風(fēng)化淋濾作用，為粘土礦物吸附，而于玄武土—粘土巖中富集。4.2第三火山斷礦層序稀土元素的產(chǎn)出及富集，取決于玄武巖古風(fēng)化殼發(fā)育程度，而受當(dāng)時(shí)古地理環(huán)境的控制。晚二疊世峨嵋山玄武巖噴發(fā)末期（第三旋回），噴發(fā)層之間常有較長(zhǎng)時(shí)間之噴發(fā)間斷，而使玄武巖遭受風(fēng)化淋濾作用，尤以最后噴發(fā)之頂面遭受最甚，故于峨嵋山玄武巖組頂部一宣威組底部以及峨嵋山玄武巖組第三段中，分別形成含礦層。由于峨嵋山玄武巖第三噴發(fā)旋回（段）不止有一次間斷，所以除目前已知的含礦層外，可能還有含礦層，值得工作中注意。又之，峨嵋山玄武巖組西厚東薄，故在噴發(fā)末期造成了西高東低的古地勢(shì)特征。西部風(fēng)化淋濾作用強(qiáng)烈，古風(fēng)化殼發(fā)育，形成之玄武土—粘土巖分布普遍，所含之礦層縱橫方向均較連續(xù)，厚度大，品位高，向東部地勢(shì)逐漸低洼，風(fēng)化淋濾作用時(shí)間漸短，古風(fēng)化殼發(fā)育不良，含礦變差，而較早接受含煤沉積。同時(shí)由于西部有部分古風(fēng)化殼稀土元素等物質(zhì)，運(yùn)移至東部為含煤沉積巖層吸附沉積，因而造成東部含礦層位逐漸升高，礦層分散而層數(shù)增多