黔东震旦系_下寒武统黑色岩系稀土元素地球化学特征
黔东震旦系—下寒武统黑色岩系稀土元素地球化学特征
岩 、 砂 岩和少 量碳 酸盐 岩 （ 粉 高振 敏 等 ， ９ ７ 。这 套 １９ ） 黑色 页岩 组合 ， 藏着 丰 富的石 煤 、 、 、 及 多金 蕴 钒 磷 钡
属富 集层 等矿 产 资 源 ， 是地 质历 史 发 展 进 程 中重 要 的岩 相标 志层 。近年来 不 少学 者对 这套 黑色 岩 系进 行 了多种 地球 化 学分析 ， 图解 释其 物质 来 源 、 成 试 形 环 境和 一些 地球 化学 元素 的 富集机 理等 （ 胜荣 等 ， 李
３ ）中 国 科 学 院 地 球 化 学 研 究 所 环 墙 球 化 学 国家 雷 点 宴 验 窜 ， 阳 ，５ ０ ０ 贵 ５０２
内容 提 要 ： 过 对 黔 东 丹 寨 南 皋剖 面 和 三 都 渣 拉 沟 剖 面 的稀 土 元 素 分 析 发 现 ： 条 剖 面 的梅 树 村 期 与 筇 竹 寺 期 通 两 分 界 处 大量 稀 土元 素 明 显 富集 ， 色 页 岩 中 存 在 明显 的 Ｃ 负 异 常 和 Ｅ 、 正 异 常 ， 明 为 缺 氧 和 热 水 沉 积 的 产 物 。 黑 ｅ ｕＹ 表
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４ １ ０
地 质 论 评
ＧＯＯＩ Ｌ ＥＩ Ｖ． ８ ＥＬＧ Ａ ＶＥ Ｃ Ｒ Ｗ ０５ Ｎ Ｊ．２ １ ａ ０ １４ ｏ ｎ ． ０
黔 东震 旦 系一 下寒 武 统 黑 色岩 系 稀 土 元 素地 球 化 学 特 征
最近 ３ Ｏ多年来 ， 土元 素地 球化 学 日益受 到人 稀 们 重 视 。一方 面 ， 土 在 农 业 和 科 学 技 术 中显 示 出 稀 越来 越广 泛 的应用 ， 进 人 们 对 稀 土 资 源 的 日益增 促 长 的需求 ； 一方 面 ， 土 元 素 作 为示 踪 剂 ， 另 稀 显示 出 他 们 在成 岩和 成矿 过程 中 ， 对物 质来 源 、 成 环境 和 形 构造 位置 等有 着重 要 的指示 作用 （ 光炽 等 ，９ ８ 。 涂 １ ９ ） 稀土 元 素 的 含量 、 总量 及 组 合 规律 客观 反 映地 质体 的演化过 程 、 质 作 用 的 物理 化 学 条 件 以及 成 地 矿 的物 质来 源 ， 常被用 作地 球化 学 作用 的指示 剂 （ 刘
湘黔下寒武统黑色岩系有机成矿地球化学研究
Ｊ Ｉ ＡＮＧ Ｙｏ ｎ ｇ — ｈ ｏ ｎ ｇ ’ 。
（ １ ． Ｔｈ ｅ Ｄｅ ｖ ｅ ｌ ｏ ｐｍｅ ｎ ｔ ａ ｎ ｄ Ｒｅ ｓ ｅ ａ ｒ ｃ ｈ Ｃｅ ｎ ｔ ｅ ｒ ｏ ｆ ｔ ｈ ｅ Ｃｈ ｉ ｎ ａ Ｇｅ ｏ ｌ ｏ ｇｉ ｃ ａ ｌ Ｓ ｕ ｒ ｖ ｅ ｙ，Ｂｅ ｉ ｊ ｉ ｎ ｇ １ ０ ０ ０ ３ ７ ，Ｃｈ ｉ ｎ ａ ２ ．Ｓｔ ａ ｔ ｅ Ｋｅ ｙ Ｌａ ｂ ｏ ｒ ａ ｔ ｏ ｒ ｙ ｏ ｆ Ｇｅ ｏ ｌ ｏ ｇｉ ｃ ａ ｌ Ｐｒ ｏ ｃ ｅ ｓ ｓ ｅ ｓ ａ ｎ ｄ Ｍｉ ｎ ｅ ｒ ａ ｌ Ｒｅ ｓ ｏ ｕ ｒ ｃ ｅ ｓ ， Ｃ ｈ ｉ ｎ ａ Ｕｎ ｉ ｖ ｅ ｒ ｓ ｉ ｔ ｙ ｏ ｆ Ｇｅ ｏ ｓ ｃ ｉ ｅ ｎ ｃ ｅ ｓ ，Ｂｅ ｉ ｊ ｉ ｎ ｇ １ ０ ０ ０ ８ ３，Ｃ ｈｉ ｎ ａ ）
Ａｂ ｓ ｔ ｒ ａ ｃ ｔ ： Ｂｙ ｖ ｉ ｒ ｔ ｕｅ ｏ ｆ ｔ ｈｅ ｏｒ ｇ ａ ｎｉ ｃ ｍｉ ｎｅ ｒ ａ ｌ ｉ ｚ ａ ｔ ｉ ｏｎ ｇｅ ｏ ｃ ｈｅ ｍｉ ｓ ｔ ｒ ｙ ｒ ｅ ｓ ｅ ａ ｒ ｃ ｈ，ｔ ｈ ｉ ｓ ａ ｒ ｔ ｉ ｃ ｌ ｅ ｖ ａ ｌ ｉ ｄａ ｔ ｅ ｓ ｔ ｈａ ｔ
江 永 宏
（ １ ．中国地质调 查局 发展研 究 中心情报 室，北 京 １ ０ ０ ０ ３ ７ ；２ ．中国地 质大 学
地 质 过 程 与 矿 产 资 源 国 家 重 点 实 验 室 ，北 京 １ ０ ０ ０ ８ ３ ）
摘 要 ：通 过 黑 色 岩 系有 机 成 矿 地 球 化 学 研 究 ，证 实 湘 、黔 两 地 镍 钼 矿 床 都 经 历 了 后 生 期 的 构 造 热 变 质 事 件 ，
ｍｅ ｔ ａ ｍｏ ｒ ｐ ｈｉ ｓ ｍ ｅ ｖ ｅ ｎｔ ｓ ． Ａｃ ｃ ｏ ｒ ｄ ｉ ｎｇ ｔ ｏ ｔ ｈ ｅ ｇ ｅ ｏ — ｈｉ ｓ ｔ ｏ ｒ ｙ ｉ ｎ Ｚｕ ｎｙ ｉ ｏ ｆ Ｇｕｉ ｚ ｈ ｏｕ ｐｒ ｏ ｖ ｉ ｎ ｃ ｅ，ｏ ｉ ｌ ｈａ ｓ ｂ ｅ ｅ ｎ ｐ ｒ ｏ ｄｕ ｃ ｅ ｄ ｉ ｎ ｔ ｈｉ ｓ ｒ ｅ ｇｉ ｏ ｎ，ｔ ｈｕ ｓ ｗｅ ｃ ａ ｎ ａ ｃ ｋｎ ｏ ｗｌ ｅ ｄｇ ｅ ｔ ｈａ ｔ ｔ ｈ ｅ ｔ ｈ ｅ ｒ ｍａ ｌ ｍａ ｔ ｕｒ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ ｐｒ ｏ ｃ ｅ ｓ ｓ ｏ ｆ ｔ ｈｅ ｏ ｒ ｇ ａ ｎｉ ｃ ｍａ ｔ ｔ ｅ ｒ ｗａ ｓ ａ ｃ ｃ ｏ ｍｐａ ｎ ｉ ｅ ｄ ｂｙ ｔ ｈｅ ｐｒ ｏ ｃ ｅ ｓ ｓ ｅ ｓ ｏ ｆ ｐ ｙｒ ｏ ｌ ｙｓ ｉ ｓ ，ｆ ｌ ｕ ｉ ｄ ｍｉ ｇｒ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ，ｈｙ ｄ ｒ ｏ ｃ ａ ｒ ｂｏ ｎ ｐｒ ｏ — ｄ ｕｃ ｔ ｉ ｏ ｎ，ｇａ ｓ ｆ ｏ ｒ ｍａ ｔ ｉ ｏｎ， ｅ ｘ ｈａ ｕｓ ｔ ｉ ｎｇ， ａ ｎｄ ｏ ｉ ｌ ｆ ｏ ｒ ｍａ ｔ ｉ ｏ ｎ． Ｔｈｅ ｃ ｏ ｎｔ ｅ ｎｔ ｓ ｏｆ ｐ ｒ ｉ ｓ ｔ ｉ ｎｅ （ Ｐｒ ）ａ ｎｄ ｔ ｈｅ
贵州地区下寒武统牛蹄塘组黑色页岩地质特征及其油气资源意义
面黑色页岩中有机质丰度总体较高 ，Ｏ Ｔ Ｃ质量分数 均大于 １０ ， ． ％ 最高达 ５ ３ ％． 国的页岩气盆地 ．８ 美
中， 阿巴拉契亚盆地 、 密执安盆地泥盆系页岩地层的 Ｔ Ｃ质 量 分 数 分 别 为 ０ ０ 一４ ７ ０ ３ 一 Ｏ ．％ ． ％、 ． ％ ２． ４％ ［ ］ １ ４ 我国辽河东 部凹陷古近系东营组 页岩的 Ｔ Ｃ质量分 数为 ０ ３％ 一 ． ９ １ 湘西龙 山响 Ｏ ．０ ９ ８ ％＿ ，
表 １ 遵义松 林剖面牛蹄塘组黑色页岩 Ｔ ＯＣ含量和有机碳同位素组成 （ 据陈兰等 部分 数据 ）
Ｔａ ． Ｔｈ ｏ ｔ ｎ ｆＴＯＣ ｎ ｈｅ ｃ ｍ ｐ ｓ ｔｏ ｆ ｏ ｇ ｎ ｃ ｃ ｒ ｏ ｓ ｔ ｅ ｏ ｈ ｌ ｃ ｈ ｌ ｂ１ ｅ ｃ ｎ ｅ ｔｏ ａ ｄ ｔ ｏ ｏ ｉ ｎ ｏ ｒ ａ ｉ ａ ｂ ｎ ｉｏ ｏｐ ｆｔ ｅ ｂ ａ ｋ ｓ ａ ｅ ｉ
果 ， 陈波 和 兰凯 认 为 上扬 子 地 区 下 寒武 统 泥 页 如 岩 厚度 稳定 ， 布 面积 大 ， 机质 丰度 和烃 源岩 演化 分 有
等国也开始了页岩气的研究 和勘探开发．
收 稿 日期 ： ０ ００ －２ ２ １－５２
基金项 目：国家 自然科 学基金 （ 号 ： ０ ７ ０ ９４ ８２ ９ ） 编 ４ ７２ ６ ，０ ７ ０２ 资助 作者简介 ： 何金先 （９３ ）男 ， １８ 一 ， 博士研究生 ， 主要从事石油地质学与油气地球化学方面的研究 ． － ａｌ ｅ０ ３ｉ＠１３ｃｍ Ｅｍ ｉ： ２０ ｊ ｈ ｎ ６ ．ｏ
一 ３ — ９
３ １ １ 总有机碳 （ Ｏ ） 由表 １ ．． Ｔ Ｃ 可知 ， 遵义松林剖
气 的源 岩具 有非 常 大 的潜 力 ．
黔东南主山冲金矿稀土元素地球化学特征研究
裂发育 ， 另见少量东西向断裂。区域内岩浆活动迹象不明显， 仅局部有超基性 、 基性一中酸性岩体 和岩脉 出 回 国囡团团团团团团 ｎ 露 ， 矿区附近未见 有岩浆 岩 （ １ 。 但 图 ） 旧
＿
．
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０ 里 公
１ 白垩、 ． 第三系 ２ 石炭、 ． 三迭系
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第３ ７卷第３ 期 ２０ 然科 学版 ） －
Ｊ ＵＲ Ｏ ＮＡＬ ＯＦ ＧＵＩ ＨＯＵ ＵＮ ＶＥＲ ｎ ＯＦ Ｔ Ｃ ＯＬ ＧＹ Ｚ Ｉ Ｓ Ｅ ＨＮ Ｏ
Ｎａｕ ａ ｃ ｅ ｃ ｄ ｔ ｎ ｔ ｒ ｌ ｉｎ ｅ Ｅ ｉ ｏ Ｓ ｉ
压性断层 ８ 压 扭性断层 ．
３震旦 、 ． 寒武系 ４ 上板溪群 ．
ｌ． ０ 张扭性断层 ｌ． ５ 倒转产状
５ 背斜 ．
６ 向斜 ７ ． ．
ｌ． ２ 挤压 带
９ 冲断层 ．
１． １张性 断层 ｌ． ６ 研究区
ｌ． ３ 推测、 实测性质不明断层
ｌ． ４ 不整合线
（ 据湖南省地质局 ４７队 ， ０ 但有修 补和补充 ）
石标 准 化 。
表 １ 主 山冲蚀变岩型金矿的远矿围岩 、 蚀变岩型矿石、 石英脉体 的稀土元素特征参数
样 名 样 号
ｚ Ｃ 一０ ｓ ３ ｚ Ｃ 一０ ｓ ５
∑Ｒ Ｅ Ｌ Ｅ ／ｌ Ｅ Ｅ ＲＥ ｔ Ｅ Ｒ
２ ２ ４． ５ １ ９ ３． １ ５７ ．２ ８４ ．３
源。
关键 词 ： 主山冲金矿 ； 成矿 流体 ； 成矿 物质 ； 土元 素地球 化学 稀
中图分类号 ：６ ８ ７ Ｐ １ ． 文献标 识码 ： Ａ
１ 地 质概 况
主山冲金矿位于江南古陆西缘 ， 华南褶皱带锦屏一榕江构造变形区北部。出露地层有元古宙上板溪群 （ 在黔东南称下江群） 二叠系、 、 侏罗系及第四系。区域构造以北东向为主 ， 次为北北东向、 北西向， 褶皱 、 断
地化
摘要：本文首先介绍了同位素示踪和微量元素示踪技术的基本原理。震旦纪与寒武纪之交是地球发育演化历史中一个重大的突变时期之一，在世界各地，下寒武统底部广泛发育有一套黑色页岩夹硅质岩的岩石组合，层位十分稳定。为此，本文将以中国塔里木下寒武统底部黑色岩系中的沉积岩为主要研究对象，通过对其物质成分的研究，从中获取有关来自盆内深部物源和构造背景的信息，并进一步探讨其与成矿作用的关系。
3．同位素示踪、微量元素示踪技术的应用
——塔里木地台下寒武统底部黑色岩系中的深部物源信息及其构造背景
塔里木地台下寒武统底部玉尔吐斯组下部发育有一套黑色页岩夹硅质岩的岩石组合，厚度8～15m，与下伏震旦系厚层白云岩呈平行不整合接触。这套黑色页岩层的底部为结核状磷块岩，下部为黑色页岩夹薄层硅质岩，中上部为厚层黑色页岩。为了探讨其岩石地球化学特征，我们对塔里木盆地北部阿克苏肖尔布拉克露头剖面进行了系统采样。样品按不同岩性和一定间隔自下而上系统采集(图1)。
Di=ΣXjKj/L=XαKiα/L+ XβKiβ/L+ XγKiγ/L+…
此式表明元素i在部分熔融过程中的总分配系数等于组成残余固相各矿物组分对元素i分配系数的加权和，式子中的X为各个矿物相（j，即α，β，γ…）在残余固相中的含量，K为其对元素i的分配系数，代入整理后可得：
CL/C0=1/（D（1-F）+F）
K , K＊分别为轻、重同位素的速率常数。反应速度越快, K/ K＊越接近于1 ,动力学分馏就越小;反之,分馏越大。另外动力学分馏系数lnα与温度成反比,温度越高,分馏越小。
放射性同位素衰变是引起同位素变化的另一个重要原因。以铅为例:
为进行分析时矿物中铅同位素的比值; 为矿物形成时带进来的初始铅同位素比值; 为进行分析时矿物中238U与204Pb的比值;λ为238U的衰变常数; t为自矿物成为U ,Pb封闭体系以来所经历过的时间。
贵州下寒武统黑色岩系多金属矿层成矿物质来源的铅同位素示踪
贵州下寒武统黑色岩系多金属矿层成矿物质来源的铅同位素示踪贵州下寒武统黑色岩系多金属矿层是贵州省重要的矿床类型之一，其中包括铜、铅、锌、银等多种金属矿物。
为了研究这些矿床成矿物质来源，铅同位素示踪技术被广泛应用。
本文将对该技术在贵州下寒武统黑色岩系多金属矿层中的应用进行详细阐述。
铅同位素是自然界中最丰富的同位素之一，其中稳定同位素有204Pb、206Pb、207Pb和208Pb。
众所周知，铅同位素的比例与不同矿源的化学和地质特征有一定的关系。
由于地球各地区的岩石成因及环境条件不同，铅同位素的比例也会不同，这为研究地球物质的成因、运移和演化提供了重要的信息。
贵州下寒武统黑色岩系多金属矿层包括黄金山、葛长山、桃花山、胜金山等矿床。
这些矿床所处的地质环境复杂，其成矿物质来源一直是研究者关注的焦点。
铅同位素示踪技术可以用于确定矿床成矿物质的来源及运移路径。
首先，通过矿床中铅同位素的比值，可以确定成矿物质的来源。
例如，黄金山矿床中铅同位素以206Pb/204Pb比值为例，其比值在17.68-17.83之间，说明该矿床的成矿物质来自大陆地壳，与古老基底岩石成分相近。
而葛长山矿床中铅同位素比值为18.63-19.13，表明其成矿物质来自于地壳深部的源区，与古老基底岩石成分差异较大。
其次，通过铅同位素的时空变化可以确定成矿物质的运移路径。
例如，在胜金山矿床中，铅同位素比值变化规律明显，206Pb/204Pb从16.44到16.59，207Pb/204Pb从15.47到15.60，这表明矿床成矿物质可能来自于局部地壳的熔融过程。
而黄金山矿床中铅同位素比值变化较小，206Pb/204Pb从17.68到17.83，207Pb/204Pb从15.52到15.62，这表明该矿床成矿物质来自周边区域的元素固体溶解。
综合以上分析，贵州下寒武统黑色岩系多金属矿层的成矿物质来源较为复杂，包括大陆地壳、地壳深部、局部地壳的熔融过程等。
黔东地区碳硅泥岩型铀矿地质、地球化学特征及其成因分析
黔东地区碳硅泥岩型铀矿地质、地球化学特征及其成因分析黔东地区是中国铀矿资源比较丰富的地区之一，该地区的铀矿主要分布在雍熙山、羊角山、巫山等地，而其中大部分是碳硅泥岩型铀矿。
对该地区碳硅泥岩型铀矿的地质和地球化学特征进行分析，可为该地区的铀矿勘探及开采提供有力的科学依据。
碳硅泥岩型铀矿是在旋回或小地塑变作用下，碳酸盐岩或砂岩与黑色页岩或潜在页岩形成的沉积岩矿床，在含铀热液的作用下，铀被还原成U（IV）的溶液，并在还原环境下与碳酸盐结合沉积而成。
黔东地区的碳硅泥岩型铀矿主要分布在中下寒武统的大宏力组、清水镇组、白云组等地层中。
对黔东地区的碳硅泥岩型铀矿进行地球化学分析，发现铀含量较高，尤其是宏力组和清水镇组中铀的平均含量达到了700ppm以上，远高于全球平均铀含量。
此外，黔东地区碳硅泥岩型铀矿中铀的富集系数也很高，一般在20以上，表明该地区在成矿作用过程中铀的迁移和浓缩效应较为显著。
此外，黔东地区此类铀矿还具有显著的硅、石英、脱氧嘧啶等特征元素富集，这些元素的存在说明了成矿作用是在华夏期以前的海洋环境中发生的。
对于黔东地区碳硅泥岩型铀矿的成因分析，认为成矿物质主要来源于铀富集的海水和陆地，而海洋环境对铀的富集和浓缩起到了关键作用。
成矿过程中发生的热液作用和蚀变作用，是铀成岩成矿的主要控制因素。
此外，在碳硅泥岩型铀矿的形成过程中，碳酸盐岩和潜在页岩会发生混合作用，形成了复合岩墙，这一作用在铀迁移和富集的过程中扮演了重要角色。
综上分析，黔东地区碳硅泥岩型铀矿是在震旦系海洋环境下形成的，成矿物质主要来自海水和陆地，海洋环境对铀的富集和浓缩起到了关键作用。
碳硅泥岩中含有的大量有机质和硅质，与成矿过程中的热液和蚀变作用紧密相连。
因此，黔东地区碳硅泥岩型铀矿的勘探和开采应该优先开展在宏力组、清水镇组、白云组等地层中。
黔东地区的碳硅泥岩型铀矿主要分布在大宏力组、清水镇组和白云组等寒武系地层中。
据国土资源部核工业地质局的调查数据，全区已探明铀矿床420个，其中大型铀矿6个，中型铀矿39个，小型铀矿375个，总量达到22.7万吨。
湘西北下寒武统黑色岩系地球化学特征(游先军,戴塔根,息朝庄等,《大地构造与成矿学》2009.2)
大地构造与成矿学
Geotecton ica etM eta llogenia
湘西北下寒武统黑色岩系地球化学特征
游先军 1, 2, 戴塔根 1, 息朝庄 1, 王明艳3, 4, 邹艳红 1
图 1 湘西北下寒武统露头分区及 N -iM o-V 矿点分布图 D istr ibu ting m ap show in g the lower Cam br ian outcrops, subareas and the N -iM o-V d eposits of northw estern H unan
3 地球化学特征
3. 1 主量元素特征 三个典型钼镍多金属矿床和两个钒矿床中的磷
块岩及其 他岩石的 主量元素 成分见表 1。可以看 到, S iO2 的含量范围为 10. 54% ~ 87. 10% , 平均为 51. 15% , 样品天门 山 - 1、天门山 - 3 含量较低, 可 能磷块岩中混有少量的粘土矿物、碳酸盐矿物和磷 酸盐矿物。烧失量含量范 围为 2. 16% ~ 23. 26% , 平均为 15. 74% , 除天门山 - 3、土地垭 22 9. 59 1. 39 0. 04 1. 98 10. 45 0. 05 1. 31 3. 07 13. 08 23. 26 103. 05
50. 32 0. 31 9. 38 5. 02 0. 70 0. 03 3. 81 5. 05 0. 07 2. 99 0. 20 4. 73 19. 89 102. 50
2. 2 磷块岩 本类磷块岩主要有泥质磷块岩、碳酸盐化微晶
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第54卷 第1期2008年1月地 质 论 评 GEOLOGICAL REVIEWV ol.54 N o.1Jan. 2008注:本文为国家自然科学基金资助项目(编号40162002)、黔科合J 字[2007]2151号、973项目(编号2006C B806401)、中国科学院知识创新工程重要方向项目(KZCX3 SW 141)和贵州大学博士启动基金项目的成果。
收稿日期:2007 05 20;改回日期:2007 09 19;责任编辑:章雨旭。
作者简介:杨兴莲,女,1976年生。
副教授,博士。
古生物学与地层学专业。
Em ail:yangxinglian2002@ 。
黔东震旦系 下寒武统黑色岩系稀土元素地球化学特征杨兴莲1),朱茂炎2),赵元龙1),张俊明2),郭庆军3),皮道会3)1)贵州大学资源与环境工程学院,贵阳,550003;2)中国科学院南京地质古生物研究所现代古生物学和地层学国家重点实验室,南京,210008;3)中国科学院地球化学研究所环境地球化学国家重点实验室,贵阳,550002内容提要:通过对黔东丹寨南皋剖面和三都渣拉沟剖面的稀土元素分析发现:两条剖面的梅树村期与筇竹寺期分界处大量稀土元素明显富集,黑色页岩中存在明显的Ce 负异常和Eu 、Y 正异常,表明为缺氧和热水沉积的产物。
这套黑色岩系总体沉积于缺氧和具热水注入的环境中,但发生缺氧和热水注入的时间和强度在不同地方会有不同的表现。
关键词:黑色岩系;前寒武纪 寒武纪转换时期;稀土元素;黔东最近30多年来,稀土元素地球化学日益受到人们重视。
一方面,稀土在农业和科学技术中显示出越来越广泛的应用,促进人们对稀土资源的日益增长的需求;另一方面,稀土元素作为示踪剂,显示出他们在成岩和成矿过程中,对物质来源、形成环境和构造位置等有着重要的指示作用(涂光炽等,1998)。
稀土元素的含量、总量及组合规律客观反映地质体的演化过程、地质作用的物理化学条件以及成矿的物质来源,常被用作地球化学作用的指示剂(刘云,1998)。
稀土模式可用来指示沉积岩的物源,LREE/H REE 比值低,无Eu 异常,则物源可能为基性岩石;LREE/H REE 比值高,有负Eu 异常,则物源多为酸性岩石(赵红格等,2003),因而对其组成和配分的研究是探讨沉积岩岩石物源的重要途径之一。
在中国南方下寒武统广泛发育一套以富含有机质为特征的海相黑色岩系,包括各种暗色页岩、硅质岩、粉砂岩和少量碳酸盐岩(高振敏等,1997)。
这套黑色页岩组合,蕴藏着丰富的石煤、钒、磷、钡及多金属富集层等矿产资源,是地质历史发展进程中重要的岩相标志层。
近年来不少学者对这套黑色岩系进行了多种地球化学分析,试图解释其物质来源、形成环境和一些地球化学元素的富集机理等(李胜荣等,1995;彭军等,1999;冯洪真等,2000;曹双林等,2004;杨剑等,2005;Steiner et al.,2001;Feng et al.,2004;Pan et al.,2004;Jiang et al.,2003,2006;杨瑞东等,2007),基本都得出了该期沉积主要为缺氧环境,且热水提供了大量多金属元素物质来源的结论。
就贵州地区而言,研究主要集中在扬子地台浅水相区,而在扬子地台过渡区和江南区的研究几乎为空白。
因此本文对贵州东部深水相区的丹寨南皋剖面和三都渣拉沟剖面进行了系统的稀土元素地球化学研究,旨在探讨该区前寒武纪 寒武纪转换时期沉积的黑色岩系的形成环境和物质来源。
1 地质背景丹寨和三都地区位于贵州东南部,分属寒武纪华南沉积区的过渡区和江南区(尹恭正,1987),发育了不同的沉积组合及生物组合特征。
丹寨南皋下寒武统地层剖面位于丹寨以北南皋乡九门村(图1),出露较好,剖面层序自下而上为灯影组、老堡组、牛蹄塘组、九门冲组、变马冲组。
老堡组由黑色薄层硅质岩及磷块岩组成,厚7 8m ;牛蹄塘组由黑色炭质页岩、泥岩、粉砂质泥岩组成,厚121 1m ,产大量海绵化石,主要有Saetasp ongia,Choia 和Sanshap entella 等;九门冲组由深灰色、黑图1 黔东地区丹寨南皋和三都渣拉沟震旦系 寒武系剖面地理位置图Fig.1 L ocation map of the N ang ao and Z halago u Sinian(Ediacar an) Cambr iansection in Danzhai and Sandu Count y respect ively,Easter n G uizhou area扬子区;! 过渡区;∀ 江南区;1 丹寨南皋剖面;2 三都渣拉沟剖面 Yangtze C arbonate platform;! tran sition region;∀ Jiangnan (s ou th s ide of Yan gtz e River)basin;1 Nangao s ection,Danzh ai County;2 Zhalagou s ection,Sandu County色中薄层灰岩组成,产三叶虫H up eidiscus,厚14 1m 。
三都地区下寒武统全由黑色碳泥质粉砂岩、炭质页岩和钙质泥岩组成,以渣拉沟剖面出露较好(图1),剖面自下而上为灯影组、老堡组上段、渣拉沟组等。
老堡组上段由黑色薄层磷质硅质岩、硅质岩组成,偶见海绵骨针,厚5 1m,与下伏灯影组呈平行不整合接触;渣拉沟组由黑色炭质页岩、碳泥质粉砂岩和钙质泥岩组成,含黄铁矿结核,产少量海绵骨针,厚88 6m 。
根据有机碳同位素分析得出丹寨南皋老堡组上、下段分界处和三都渣拉沟灯影组与老堡组的分界处都有一明显负漂移,与全球许多地方寒武系的底界通常有碳同位素的负漂移相吻合,结合其他多种地层划分和对比方法可知这些分界处即是前寒武系 寒武系界线处(Yang et al.,2007)。
贵州及邻区下寒武统牛蹄塘组底部的Ni M o 矿多金属层的成因,部分学者认为可能为热水喷流作用所致(Steiner et al.,2001;Jiang et al.,2003;Pan et al.,2004;Yang et al.,2004),是一个比较稳定的凝缩层(CS),而且也是最大海泛面的标志,可作地层对比标志层,在扬子地台分布比较稳定,所以也被作为梅树村阶的顶界,即筇竹寺阶底界(Zhu et al.,2003;Yang etal.,2005,2007)。
2 分析方法对贵州丹寨南皋剖面和三都渣拉沟剖面上采集的87块新鲜样品粉碎至200目以下后,进行了稀土元素分析。
本项实验是在南京大学内生金属矿床成矿机制研究国家重点实验室完成。
分析采用高分辨率电感耦合等离子质谱分析法,仪器精密度<5%,标样结果与推荐值相对误差<10%(高剑锋等,2003)。
具体步骤如下:将粉碎至200目的样品在烘箱内于105#烘干,烘干后称取25m g 样品于高压溶样罐Teflon 内罐中;接着加入0 5m L 浓氢氟酸,于120#加热蒸干,去除样品中部分Si;蒸干后加入1m L 浓氢氟酸和0 5mL 浓H NO 3,将PT FE 内罐放入钢套中,旋紧后放入180~190#的烘箱中加热96h;然后将溶解样品在120#蒸干至湿盐状,再加入1mL H NO 3,于140#蒸干至湿盐状,去除样品中过量的H F;再加入5m L30%(v/v )H NO 3,于140#密封加热4h,使样品充分溶解于酸中,滤去残渣;冷却后加入适量Rh 内标;最后用2%的H NO 3溶液稀释到50mL,并使用ICP MS 质谱仪进行分析。
3 稀土元素地球化学特征分析丹寨南皋剖面黑色岩系的稀土元素丰度、比值等地球化学参数(表1)与地壳中同类沉积岩稀土元素地球化学特征相似,稀土总量以磷块岩和石煤层中的磷结核最高,达719.2∃10-6~675 1∃10-6;4地 质 论 评2008年石煤层为196 8∃10-6;白云岩为66 26∃10-6~ 66 99∃10-6;硅质岩的稀土总量较低,为21 18∃10-6~91 25∃10-6,其稀土总量随着含磷量的增高而增加;灰岩最低,为17 09∃10-6~70 67∃10-6,该稀土总量随泥质含量增加而增加。
剖面沉积岩的稀土元素以轻稀土相对富集(LREE/H REE=3 32 ~11 67),其中白云岩的轻稀土最富集,而磷块岩和石煤层的轻稀土富集程度相对较小。
在以北美页岩为标准的丹寨南皋剖面沉积岩稀土元素分布模式图和有关稀土参数剖面演化图(图2,3)上,普遍存在Eu正异常(Eu/Eu*=0 82~4 73)和明显的Ce亏损(Ce/Ce*=0 3~0 91),尤其在剖面NGYJC 53、48、49的碳质粉砂岩中Eu正异常最高,呈明显的高峰,磷块岩和石煤层处,Ce亏损达最大。
稀土元素总量具有随海水深度增加而增高的特点,梅树村阶与筇竹寺阶分界处大量稀土元素明显富集,可能反映了同沉积期介质中稀土活度和沉积速率上的过渡状态(向上方向)和岩石类型的差异(向下方向),代表了一种非正常海水沉积作用,即热水沉积作用(李胜荣等,1995)。
三都渣拉沟剖面稀土元素丰度、比值等地球化学特征(表2)与丹寨南皋剖面相似,稀土总量仍以磷块岩最高,达710 6∃10-6~736 7∃10-6,其次为黑色碳质页岩,达136 7∃10-6~184 0∃10-6,硅质岩较低,不超过100∃10-6,最少可达4 206∃10-6,白云岩为38 21∃10-6。
剖面沉积岩中的稀土元素以轻稀土相对富集(LREE/H REE=1 02~ 10 94),其中碳质页岩的轻稀土最富集,而硅质岩的轻稀土富集程度相对较小。
在以北美页岩为标准的三都渣拉沟剖面沉积岩稀土元素分布模式图和有关稀土参数剖面演化图(图4,5)上,也以Eu正异常(Eu/Eu*=1 13~4 27)和明显的Ce亏损(Ce/Ce* =0 27~0 89)为特征,其中SDYJC 32,33的钙质泥岩中Eu正异常最高,呈现高峰。
4 稀土元素地球化学参数沉积岩的Ce/Ce*,Eu/Eu*等稀土元素地球化学参数,可用作判断物质来源和沉积环境演化等的地球化学指示剂。
4.1 Eu异常(Eu/Eu*)常用Eu/Eu*表示地质体中Eu的异常性质特征。
Eu有Eu2+和Eu3+两种价态。
在碱性、氧化条件下,Eu2+可以氧化成Eu3+;而在强酸性、还原条件下可以还原成Eu2+。
本文采用公式Eu/Eu*=Eu N/(Sm N∃Gd N)1/2,其中N表示以北美页岩标准化。
以Eu/Eu*>1时为正异常,Eu/Eu*<1为负异常(王中刚等,1989)来判断,丹寨南皋老堡组硅质岩、牛蹄塘组石煤层和炭质页岩Eu/Eu*的值= 0 82~4 73,基本都大于1,与太古宙以后的多数沉积岩的Eu负异常相反。