安徽省金家村地区下寒武统黑色岩系微量元素地球化学特征

郭灿平　卢健　李永明　胥飞

摘要：安徽金家村地区发育下寒武统黑色岩系，稀土元素地球化学研究表明，其富集Ag、V、U、Mo、As、Sb等多种金属元素。且在这套黑色岩系地层剖面中，其中部碳质页岩的金属元素富集程度比其他岩性的富集程度明显偏高。但黑色岩系总量不富集，轻稀土较重稀土富集。δEu值为0.85～0.90，平均0.88；δCe值为0.70～0.97，平均0.85；Y/Y*均值为0.70～1.67，平均为1.36，稀土元素地球化学特征反映该区下寒武统曾发生过一次明显的海侵——海退过程，黑色岩系为正常海水与热水混合沉积的产物，形成于缺氧还原状态过渡到半还原——弱氧化状态的过程中，沉积环境为干燥气候条件下相对较深的浅海斜坡环境。

关键词：黑色岩系；稀土元素；地球化学；下寒武统

1. 地质概况

沿扬子地台周边，贵州、云南、四川、湖北、湖南、广东、广西、江西、浙江、安徽等省市，于上震旦统至下寒武统，普遍分布有一套低热值的黑色炭质岩系。这套黑色岩系富含的元素种类繁多。因各地的地质背景略有不同，不同元素的相对含量亦有差异，这就形成了某一元素特别集中而具开采利用价值的矿床，蕴藏量巨大，潜在经济价值之大难以估量。因而这套黑色岩系被称为重、贵、稀有、稀土元素的宝库，具有重要的研究价值、科学意义与开发利用价值。

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/HREE比值低，无Eu异常，则物源可能为基性岩石；LREE/HREE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。

2. 样品采集与测试

本次金家村地区内出露一套炭质页岩、炭硅质页岩为主的黑色岩系，因此本次工作测试三条剖面，剖面自下而上岩性依次为硅质岩、硅质页岩、含硅碳质页岩、碳质页岩、页岩、钙质泥岩，含碳质页岩，上覆地层为大陈岭组泥灰岩。通过对区内3条剖面进行了系统的地球化学研究，试图初步探讨该区黑色岩系的形成环境、物质来源及成矿潜力，分析结果见

邻区湖南地区黑色岩系中蕴藏着丰富的石煤、钒、磷、钡及多金属富集层等矿产资源，本区荷塘组黑色岩系中发现众多石煤、钒、磷等矿床。针对上述情况，本次实测3条剖面共29个样品的As、Sb、Cu、Zn、Pb、Mo、V、U、Cr、Ni、Co、

Th、Ag、Au14个元素分析数据显示，区内荷塘组中部炭质页岩为多金属富集层，Zn、V、Ni、Ag、 Cr含量较高，在多金属富集层中比其他层位样品更为富集，可作为初始矿源层，找矿前景较大。区内黑色岩系荷塘组中部炭质页岩中Ag、V、Mo等多金属元素富集程度明显比下部硅质岩和上部页岩及泥岩都高。炭质页岩在沉积过程中就已经形成了As、Sb、Cu、Zn、Pb、Mo、V、U、Cr、Ni、Ag等多金属元素富集层，如果受到后期构造运动和岩浆活动改造，可使得这些金属元素活动迁移、富集并成矿，本次对黑色岩系元素的研究对找矿具有一定的指示意义（见表1、图1、图2）。

4. 黑色岩系稀土元素分析结果及讨论

通过对金家村地区简单的取样分析得出的结果及相关参数（表2）研究得出黑色岩系中炭质页岩的稀土总量为92.96×10-6～176.69×10-6，平均151.21×10-6，明显低于北美页岩稀土总量。LREE/HREE比值大小能反映REE的分异程度，比值越大表明LREE越富集。区内寒武纪黑色岩系的LREE/HREE比值为4.37～10.16，平均7.93，轻稀土富集。

通过对金家村地区黑色岩系稀土元素分析结果表明，剖面中不同类型岩石的稀土总量有明显的差异，炭质页岩中的稀土含量达到峰值，向上或者向下都有逐渐减小的趋势。李胜荣等（1995）认为，沉积剖面上稀土总量的这一变化规律与同沉积期介质中稀土活度和沉积物在稀土元素组成特征上存在明显的差别。金家村地区黑色岩系的稀土元素经北美页岩组合样标准化曲线，LREE/HREE比值较小，标准化曲线近于水平和略显左倾（图3），这些稀土元素特征反映出其具有海相热水溶液的沉积特征。区内黑色岩系La/Ce平均值为0.60，还想沉积物中低的比值能够反映其沉积过程中受到热水作用的影响；推测La和Ce可能并未受到后期改造，代表了其原始信息。进一步反映区内黑色岩系在沉积过程中有热水活动的参与。且前人在东至、石台等地黑色元素的研究结果也显示其沉积过程中有热水活动的参与。

5. 结论

1. 金家村地区寒武纪荷塘组黑色岩系富集Ag、Zn、Mo、V、U、Cr、Ni等多金属元素，而且这些金属元素在这套黑色岩系中部的炭质页岩中富集程度比在其他岩性中明显偏高，在炭质页岩中达到最大值，向两端逐渐减小，局部地段部分元素可富集成矿。

2. 近年来不少学者针对该地层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；杨剑等，2005；徐晓春等，2009）。稀土元素数据显示其基本与石台地区寒武纪黑色岩系的稀土元素组成一致，形成于干燥气候条件下从缺氧还原状态过渡到半还原弱氧化状态的过程中。黑色岩系REE总量和δCe值反映其形成于相对较深的浅海斜坡环境（徐晓春等，2009）。

3. 安徽省金家村地区下寒武统黑色岩系的稀土元素组成具显著的特征，其稀土含量总体不富集，明显比北美页岩稀土总量低，也比我国湘黔地区早寒武世黑色岩系的稀土总量低，δEu值为0.85～0.90，平均0.88；δCe值为0.70～0.97，平均0.85；Y/Y*值为0.70～1.67，平均为1.36，可能不具稀土矿成矿意义。

参考文献：

[1] 安徽省地质矿产局.1987.安徽省区域地质志[M].北京地质出版 社.

[2] 高振敏，罗泰义，李胜荣.1997.黑色岩系中贵金属富集层的成因 [J].地质地球化学.

[3] 王中刚，于学元，赵振华，等.1989.稀土元素地球化学[M].北京科 学出版社.

[4] 徐晓春，熊亚平，谢巧勤，等.2009.安徽石台地区下寒武统黑色岩 系微量元素地球化学特征[J].安徽地质（待刊）.

[5] 李胜荣，高振敏.1995.湘黔地区牛蹄塘组黑色岩系稀土特征—— 兼论海相热水沉积岩稀土模式[J].矿物学报.