大别山主簿岩体风化壳中稀土元素分布特征浅析

徐 波，黄 旭，王克友

(安徽省地质调查院，安徽 合肥 230001)

大别山主簿岩体风化壳中稀土元素分布特征浅析

徐 波，黄 旭，王克友

(安徽省地质调查院，安徽 合肥 230001)

系统阐述了主簿岩体风化壳特征，并对稀土元素配分特征及其丰度在岩体风化壳垂向上的分布特征进行分析，得出岩体风化壳平面呈不规则形态，沿低缓矮丘分布，稀土类型为高铈中铕轻稀土型，稀土含量峰值主要集中在全风化层中，半风化层及表土层稀土含量相对较低。

主簿岩体；风化壳；稀土；分布特征

秦岭—大别—苏鲁造山带是三叠纪华南板块和华北板块经过陆—陆碰撞形成的碰撞造山带。大别造山带西起河南桐柏山，东为郯(郯城)—庐(庐江)断裂带所切割，北以六安—明港断裂为界同华北板块相邻，南以襄樊—广济断裂为界同华南板块接壤，形成“西窄东宽”的喇叭口状[1]。大别造山带被三条近东西向的断裂(自北向南依次为磨子潭—晓天断裂、五河—水吼断裂、马庙—太湖断裂)划分成4个次级构造单元，依次是：北淮阳浅变质带、北大别高温超高压变质带、中大别超高压变质带和南大别高压低温变质带。主簿岩体位于北大别高温超高压变质带，构造带北以晓天—磨子潭断裂与北淮阳带相隔,南以五河—水吼断裂同中大别带为界，东以郯庐断裂为限，西至燕子河—漫水河一线(图1)[2-3]。

①晓天—磨子潭断裂；②麻城—团风断裂；③郯庐断裂；④襄广断裂；⑤五河—水吼断裂；⑥太湖—马庙断裂

图1大别造山带地质示意图(据谢智等，2001)

1 岩体风化壳地质特征

主簿岩体形成于燕山晚期[4]，为一复式岩体，主体岩性为中粗粒花岗闪长岩，有部分二长花岗岩。主要矿物成分为：钾长石(20%～35%)、斜长石(20%～30%)、石英(20%～35%)、角闪石(3%～5%)、黑云母(2%～4%)[5]。

1.1风化壳分布

主簿地区周围均为高山包围，构成以乡镇为中心的高地盆地地貌，海拔高程600～800 m，其风化壳因受地貌特征影响，分布范围局限，局部发育，分布连续性较差，但纵向厚度较大，风化壳的分布特征与岩体总体风化程度、地形坡度等密切相关。岩体风化程度高，地貌以低缓山丘为主，风化壳多呈面形分布；岩体风化程度弱，则分布范围局限，极易受地形坡度的影响，往往呈分布不规则；地势平缓、起伏不大平原区，风化壳形态易受第四系覆盖影响，多呈“枝杈”状、不规则状。

1.2风化壳特征

于因风化程度较高，保存较为完整的地区，可见有明显的层状结构，自上而下为：A层(表土层)；B层(全风化层)；C层(半风化层)；D层(微风化、基岩层)(图2)。

1) 表土层(A)：厚0～2 m，最大厚度大于5 m，分布厚度与地形坡度有关，山顶、山脚较为平坦地区较厚，地形坡度大或冲刷剥蚀强的山坡较薄。根据颜色、结构与物质成分差异，分为两个亚层，上部为腐殖土层(A1)，一般厚0.2～0.5 m，呈灰—灰褐色，成分为由砂土、大量植物根系以及有机质组成；下部为粘土层(A2)，一般厚1～2.0 m，呈砖红色、黄褐色，植物根系较少，粘性较强，含有少量石英、长石颗粒，是全风化层的过渡层。

图2 主簿地区风化壳结构示意图

2) 全风化层(B)：厚1～13 m，一般2～7 m，岩性多呈灰白色、肉红色，主要由黏土矿物、石英、风化残留长石以及少量云母组成，黏土含量约20%～40%，质地疏松。根据裂隙的发育程度，可分为网纹状全风化壳(B1)和全风化壳(B2)，B1一般厚0.5～

1 m，细小裂隙较为发育，灰白色黏土矿物冲填，原岩结构基本不保留。

3) 半风化层(C)：厚3～5 m，少数大于7m，呈浅肉红色-肉红色，化学风化作用减弱，黏土矿物含量较上层减少，云母增多，长石部分风化，保留原岩结构。疏松程度较低，手搓颗粒感明显。

4) 微风化层(D)：基岩上部的裂隙发育带，质地坚硬，黏土含量较低，长石主要表现为水云母化，岩石原貌基本保留。

2 稀土元素含量变化特征

2.1稀土元素富集形态

按照在垂直剖面上品位曲线峰值部位的不同，大致可将岩体风化壳分为3类：“b”字型、“D”字型以及“P”字型，大多数矿床稀土品位曲线主要呈“D”字型、“b”字型，强烈剥蚀的稀土品位曲线呈型“P”字型。通过对岩体风化壳进行浅钻取样分析(见表1)，发现稀土元素总量在主簿岩体风化壳整体呈“D”字型分布，即稀土矿物主要富集于风化壳的全风化层(B层)，且向上下两端呈现递减趋势，全风化层中上、中、下不同部位，稀土含量也会起伏变化，往往呈“波浪”型，但变化差异不大。

表1 主簿岩体风化壳ZK3稀土配分分析结果

2.2稀土配分特征

根据重稀土(ΣYO%)配分，稀土矿床分为：轻稀土型(ΣYO%含量<50%)与重稀土型(ΣYO%含量>50%)。

按照氧化钇(Y2O3)的配分值，进一步分为富钇型(Y2O3>50%)、高钇型(Y2O335%～50%)、中钇型(Y2O320%～35%)和低钇型(Y2O3<20%)。

按照氧化铕(Eu2O3)的配分值，可分为高铕型(Eu2O3≥0.8%)、高铕型(Eu2O30.5%～0.8%)和低铕型(Eu2O3<0.5%)。

结合岩体风化壳(ZK3)稀土氧化物配分结果(见表1)，可知：∑CeO/∑YO 8.87%、Y2O35.64%、Eu2O30.41%，为高铈中铕轻稀土型。

2.3稀土元素迁移与分异规律

受各元素自身的地球化学性质制约，在风化壳中自上而下迁移与分馏，主簿岩体风化壳在纵向上呈现如下特征。

1)Ce元素在风化壳中表层富集、下部出现强烈亏损，即“铈亏效应”。

2)Eu元素自下而上配分值增加，呈现“富铕效应”。将风化壳中上部与底部稀土元素的配分值相比,铕的配分值明显增高,表明原岩在风化过程中铕明显富集。

3)垂直方向上，LREE/HREE值逐渐变小，风化壳中轻稀土较易在上层富集，重稀土则易富集在下层。

3 结 论

1)化壳的分布受岩体总体风化程度、地形坡度等因素制约。主要分布于岩体风化程度高，且地貌以低缓山丘为主的地区。

2)主簿岩体风化壳中，稀土元素在纵向上呈“D”字型分布，即：风化壳中的稀土元素主要富集在岩体的全风化层中。

3)主簿岩体风化壳中稀土氧化物按矿床类型划分属高铈轻稀土型。

4)主簿岩体风化壳中，轻稀土元素多富集与中上部，重稀土元素倾向于在风化壳下部富集。

[1] 刘晓强. 大别造山带燕山期岩浆岩成矿作用与岩石成因[D]. 合肥：合肥工业大学, 2014.

[2] 周承福, 华仁民, 马东升, 等. 大别山地区三个花岗岩体的地球化学特征及其成因学意义[J]. 地质找矿论丛, 2001(2): 81-88.

[3] 谢智, 王峥嵘, 郑永飞, 等. 北大别主簿源花岗岩和片麻岩矿物的氧同位素平衡及其Rb-Sr年代学效应[J]. 地球化学, 2001(1): 95-101.

[4] 金成伟, 郑祥身. 大别岳西地区花岗岩类岩石学及其成因[J]. 岩石学报, 1998(4): 88-97.

[5] 徐启东, 张本仁, 单光祥, 等. 大别造山带中生代花岗岩类成分的时空分布与造山带演化的关系[J]. 地球科学, 1997(6): 37-40.

AnAnalysisofCharacteristicInitialREEDistributionfromWeatheringCrustofZhuBuIntrusiveInDabieshanArea

XU Bo, HUANG Xu, WANG Keyou

(GeologicalSurveyofAnhuiProvince,Hefei,Anhui230001,China)

In this paper, the characteristics of the weathering crust of ZhuBu Intrusive are expounded. We have analyzed the distribution characteristics of the rare earth elements and the distribution in vertical direction of weathering crust. The results show that the surface of the weathering crust is irregular in plane. Along low dwarf hills distribution,rare earth type is high cerium mid-europium in light Rare Earth. The peak value of rare earth is mainly concentrated in the whole weathered layer. Semi-weathered layer and topsoil layer rare earth content is relatively low.

ZhuBu Intrusive; Weathering Crust; Rare earth elements; Distribution characteristics

2017-08-24

安徽省公益性地质项目(2011-g-20)。

徐波(1987-)，男，宁夏人，助理工程师，研究方向：矿产勘查，手机： 18656008900，E-mail：xb482280@163.com.

P595

A

10.14101/j.cnki.issn.1002-4336.2017.05.016