贵州省福泉市矿床的稀土元素地球化学特征
2021-06-13邓耀辉
张 琛,邓耀辉
(贵州省有色金属和核工业地质勘查局七总队,贵州 贵阳 550005)
1 矿床地质特征概况
贵州省福泉市矿床大地构造位于扬子准地台(Ⅰ级构造单元)黔北台隆(Ⅱ级构造单元)遵义断拱(Ⅲ级构造单元)贵阳复杂构造变形区之中偏东部之白岩—高坪背斜[1],褶皱、断裂构造总体呈北东及北北东向展布(图1)。
2 样品采集及分析
样品采自鸡公岭某矿床钻孔zk1802中,按矿石自然类型采集a矿层3件、b矿层4件、顶底板各1件,共9件样品。采集后的样品经去除风化表层后,选取新鲜部分破碎成细小颗粒,在60~80目的颗粒中挑选出质纯样品[2]。样品分析测试委托中科院贵阳地化所国家重点实验室测试完成,测试中心使用等离子质谱仪(ICP-MS)测试,在室温26℃、湿度38%的条件完成分样品分析。样品委托有资质单位分析测试、按相关标准进行质量监控,所选择分析方法正确、分析数据可靠。
图2 矿床中稀土元素配分模式
3 矿床的稀土元素地球化学特征
3.1 稀土元素特征
经过研究发现鸡公岭矿床中稀土元素较富集,具如下特点:稀土元素总量高,Y含量较高,Y的富集系数可达到0.95~3.46,反映了矿床内相对富集Y的基本特征,从“b”至“a”矿层Y富集系数有逐渐降低趋势。据矿层与围岩,可将稀土元素特征分为三组,及“b”矿层、“a”矿层及板硅质白云岩及底板砂质白云岩。“a”矿层稀土元素总为:201.02×10-6~212.01×10-6,平均值:206.34×10-6,∑LREE:158.43×10-6~167.32×10-6,平均值:162.56×10-6,∑HREE:42.59×10-6~44.69×10-6,平均值:43.78×10-6,显示轻稀土富集、重稀土亏损。“b”矿层稀土元素总为:71.25×10-6~121.80×10-6,平均值:95.53×10-6,∑LREE:59.24×10-6~102.20×10-6,平均值:79.87×10-6,∑HREE:12.01×10-6~19.60×10-6,平均值:15.66×10-6,显示轻稀土富集,重稀土亏损。板底板硅质白云岩及底板砂质白云岩稀土元素总为:11.09×10-6~16.63×10-6,平均值:13.86×10-6,∑LREE:9.75×10-6~13.37×10-6,平均值:11.56×10-6,∑HREE:1.34×10-6~3.26×10-6,显示轻稀土富集,重稀土亏损。
研究表明,海洋生物中的REE含量较低,会导致生物成因的矿物也明显以低稀土元素含量为特点。矿物中低稀土元素含量反映了生物有机质在形成过程中发挥了重要作用。生物成矿作用主要表现在微生物体及死亡残骸及炭元素吸收及摄取稀土元素,造成稀土元素含量相对白云岩富集,也造成“a”矿层稀土元素含量相对于“b”矿层稀土元素含量相对富集。
同时,后期进行的固结成岩作用使生物屑胶矿化从而造成“a”矿层Y、La、Nd元素相对于“b”矿层富集。顶底板白云质胶结物低稀土元素含量可能反映了成岩作用期间孔隙水具有很低的稀土元素浓度或白云石矿物的特性。
3.2 稀土配分特征
一些研究资料表明,(王中刚,1989)认为正常海水沉积物稀土总量高,可见Ce的正异常,轻稀土富集,北美页岩组合标准化曲线右倾。(杨帆,2013)认为热水沉积物稀土总量低,Ce常有明显的负异常,LREE/HREE的比值较小,北美页岩组合样标准化曲线近于水平或左倾[7]。
从稀土元素配分模式(图2),可以看出矿床中稀土元素北美页岩标准化模式曲线向右倾,显示轻稀土富集,重稀土亏损,δCe(0.51×10-6~0.74×10-6)、δEu(0.51×10-6~0.69×10-6)均为负异常。“a”矿层与“b”矿稀土元素北美页岩标准化配分模式相似,曲线之间互相平行,说明它们具有相同的物质来源和矿床成因。
鸡公岭矿床中稀土元素北美页岩标准化模式曲线向右倾,显示轻稀土富集,EU、Ce元素呈负异常,研究认为(Graf,1978)Eu异常被视为强还原的热液注入或大洋玄武岩经受海低蚀变而继承了源区的特征,(杨兴莲等,2008)认为Y的正异常也可以指示热水沉积的特征。“a”矿层与“b”矿层δEu介于:0.65×10-6~0.69×10-6,均为负Eu异常,而δY介于:1.61×10-6~1.81×10-6,均为Y正异常,且(温金奎,2018)研究该地区常量元素,Sr/Ba>1、U/Th>1和Ni/Co<1,表明鸡公岭地区有海相热水流的加入,而对于该地区负Eu异常及Y正异常较为合理的解释是,负Eu异常与EU元素的地球化学性质有关,同时可能与对原岩的继承性有关,鸡公岭矿床形成的过程中″正常的海相沉积过程中有海相热水流的加入,造成海相生物生存物理化学条件的变化,造成小壳生物、藻类生物的大量死亡,因此,认为该矿区是中″正常的海相沉积过程中有海相热水流的加入″及生物成矿共同作用的结果。
4 结论
(1)“a”矿层与“b”矿层有相同的物质来源和矿床成因,Ce异常可作为该地区古海水氧化还原条件的指示标志,所以“a”矿层与“b”矿层处于一个较为氧化的海水环境中。但“b”矿层P2O5高于“a”矿层,而稀土元素含量低于“a”矿层,造成这样的主要原因是:硅化程度较高的P2O5低于硅化程度较低的P2O5,所以“b”矿层P2O5高于“a”矿层。
(2)稀土元素北美页岩标准化模式曲线向右倾,显示轻稀土富集,EU、Ce元素呈负异常,Y元素呈正异常,EU负异常与EU元素的地球化学性质及对原岩的继承性有关。根据Ce的负异常,Y的正异常,因此认为该矿区是正常的海相沉积过程中有海相热水流的加入″及生物成矿共同作用的结果。