安徽省金家村地區下寒武統黑色巖系微量元素地球化學特征

郭燦平　盧健　李永明　胥飛

摘要：安徽金家村地區發育下寒武統黑色巖系，稀土元素地球化學研究表明，其富集Ag、V、U、Mo、As、Sb等多種金屬元素。且在這套黑色巖系地層剖面中，其中部碳質頁巖的金屬元素富集程度比其他巖性的富集程度明顯偏高。但黑色巖系總量不富集，輕稀土較重稀土富集。δEu值為0.85～0.90，平均0.88；δCe值為0.70～0.97，平均0.85；Y/Y*均值為0.70～1.67，平均為1.36，稀土元素地球化學特征反映該區下寒武統曾發生過一次明顯的海侵——海退過程，黑色巖系為正常海水與熱水混合沉積的產物，形成于缺氧還原狀態過渡到半還原——弱氧化狀態的過程中，沉積環境為干燥氣候條件下相對較深的淺海斜坡環境。

關鍵詞：黑色巖系；稀土元素；地球化學；下寒武統

1. 地質概況

沿揚子地臺周邊，貴州、云南、四川、湖北、湖南、廣東、廣西、江西、浙江、安徽等省市，于上震旦統至下寒武統，普遍分布有一套低熱值的黑色炭質巖系。這套黑色巖系富含的元素種類繁多。因各地的地質背景略有不同，不同元素的相對含量亦有差異，這就形成了某一元素特別集中而具開采利用價值的礦床，蘊藏量巨大，潛在經濟價值之大難以估量。因而這套黑色巖系被稱為重、貴、稀有、稀土元素的寶庫，具有重要的研究價值、科學意義與開發利用價值。

稀土元素的含量、總量及組合規律客觀反映地質體的演化過程、地質作用的條件以及成礦的物質來源，常被用作地球化學作用的指示劑（劉云，1998）。稀土模式可用來指示沉積巖的物源，LREE/HREE比值低，無Eu異常，則物源可能為基性巖石；LREE/HREE比值高，有負Eu異常，則物源多為酸性巖石（趙紅格等，2003），因而對其組成和配分的研究是探討沉積巖巖石物源的重要途徑之一。

2. 樣品采集與測試

本次金家村地區內出露一套炭質頁巖、炭硅質頁巖為主的黑色巖系，因此本次工作測試三條剖面，剖面自下而上巖性依次為硅質巖、硅質頁巖、含硅碳質頁巖、碳質頁巖、頁巖、鈣質泥巖，含碳質頁巖，上覆地層為大陳嶺組泥灰巖。通過對區內3條剖面進行了系統的地球化學研究，試圖初步探討該區黑色巖系的形成環境、物質來源及成礦潛力，分析結果見

鄰區湖南地區黑色巖系中蘊藏著豐富的石煤、釩、磷、鋇及多金屬富集層等礦產資源，本區荷塘組黑色巖系中發現眾多石煤、釩、磷等礦床。針對上述情況，本次實測3條剖面共29個樣品的As、Sb、Cu、Zn、Pb、Mo、V、U、Cr、Ni、Co、

Th、Ag、Au14個元素分析數據顯示，區內荷塘組中部炭質頁巖為多金屬富集層，Zn、V、Ni、Ag、 Cr含量較高，在多金屬富集層中比其他層位樣品更為富集，可作為初始礦源層，找礦前景較大。區內黑色巖系荷塘組中部炭質頁巖中Ag、V、Mo等多金屬元素富集程度明顯比下部硅質巖和上部頁巖及泥巖都高。炭質頁巖在沉積過程中就已經形成了As、Sb、Cu、Zn、Pb、Mo、V、U、Cr、Ni、Ag等多金屬元素富集層，如果受到后期構造運動和巖漿活動改造，可使得這些金屬元素活動遷移、富集并成礦，本次對黑色巖系元素的研究對找礦具有一定的指示意義（見表1、圖1、圖2）。

4. 黑色巖系稀土元素分析結果及討論

通過對金家村地區簡單的取樣分析得出的結果及相關參數（表2）研究得出黑色巖系中炭質頁巖的稀土總量為92.96×10-6～176.69×10-6，平均151.21×10-6，明顯低于北美頁巖稀土總量。LREE/HREE比值大小能反映REE的分異程度，比值越大表明LREE越富集。區內寒武紀黑色巖系的LREE/HREE比值為4.37～10.16，平均7.93，輕稀土富集。

通過對金家村地區黑色巖系稀土元素分析結果表明，剖面中不同類型巖石的稀土總量有明顯的差異，炭質頁巖中的稀土含量達到峰值，向上或者向下都有逐漸減小的趨勢。李勝榮等（1995）認為，沉積剖面上稀土總量的這一變化規律與同沉積期介質中稀土活度和沉積物在稀土元素組成特征上存在明顯的差別。金家村地區黑色巖系的稀土元素經北美頁巖組合樣標準化曲線，LREE/HREE比值較小，標準化曲線近于水平和略顯左傾（圖3），這些稀土元素特征反映出其具有海相熱水溶液的沉積特征。區內黑色巖系La/Ce平均值為0.60，還想沉積物中低的比值能夠反映其沉積過程中受到熱水作用的影響；推測La和Ce可能并未受到后期改造，代表了其原始信息。進一步反映區內黑色巖系在沉積過程中有熱水活動的參與。且前人在東至、石臺等地黑色元素的研究結果也顯示其沉積過程中有熱水活動的參與。

5. 結論

1. 金家村地區寒武紀荷塘組黑色巖系富集Ag、Zn、Mo、V、U、Cr、Ni等多金屬元素，而且這些金屬元素在這套黑色巖系中部的炭質頁巖中富集程度比在其他巖性中明顯偏高，在炭質頁巖中達到最大值，向兩端逐漸減小，局部地段部分元素可富集成礦。

2. 近年來不少學者針對該地層黑色巖系進行了多種地球化學分析，試圖解釋其物質來源、形成環境和一些地球化學元素的富集機理等（李勝榮等，1995；彭軍等，1999；馮洪真等，2000；楊劍等，2005；徐曉春等，2009）。稀土元素數據顯示其基本與石臺地區寒武紀黑色巖系的稀土元素組成一致，形成于干燥氣候條件下從缺氧還原狀態過渡到半還原弱氧化狀態的過程中。黑色巖系REE總量和δCe值反映其形成于相對較深的淺海斜坡環境（徐曉春等，2009）。

3. 安徽省金家村地區下寒武統黑色巖系的稀土元素組成具顯著的特征，其稀土含量總體不富集，明顯比北美頁巖稀土總量低，也比我國湘黔地區早寒武世黑色巖系的稀土總量低，δEu值為0.85～0.90，平均0.88；δCe值為0.70～0.97，平均0.85；Y/Y*值為0.70～1.67，平均為1.36，可能不具稀土礦成礦意義。

參考文獻：

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[4] 徐曉春，熊亞平，謝巧勤，等.2009.安徽石臺地區下寒武統黑色巖 系微量元素地球化學特征[J].安徽地質（待刊）.

[5] 李勝榮，高振敏.1995.湘黔地區牛蹄塘組黑色巖系稀土特征—— 兼論海相熱水沉積巖稀土模式[J].礦物學報.