貴州省威寧地區(qū)宣威組稀土元素賦存狀態(tài)及分布規(guī)律

陳小浪，王 東，盧俊蓉，楊 星，彭家林

（貴州省地質(zhì)礦產(chǎn)勘查局區(qū)域地質(zhì)調(diào)查研究院，貴州 貴陽 550004）

稀土元素是一類非常特殊的元素，其化學(xué)性質(zhì)非常相似，穩(wěn)定性好，溶解度普遍較低。而在風(fēng)化、剝蝕、搬運、再沉積及成巖作用過程中又由于稀土元素性質(zhì)的微弱差異又可以發(fā)生元素的富集與虧損。一般認(rèn)為，沉積巖中稀土元素含量的變化與物源區(qū)的成分、沉積環(huán)境中的交換反應(yīng)密切相關(guān)。因此，研究稀土元素的化學(xué)性質(zhì)對揭示沉積巖的物源特征、沉積環(huán)境變化、大地構(gòu)造背景等具有重要意義。近些年來，我國不少學(xué)者在稀土元素研究中取得了重大成果。魯洪波等將稀土元素地球化學(xué)應(yīng)用于巖相古地理研究，指出稀土元素對識別層序、體系域邊界及恢復(fù)層序框架內(nèi)的巖相古地理有重要意義。劉銳娥等以鄂爾多斯盆地上古生界為例，探討了泥質(zhì)巖的稀土元素地球化學(xué)特征，指出了鄂爾多斯盆地上古生界北部物源具有明顯的東西分帶性。陳慶春等利用稀土元素，分析了濟陽坳陷區(qū)古生界到新生界沉積物物源的演化。然而，受樣品采集個數(shù)和代表性的限制，對黔西北地區(qū)晚古生代沉積巖中稀土元素的系統(tǒng)研究則較少。本文在前人研究的基礎(chǔ)上，以黔西北地區(qū)作為研究區(qū)域，對區(qū)內(nèi)二疊系的泥巖、灰?guī)r樣品的稀土元素賦存狀態(tài)及分布規(guī)律等進行了系統(tǒng)研究

1 含礦層及含礦巖石特征

1.1 含礦層

產(chǎn)于上二疊統(tǒng)峨嵋山玄武巖組頂部、宣威群或龍?zhí)督M底部之間，稀土元素主要含于玄武土（峨嵋山玄武巖組頂部）及粘土巖（宣威組底部）中，分布普遍，尤以測區(qū)西部穩(wěn)定連續(xù)，為區(qū)內(nèi)主要含礦層。

1.2 含礦巖石特征

（1）玄武土：覆于灰綠色玄武巖之上，厚0～5 m，一般1～2 m。紫色，風(fēng)化后呈碎片狀，或顯頁理。可見已被粘土礦物替代的白色斜長石晶體，其間隙中為紫色、紫紅色氧化鐵和粘土混合物，頂部0～0.4 m 鐵質(zhì)增多，呈黃褐色、綠褐色、紫褐色，風(fēng)化面常有厚數(shù)厘米至10 余厘米之褐鐵礦皮殼，系具填間結(jié)構(gòu)之玄武巖風(fēng)化所致。

（2）粘土巖：覆于玄武土或玄武巖之上。下部多呈肉紅色，由水云母粘土礦物組成，含鐵質(zhì)，常具鱺狀結(jié)構(gòu)，偶夾綠泥石巖透鏡體，局部地段底部見有厚小于0.6 m鐵質(zhì)玄武巖礫巖，礫石以棱角狀、半滾圓狀玄武巖為主，赤鐵礦次之、膠結(jié)物為膠體沉積的氧化鐵、綠泥石、粘土等，系玄武巖風(fēng)化破碎及析出的膠體溶液原地沉積物，中部呈灰白色，質(zhì)地均勻、細(xì)膩，由含水鋁氧石水云母粘上礦物組成；上部呈黃色或黃雜灰白色，由含氧化鐵水云母粘土礦物組成，局部具鮞狀結(jié)構(gòu)，偶夾綠泥石巖透鏡體。

肉紅色鮞狀鐵質(zhì)粘土巖曾取一件人工重砂樣，所見重礦物主要為圓粒狀赤鐵礦、褐鐵礦，其次有黃鐵礦、鋯石、自鈦石、磷灰石、鉻鐵礦、石英、綠簾石以及粘土巖屑、含磁鐵礦包體之巖屑等。

（3）局部含礦的凝灰?guī)r：呈紫紅—粉紅色，碎屑成分主要為玻屑，少為斜長石晶屑，膠結(jié)物為火山灰，大部分己風(fēng)化蝕變?yōu)檎惩恋V物。其它含礦巖石，亦以富含粘土礦物為基本特征。

2 稀土元素含量及賦存狀態(tài)

圖2 玄武土—粘土巖鏡下照片（正交偏光x58）

含礦層中的礦層TR203 一般0.11%～0.4%。以峨嵋山玄武巖組頂部富含鐵質(zhì)的黃褐色玄武土，以及宣威群底部肉紅色鮞狀鐵質(zhì)粘土巖TR203 較高。中營礦點個別工程所見厚0.40 m 之黃褐色玄武土，TR203 高達1.21。其總的趨向亦有西高東低之勢。

野外觀察及光薄片、人工重砂鑒定結(jié)果，均未發(fā)現(xiàn)稀土礦物，貴州省地質(zhì)局實驗室曾對中營礦點所采個別樣品，使用選擇溶劑進行稀土浸取回收的觀察，初步認(rèn)為稀土元素呈復(fù)氧化物為粘土礦物所吸附。

3 伴生有用組分

常含K2O，含礦層中礦層含K2O 多在2%以下，僅徐家村礦點于肉紅色粘土巖中個別樣品含K2O 高達6.08～8.09。依貴州省地質(zhì)局實驗室初步鑒定，呈硅酸鉀含于水云母中。

礦石經(jīng)光譜半定量全分析，普遍見以下元素含量較高：Nb 一般＜0.01～0.05%，最高0.2%；Ga 一般0.002～0.008%，最高0.03%；Zr 一般0.01～0.2%，最高0.8%。

4 成礦分析

4.1 成因類型

含礦層之含礦巖石主要為大致成層的、玄武巖原地風(fēng)化的玄武土及玄武土經(jīng)破碎而原地沉積的粘土巖，向測區(qū)東部則含礦巖石漸為異地遷移沉積的粘土巖等，因此其成因類型主要屬古風(fēng)化殼型，向東部漸變?yōu)槌练e型。礦質(zhì)絕大可能來源于玄武巖，據(jù)玄武巖光譜分析結(jié)果，普遍含微量Y、Yb 等稀土元素，經(jīng)長期風(fēng)化淋濾作用，為粘土礦物吸附，而于玄武土—粘土巖中富集。

4.2 分布規(guī)律

稀土元素的產(chǎn)出及富集，取決于玄武巖古風(fēng)化殼發(fā)育程度，而受當(dāng)時古地理環(huán)境的控制。晚二疊世峨嵋山玄武巖噴發(fā)末期（第三旋回），噴發(fā)層之間常有較長時間之噴發(fā)間斷，而使玄武巖遭受風(fēng)化淋濾作用，尤以最后噴發(fā)之頂面遭受最甚，故于峨嵋山玄武巖組頂部一宣威組底部以及峨嵋山玄武巖組第三段中，分別形成含礦層。由于峨嵋山玄武巖第三噴發(fā)旋回（段）不止有一次間斷，所以除目前已知的含礦層外，可能還有含礦層，值得工作中注意。又之，峨嵋山玄武巖組西厚東薄，故在噴發(fā)末期造成了西高東低的古地勢特征。西部風(fēng)化淋濾作用強烈，古風(fēng)化殼發(fā)育，形成之玄武土—粘土巖分布普遍，所含之礦層縱橫方向均較連續(xù)，厚度大，品位高，向東部地勢逐漸低洼，風(fēng)化淋濾作用時間漸短，古風(fēng)化殼發(fā)育不良，含礦變差，而較早接受含煤沉積。同時由于西部有部分古風(fēng)化殼稀土元素等物質(zhì)，運移至東部為含煤沉積巖層吸附沉積，因而造成東部含礦層位逐漸升高，礦層分散而層數(shù)增多，縱橫方向均多變而不連續(xù)，品位降低。綜上所述，由西向東總的變化趨勢，是古風(fēng)化殼玄武土—粘土巖漸為含煤沉積取代，因而趨向不含礦。故稀土元素之產(chǎn)出，主要在測區(qū)西部，尤以古地勢最高、經(jīng)受風(fēng)化淋濾作用時間最長的西北部為最佳。

圖3 黔西北晚二疊世稀土成礦模式圖