超基性岩红土风化壳中铂族元素(PGE)的地球化学特征及其表生行为:来自印尼与中国不同气候环境红土剖面的对比研究

选择印度尼西亚苏拉威西岛Kolonodale地区和中国云南省元江地区的两处红土剖面为研究对象,对比研究不同气候环境下PGE在超基性岩红土风化壳中的地球化学特征及其表生行为。测试数据表明,PGE在两例红土剖面中都表现出了不同程度的表生富集效应,相对于基岩的最大富集系数分别达5.42(Kolonodale剖面)和6.52(元江剖面),并且PGE在风化产物中的富集系数与样品的红土化强弱指标(S/SAF值)关系密切。但PGE在两例剖面中的垂向分布特征明显不同,它们的含量曲线分别呈"哑铃状"(Kolonodale剖面)和"倒勺子状"(元江剖面)。地球化学证据指示,风化壳中的PGE主要源自基岩中的铬铁矿,它在超基性岩红土化过程中的表生行为与Fe和Cr等元素高度一致,显示出残余富集的习性。这种机制导致了PGE富集段出现在元江和Kolonodale风化壳剖面的上部(红土层)。此外,气候环境通过制约基岩的红土化程度来对PGE的表生行为产生影响。Kolonodale剖面的红土化程度高于元江剖面,PGE在强烈红土化作用下会在风化壳内部发生迁移再分配,这是导致在Kolonodale剖面的腐岩层中也出现PGE富集现象的可能机制。研究进一步证实,Pd和Os在红土化程度较高的风化壳中活动迁移性较强,它们会与Pt、Ir、Ru和Rh等元素发生相对明显的内部分异。除此之外,在超基性岩红土化过程中IPGE与PPGE之间或PGE内部各单项元素之间的内部分异现象并不显著。     

东南亚红土镍矿床地质地球化学特征及成因探讨 ——以印尼苏拉威西岛Kolonodale矿床为例

Kolonodale矿床是东南亚红土镍矿带上一处典型矿床,位于印度尼西亚苏拉威西岛东部。矿床产自富镁超基性岩红土风化壳,矿化剖面自上而下出现红土层→腐岩层→基岩层垂向分带。红土镍矿石产在红土剖面上部,载镍矿物是铁质氧化物。硅镁镍矿石产在红土剖面中下部,载镍矿物为镍蛇纹石、镍滑石等含水层状硅酸盐矿物。地球化学分析显示,沿矿化剖面元素地球化学分异非常显著,Ni次生富集效应明显。超基性岩红土化过程的元素地球化学行为具有多样性,Fe、Al、Ti、Cr属残留富集组分,Si、Mg属淋滤缺失组分,Mn、Ca、Co、Ni属次生富集组分。通过典型矿床对比,Kolonodale矿床属原地自生硅酸盐型红土镍矿床,其发育受地质背景和地表环境条件的综合制约。富镁超基性岩、良好的构造组合、稳定的大地构造环境、湿热热带雨林气候、有利地形地貌等均是成矿有利条件。综合分析认为,Kolonodale矿床的成矿过程可划分为腐岩化、红土化和次生富集3个成矿阶段。     

东南亚红土镍矿床地质地球化学特征及成因探讨——以印尼苏拉威西岛Kolonodale矿床为例

Kolonodale矿床是东南亚红土镍矿带上一处典型矿床,位于印度尼西亚苏拉威西岛东部。矿床产自富镁超基性岩红土风化壳,矿化剖面自上而下出现红土层→腐岩层→基岩层垂向分带。红土镍矿石产在红土剖面上部,载镍矿物是铁质氧化物。硅镁镍矿石产在红土剖面中下部,载镍矿物为镍蛇纹石、镍滑石等含水层状硅酸盐矿物。地球化学分析显示,沿矿化剖面元素地球化学分异非常显著,Ni次生富集效应明显。超基性岩红土化过程的元素地球化学行为具有多样性,Fe、Al、Ti、Cr属残留富集组分,Si、Mg属淋滤缺失组分,Mn、Ca、Co、Ni属次生富集组分。通过典型矿床对比,Kolonodale矿床属原地自生硅酸盐型红土镍矿床,其发育受地质背景和地表环境条件的综合制约。富镁超基性岩、良好的构造组合、稳定的大地构造环境、湿热热带雨林气候、有利地形地貌等均是成矿有利条件。综合分析认为,Kolonodale矿床的成矿过程可划分为腐岩化、红土化和次生富集3个成矿阶段。     

滇西菲红超基性岩风化壳铂族元素地球化学行为

近年来在世界不同地区进行了风化过程中铂族元素的地球化学行为研究。作为中国西南部的第一个实例，本文研究了云南西部菲红超基性岩体上发育的红土风化剖面。矿物学和微量元素地球化学研究证明该风化壳是超基性岩风化的结果。文中详细讨论了风化壳的地质、矿物学、红土化和铂族元素地球化学特征。结果表明，风化壳的红土化程度不高，仍处于红色粘土阶段；风化壳上部的表层土壤带和铁质粘土带中铂族元素总量至少富集了3．57－7．87倍，其中Ru和Pd的富集程度较大,Ir的富集程度中等，Pt和Rh的富集程度较小，使得铂族元素的配分模式由基岩的Pt富集型转变为风化壳的Ru-Pt富集型，证明红土化过程中铂族元素发生了分异。     

不同气候带花岗岩风化过程中稀土元素的地球化学行为

本研究选择中国东部主要的花岗岩分布区中位于中温带、暖温带和热带的8个花岗岩风化壳作为研究对象,对比研究了不同气候环境下花岗岩风化过程中稀土元素(REE)的分布规律及其演化特征。结果表明,各气候带的花岗岩风化壳的REE分布具有一定的共性规律,风化产物的REE总量相对基岩都有不同程度的富集,且都表现出轻稀土(LREE)相对重稀土(HREE)富集以及一定程度的Eu负异常。由于REE的迁移和淋滤,导致其在风化壳内的再分配。通常REE在半风化层富集,p H值和粘土矿物含量等内因变化是导致这一现象的主要因素。对于少数表层REE富集的现象,如SD-DG、HN-3剖面,气候环境与地质条件等外因则是这一现象的主导因素。受海洋性气候影响显著的风化壳(QHD-1,HN-3),以基岩为标准,容易发生HREE富集的轻、重稀土分异的现象。大部分花岗岩风化壳中,Ce通常在剖面上部出现正异常,而在下部出现与之互补的Ce负异常。     

贵州碳酸盐岩风化壳REE超常富集、分异机理探讨

已有研究发现贵州岩溶地区碳酸盐岩红色风化壳岩土界面普遍存在REE超常富集现象(∑REE可达2.5%),且球粒陨石标准化配分模式出现了L/MREE富集、Ce强负异常.由此,引出如下亟待回答的科学问题:石灰土剖面有无REE(超常)富集现象、碳酸盐岩红色风化壳REE富集层的赋存状态及富集机理、碳酸盐岩风化作用过程中REE分异机理?     

海南岛东部地区砖红壤中稀土元素含量及其纵向分异研究

对海南岛东部地区发育典型的5个砖红壤剖面的REE组成特征及其纵向变化规律进行研究发现,基岩与成土母质决定着土壤中稀土元素的最初含量,由花岗岩风化而成的砖红壤的REE含量大于砂页岩风化而成的砖红壤的REE含量,土壤表层强烈的淋溶作用又导致由土壤剖面深部至浅部∑REE逐步减少。基岩及成土母质决定了砖红壤中呈现的LREE富集及Eu亏损的特点,而土壤发育过程中REE分异作用又使这些特征在成土母岩的基础上发生了一定程度的叠加。砖红壤剖面表层氧化和水解作用导致Ce在土壤表层中的富集,并导致由剖面深部至浅部,Ce呈现出由负异常向正异常演化之趋势。     

滇东地区碳酸盐岩上覆风化层的元素地球化学特征及其成因讨论

碳酸盐岩风化形成的红土保存着喀斯特发展演化历史证据,同时也是喀斯特地区土壤研究的重要对象。文章选取云 南石林地区的两处典型碳酸盐岩剖面为研究对象,对主量元素,微量元素及稀土元素在风化层的迁移特征及分布规律进行 研究,为探究风化层的成因提供依据。结果显示：（1） 以Ti为参比元素的剖面迁移特征表明,两剖面的主量元素在成土过 程中有相似的迁移规律,多数表现为淋失;微量元素略有差异,富集淋失程度不一。（2） UCC 标准化蜘蛛图显示,相对于 基岩,风化层中的Ca和Sr均出现亏损;与UCC相比,Fe、Ti等元素轻微富集,Mg、Ca、Na、K、P等元素显示了强烈的亏 损特征。（3） 基岩与风化层的REE分布模式相似,但风化层的稀土相对富集,轻稀土元素间的分异较大而重稀土元素间的 分异较小,且SJC剖面的轻、重稀土元素比值大于QST剖面;稀土元素球粒陨石标准化后,SJC剖面的Eu为负异常,剖面 上部和下部出现Ce负异常;QST剖面Ce负异常,Eu明显负异常。（4） 元素含量变化和元素对Al-Ti、Al-Fe及Zr-Hf相关性 说明剖面上覆红土是下伏基岩风化的结果。研究结果显示,两个剖面的元素地球化学特征与基岩存在很好的继承性,风化 层是基岩原位风化的产物。     

华南花岗岩风化壳稀土元素地球化学研究

花岗岩中的稀土元素在风化淋滤作用下发生富集和分异,形成REE的天然离子色谱层。REE在风化壳中富集分异受风化壳发育程度、花岗岩原岩中REE含量及其分布和分配的影响。酸性淋滤作用是风化壳剖面上REE富集分异的主要控制因素。     

花岗岩风化壳中Ce地球化学特征及其找矿意义——以滇西岔河离子吸附型稀土矿床为例

近年来,临沧花岗岩体风化壳内离子吸附型稀土(IREE)矿床的找矿勘查取得重要进展,岔河IREE矿床是该区新发现的中大型矿床之一,为IREE矿床成矿预测提供了研究实例.文章对岔河IREE矿床11个探矿工程风化剖面样品和1370件土壤地球化学样品的稀土元素,以及Ce异常分布、迁移及富集等表生地球化学特征和规律进行研究,结合前人研究成果总结出该区找矿模型,实施工程验证并取得了找矿发现.研究表明,风化花岗岩稀土元素配分模式与母岩相似,风化过程中REE发生淋滤、富集作用(全风化层富集程度最高),LREE和HREE发生了分异作用(LREE分异程度相对较高).在风化过程中,Ce异常与稀土元素氧化物总量(ΣREO)呈负相关,且Ce异常存在明显的分异作用,如风化剖面中黏土层Ce正异常(1.69)与全风化层上部Ce负异常(0.75)数值具有明显差异,为Ce异常用于IREE矿床成矿预测成为可能(见矿率达90％).该研究不仅能定位、定量的圈定IREE矿床成矿预测区,而且完善了IREE矿床找矿模型,具有重要的推广和应用价值.     

Mobility of Rare Earth Elements in Basalt‐Derived Laterite at the Bolaven Plateau,Southern Laos

Geochemical and geochronological studies were conducted on basalts and laterites from the Bolaven Plateau in southern Laos in order to evaluate the mobility and mineralization of REE, Y and Sc during laterization. The basalts are classified into three categories: (i) small volumetric alkali basalt (eruption age: 15.7 Ma), large volumetric olivine tholeiite (1.2 Ma) and quartz tholeiite with olivine tholeiite (younger than 0.5 ± 0.2 Ma). Formation of REE minerals during laterization result in mobilization and fractionation of REE and Y in laterite profiles. Occurrence of florencite‐(Ce) in a laterite profile derived from alkali basalt immobilizes REE (particularly LREE) and this leads the laterites to be enriched in LREE relative to the parent basalt. Few positive Ce anomalies in this profile suggest that florencite‐(Ce) [(Ce)Al₃(PO₄)₂(OH)₂] formation was followed by CeO₂ precipitation due to the change of redox condition. In tholeiite‐derived laterite profiles, florencite is not recognized and REE and Y tend to be depleted relative to the parent basalts with positive Ce anomalies. This is interpreted as scavenging REE³⁺ except for Ce⁴⁺ from the laterite profile in oxidizing conditions. Sc behaves similarly to Fe during laterization and it is more abundant in the tholeiitic laterite than that in the alkali basaltic laterite. Results of sequential extraction indicate that REE of the alkali basaltic laterite are contained in residual phase, which is dominantly florencite‐(Ce), but they are rarely present in ion‐adsorption phase. It is concluded that basaltic laterites have a low potential of REE resource in terms of low REE contents and a difficulty in REE extraction.     

试论碳酸盐岩上覆红土的形成模式及演化趋势

据长期对岩溶及红土化作用等的研究成果,本文全面系统地分析了碳酸盐岩上覆红土的形成及演化规律,提出了一个新的碳酸盐岩上覆红土的形成模式,进而深入阐明了碳酸盐岩上覆红土的演化规律及其在现代气候条件下的演化趋势等,在解决岩溶及红土学术界存在的碳酸盐岩上覆红土的形成、碳酸盐岩与上覆红土之间的相互关系及其发展演化规律等一系列重大疑难问题上向前迈进了一步,对相关学科的发展将产生积极的推动作用.     

南方红土形成过程及其稀土元素地球化学

南方不同红土的化学蚀变指数(CIA),硅铝系数 、铝铁系数 硅铁铝系数 反映红土的形成经历了脱钙、脱碱基和初级脱硅富铝富铁3个主要的 风化阶段;稀土在前两个阶段中主要发生淋失,而在后一阶段中富集,其配分曲线具Eu亏损的轻稀土显著富集型特征。红土中稀土元素的赋存状态以晶格相为主,主要与基岩密切有关,而其它赋存状态则与红土化过程紧密相连。红土中可溶态稀土含量的高低是风化作用强度的有效指标。     

Rare earth elements in granitic rocks

The younger granites in Finland contain more REE than the older ones. In the youngest, postorogenic rapakivi granites, the total REE concentration is highest, the light REE are more enriched, and the negative Eu anomaly is more pronounced than in the older granites. The enrichment of the light REE, the anomalous behavior of the extreme elements (La, Ce, and Lu) in normalized graphs, and the depletion of Eu indicate the degree of differentiation the rock has undergone. These features are usually more pronounced in large, homogeneous granites than in metamorphic or volcanogenic rocks. Silicic vein rocks usually contain less REE than the granites proper; the distribution pattern in many is as in granites, but in some the heavy elements are more enriched. The positive Eu anomaly in Precambrian metamorphic rocks is tentatively attributed to metamorphic differentiation and to the secretion of silicic material from the host rock.     

浙黔桂地区寒武纪硅质岩的地球化学特征及其形成背景

本文采用常量和稀土元素地球化学方法对浙黔桂地区寒武纪硅质岩的形成背景进行了研究。研究表明,硅质岩的A12O3/（A12O3＋Fe2O3）为0.56~0.87;Ce/Ce＊为0.74±0.19;Lan/Cen为0.90~1.58;Lan/Ybn平均为6.38,轻稀土明显富集,这些特征表明研究区硅质岩形成于大陆边缘环境或大陆边缘与深海过渡带。形成于裂陷盆地初期的硅质岩,比古华南残留洋盆和扬子陆块边缘的硅质岩轻稀土元素更加富集。构造拉张期形成的硅质岩为热液成因硅质岩,其稀土配分模式显示出轻稀土相对亏损、Eu正异常特征;构造稳定期形成的硅质岩为沉积成因硅质岩,稀土配分模式显示出轻稀土相对富集、Eu弱负异常特征。由硅质岩稀土配分模式的差异性反映出寒武纪时期的拉张为幕式拉张。位于扬子地台边缘的硅质岩所具有的Ce负异常,暗示着江南造山带寒武纪后曾发生过由东向西的大规模逆冲推覆。     

喀斯特河流溶解态稀土元素组成变化及其控制因素

以化学萃取- 反萃取分离法为手段,结合等离子质谱分析仪测量了喀斯特地区乌江、沅江两大水系的枯水期河流的溶解态稀土元素含量。该两河流的化学组成代表了流经碳酸盐岩地层的河水的化学组成。与世界其它地区低pH的河水不同,喀斯特地区河水溶解态稀土元素含量较低,页岩标准化配分模式并不平坦,轻、重稀土元素分异因河流的不同而不同,乌江水系上游轻稀土元素( LREE)相对重稀土元素( HREE)富集,中下游HREE相对于LREE富集,沅江水系河水HREE相对于LREE富集,页岩标准化配分模式具明显的Ce、Eu负异常。乌江、沅江及其支流有高的溶解盐,含有较高的溶质浓度,河水水化学(高碱度、高离子含量、高pH值)和水/粒相互作用控制了喀斯特河水中溶解态稀土元素的含量和轻、重稀土元素的分异。      

鄂西黄陵背斜南部元古宙庙湾蛇绿岩的发现及其构造意义

对鄂西黄陵背斜南部宜昌太平溪、邓村一带崆岭岩群中的元古宙庙湾岩组强烈变形变质超镁铁—镁铁质岩的研究表明,镁铁质岩主要为似层状细粒斜长角闪岩,变辉长岩岩体、岩脉及辉绿岩岩脉,超镁铁质岩则主要为蛇纹石化纯橄榄岩、方辉橄榄岩,呈构造岩片、岩块分布于斜长角闪岩之中。细粒斜长角闪岩TiO2=1.14%～1.48%,稀土元素配分型式为略亏损—平坦型,无明显的Eu异常,(La/Yb)N=0.87～1.12,La/Nb、Ce/Zr、Zr/Nb、Zr/Y、Ti/Y平均值分别为1.04、0.15、18.78、2.53、290.51,Nb/Th平均为9.88,显示为大洋中脊构造环境形成的N-MORB型拉斑玄武岩;变辉长岩具典型的堆晶结构特征,稀土元素配分型式为平坦型,具明显的Eu正异常;蛇纹石化纯橄榄岩的稀土元素配分型式具中稀土元素略亏损的U形特征,显示为LREE略富集的地幔岩。上述特征表明,黄陵背斜南部崆岭岩群中的元古宙庙湾岩组实际上是一套混杂堆积的古大洋蛇绿岩残片。元古宙庙湾蛇绿岩的发现为华南扬子克拉通存在中元古代洋盆和哥伦比亚超大陆聚合、裂解构造事件提供了重要的证据。     

云南鲁春晚三叠世硅质岩的地球化学特征及成因

云南鲁春晚三叠世火山沉积盆地是在江达－维西火山弧的基础上，通过拉张作用形成的碰撞后拉张盆地，盆地内广泛发育一套由玄武岩和流纹岩组成的“双峰式”火山岩及与其相伴的硅质岩。硅质岩可分为灰质硅质岩和纹层状硅质岩两类。通过对两类硅质岩所进行的地球化学研究和分析，表明云南鲁春晚三叠世火山沉积盆地中的凝灰质硅质岩属火山沉积成因，在而纹层状硅质岩为海底喷流热液／热泉（热水）沉积成因的热水硅质岩。