碳酸盐岩风化过程中高场强元素的地球化学行为研究——来自碳酸盐岩淋溶实验的证据

选择黔中地区的一条白云岩原位风化剖面（平坝剖面）作为研究对象，通过对岩-土界面之下的岩粉层（砂状碳酸盐岩）动态淋溶过程中高场强元素（HFSE）地球化学行为的研究，并结合其在风化壳剖面的分布特征，获得了以下主要认识:（1）碳酸盐岩风化过程中，HFSE间存在明显的分馏，而且元素分馏主要出现在岩-土界面作用过程中，即碳酸盐岩溶蚀形成残积土阶段；元素的地球化学惰性由强到弱的顺序依次为Zr>Hf>Nb>Sc>Th>Ta>Ti>Y，其中，Zr是最稳定的元素，Hf仅次于Zr，Nb和Sc也相对较为惰性，而Th、Ta、Ti、Y呈现出明显的活性；（2）对于碳酸盐岩风化剖面的质量平衡计算，Zr是理想的参比元素（即惰性元素）；（3）由基岩酸不溶物至风化壳剖面，元素对Nb-Ta、Zr-Hf显示出较好的协变性，没有明显分馏，因此，在利用这类元素对岩溶区风化壳的物源进行示踪时，碳酸盐岩作为潜在母岩，宜采用其酸不溶物作为参比对象；（4）碳酸盐岩风化过程中，虽然Sc也是一个较为稳定的HFSE，但在风化母岩中分布不均匀，不宜用于岩溶区风化壳的物源示踪。