中国东部大陆尺度地球化学走廊带碳酸盐岩稀土元素分布特征与影响因素

碳酸盐岩是地球表层岩石圈的重要组成部分,其化学组成可提供沉积环境与海洋水体演化等信息,然而,前人对碳酸盐岩中稀土等元素的分布与变化特征关注不足。本文选择穿越中国东部6个一级大地构造单元的3条地球化学走廊带,系统采集了582件碳酸盐岩地层样品,并准确分析了包括稀土元素(REE)在内的81项指标的含量。结果表明,中国东部地球化学走廊带碳酸盐岩稀土元素(REE+Y)总量为(0.59~183)×10~(-6),均值为24.0×10~(-6),纯净碳酸盐岩(CMC含量≥99%)均值为4.80×10~(-6)。PAAS标准化后其显示具有轻稀土相对于中稀土和重稀土略亏损、δEu轻微正异常、δCe中度负异常等特征。白云岩中稀土含量、LREE/HREE值一般低于石灰岩;砂泥质含量相近时,前中生代各时代碳酸盐岩稀土分布模式相差不大,各构造单元稀土分布特征基本相似;与其他时代相比,中生代及中新元古代碳酸盐岩具有相对较平坦的稀土分布模式。研究表明,碳酸盐岩中稀土分布受碎屑物质影响明显,表现为稀土元素含量与碳酸根负相关,与碎屑物质相关元素(Si、Ti、Rb、Cs、Th、Zr等)、黏土相关元素(Al、Fe、K等)等正相关。成岩过程及白云化过程对较纯净碳酸盐岩中稀土分布特征影响不明显。我国古生代纯净碳酸盐岩分布模式受控于海相环境,其分布模式与现今海水相近;中生代纯净石灰岩受到陆相或海陆交互相的影响,具有较平坦的稀土分布模式。氧化还原条件对δCe的影响较δEu更为明显,δCe值受海相环境控制,极端正异常值(δCe1.3)受到还原环境或/和热液影响。若假定海水中REE自中元古代至今无太大变化,各时代稀土元素分配系数均值介于103.55~102.39,分配系数差异是造成碳酸盐岩中轻稀土亏损、Ce负异常及Y正异常的主要原因。微生物(席)可富集稀土等金属元素并改变沉积环境,这可能是造成中新元古界碳酸盐岩较平坦的稀土分布模式的主要原因。