皖南姚村岩体花岗岩风化壳稀土元素赋存特征

皖南地区花岗岩风化壳中稀土元素普遍富集,局部已成为矿床,其中,郎溪县姚村岩体风化壳富集程度较高。LA- ICP- MS锆石U- Pb定年表明,姚村花岗岩体的形成年龄为127. 9±1. 4 Ma,属于皖南地区燕山期晚期岩浆作用的产物。风化壳可细分为残坡积层（A）、强半风化层（C1）、过渡层（C2）、弱半风化层（C3）和基岩（D） 5层。稀土总量在纵向剖面上呈“波浪式”分布,各层稀土分布型式表现出对原岩的继承性。风化壳稀土配分型式与基岩一致, 富集LREE,轻重稀土分馏明显\[(La/Yb)N=15. 6\],但总含量明显更高。基岩∑REE为338×10-6,半风化层∑REE最高达642×10-6,富集约两倍。风化壳物质由风化残余主矿物（石英、钾长石、斜长石、黑云母）、黏土矿物（高岭石、埃洛石、伊利石、三水铝石等）和副矿物（锆石、磷灰石、榍石等）等组成。黏土矿物以伊利石含量最高,指示风化壳发育不成熟。REE与埃洛石含量明显正相关,与其他黏土矿物关系不明显。（含）稀土矿物（尤其是榍石）对风化壳中稀土元素的贡献量超过 50%,其次为斜长石,是风化壳中REE的重要来源。     

赣南花岗岩风化壳型稀土矿床中纳米级稀土矿物的研究

为揭示次生风化成因稀土矿物的赋存形态和分布特征,对赣南安远岗下稀土矿区花岗岩风化壳剖面进行了研究。采集风化壳不同层位的样品进行分选、提纯,场发射扫描电镜和透射电镜研究结果表明,与稀土矿物紧密相关的粘土矿物是高岭石和埃洛石等,风化壳中发现的纳米级稀土矿物既有附着于其他矿物表面的微细颗粒,也有呈集合体存在的稀土矿物(可能为方铈石),这一现象有助于进一步认识风化壳稀土矿床的形成过程。     

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。     

闽南地区花岗岩风化壳的分带及特征

本文在花岗岩风化壳宏观分带的基础上,通过采用多种测试手段,对花岗岩风化壳进行了定量分带研究,提出了闽南地区花岗岩风化壳定量分带指标的区间值,建立了完整的分带方案。     

广西某地花岗岩风化壳中稀土元素特征与iREE矿床成矿机制

为了解风化壳中离子交换相稀土元素的特征,对广西某地花岗岩风化壳剖面样品进行了X射线衍射及主量、稀土元素地球化学特征的研究.剖面自上而下可划分为腐殖土层(A₁)、亚粘土层(A₂)、网纹状风化层(B₁)和全风化层(B₂);自A₁至B₂,粘土矿物的含量和化学风化蚀变指数快速降低;与母岩相比A₁、A₂、B₁中全相Ce、Nd和HREE相对富集,B₂中全相稀土与母岩特征相似,所有样品的离子交换相HREE亏损,Y相对富集;离子交换相轻、重稀土一起富集在B₂中.据此推测,花岗岩中褐帘石、榍石等易风化的稀土矿物为离子交换相稀土提供了主要的物源,锆石、磷钇矿等难风化的稀土矿物的残留及表生稀土矿物的形成使全相HREE相对富集;离子交换相轻、重稀土元素的分馏程度随风化程度的增加而变化.      

江西龙南地区花岗岩风化壳中稀土元素的地球化学研究

温湿的气候条件和低缓的丘陵地貌为江西龙南地区花岗岩风化壳的发育提供了有利条件。REE在全风化层呈吸附状态在粘土中大量富集,浸取率达48～86％。原岩中富含易风化的稀土矿物(如氟碳钙钇矿等)为这一过程奠定了物质基础。浸取实验和氢、氧稳定同位素资料表明:风化作用的渐进发育所伴随的雨水自上而下的渗透和pH值增高的梯度,对REE的迁移和富集起了重要的控制作用。尽管不同REE之间存在着迁移能力的差异,但分馏作用不足以改变风化壳REE分布型式对原岩的继承性。     

皖南姚村花岗岩体环斑长石和暗色包体的成因机制

本文研究表明,姚村花岗岩体中的暗色包体是少量中基性岩浆与花岗质岩浆不完全混合的结果。包体中的环斑长石特别是其钾长石核是从花岗质岩浆中结晶后,机械地迁入包体中的。混合作用使花岗质岩浆微区成分不均一,一些微区钙的含量增高,导致钾长石停止生长,而斜长石围绕钾长石得以生长成为环边。尔后这种粥状岩浆进一步侵位,并快速结晶形成相对细粒的基质。     

华南花岗岩风化壳中稀土元素地球化学及矿石性质研究

华南稀土花岗岩风化壳主要可分为腐值层、全风化层和半风化层。在岩石的风化淋滤过程中，稀土以水合或羟基水合离子吸附在全风化层中的主要矿物埃洛石和高岭石等粘土矿物上。这些层状粘土矿物具有取代结构和断面余键两个吸附活性中心。量子化学计算表明两个吸附活性中心对不同稀土的吸附能力为：Ｌａ＾３＋〉Ｃｅ＾３＋〉Ｐｒ＾３＋〉Ｎｄ＾３＋〉Ｓｍ＾３＋〉Ｅｕ＾３＋〉Ｇｄ＾３＋〉Ｔｂ＾３＋〉Ｄｙ＾３＋〉Ｈｏ＾３＋〉Ｙ＾３＋     

华南花岗岩风化壳中稀土元素迁移富集规律研究的新认识

华南花岗岩风化壳中稀土元素迁移富集规律的研究迄今已做了很多工作,花岗岩风化壳中稀土元素的富集主要受到原岩条件、构造地貌和气候的影响,而稀土元素的表生地球化学行为则是其富集的关键。我们从化学方法入手,主要取得了下面几点新的认识。     

化学风化作用中的稀土元素行为及其影响因素

地表风化作用长期以来一直是地球和环境科学研究的焦点问题。风化作用中微量元素地球化学行为的研究不但有助于对一系列全球性问题的认识和理解,而且有助于许多与人类生存密切相关的环境问题的解决。系统总结了近年来国内外在风化作用中的稀土元素地球化学研究领域的主要内容和最新进展,着重介绍了风化壳中稀土元素的分布特征、Ce异常成因、稀土元素的赋存状态和迁移方式、影响稀土元素分布和循环的主要因素,以及风化作用稀土元素地球化学的主要研究方法。最后,分析指出有机质和微生物作用对稀土行为的影响是未来的重要研究方向。     

贵州平坝白云岩风化壳稀土超常富集层中稀土赋存状态的研究

以平坝白云岩风化壳剖面为例,主要利用化学连续提取的方法,结合透射电镜的分析,对碳酸盐岩风化壳岩-土界面附近的稀土超常富集层中REE的赋存状态进行了研究,获得了REE在水溶态及可交换态(相态Ⅰ)、碳酸盐结合态及专性吸附态(相态Ⅱ)、非晶质氧化铁锰结合态(相态Ⅲ)、晶质氧化铁锰结合态(相态Ⅳ)、有机质及硫化物结合态(相态Ⅴ)和残渣态(相态Ⅵ)等6种相态的含量及变化规律.结果表明,REE在富集层中主要以专性吸附态、残渣态和有机态为主.风化前缘可溶态稀土所占比例较高,为稀土在风化壳中的迁移、转化提供可能;基岩中原生含磷稀土矿物的风化产生的稀土磷酸盐矿物的聚集导致了残渣态稀土大量存在于风化前缘;此外,由于风化淋溶的不断进行,可溶态的REE在高的pH值条件与剖面中的有机质、铁锰氧化物和粘土矿物共同作用下沉淀、富集,也导致了风化前缘稀土的超常富集.     

中温带气候区花岗岩风化剖面元素地球化学特征及其环境意义

岩石风化是地球关键带中重要的地质过程,对环境变化具有重要的指示意义。不同气候区岩石风化过程具有其特殊性,本文选取位于中温带气候区的哈尔滨英杰花岗岩风化剖面为研究对象,通过元素地球化学特征分析,揭示岩石风化程度及元素迁移富集规律,并结合磁化率和色度指标,对其风化环境进行探讨。结果表明,研究区剖面整体化学风化程度较低（CIA值为56~68）;Ca、Na、K等活动性较强元素随风化作用的进行表现为明显亏损;高场强元素与轻稀土元素也表现出较强的活动性,揭示了即使在中低等程度的化学风化下稳定元素也容易迁移。Si/Al和Ti/Al比值指示半风化层和腐泥岩层为原位风化产物,而顶部的氧化土层则可能受外来物质的影响。化学风化表现为自下而上逐渐减小的特征,这种异常的风化规律是由后期物理风化对其原有化学风化的叠加改造所致。对风化环境的多指标分析表明,在风化剖面形成后,区域气候逐渐变干,化学风化向物理风化转变,温差风化及冰劈作用形成大量裂隙导致原有的风化剖面被改造,并最终形成了研究区独特的风化模式,这为解释中温带气候区干冷环境下花岗岩风化特征提供了新的思路。

     

Geological and geochemical characteristics in the paleo-weathering crust sedimentary type REE deposits,western Guizhou,China

A supergene REE deposit closely interrelated with the weathering of the Emeishan basalt formation was produced in the Xuanwei formation, the overlying stratum of the late Permian Emeishan basalt formation in West Guizhou, China. The host strata consist primarily of offwhite kaolinite clay rock and/or grayish black carbonaceous shale. Mineralogical analyses reveal that kaolinites are the major minerals in REE ores with small amounts of smectite, illite, boehmite, hornblende, pyrophyllite, calcite, dolomite and/or iron-bearing minerals, with a certain proportion of feldspar, quartz crystal debris and noncrystal debris. Geochemical analyses reveal high enrichment of trace elements like Cu, Nb, Ta, Zr and Hf. The host strata feature considerable lithological variability, close interrelation of the REE grade with the lithology and uneven spatial distribution of the REE ores, which are mostly found in Lufang, Maojiaping and Zhangsigou profiles of Weining County and can be as thick as 20 m. Of the five stratigraphic profiles, 48% have their whole-rock ∑REE higher than 1000 ppm. The REE in this framework consists primarily of ion adsorbed phases and REE-rich residual independent mineral phases. Comprehensive analyses suggest that the source may not only include the Emeishan basalt, but the intermediate acid volcanic rocks evolved from the Emeishan basalt in the later periods; the hydrothermal alteration subsequently imposed on the host strata might have boosted the mineralization of the rare earth. The preliminary genetic model should have been: the denudation product from the weathering of the parent rock was migrated to the sea-continental margin at the continent side carrying huge quantities of REE with it and was preserved by the quick marine transgression. The host strata consist primarily of kaolinite clay rock and/or carbonaceous shale, which are so far believed to be a sedimentary type REE deposit closely interrelated with weathering effect.     

南岭离子吸附型稀土矿床成矿规律研究新进展

离子吸附型稀土矿是我国的优势资源,是全球重稀土的主要来源。20世纪80年代我国对此类矿床的成矿规律开展过大量研究,但仍有诸多未解之谜。为了解目前离子吸附型稀土资源的分布特征和成矿规律,2011~2015年中国地质科学院矿产资源所三稀项目组对52个离子吸附型稀土矿床进行了综合研究,本文介绍稀土成矿规律研究方面取得的一些新进展:(1)离子吸附型稀土矿床广泛分布在华南地区,以南岭最为发育,近些年在越南、老挝、泰国及美国也有发现。矿床主要产在花岗岩和酸性火山岩风化壳中,近几年也在变质岩和灰岩风化壳中有所发现,但花岗岩离子吸附型稀土矿床规模较大,品位较高,仍是最为重要的一类(亚类)稀土矿床;(2)成矿花岗岩的形成时代范围较宽,锆石U-Pb年龄集中在461~384Ma、228~242Ma和189~94Ma三个区间。相对于LREE型成矿花岗岩,HREE型更加富硅,富HREE,具有强烈的负Eu异常,普遍高Rb,低Ti、Zr、Hf、Nb、Ta、Ba、Sr等微量元素,暗示HREE型成矿花岗岩岩浆经历了高度分异。值得注意的是,部分LREE型成矿花岗岩相对富集HREE,特别是富集Y,轻重稀土元素比值(LREE/HREE)多介于1~3之间,风化易形成HREE型风化壳,这很可能是今后重稀土资源的重要来源之一;(3)成矿花岗岩中稀土矿物的成因多样,有岩浆成因(如榍石、褐帘石、独居石、磷钇矿等)、流体交代成因(稀土氟碳酸盐类)和表生成因(水磷铈矿、水磷镧矿等),稀土元素的内生矿化很大程度上受流体交代作用影响;(4)发育完整的风化壳垂向剖面中稀土元素含量呈"弓背式"分布,即表土层和半风化层中含量低,全风化层中含量高,但受地形、地貌及地表水等因素的影响,稀土含量变化曲线呈多种形态。垂向上LREE和HREE可分层富集,即全风化层上部富集LREE,下部富集HREE,也可以同时富集在全风化层下部。华南大量成矿母岩和风化壳样品的化学风化蚀变指数(CIA)与稀土元素总量(∑REE)之间存在明显的相关性,当CIA85%时,CIA与∑REE呈正相关,当85%CIA100%时,CIA与∑REE呈负相关;(5)表生过程中,母岩中易风化的稀土矿物不断释放出可交换性吸附态的稀土元素,酸性淋滤作用是稀土元素迁移的动力,黏土矿物是稀土元素赋存的载体,风化程度影响稀土元素的次生富集。     

新疆伊犁河谷沙漠沉积的稀土元素特征及其环境意义

以伊犁河谷西部塔克尔莫乎尔沙漠内的可克达拉(TKP)剖面作为研究对象开展了稀土元素特征分析,结合方解石变化特征,探讨沙漠沉积稀土元素与环境变化间的关系。研究结果表明TKP剖面的稀土元素总量(不含Y)平均为130.90μg/g,变化范围为32.88~238.58μg/g,整个剖面分配模式相似,缓右倾斜型,轻稀土适度富集,δCe,δEu和 LREE/HREE 比值相近,Eu中度负异常,未见明显Ce异常,指示剖面物质来源的一致性和总体干旱、半干旱的气候环境。包括Ce在内的各稀土元素、ΣREE以及 LREE/HREE 在垂向变化上高度相关,并与方解石含量存在较好的相关关系,表明其与气候变化密切相关,在干旱区的沙漠沉积中稀土元素对古气候变化具有良好的指示作用,并据此重建了晚全新世以来伊犁河谷的气候演变过程。     

塔里木盆地北部深层风化壳储层的形成与分布

塔北地区碳酸盐岩风化壳岩溶储层发育,储层具有质量好、分布面积广、埋藏深等特点,并已在轮南、塔河和英买力等地区发现数个亿吨级规模以上的大型油气田.本文通过对塔北地区200多口重要井的钻井、录井、测井、试油等第一手资料的系统分析,结合大量的分析化验资料与岩心及镜下观察,精细研究了风化壳储层的成因特点、分布规律与评价预测等.研究认为,寒武系发育白云岩型风化壳储层,以孔洞型储层为主;奥陶系主要为灰岩型风化壳储层,储层的基质孔隙度较低,溶蚀孔洞、溶蚀扩大缝和构造缝是其主要的储集空间,储层以洞穴型储层和网状裂缝型储层为主.台地相发育的纯净碳酸盐岩、海西期构造运动导致地层的长期暴露剥蚀、断裂裂隙作用和晚期大气淡水淋溶等是控制塔北风化壳储层形成的的重要因素;并发现塔北地区风化侵蚀能够作用到的深度主要在140m以内.虽然风化壳储层基质孔隙较差,但是储层物性受埋深影响不大;在有利的古岩溶地貌和断裂发育区,即使在更大的埋藏深度,也可能发育规模较大、性能较好的储集体.     

安徽牯牛降A型花岗岩的年代学、地球化学和构造意义

皖南地区牯牛降岩体位于扬子板块东南缘,江南隆起带内。本文报道了牯牛降花岗岩体新的锆石U-Pb年龄和地球化学数据,并对岩体成因及其构造意义进行了探讨。锆石原位LA-ICP-MS U-Pb定年表明牯牛降岩体的形成年龄为130.1±1.3Ma (95% confidence, MSWD=0.55)。结合己发表的其他高质量锆石U-Pb同位素年龄数据表明皖南地区花岗岩的形成年龄主要集中在125~130Ma。牯牛降花岗岩为高钾钙碱性、准铝质岩石,SiO₂ 含量为72.21%~74.85%,具有高K₂O含量(>5.11%)、高铁值(FeO^T/(FeO^T+MgO)>0.91)和K₂O/Na₂O比值(>1.61),低MgO和CaO含量的特征。微量元素地球化学性质上表现为强烈亏损Ba、Sr、Eu(Eu^*/Eu=0.29~0.30),富集REE(>419×10^-6)、Rb、Th 和U,较高的高场强元素Zr、Nb、Y和Ga含量。主量和微量元素均表现为A型花岗岩的特征。非常低的Mg^#值(0.14~0.16)和较低Cr含量(Cr=10×10^-6),高Yb(7.08×10^-6~9.02×10^-6)、Y(78.7×10^-6~90.8×10^-6)含量和较高的Th/U比值(5.17~7.79)说明古老地壳物质的部分熔融可能是牯牛降岩体主要形成机制。牯牛降A2型花岗岩特征代表了拉张的碰撞后构造环境。     

皖南地区加里东运动构造特征

前人认为皖南地区加里东运动仅表现为抬升造陆运动。文中从构造运动不整合接触关系证据、盖层构造、劈理及变形变质程度,以及古构造应力场特征等方面开展研究。于皖南地区多处发现了上泥盆统与下伏志留系呈角度不整合接触,表明了区内发育加里东褶皱。通过区域地质调查和构造解剖,揭示了区内复式褶皱为加里东和印支两期褶皱叠加的产物。其中,加里东期构造样式主要为区域性开阔褶皱,规模巨大,其轴迹呈北东东向或近东西向延伸,然而,印支期构造样式为线性中常褶皱,规模较小,其轴迹主要呈北东向展布。应用赤平极射投影法对研究区内的褶皱轴面产状、劈理产状要素进行统计分析,结果显示发育加里东期、印支期等多期变形构造;并利用该法求得褶皱两翼优势产状,应用数学计算法计算出区内3期构造应力场特征值,显示华南地块自南而北向扬子地块俯冲挤压的陆内造山动力学过程。早古生代盖层造山属性为陆内造山。区内加里东期褶皱构造属性的厘定和深入研究,对区域构造格架的建立具有重要意义。