应用电感耦合等离子体质谱/光谱法研究上扬子区新华磷块岩稀土元素特征及沉积学意义

新华磷矿床是我国重要的富集稀土元素的沉积型含稀土磷块岩矿床,本文利用电感耦合等离子体质谱/光谱法(ICP-MS/AES),辅以岩矿鉴定等分析技术,结合沉积学理论研究了新华磷块岩稀土元素地球化学特征及相关问题。结果表明,新华磷块岩稀土总量(∑REEs)较高,集中值介于800×10-6~1200×10-6,其组成属轻稀土+钇型,稀土元素主要以类质同象形式存在于胶磷矿中;新华磷块岩和昆阳磷块岩具相似的REEs配分曲线和明显铈负异常,δCe介于0.28~0.36,表明上扬子区南缘成磷环境为氧化条件,且为稳定的滨浅海被动大陆边缘沉积环境;但新华磷块岩与其上覆黑色岩系REEs配分曲线迥异,后者表现出不明显的铈、铕异常,说明黑色岩系主要形成于深海-半深海静水还原环境,从梅树村期早期至晚期经历了海平面升高的过程,地层层序整体显示向上变深的沉积相变,磷块岩和黑色岩系之间的接触面可能为三级层序甚至更小层序级别的界面。这些沉积学的认识揭示了上扬子区下寒武统层序地层学意义和海相沉积环境特征,对华南早寒武世生命大爆发和层序地层学深入研究提供了证据。     

内蒙古腮林忽洞群含铁燧石团块和微晶丘的成因及构造环境指示意义

内蒙古腮林忽洞群地层中发育含铁燧石团块和微晶丘。本文报道了它们的地质特征及铁同位素、稀土元素地球化学特征,并探讨了它们的成因及构造环境指示意义。燧石一般呈团块状、脉状发育于腮林忽洞群碳酸盐地层中。燧石中发育铁质丝状体,由非晶质的铁(氢)氧化物(赤铁矿和针铁矿)组成,具有丝状、网状形态特征,类似于现代海底热液Fe-Si产物。燧石的铁同位素组成δ56 Fe为-0.71‰~-0.25‰,与海底热液铁同位素组成(δ56Fe为-0.7‰~-0.1‰)一致。燧石的页岩(PAAS)标准化的稀土配分模式具有Eu正异常,La、Y正异常,显示海水和热液混合的稀土配分特点。这些特征表明含铁燧石为海底热液活动产物。腮林忽洞微晶丘成分主要为白云岩,铁同位素组成比该区域正常沉积碳酸盐岩要轻,与含铁燧石及海底热液的铁同位素组成相似;稀土配分模式与燧石一致,显示海水和热液混合的稀土配分特点。表明该微晶丘的形成可能与海底热液活动有关。腮林忽洞群含铁燧石团块、微晶丘的发育以及前人报道的震积岩、滑塌岩的发育表明腮林忽洞群沉积过程中可能处于拉张的构造背景,海底热液活动活跃。由于腮林忽洞群的沉积时代很可能为中元古代,腮林忽洞群的海底热液活动有可能是整个华北地区中元古代(1.3~14Ga)拉张构造背景的一个响应。     

中国磷块岩型稀土矿资源前景分析

磷块岩中通常伴生有稀土元素富集,是一种潜在、具有很高开发利用价值的稀土资源。我国磷块岩型稀土矿分布广、稀土含量高、具有综合回收价值,是仅次于独立稀土矿床的伴生稀土资源。通过统计全球及中国磷矿时空分布规律,总结中国典型磷块岩型稀土矿床的矿床成因、地质背景、沉积环境、岩石组合、REE地球化学特征。在此基础上,结合P_2O_5与ΣREE、δCe、δEu、MREE/ΣREE和MREE/LREE在各时代之间的对比及耦合关系,讨论各时代稀土配分模式,讨论磷块岩中稀土富集机制与控制因素问题,讨论中国典型磷块岩型稀土矿资源储量。同时总结国内对磷块岩中稀土高效、环保的提取技术,对工业化开发利用磷块岩中稀土资源具有良好的可行性。因此,从磷矿中提炼稀土资源可以获得很好的社会价值和经济效益,能有效缓解我国南方离子吸附型稀土开采带来的环境污染、生态破坏,为日益枯竭稀土资源提供新的资源途径。     

沙特北部恩乌尔磷矿床磷块岩地球化学特征 及沉积古环境分析

对沙特北部恩乌尔(Umm Wu'al)磷矿的磷块岩的常量、微量和稀土元素地球化学特征进行分析研究,探讨矿区内Arqah磷矿段中磷块岩的沉积古环境。分析结果表明,区内磷块岩主要由内碎屑、少量陆源碎屑、生物碎屑和填隙物等组成,以富含CaO、P_2O_5,少MgO、SiO_2为特点。磷块岩中Ba含量高达350×10~(-6),Sr含量高达1433×10~(-6),表明磷块岩成矿与生物作用关系密切。磷块岩Sr/Ba比值1.96～21.20,反映出其是为正常沉积的,而U/Th比值2.83～21.83,均大于1,则反映出成矿过程中有热水作用参与。δU为1.79～2.0,均大于1,表明磷块岩形成于明显的缺氧沉积环境。磷块岩稀土总量较高(平均150×10~(-6)),经北美页岩标准化的稀土配分模式曲线呈现近乎水平,轻重稀土分异程度低,轻稀土相对亏损,重稀土富集的特征。LREE/HREE比值0.63～2.08,绝大多数大于1,(La/Yb)_N平均为1.14,接近1,显示出磷块岩总体成矿古地理环境变化不明显,局部时段受海平面升降有所变化。δCe平均为0.28,小于1,负异常显著,进一步表明磷块岩形成于明显的缺氧的沉积环境。δEu平均为0.91,接近1,综合分析认为该区磷块岩形成于远岸的古地理变化不明显的缺氧沉积环境。     

贵州织金磷块岩稀土元素富集特征与制约因素:以摩天冲矿段2204号钻孔为例

织金磷矿区摩天冲矿段戈仲伍组稀土元素含量高,磷块岩的∑REE和Y含量平均分别约为650×10~(-6)和200×10~(-6)。岩石学、矿物学及主微量元素地球化学分析表明,稀土元素的富集特征及制约因素为:1)稀土元素在剖面上含量变化受岩石类型影响大,由白云岩→含磷白云岩→白云质磷块岩→磷块岩→黑色(碳质)磷块岩,∑REE和Y含量依次增加;2)∑REE和Y含量与岩石的P2O5含量均呈正相关,反映出∑REE和Y含量可能与岩石中P的化学成分和矿物成分密切相关;3)戈仲伍组中下段胶磷矿主要为砂屑结构,矿物颗粒以柱状、条状为主,并含有一定数量的生物碎屑,戈仲伍组上段主要为粉屑结构,矿物颗粒以椭圆形、圆形粒状为主,P2O5含量与稀土元素含量在中下段较高,而在上段相对较低,推测稀土元素的富集可能与矿物结构和生物活动有关,生物有利于稀土元素尤其是轻稀土的富集;4)磷块岩稀土元素后太古代澳大利亚页岩(PAAS)标准化配分图显示中稀土富集的"帽型"配分模式,Ce明显负异常,LREE/HREE比值约大于5,反映轻稀土富集;戈仲伍组磷块岩的Ce/Ce*均-0.1,反映磷块岩沉积时环境为氧化状态,氧化的沉积环境可能有利于磷和稀土的富集,通过Ce/Ce*与LaN/NdN负相关关系,说明轻稀土的富集可能与古海水的氧化还原条件有关,在越氧化的条件下,轻稀土越富集。     

滇西北北衙超大型金多金属矿床铁质来源于玄武岩的新证据

北衙超大型金多金属矿床是三江特提斯成矿域中喜马拉雅期斑岩成矿系统的典型代表。通过对石英二长斑岩、玄武岩、蚀变玄武岩、斑岩型黄铁矿及夕卡岩型块状磁铁矿的Fe同位素、稀土元素与微量元素组成的研究,示踪了该矿床Fe质来源。Fe同位素组成分析结果表明,石英二长斑岩δ~(56)Fe值变化范围为0.542‰~0.641‰,比地质储库中的火成岩明显富集Fe的重同位素;矿区外围玄武岩δ~(56)Fe值变化范围(0.082‰~0.186‰)基本与地球化学储库的玄武岩δ~(56)Fe值变化一致,但是蚀变玄武岩δ~(56)Fe值变化范围为0.288‰~0.404‰,明显高于矿区外围未蚀变玄武岩;夕卡岩型磁铁矿δ~(56)Fe值介于0.257‰~0.347‰之间,较外围玄武岩也明显富集Fe的重同位素;斑岩型黄铁矿δ~(56)Fe为0.554‰~0.642‰,基本与石英二长斑岩一致。稀土元素分析表明,夕卡岩型磁铁矿稀土元素分布模式具有从轻稀土富集的右倾型到重稀土富集的左倾型过渡的趋势(LREE/HREE=0.88~2.37),其Eu元素也具有从负异常到正异常变化的特征(δEu=0.60~1.36);斑岩型黄铁矿稀土元素分布模式总体呈LREE富集的右倾型(LREE/HREE=3.38~8.78),且具Eu负异常(δEu=0.36~0.74)、Ce多呈弱负异常(δCe=0.84~1.10)。微量元素分析表明,矿区内各类岩石、矿物亲铁元素特征基本一致,总体上富Co、Cu和In,贫Cr和Ni。综合矿床地质特征、Fe同位素、稀土元素与微量元素地球化学研究,认为北衙金多金属矿床铁质主要来自于岩浆热液对玄武岩的淋滤萃取,部分来自于石英二长斑岩流体出溶。     

贵州织金新华磷矿床首次发现独立的稀土矿物

产于晚震旦世和早寒武世的不少海相沉积磷矿床富含碘、稀土、钒、镍、钼等可综合利用的元素。贵州早寒武世梅树村组早期的沉积磷块岩以富含稀土元素为特征,查明其中稀土元素的赋存状态有重要的理论和实际意义。不少研究认为稀土元素主要是赋存于胶磷矿中,但由于缺少有力的实验证据,对于稀土元素在胶磷矿中的具体存在形式,仅从理论上推测稀土元素是以类质同象的形式存在。最近,我们利用电子探针对贵州织金新华磷矿稀土元素赋存状态进行研究,在胶磷矿中发现了独立的稀土矿物———方铈矿。织金新华磷矿产于早寒武世梅树村及筇竹寺阶底部含磷岩…     

贵州织金磷块岩型稀土矿地球化学特征

贵州织金磷块岩型稀土矿产于梅树村期戈仲伍组含磷地层,现探明资源量350万吨,其中Y元素占30%以上,为超大型稀土矿床。本文选取4个典型钻孔、一处露头和一采矿坑进行采样,并利用扫描电镜、电子探针、X荧光光谱、和电感耦合等离子体质谱仪对样品的矿石特征和地球化学特征进行了分析。结果表明,稀土元素主要富集于戈仲武组下部的砂屑磷块岩和具层纹构造磷块岩的深色部分,不以独立矿物形式存在,而与磷灰石关系密切。从Fe/Ti、(Fe+Mn)/Ti、Al/(Al+Fe+Mn)比值,As和Sb富集情况,U-Th关系,稀土元素配分模式,δEu异常情况,均反映含矿岩系具有热水沉积成因特征,综合分析认为,戈仲伍组富稀土样品具有热水和风化特征,稀土富集可能与热水沉积或风化改造有关。     

青海东昆仑洪水河铁矿床新元古代含铁建造铁同位素特征及其成因意义

青海省东昆仑造山带洪水河铁矿床为一中型铁矿床,其含铁建造产于狼牙山组千枚岩中,矿石类型主要为块状磁铁石英岩型,少量为条带状磁铁石英岩型,前人一般认为其属于沉积变质型铁矿床。本文在前人研究基础上,对洪水河铁矿区含铁建造中块状铁矿石进行了铁同位素、主量元素、稀土元素和微量元素分析。结果显示：除1件样品外,其余含铁建造样品的铁同位素δ56FeIRMM014均介于0.97‰~1.97‰之间,和全球典型新元古代含铁建造的Fe同位素特征基本一致;铁矿石的SiO₂+Fe₂O₃质量分数高达78.56%~98.06%,具有极低的Al/(Al+Fe+Mn)值（0.00~0.06）,为典型的化学沉积岩;总稀土元素（w (∑REE)）变化范围为(16.49~80.89)×10^-6,没有明显的Ce异常(Ce/Ce*为0.93~1.05),轻稀土元素轻微亏损,显示出类似新元古代含铁建造型的特点。综合对比洪水河铁矿区含铁建造的Fe同位素组成、沉积时代和地球化学特征,推断洪水河铁矿区含铁建造的沉积环境为新元古代柴达木—东昆北陆块的被动大陆边缘构造环境,铁等成矿物质主要来源于海相热液流体;富含Fe²+的海相热液流体上涌并逐渐演变为低温热液后在亚氧化水体环境中与含氧海水混合,最后导致Fe²+被部分氧化并形成氢氧化铁,氢氧化铁逐渐沉积在大陆斜坡上最终形成含铁建造。洪水河铁矿的成因类型可划归为拉皮坦型新元古代含铁建造。     

贵州织金含稀土磷矿床稀土元素赋存状态研究

利用等离子质谱仪ICP-MS、扫描电镜配合能谱分析、电子探针分析方法,研究了贵州织金含磷岩系剖面稀土含量变化。结果表明,剖面上稀土含量与磷灰石含量变化呈正相关关系,说明稀土主要赋存于磷灰石矿物中;利用扫描电镜、电子探针分析方法对生物碎屑、白云石和胶磷矿进行单矿物微量元素分析研究表明,胶磷矿中稀土含量最高,生物碎屑和白云石稀土含量较低,说明织金含稀土磷矿床稀土元素赋存状态是以类质同象的形式存在于胶磷矿中;利用稀土元素化学物相分析研究同样表明只有少量的稀土元素被磷块岩中粘土矿物所吸附,大量的稀土元素以类质同相形式存在于胶磷矿中。     

西南三江金厂河矽卡岩型多金属矿床铁同位素分馏机制及其对成矿物质来源的制约SCIEI北大核心CSCD

金厂河矿床是西南三江成矿省保山地块最具代表性的远端矽卡岩型多金属矿床之一,查明其成矿金属来源对理解该类矿床成因以及区域成矿规律具有重要意义。本文通过分析不同成矿阶段代表性含铁矿物的铁同位素组成,探讨其在成矿过程中的分馏机制,从而示踪成矿金属的源区特征。金厂河矽卡岩型矿床中成矿前阶段未蚀变的石榴子石和氧化物成矿阶段的磁铁矿均相对富集铁的重同位素,其δ;Fe值分别为0.05‰~0.16‰和0.07‰~0.18‰,而硫化物成矿阶段的黄铁矿和黄铜矿则相对富集铁的轻同位素,其δ;Fe值分别为-0.12‰~0.17‰和-0.54‰~-0.38‰,整体显示出从高氧逸度的成矿前阶段向低氧逸度的硫化物成矿阶段演化过程中矿物δ;Fe值逐渐降低的趋势,指示Fe;富集铁的重同位素,Fe;富集铁的轻同位素。同时,金厂河矿床各阶段矿物的δ;Fe值均显著低于碳酸盐围岩,而接近全球花岗岩的δ;Fe值,表明成矿的铁不是由围岩贡献,而是来自于隐伏的中酸性岩体。     

贵州织金磷块岩型稀土矿含矿岩系REE地球化学特征与稀土富集

贵州织金下寒武统戈仲武组(?1gz)磷矿富集大量稀土,但是磷块岩中REE富集机制问题尚不清楚。本文对贵州织金不同稀土含量区间(262×10~(-6)、262×10~(-6)～527×10~(-6)、527×10~(-6)～761×10~(-6)、761×10~(-6))的磷块岩的研究表明,磷块岩的稀土配分均显示出Ce负异常、Eu无明显异常、MREE富集以及富集重稀土元素Y的特征。(La/Sm)N-δCe及δPr-δCe图解显示织金磷块岩Ce异常为真实的Ce异常,代表磷块岩形成在氧化环境。但当时海水的氧化环境并不是控制MREE富集的决定因素。(La/Sm)N-SmN、(Gd/Yb)N-YbN散点图显示MREE富集是稀土在富集过程中稀土发生分异的结果。(Dy/Sm)N-δEu散点图以及Eu无明显异常说明织金磷块岩形成过程中可能无热水作用的参与。地史时期"老磷块岩"普遍存在重稀土亏损的特征。     

陕西宁强宽川铺磷矿地质特征

宽川铺磷矿赋矿层位为寒武系牛蹄塘组,岩性为含炭页岩、含硅质炭质页岩、含炭泥质粉砂岩、含炭泥质硅质岩。该磷矿为低品位磷矿,伴生丰富的稀土元素。矿体有两种:一种为以泥质磷块岩为主,伴生稀土(∑REE)平均品位为953.68×10~(-6),另一种为灰质磷块岩偶夹硅泥质磷块岩,伴生稀土(∑REE)平均品位为869.32×10~(-6)。伴生稀土重稀土大于轻稀土,重稀土占稀土总量50%以上。沉积环境为台地边缘潮坪相。     

安徽铜陵马山金硫矿床稀土元素和稳定同位素地球化学研究

安徽铜陵铜官山铜矿田是中国长江中、下游铁、铜、硫、金成矿带中著名的矽卡岩型矿床。马山金硫矿床位于安徽铜陵铜官山矿田,侵入岩体为天鹅抱蛋山石英闪长岩。文章通过对马山金硫矿床的氢、氧、碳、硫、硅同位素组成和稀土元素地球化学特征研究,探讨成矿溶液中水、碳、硅和硫的来源以及成矿溶液的演化问题。研究表明,稀土元素球粒陨石标准化组成模式为右倾型,矿石的稀土配分曲线类似于天鹅抱蛋山石英闪长岩,认为形成该矿床的热液流体主要来源于闪长质熔体。马山金硫矿床矿石中石英的δ18OH2OV-SMOW变化范围为6.9‰~10.7‰,平均为8.7‰,与岩体的δ18OV-SMOW值(9.3‰~11.1‰,平均为10.0‰)比较接近,而矿石中石英的δDV-SMOW变化范围为-69‰~-62‰,表明矿石成矿流体主要来自岩浆。矿石中方解石的碳、氧同位素组成与矿区围岩的碳、氧同位素组成明显不同,其δ13CV-PDB、δ18OV-SMOW值分别为-5.2‰~-3.6‰和12.2‰~12.9‰,与岩浆作用形成的CO2的碳、氧同位素组成一致,表明矿石中方解石的碳、氧来源于岩浆作用。硅和硫具深部岩浆或岩浆热液水来源的特点。     

贵州织金新华含稀土磷矿床稀土元素地球化学及生物成矿基本特征

对贵州织金新华含稀土磷矿床进行的稀土元素及微量元素分析结果表明，磷块岩中普遍富集稀土元素，稀土总量∑REE较高，并富集Y元素及La，Nd等轻稀土元素。LREE／HREE比值较高。含稀土磷块岩普遍具Ce负异常，显示其对源区的继承性。指示成磷环境处于氧化程度相对较高状态。稀土元素球粒陨石标准化模式曲线、北美页岩标准化模式曲线、Ce元素异常、LREE／HREE比值、微量元素特征及岩石矿物特征表明，织金新华含稀土磷矿床具以正常海相生物-化学沉积等为主伴有海相热水沉积混合成因的特征。在磷矿成矿过程中沉积物沉积时，活体生物及死亡残骸不同程度地摄取和富集了La，Nd，Ce等稀土元素、Y元素及其他微量元素，沉积在含磷层位，构成大量的含稀土、含生物碎屑白云质磷块岩。     

贵州织金新华含稀土磷矿床稀土元素地球化学研究

对贵州织金新华含稀土磷矿床进行的稀土元素及微量元素分析结果表明,磷块岩中普遍富集稀土元素,含稀土总量∑REE较高,并富集Y、La、Nd等重稀土及轻稀土元素.LREE/HREE比值较高,但低于上部围岩之值.含稀土磷块岩普遍具Ce的负异常,显示其对源区的继承性,也指示成磷环境处于氧化程度相对较高状态.稀土元素球粒陨石标准化模式曲线、北美页岩标准化模式曲线、Ce元素异常、LREE/HREE比值、微量元素特征及岩石矿物特征表明,织金新华含稀土磷矿床具以正常海相生物-化学沉积等为主伴有海相热水沉积混合成因的特征.文中讨论了含稀土磷块岩氧化矿石中稀土元素的迁移富集规律及特征.     

贵州瓮安陡山沱组磷块岩稀土元素地球化学特征与沉积期后变化

贵州瓮安陡山沱组磷块岩保存了可能是全球最早的后生动物化石 (瓮安动物群 ),对于瓮安动物群出现过程中的古海洋环境重建具有重要科学意义。但必须对成岩后生作用对磷块岩中的稀土元素改造进行评估。通过对贵州瓮安陡山沱组磷块岩的磷质碎屑、磷质和白云质胶结物、磷条带和泥条带等的稀土元素地球化学特征研究,确定沉积期后变化对稀土元素的改造影响不大。上矿层磷块岩沉积期形成的磷质碎屑、成岩期形成的白云质和磷质胶结物具相同的稀土元素配分模式,暗示了沉积期后的改造作用对瓮安陡山沱组磷块岩保存的原生沉积信息影响不大。瓮安陡山沱组磷块岩具有显著的重稀土亏损特征。磷块岩的磷质和白云质胶结物、伴生磷质碎屑、强风化磷块岩相近的ErN/LuN 比值,表明沉积期后的改造作用不是重稀土元素亏损的主要原因。磷块岩的ErN/LuN、LaN/NdN 与Ce/Ce 间的相关性,表明越氧化的沉积环境中,轻和重稀土元素亏损越强。     

鄂西震旦纪陡山沱组磷块岩稀土元素地球化学

鄂西陡山沱组磷块岩的稀土元素总量较低,变化较小,具有轻稀土相对富集,重稀土贫乏的特点。稀土元素含量与磷块岩的结构类型、成因和粘土矿物含量有关。震旦纪生物成因的磷块岩以低稀土元素含量为特征,这与寒武纪以来生物成因的磷块岩截然不同。鄂西陡山沱组含有三个工业磷矿层,各矿层稀土元素配分模式、参数等有明显差异,依据这些特征可准确地进行矿区和区域矿层的划分与对比,也可用于对物质来源和沉积环境的解释。     

扬子地台东南缘黑色岩系(荷塘组)地球化学研究

扬子地台东南缘下寒武统荷塘组地层代表性剖面,主要由碳质硅度泥岩及硅质岩类石煤层组成,黑色岩系则分布于底部,岩石为层状,岩性为磷块岩或含磷结核硅质岩,其稀土元素在含钼钒高碳泥岩中富集,稀土总量达233.43×10-6~258.95×10-6,其他岩层的稀土元素总量在89.15×10-6~144.70×10-6之间;相对富轻稀土,轻重稀土、轻稀土分馏作用明显,重稀土分馏作用不明显;铕、铈负异常(δEu值0.55~0.71,δCe值0.46~0.88,(La/Yb)N平均值4.65~10.89;(La/Sm)N平均值9.55~18.44,(Gd/Lu)N平均值0.91~1.67)。沉积的构造环境为被动的大陆边缘,沉积环境为干燥气候的还原环境,不同的古地理条件或海平面的升降,造成了稀土元素特征的差异。     

安徽霍邱李老庄铁-菱镁矿床成因探讨:碳、氧同位素的指示意义北大核心CSCD

早前寒武纪李老庄铁-菱镁矿床位于华北克拉通南缘安徽霍邱铁矿带中部,赋存于火山-沉积变质岩系中,矿床内同时发育条带状磁铁矿(BIF)矿体和含铁菱镁矿体。为探讨菱镁矿的成因及其与BIF成矿的关系,针对磁铁矿-菱镁矿这一特殊成矿组合,对取自矿体岩芯的样品开展了显微岩相学观察、电子探针和C、O同位素分析研究。结果显示,矿床内与磁铁矿共生的菱镁矿和含铁菱镁矿矿石中的菱镁矿单矿物均含有较高含量的铁。李老庄矿床含铁菱镁矿矿石的δ^18O约为11‰,δ^13C为-2.16‰^-1.35‰;与磁铁矿共生的菱镁矿的δ^18O为12.49‰~15.43‰,δ^13C为-10.66‰^-5.30‰;矿区白云石大理岩的δ^18O为15.2‰~16.1‰,δ^13C为-2.57^-1.91‰,δ^13C与δ^18O呈同步降低。研究认为,该矿床是在形成富镁碳酸盐岩和BIF铁矿层的基础上,经低角闪岩相变质及富铁镁流体的蚀变交代,使成矿物质在赋矿围岩构成的向斜核部叠加富集形成的沉积-热液改造型矿床。