安徽省金家村地區(qū)下寒武統(tǒng)黑色巖系微量元素地球化學(xué)特征

郭燦平　盧健　李永明　胥飛

摘要：安徽金家村地區(qū)發(fā)育下寒武統(tǒng)黑色巖系，稀土元素地球化學(xué)研究表明，其富集Ag、V、U、Mo、As、Sb等多種金屬元素。且在這套黑色巖系地層剖面中，其中部碳質(zhì)頁巖的金屬元素富集程度比其他巖性的富集程度明顯偏高。但黑色巖系總量不富集，輕稀土較重稀土富集。δEu值為0.85～0.90，平均0.88；δCe值為0.70～0.97，平均0.85；Y/Y*均值為0.70～1.67，平均為1.36，稀土元素地球化學(xué)特征反映該區(qū)下寒武統(tǒng)曾發(fā)生過一次明顯的海侵——海退過程，黑色巖系為正常海水與熱水混合沉積的產(chǎn)物，形成于缺氧還原狀態(tài)過渡到半還原——弱氧化狀態(tài)的過程中，沉積環(huán)境為干燥氣候條件下相對較深的淺海斜坡環(huán)境。

關(guān)鍵詞：黑色巖系；稀土元素；地球化學(xué)；下寒武統(tǒng)

1. 地質(zhì)概況

沿?fù)P子地臺周邊，貴州、云南、四川、湖北、湖南、廣東、廣西、江西、浙江、安徽等省市，于上震旦統(tǒng)至下寒武統(tǒng)，普遍分布有一套低熱值的黑色炭質(zhì)巖系。這套黑色巖系富含的元素種類繁多。因各地的地質(zhì)背景略有不同，不同元素的相對含量亦有差異，這就形成了某一元素特別集中而具開采利用價值的礦床，蘊(yùn)藏量巨大，潛在經(jīng)濟(jì)價值之大難以估量。因而這套黑色巖系被稱為重、貴、稀有、稀土元素的寶庫，具有重要的研究價值、科學(xué)意義與開發(fā)利用價值。

稀土元素的含量、總量及組合規(guī)律客觀反映地質(zhì)體的演化過程、地質(zhì)作用的條件以及成礦的物質(zhì)來源，常被用作地球化學(xué)作用的指示劑（劉云，1998）。稀土模式可用來指示沉積巖的物源，LREE/HREE比值低，無Eu異常，則物源可能為基性巖石；LREE/HREE比值高，有負(fù)Eu異常，則物源多為酸性巖石（趙紅格等，2003），因而對其組成和配分的研究是探討沉積巖巖石物源的重要途徑之一。

2. 樣品采集與測試

本次金家村地區(qū)內(nèi)出露一套炭質(zhì)頁巖、炭硅質(zhì)頁巖為主的黑色巖系，因此本次工作測試三條剖面，剖面自下而上巖性依次為硅質(zhì)巖、硅質(zhì)頁巖、含硅碳質(zhì)頁巖、碳質(zhì)頁巖、頁巖、鈣質(zhì)泥巖，含碳質(zhì)頁巖，上覆地層為大陳嶺組泥灰?guī)r。通過對區(qū)內(nèi)3條剖面進(jìn)行了系統(tǒng)的地球化學(xué)研究，試圖初步探討該區(qū)黑色巖系的形成環(huán)境、物質(zhì)來源及成礦潛力，分析結(jié)果見

鄰區(qū)湖南地區(qū)黑色巖系中蘊(yùn)藏著豐富的石煤、釩、磷、鋇及多金屬富集層等礦產(chǎn)資源，本區(qū)荷塘組黑色巖系中發(fā)現(xiàn)眾多石煤、釩、磷等礦床。針對上述情況，本次實測3條剖面共29個樣品的As、Sb、Cu、Zn、Pb、Mo、V、U、Cr、Ni、Co、

Th、Ag、Au14個元素分析數(shù)據(jù)顯示，區(qū)內(nèi)荷塘組中部炭質(zhì)頁巖為多金屬富集層，Zn、V、Ni、Ag、 Cr含量較高，在多金屬富集層中比其他層位樣品更為富集，可作為初始礦源層，找礦前景較大。區(qū)內(nèi)黑色巖系荷塘組中部炭質(zhì)頁巖中Ag、V、Mo等多金屬元素富集程度明顯比下部硅質(zhì)巖和上部頁巖及泥巖都高。炭質(zhì)頁巖在沉積過程中就已經(jīng)形成了As、Sb、Cu、Zn、Pb、Mo、V、U、Cr、Ni、Ag等多金屬元素富集層，如果受到后期構(gòu)造運(yùn)動和巖漿活動改造，可使得這些金屬元素活動遷移、富集并成礦，本次對黑色巖系元素的研究對找礦具有一定的指示意義（見表1、圖1、圖2）。

4. 黑色巖系稀土元素分析結(jié)果及討論

通過對金家村地區(qū)簡單的取樣分析得出的結(jié)果及相關(guān)參數(shù)（表2）研究得出黑色巖系中炭質(zhì)頁巖的稀土總量為92.96×10-6～176.69×10-6，平均151.21×10-6，明顯低于北美頁巖稀土總量。LREE/HREE比值大小能反映REE的分異程度，比值越大表明LREE越富集。區(qū)內(nèi)寒武紀(jì)黑色巖系的LREE/HREE比值為4.37～10.16，平均7.93，輕稀土富集。

通過對金家村地區(qū)黑色巖系稀土元素分析結(jié)果表明，剖面中不同類型巖石的稀土總量有明顯的差異，炭質(zhì)頁巖中的稀土含量達(dá)到峰值，向上或者向下都有逐漸減小的趨勢。李勝榮等（1995）認(rèn)為，沉積剖面上稀土總量的這一變化規(guī)律與同沉積期介質(zhì)中稀土活度和沉積物在稀土元素組成特征上存在明顯的差別。金家村地區(qū)黑色巖系的稀土元素經(jīng)北美頁巖組合樣標(biāo)準(zhǔn)化曲線，LREE/HREE比值較小，標(biāo)準(zhǔn)化曲線近于水平和略顯左傾（圖3），這些稀土元素特征反映出其具有海相熱水溶液的沉積特征。區(qū)內(nèi)黑色巖系La/Ce平均值為0.60，還想沉積物中低的比值能夠反映其沉積過程中受到熱水作用的影響；推測La和Ce可能并未受到后期改造，代表了其原始信息。進(jìn)一步反映區(qū)內(nèi)黑色巖系在沉積過程中有熱水活動的參與。且前人在東至、石臺等地黑色元素的研究結(jié)果也顯示其沉積過程中有熱水活動的參與。

5. 結(jié)論

1. 金家村地區(qū)寒武紀(jì)荷塘組黑色巖系富集Ag、Zn、Mo、V、U、Cr、Ni等多金屬元素，而且這些金屬元素在這套黑色巖系中部的炭質(zhì)頁巖中富集程度比在其他巖性中明顯偏高，在炭質(zhì)頁巖中達(dá)到最大值，向兩端逐漸減小，局部地段部分元素可富集成礦。

2. 近年來不少學(xué)者針對該地層黑色巖系進(jìn)行了多種地球化學(xué)分析，試圖解釋其物質(zhì)來源、形成環(huán)境和一些地球化學(xué)元素的富集機(jī)理等（李勝榮等，1995；彭軍等，1999；馮洪真等，2000；楊劍等，2005；徐曉春等，2009）。稀土元素數(shù)據(jù)顯示其基本與石臺地區(qū)寒武紀(jì)黑色巖系的稀土元素組成一致，形成于干燥氣候條件下從缺氧還原狀態(tài)過渡到半還原弱氧化狀態(tài)的過程中。黑色巖系REE總量和δCe值反映其形成于相對較深的淺海斜坡環(huán)境（徐曉春等，2009）。

3. 安徽省金家村地區(qū)下寒武統(tǒng)黑色巖系的稀土元素組成具顯著的特征，其稀土含量總體不富集，明顯比北美頁巖稀土總量低，也比我國湘黔地區(qū)早寒武世黑色巖系的稀土總量低，δEu值為0.85～0.90，平均0.88；δCe值為0.70～0.97，平均0.85；Y/Y*值為0.70～1.67，平均為1.36，可能不具稀土礦成礦意義。

參考文獻(xiàn)：

[1] 安徽省地質(zhì)礦產(chǎn)局.1987.安徽省區(qū)域地質(zhì)志[M].北京地質(zhì)出版 社.

[2] 高振敏，羅泰義，李勝榮.1997.黑色巖系中貴金屬富集層的成因 [J].地質(zhì)地球化學(xué).

[3] 王中剛，于學(xué)元，趙振華，等.1989.稀土元素地球化學(xué)[M].北京科 學(xué)出版社.

[4] 徐曉春，熊亞平，謝巧勤，等.2009.安徽石臺地區(qū)下寒武統(tǒng)黑色巖 系微量元素地球化學(xué)特征[J].安徽地質(zhì)（待刊）.

[5] 李勝榮，高振敏.1995.湘黔地區(qū)牛蹄塘組黑色巖系稀土特征—— 兼論海相熱水沉積巖稀土模式[J].礦物學(xué)報.