大別山主簿巖體風(fēng)化殼中稀土元素分布特征淺析

徐 波，黃 旭，王克友

(安徽省地質(zhì)調(diào)查院，安徽 合肥 230001)

大別山主簿巖體風(fēng)化殼中稀土元素分布特征淺析

徐 波，黃 旭，王克友

(安徽省地質(zhì)調(diào)查院，安徽 合肥 230001)

系統(tǒng)闡述了主簿巖體風(fēng)化殼特征，并對(duì)稀土元素配分特征及其豐度在巖體風(fēng)化殼垂向上的分布特征進(jìn)行分析，得出巖體風(fēng)化殼平面呈不規(guī)則形態(tài)，沿低緩矮丘分布，稀土類型為高鈰中銪輕稀土型，稀土含量峰值主要集中在全風(fēng)化層中，半風(fēng)化層及表土層稀土含量相對(duì)較低。

主簿巖體；風(fēng)化殼；稀土；分布特征

秦嶺—大別—蘇魯造山帶是三疊紀(jì)華南板塊和華北板塊經(jīng)過陸—陸碰撞形成的碰撞造山帶。大別造山帶西起河南桐柏山，東為郯(郯城)—廬(廬江)斷裂帶所切割，北以六安—明港斷裂為界同華北板塊相鄰，南以襄樊—廣濟(jì)斷裂為界同華南板塊接壤，形成“西窄東寬”的喇叭口狀[1]。大別造山帶被三條近東西向的斷裂(自北向南依次為磨子潭—曉天斷裂、五河—水吼斷裂、馬廟—太湖斷裂)劃分成4個(gè)次級(jí)構(gòu)造單元，依次是：北淮陽淺變質(zhì)帶、北大別高溫超高壓變質(zhì)帶、中大別超高壓變質(zhì)帶和南大別高壓低溫變質(zhì)帶。主簿巖體位于北大別高溫超高壓變質(zhì)帶，構(gòu)造帶北以曉天—磨子潭斷裂與北淮陽帶相隔,南以五河—水吼斷裂同中大別帶為界，東以郯廬斷裂為限，西至燕子河—漫水河一線(圖1)[2-3]。

①曉天—磨子潭斷裂；②麻城—團(tuán)風(fēng)斷裂；③郯廬斷裂；④襄廣斷裂；⑤五河—水吼斷裂；⑥太湖—馬廟斷裂

圖1大別造山帶地質(zhì)示意圖(據(jù)謝智等，2001)

1 巖體風(fēng)化殼地質(zhì)特征

主簿巖體形成于燕山晚期[4]，為一復(fù)式巖體，主體巖性為中粗?；◢忛W長巖，有部分二長花崗巖。主要礦物成分為：鉀長石(20%～35%)、斜長石(20%～30%)、石英(20%～35%)、角閃石(3%～5%)、黑云母(2%～4%)[5]。

1.1風(fēng)化殼分布

主簿地區(qū)周圍均為高山包圍，構(gòu)成以鄉(xiāng)鎮(zhèn)為中心的高地盆地地貌，海拔高程600～800 m，其風(fēng)化殼因受地貌特征影響，分布范圍局限，局部發(fā)育，分布連續(xù)性較差，但縱向厚度較大，風(fēng)化殼的分布特征與巖體總體風(fēng)化程度、地形坡度等密切相關(guān)。巖體風(fēng)化程度高，地貌以低緩山丘為主，風(fēng)化殼多呈面形分布；巖體風(fēng)化程度弱，則分布范圍局限，極易受地形坡度的影響，往往呈分布不規(guī)則；地勢(shì)平緩、起伏不大平原區(qū)，風(fēng)化殼形態(tài)易受第四系覆蓋影響，多呈“枝杈”狀、不規(guī)則狀。

1.2風(fēng)化殼特征

于因風(fēng)化程度較高，保存較為完整的地區(qū)，可見有明顯的層狀結(jié)構(gòu)，自上而下為：A層(表土層)；B層(全風(fēng)化層)；C層(半風(fēng)化層)；D層(微風(fēng)化、基巖層)(圖2)。

1) 表土層(A)：厚0～2 m，最大厚度大于5 m，分布厚度與地形坡度有關(guān)，山頂、山腳較為平坦地區(qū)較厚，地形坡度大或沖刷剝蝕強(qiáng)的山坡較薄。根據(jù)顏色、結(jié)構(gòu)與物質(zhì)成分差異，分為兩個(gè)亞層，上部為腐殖土層(A1)，一般厚0.2～0.5 m，呈灰—灰褐色，成分為由砂土、大量植物根系以及有機(jī)質(zhì)組成；下部為粘土層(A2)，一般厚1～2.0 m，呈磚紅色、黃褐色，植物根系較少，粘性較強(qiáng)，含有少量石英、長石顆粒，是全風(fēng)化層的過渡層。

圖2 主簿地區(qū)風(fēng)化殼結(jié)構(gòu)示意圖

2) 全風(fēng)化層(B)：厚1～13 m，一般2～7 m，巖性多呈灰白色、肉紅色，主要由黏土礦物、石英、風(fēng)化殘留長石以及少量云母組成，黏土含量約20%～40%，質(zhì)地疏松。根據(jù)裂隙的發(fā)育程度，可分為網(wǎng)紋狀全風(fēng)化殼(B1)和全風(fēng)化殼(B2)，B1一般厚0.5～

1 m，細(xì)小裂隙較為發(fā)育，灰白色黏土礦物沖填，原巖結(jié)構(gòu)基本不保留。

3) 半風(fēng)化層(C)：厚3～5 m，少數(shù)大于7m，呈淺肉紅色-肉紅色，化學(xué)風(fēng)化作用減弱，黏土礦物含量較上層減少，云母增多，長石部分風(fēng)化，保留原巖結(jié)構(gòu)。疏松程度較低，手搓顆粒感明顯。

4) 微風(fēng)化層(D)：基巖上部的裂隙發(fā)育帶，質(zhì)地堅(jiān)硬，黏土含量較低，長石主要表現(xiàn)為水云母化，巖石原貌基本保留。

2 稀土元素含量變化特征

2.1稀土元素富集形態(tài)

按照在垂直剖面上品位曲線峰值部位的不同，大致可將巖體風(fēng)化殼分為3類：“b”字型、“D”字型以及“P”字型，大多數(shù)礦床稀土品位曲線主要呈“D”字型、“b”字型，強(qiáng)烈剝蝕的稀土品位曲線呈型“P”字型。通過對(duì)巖體風(fēng)化殼進(jìn)行淺鉆取樣分析(見表1)，發(fā)現(xiàn)稀土元素總量在主簿巖體風(fēng)化殼整體呈“D”字型分布，即稀土礦物主要富集于風(fēng)化殼的全風(fēng)化層(B層)，且向上下兩端呈現(xiàn)遞減趨勢(shì)，全風(fēng)化層中上、中、下不同部位，稀土含量也會(huì)起伏變化，往往呈“波浪”型，但變化差異不大。

表1 主簿巖體風(fēng)化殼ZK3稀土配分分析結(jié)果

2.2稀土配分特征

根據(jù)重稀土(ΣYO%)配分，稀土礦床分為：輕稀土型(ΣYO%含量<50%)與重稀土型(ΣYO%含量>50%)。

按照氧化釔(Y2O3)的配分值，進(jìn)一步分為富釔型(Y2O3>50%)、高釔型(Y2O335%～50%)、中釔型(Y2O320%～35%)和低釔型(Y2O3<20%)。

按照氧化銪(Eu2O3)的配分值，可分為高銪型(Eu2O3≥0.8%)、高銪型(Eu2O30.5%～0.8%)和低銪型(Eu2O3<0.5%)。

結(jié)合巖體風(fēng)化殼(ZK3)稀土氧化物配分結(jié)果(見表1)，可知：∑CeO/∑YO 8.87%、Y2O35.64%、Eu2O30.41%，為高鈰中銪輕稀土型。

2.3稀土元素遷移與分異規(guī)律

受各元素自身的地球化學(xué)性質(zhì)制約，在風(fēng)化殼中自上而下遷移與分餾，主簿巖體風(fēng)化殼在縱向上呈現(xiàn)如下特征。

1)Ce元素在風(fēng)化殼中表層富集、下部出現(xiàn)強(qiáng)烈虧損，即“鈰虧效應(yīng)”。

2)Eu元素自下而上配分值增加，呈現(xiàn)“富銪效應(yīng)”。將風(fēng)化殼中上部與底部稀土元素的配分值相比,銪的配分值明顯增高,表明原巖在風(fēng)化過程中銪明顯富集。

3)垂直方向上，LREE/HREE值逐漸變小，風(fēng)化殼中輕稀土較易在上層富集，重稀土則易富集在下層。

3 結(jié) 論

1)化殼的分布受巖體總體風(fēng)化程度、地形坡度等因素制約。主要分布于巖體風(fēng)化程度高，且地貌以低緩山丘為主的地區(qū)。

2)主簿巖體風(fēng)化殼中，稀土元素在縱向上呈“D”字型分布，即：風(fēng)化殼中的稀土元素主要富集在巖體的全風(fēng)化層中。

3)主簿巖體風(fēng)化殼中稀土氧化物按礦床類型劃分屬高鈰輕稀土型。

4)主簿巖體風(fēng)化殼中，輕稀土元素多富集與中上部，重稀土元素傾向于在風(fēng)化殼下部富集。

[1] 劉曉強(qiáng). 大別造山帶燕山期巖漿巖成礦作用與巖石成因[D]. 合肥：合肥工業(yè)大學(xué), 2014.

[2] 周承福, 華仁民, 馬東升, 等. 大別山地區(qū)三個(gè)花崗巖體的地球化學(xué)特征及其成因?qū)W意義[J]. 地質(zhì)找礦論叢, 2001(2): 81-88.

[3] 謝智, 王崢嶸, 鄭永飛, 等. 北大別主簿源花崗巖和片麻巖礦物的氧同位素平衡及其Rb-Sr年代學(xué)效應(yīng)[J]. 地球化學(xué), 2001(1): 95-101.

[4] 金成偉, 鄭祥身. 大別岳西地區(qū)花崗巖類巖石學(xué)及其成因[J]. 巖石學(xué)報(bào), 1998(4): 88-97.

[5] 徐啟東, 張本仁, 單光祥, 等. 大別造山帶中生代花崗巖類成分的時(shí)空分布與造山帶演化的關(guān)系[J]. 地球科學(xué), 1997(6): 37-40.

AnAnalysisofCharacteristicInitialREEDistributionfromWeatheringCrustofZhuBuIntrusiveInDabieshanArea

XU Bo, HUANG Xu, WANG Keyou

(GeologicalSurveyofAnhuiProvince,Hefei,Anhui230001,China)

In this paper, the characteristics of the weathering crust of ZhuBu Intrusive are expounded. We have analyzed the distribution characteristics of the rare earth elements and the distribution in vertical direction of weathering crust. The results show that the surface of the weathering crust is irregular in plane. Along low dwarf hills distribution,rare earth type is high cerium mid-europium in light Rare Earth. The peak value of rare earth is mainly concentrated in the whole weathered layer. Semi-weathered layer and topsoil layer rare earth content is relatively low.

ZhuBu Intrusive; Weathering Crust; Rare earth elements; Distribution characteristics

2017-08-24

安徽省公益性地質(zhì)項(xiàng)目(2011-g-20)。

徐波(1987-)，男，寧夏人，助理工程師，研究方向：礦產(chǎn)勘查，手機(jī)： 18656008900，E-mail：xb482280@163.com.

P595

A

10.14101/j.cnki.issn.1002-4336.2017.05.016