凝灰?guī)r中微量元素的指標(biāo)檢測(cè)

孫鵬飛

摘 要：不同地區(qū)的基性凝灰?guī)r往往具有不同特征，地區(qū)分布性特點(diǎn)明顯。本文從東部地區(qū)到西部地區(qū)對(duì)我國(guó)的基性凝灰?guī)r進(jìn)行分析，如晚二疊早期的李子埡、綠水洞與石屏地區(qū)，凝灰?guī)r往往呈泥炭沼澤狀態(tài)，因此，如今在該地區(qū)中的凝灰?guī)r中具有很高比例的高嶺石;而晚二疊早期的魯班山北礦、龍?zhí)兜V地區(qū)，凝灰?guī)r形成之前往往呈沖擊平原狀態(tài)分布，因此，如今該地區(qū)中的凝灰?guī)r中具有很高比例的伊利石。本文中研究的凝灰?guī)r雖然具有不同的區(qū)域特性但都含有豐富的TiO2、V、Cr、Co、Ni、Cu與Zn物質(zhì)。并且其中Dr/Hf、Nb/Ta、Th/U的值非常接近基性巖。另外，Nb/Ta和Th/U的比值從西到東逐漸增高，也越來(lái)越像正常沉積巖。

關(guān)鍵詞：凝灰?guī)r;微量元素

1 巖石學(xué)的特征

在本次研究中發(fā)現(xiàn)，綠水洞、李子埡、石屏與龍?zhí)兜貐^(qū)中的含煤地層底部分布的凝灰?guī)r基本都是火山灰蝕變黏土巖，這種凝灰?guī)r大多都呈灰色或灰褐色，并且結(jié)構(gòu)十分淳樸，給人一種均勻之感。通過(guò)圖1.1中的A、B不難發(fā)現(xiàn)，這種凝灰?guī)r的碎屑粒徑均在0.065mm以?xún)?nèi)，并且在火山碎屑物的研究中發(fā)現(xiàn)除了一些高溫石英其他的都是黏土礦物。

魯班山北礦與龍?zhí)兜V地區(qū)中的含煤地層底部分布的凝灰?guī)r基本都是黏土巖，這種凝灰?guī)r大多呈灰色，塊狀，并且給人一種泥質(zhì)感。通過(guò)圖1.1中的C、D不難發(fā)現(xiàn)，這種凝灰?guī)r的碎屑粒徑基本在0.0625mmW1mm之間，偶爾會(huì)存在少量的大徑碎屑顆粒，并且在火山碎屑物的研究中發(fā)現(xiàn)這類(lèi)巖石基本都被蝕變。

2 凝灰?guī)r的礦物組成

2.1 黏土礦物

分布在魯班山北礦與龍?zhí)睹旱V地區(qū)的凝灰?guī)r大多為伊利石、高嶺石與伊蒙混層;而分布在李子埡、綠水洞與石屏地區(qū)的凝灰?guī)r大多為高嶺石。

2.2 石英

具有石英元素的凝灰?guī)r都出自魯班山北礦、龍?zhí)睹旱V與綠水洞，并且根據(jù)被檢測(cè)出的數(shù)據(jù)發(fā)現(xiàn)魯班山北礦中的凝灰?guī)r所具有的石英元素均值較高。其他煤礦中的凝灰?guī)r中所具有的石英元素微乎其微甚至沒(méi)有。

2.3 黃鐵礦

石屏煤礦與魯班山底部區(qū)域中的黃鐵礦含量最多，分別為22.1%與6.4%，其他區(qū)域中的凝灰?guī)r中的黃鐵礦含量則很低，基本都不足3%。

2.4 碳酸鹽礦物

方解石：通過(guò)檢測(cè)發(fā)現(xiàn)，被檢驗(yàn)中的凝灰?guī)r只有魯班山北礦、龍?zhí)杜c綠水洞地區(qū)的煤礦中具有方解石，尤其在龍?zhí)兜貐^(qū)中這種礦物含量最高，平均值為8.1%。

白云石：通過(guò)對(duì)樣品凝灰?guī)r進(jìn)行XRD+Siroquant定量檢測(cè)發(fā)現(xiàn)，只有龍?zhí)兜貐^(qū)中的凝灰?guī)r中具有白云石，其他區(qū)域中的凝灰?guī)r都不具備這種石礦。

菱鐵礦：根據(jù)樣品的XRD+Siroquant定量檢測(cè)結(jié)果發(fā)現(xiàn)，只有華鎣山礦區(qū)中的凝灰?guī)r中具有菱鐵礦。

2.5 硅酸鹽礦物

根據(jù)對(duì)樣品的XRD+Siroquant定量檢測(cè)發(fā)現(xiàn)，只有LT-凝-中中具有鋯石，且量十分的稀少;只有LZY-凝-上中具有鈉長(zhǎng)石，含量也同樣十分稀少。

2.6 磷酸鹽礦物

根據(jù)對(duì)樣品進(jìn)行的XRD+Siroquant定量檢測(cè)發(fā)現(xiàn)，基本上各個(gè)地區(qū)中的樣品凝灰?guī)r中都含有磷鋁鈰礦，尤其在華鎣山礦區(qū)含量較高，比南煤田中的含量還高。水磷鈰石與磷鋁鈰礦的形成條件為含有稀土元素的相關(guān)礦石發(fā)生蝕變而形成的，如礦物磷灰石、褐簾石等，在蝕變的過(guò)程中把原有礦石中的稀土元素分離出來(lái)并作為一種新的沉淀物形成新的礦石，換言之，這是一種熱液流體形式的沉淀物。

2.7 鈦的氧化物礦物

各地區(qū)中的樣品凝灰?guī)r中都含有銳鈦礦。但是，每個(gè)地區(qū)中的銳鈦礦含量不同，其中在魯班山北礦中含量最多，綠水洞中含量最低，分別為8.2%與2.3%，其余地區(qū)的含量基本都分布在5.2%至6.0%之間。另外，通過(guò)檢測(cè)發(fā)現(xiàn)只有綠水洞地區(qū)的凝灰?guī)r中含有少量的金紅石。銳鈦礦與金紅石是兩種含Ti元素豐富的礦物。

3 凝灰?guī)r中元素地球化學(xué)特征

3.1 常量元素

樣品凝灰?guī)r中含有的MnO、MgO、CaO、K2O與P2O5元素的均值普遍高于基性凝灰?guī)r中的含量均值，另外基性凝灰?guī)r中的N2O含量均值也較凝灰?guī)r中含量均值低。但是基性凝灰?guī)r中SiO2、TiO2、Al2O3、Fe2O3與MnO元素含量均值卻與凝灰?guī)r均值相似。李子埡與綠水洞中基性凝灰?guī)r中TiO2為0.0388，與凝灰?guī)r均值0.0409相似;龍?zhí)?、魯班山北與石屏凝灰?guī)r中TiO2為0.0600，高于基性凝灰?guī)r均值含量。樣品凝灰?guī)r中Al2O3的含量為0.3187均較基性凝灰?guī)r低，因此，不難發(fā)現(xiàn)TiO2/Al2O3的比值在凝灰?guī)r中較高。

3.2 微量元素

通過(guò)實(shí)驗(yàn)可以發(fā)現(xiàn)華鎣山地區(qū)的三個(gè)煤礦與石屏煤礦中凝灰?guī)r的富含元素模式與世界泥巖平均富集模式大致相同，均富集Nb元素（CC>10，CC=凝灰?guī)r/世界泥巖元素濃度）。另外，凝灰?guī)r中還富集（CC大于5）Li、V、Cu、Se、Sr、In與Er元素。Cr、Ni、Ga、Y、Cd、Sn、REY、Ta與Bi元素雖說(shuō)也有富集但含量較少（CC在2和5之間）。Rb、Cs、Ba與Bl在凝灰?guī)r中的含量微乎其微（CC小于0.5）。剩余的其他元素含量則與世界泥巖平均水平（CC在0.5與2之間）相似。

魯班山北礦區(qū)域中的凝灰?guī)r并不與其他區(qū)域中的凝灰?guī)r相同，因此在此單獨(dú)討論，魯班山北礦區(qū)域中凝灰?guī)r中元素含量較多（CC大于10）的有Cu、Y與REY，其次含量在5-10范圍的元素有Nb，富集度較少（CC大于2小于5）的元素有Be、F、Sc、V、Ga、Se、Sr、Zr、In、Hf與Ta。Li、Cr、Sb、Cs、Hg、Tl與Bi元素在此處凝灰?guī)r中的含量微乎其微（CC小于0.5）。剩余的其他元素含量則與世界泥巖平均水平（CC在0.5與2之間）相似。

4 結(jié)論

在本次研究中通過(guò)對(duì)凝灰?guī)r中的物質(zhì)含量以及種類(lèi)發(fā)現(xiàn)本次研究的所有凝灰?guī)r都是基質(zhì)凝灰?guī)r，如這些凝灰?guī)r中含有豐富的TiO2、V、Cr、Co、Ni、Cu與Zn，及這些凝灰?guī)r中微量元素的比值也十分接近基質(zhì)凝灰?guī)r，如TiO2/Al2O3、Zr/Hf等。

凝灰?guī)r具有較大的區(qū)域特性，由于不同地區(qū)在凝灰?guī)r形成早期的沉積環(huán)境不同因此，最終形成的凝灰?guī)r所具有的特性也不同。如在李子埡、綠水洞與石屏地區(qū)所產(chǎn)生的凝灰?guī)r大多為高嶺石，火山灰也基本都蝕變成了高嶺石。而在魯班山北礦與龍?zhí)兜V地區(qū)的凝灰?guī)r大多為伊利石，火山灰基本也都被蝕變。

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