川南沐川地區(qū)上二疊統(tǒng)宣威組底部Nb-REE超常富集特征及其地質(zhì)意義*

文 俊，劉治成，竹合林**，張航飛，張金元，鐘海仁，陳東方，郭文彥，游學(xué)軍，趙 偉，凌茂前，李鵬程，何永剛，郭宇衡

（1四川省地質(zhì)礦產(chǎn)勘查開(kāi)發(fā)局二零七地質(zhì)隊(duì)，四川樂(lè)山614000；2四川樂(lè)山地質(zhì)工程勘察院集團(tuán)有限公司，四川樂(lè)山614000；3四川省地質(zhì)礦產(chǎn)勘查開(kāi)發(fā)局張金元?jiǎng)谀?chuàng)新工作室，四川樂(lè)山614000；4四川省國(guó)土科學(xué)技術(shù)研究院，四川成都610081；5四川嘉源蓉創(chuàng)地質(zhì)科技有限公司，四川成都610000）

稀有、稀土元素在軍事、能源、農(nóng)業(yè)以及高精尖儀器等領(lǐng)域占據(jù)著關(guān)鍵地位，國(guó)際需求與日俱增，中國(guó)“三稀”等戰(zhàn)略性礦產(chǎn)存在明顯的急缺性，特別是鈮礦高度依賴進(jìn)口（鄧攀等，2019），隨著美國(guó)、緬甸和澳大利亞等國(guó)的稀土產(chǎn)量猛漲，中國(guó)稀土的國(guó)際地位也面臨挑戰(zhàn)（鄭國(guó)棟等，2020），因此，急需加大勘查和研究投入，增加資源儲(chǔ)備，研究沐川地區(qū)宣威組底部的古風(fēng)化殼-沉積型Nb-REE多金屬富集層對(duì)戰(zhàn)略性礦產(chǎn)找礦具有極其重要的意義。鈮（Nb）是一種典型的稀有元素，其地殼豐度為12.0 μg/g（Tay‐lor et al.,1995），沐川研究區(qū)宣威組底部鈮氧化物（Nb2O5）含量達(dá)37～909 μg/g，顯然研究區(qū)鈮元素經(jīng)歷了“超常富集”，達(dá)到了風(fēng)化殼型鈮鉭礦床的最低工業(yè)品位（160～200 μg/g）。中國(guó)是稀土資源大國(guó)，其稀土資源主要來(lái)源于堿性巖-碳酸巖型（劉琰等，2017）和風(fēng)化殼離子吸附型2類礦床（周美夫等，2020）。本次在研究區(qū)發(fā)現(xiàn)宣威組底部富集稀土元素，研究認(rèn)為其屬于新類型古風(fēng)化殼-沉積型稀土礦床，稀 土 元 素 總 量（TREO）0.02%～1.55%，平 均0.12%，達(dá)到了風(fēng)化殼離子吸附型稀土礦床的最低工業(yè)品位（0.10%）。研究區(qū)Nb-REE多金屬富集層厚度5.09～15.33 m，平均厚度10.10 m，分布面積廣，層位穩(wěn)定，因此，沐川地區(qū)尋找新類型Nb-REE多金屬礦的潛力巨大。

貴州地區(qū)對(duì)新類型Nb-REE多金屬礦已經(jīng)開(kāi)展了近30年的研究，但對(duì)于四川省來(lái)說(shuō)，這還是首次較深入的研究。20世紀(jì)90年代，黃訓(xùn)華（1997）研究威寧地區(qū)宣威組底部的稀土礦認(rèn)為，是從峨眉山玄武巖中風(fēng)化解析出來(lái)的稀土元素被水介質(zhì)搬運(yùn)及高嶺石礦物吸附而沉積形成的稀土礦床；楊瑞東等（2006）研究認(rèn)為畢節(jié)赫章地區(qū)宣威組底部的稀土礦屬于玄武巖古風(fēng)化殼型稀土礦床；張海（2014）認(rèn)為是含礦地層中的稀土元素在成巖后被地下水活化、遷移，再富集成礦，屬沉積-再造型稀土礦床；龔大興等（2019）認(rèn)為黔西北地區(qū)宣威組底部的稀土礦床屬于沉積型稀土礦床，物源為峨眉山玄武巖風(fēng)化產(chǎn)物及噴發(fā)的凝灰質(zhì)物質(zhì)；上述觀點(diǎn)共同認(rèn)為宣威組底部的稀土礦層是其下伏的基性玄武巖的風(fēng)化產(chǎn)物。而He等（2007）認(rèn)為宣威組底部的“三稀”富集層是峨眉山大火成巖省中心區(qū)頂部的酸性火山巖的風(fēng)化剝蝕產(chǎn)物堆積形成的，而宣威組的中上部巖石才是酸性火山巖下部的基性玄武巖的風(fēng)化剝蝕產(chǎn)物；代世峰等（2014）研究滇東地區(qū)宣威組底部的新類型Nb-REE多金屬層，認(rèn)為其富集成因是堿性火山灰-熱液流體混合作用的結(jié)果（Dai et al.，2016；趙利信，2016）；杜勝江等（2019）認(rèn)為是高鈦玄武巖中的榍石在風(fēng)化蝕變作用下為上覆的Nb-REE多金屬富集層提供了成礦元素；陳琦等（2020）認(rèn)為宣威組底部Nb-REE多金屬富集層主要是高度富集Nb-REE的玄武巖基質(zhì)中的磷灰石、榍石及隱晶質(zhì)/玻璃質(zhì)的風(fēng)化淋濾的產(chǎn)物；汪龍波等（2020）認(rèn)為其是峨眉山玄武巖的風(fēng)化產(chǎn)物，富鈮礦物榍石、銳鈦礦等經(jīng)表生風(fēng)化很可能是引起Nb富集的重要途徑。

除了上述成因研究的成果以外，近幾年也開(kāi)展了賦存狀態(tài)和選冶技術(shù)試驗(yàn)研究工作。徐鶯等（2018）研究貴州威寧地區(qū)宣威組底部稀土富集層的賦存狀態(tài)時(shí)未發(fā)現(xiàn)稀土的獨(dú)立礦物，稀土元素主要以類質(zhì)同象替代的形式賦存于黏土礦物中；陳蕤等（2019）對(duì)威寧地區(qū)宣威組底部的稀土富集層開(kāi)展了浸出實(shí)驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)稀土元素的浸出率較低（平均為7.14%），表明其離子吸附相占比較低；汪龍波等（2020）研究認(rèn)為，鈮元素可能與銳鈦礦有關(guān)；據(jù)中國(guó)地質(zhì)科學(xué)院礦產(chǎn)綜合利用研究所的最新研究成果顯示（未發(fā)表），稀土元素賦存于高嶺石層間結(jié)構(gòu)中，可能以磷的化合物形式存在，采用“無(wú)焙燒液相復(fù)分解-選擇性浸出”冶金新工藝，稀土元素浸出率大于85%，鈮浸出率大于90%，同時(shí)，鋁、鐵和硅等雜質(zhì)浸出率小于5%，證實(shí)該類型的鈮、稀土礦是可回收利用的。

可見(jiàn)，前人對(duì)貴州和云南地區(qū)宣威組底部的Nb-REE多金屬富集層開(kāi)展了較多研究，在成因機(jī)制和選冶技術(shù)方面取得了重要進(jìn)展，但對(duì)成因的認(rèn)識(shí)莫衷一是，有待進(jìn)一步研究。本次在川南沐川地區(qū)宣威組底部發(fā)現(xiàn)Nb-REE超常富集，說(shuō)明西南地區(qū)晚二疊世地層底部在尋找戰(zhàn)略性關(guān)鍵金屬方面具有較大的潛力，無(wú)疑對(duì)補(bǔ)充完善峨眉山大火成巖成礦系統(tǒng)和拓展西南地區(qū)戰(zhàn)略性關(guān)鍵金屬的找礦空間具有重要意義。

1 地質(zhì)概況

沐川地區(qū)位于揚(yáng)子陸塊西緣（圖1a）。在加里東晚期—海西早期，峨眉地幔柱的快速上升，地幔物質(zhì)上隆，在上揚(yáng)子地區(qū)發(fā)生了玄武巖巖漿噴溢，于是在云南、貴州、四川等地形成了大面積的玄武巖，稱為峨眉山玄武巖。區(qū)域上峨眉山玄武巖的分布范圍呈長(zhǎng)軸近南北向的菱形（圖1b），出露面積為2.5×105km2，西南和西北邊均以大斷裂同三江構(gòu)造帶相連，西南為紅河斷裂；西北為小菁河-龍門山大斷裂（He et al.，2006）。He等（2006）將峨眉山大火成巖省分為內(nèi)帶、中帶和外帶，內(nèi)帶由早到晚演化為低鈦玄武巖和高鈦玄武巖，在其頂部的局部發(fā)育小面積酸性巖，中帶和外帶主要由高鈦玄武巖組成（Xu et al.，2001），沐川地區(qū)位于峨眉山大火成巖省中帶（Cheng et al.，2019）。峨眉山玄武巖形成后經(jīng)過(guò)短暫的剝蝕，在峨眉山玄武巖頂部形成了鐵質(zhì)古風(fēng)化殼，在濕熱多雨的古氣候環(huán)境及地殼振蕩性升降運(yùn)動(dòng)背景下，沐川地區(qū)在古風(fēng)化殼之上沉積了湖泊相宣威組一段Nb-REE多金屬富集層，后來(lái)隨著氣候的變化和地殼的下降，在宣威組一段之上沉積了一套河湖相含煤巖系宣威組二段和三段（文俊等，2019）。

圖1 沐川地區(qū)構(gòu)造位置圖（a，據(jù)Huang et al.，2019）和峨眉山玄武巖分布簡(jiǎn)圖（b，據(jù)He et al.，2006）Fig.1 Tectonic location map of the Muchuan area（a，after Huang et al.，2019）and simplified geologic map showing distribution of the Emeishan basalts（b,after He et al.，2006）

研究區(qū)構(gòu)造位置處于五指山背斜東、西段轉(zhuǎn)折區(qū)域（圖2a），其核部地層為上二疊統(tǒng)峨眉山玄武巖，兩翼向兩側(cè)依次出露上二疊統(tǒng)宣威組、三疊系、侏羅系等（圖2b）。

根據(jù)巖性組合特征及含礦性的不同，將宣威組分為3段（圖2c）。Nb-REE多金屬富集層賦存于宣威組底部，即宣威組一段，厚度9.20～25.16 m，底部為紫紅色鐵質(zhì)泥巖，之上為灰白色-淺灰綠色鋁質(zhì)泥巖，灰白色-淺灰綠色鋁質(zhì)泥巖之上多數(shù)為灰色泥巖、深灰色碳質(zhì)泥巖夾灰白色鋁質(zhì)泥巖，均富含Nb-REE多金屬，底部以紫紅色鐵質(zhì)泥巖與下伏峨眉山玄武巖呈平行不整合接觸（圖3a）。宣威組二段為含煤段，厚度76.08～91.20 m，主要為灰色、深灰色泥巖、粉砂質(zhì)泥巖、泥質(zhì)粉砂巖夾灰色細(xì)粒巖屑砂巖及薄煤層，底部以灰色細(xì)粒巖屑砂巖（局部演變?yōu)榧?xì)礫巖、含礫粗砂巖）與下伏宣威組一段泥巖分界，兩者呈整合接觸。宣威組三段為含銅礦段，厚度14.63～27.21 m，為灰綠色泥巖、粉砂巖夾細(xì)砂巖，產(chǎn)砂頁(yè)巖型銅礦。

2 樣品采集及分析方法

本 次 采 樣 在ZK101、ZK205、ZK202、ZK603、ZK303、ZK301、ZK505、ZK509、ZK703共9個(gè)鉆孔和1條剖面（PM01）中進(jìn)行，鉆孔巖芯采樣是在切割1/2后，用清水洗凈后再裝袋，保證樣品干凈，在地表剖面采集時(shí)，盡量避開(kāi)風(fēng)化松散及氧化嚴(yán)重的部分巖石，采集較為新鮮的巖石樣品，送樣前對(duì)樣品逐一去除風(fēng)化分，保證樣品干凈。稀土元素氧化物總量分析194件，鈮氧化物分析194件，主量元素分析16件，微量元素分析16件，稀土元素分析41件。選取部分樣品進(jìn)行薄片磨制，通過(guò)偏光顯微鏡鏡下觀察并照相；采樣剖面位置、鉆孔分布位置見(jiàn)圖2b。

圖2 沐川地區(qū)區(qū)域地質(zhì)圖（a）、采樣工程位置圖（b）及宣威組柱狀圖（c）1—第四系；2—下白堊統(tǒng)夾關(guān)組；3—上侏羅統(tǒng)蓬萊鎮(zhèn)組；4—上侏羅統(tǒng)遂寧組；5—中侏羅統(tǒng)沙溪廟組；6—下侏羅統(tǒng)自流井組；7—上三疊統(tǒng)須家河組；8—中三疊統(tǒng)雷口坡組；9—下三疊統(tǒng)；10—嘉陵江組；11—銅街子組；12—飛仙關(guān)組；13—上二疊統(tǒng)宣威組；14—宣威組三段；15—宣威組二段；16—宣威組一段；17—上二疊統(tǒng)峨眉山玄武巖；18—中二疊統(tǒng)茅口組；19—逆斷層；20—斷層；21—地層界線；22—勘查線；23—鉆孔位置及編號(hào)；24—地表采樣點(diǎn)；25—研究區(qū)；26—縣名；27—泥巖；28—粉砂質(zhì)泥巖；29—鋁質(zhì)泥巖；30—鐵質(zhì)泥巖；31—碳質(zhì)泥巖；32—泥質(zhì)粉砂巖；33—含銅泥質(zhì)粉砂巖；34—粉砂巖；35—細(xì)砂巖；36—含礫砂巖；37—細(xì)礫巖；38—玄武巖；39—玄武質(zhì)凝灰?guī)r；40—煤層；41—銅礦層；42—Nb-REE多金屬富集層Fig.2 Regional geologic map of the Muchuan area（a）,sample location map（b）and the stratigraphic column of the Xuanwei For‐mation（c）1—Quaternary;2—Lower Cretaceous Jiaguan Formation;3—Upper Jurassic Penglaizhen Formation;4—Upper Jurassic Suining Formation;5—Middle Jurassic Shaximiao Formation;6—Lower Jurassic Ziliujing Formation;7—Upper Triassic Xujiahe Formation;8—Middle Triassic Leikoupo Formation;9—Lower Triassic;10—Jialingjiang Formation;11—Tongjiezi Formation;12—Feixianguan Formation;13—Upper Permian Xuanwei Formation;14—The third member of Xuanwei Formation 15—The second member of Xuanwei Formation;16—The first member of Xuanwei Formation;17—Upper Permian Emeishan basalt;18—The second member of Middle Permian Maokou Formation;19—Reverse fault;20—Fault;21—Stratigraphic boundary;22—Exploration line;23—Borehole location and number;24—Surface sampling point;25—Study area;26—County name;27—Mudstone;28—Silty Mudstone；29—Aluminous Mudstone;30—Iron Mudstone;31—Carbonaceous Mudstone;32—Argillaceous siltstone;33—Copper bearing argillaceous siltstone;34—Siltstone;35—Fine sandstone;36—Gravelly sandstone;37—Fine conglomerate;38—Basalt;39—Basaltic tuff;40—Coal seam;41—Copper bed;42—Nb-REE polymetallic enrichment layer

采集的樣品在國(guó)土資源部成都礦產(chǎn)資源監(jiān)督檢測(cè)中心完成稀土氧化物總量、鈮氧化物、主量元素、微量元素和稀土元素含量分析，能夠保證樣品測(cè)試精度。主量元素采用Axios PW4400型X射線熒光光譜（XRF）分析，分析精度和準(zhǔn)確度優(yōu)于5%。微量元素采用ELAN6000 ICP-MS完成，分析精度和準(zhǔn)確度優(yōu)于5%；稀土元素分析采用國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)方法——硅酸鹽礦物中稀土元素分析方法（GB/T 14506.29-2010），分析結(jié)果采用國(guó)家一級(jí)標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)GBW07187（TREO 1.83%）、GBW07188（TREO 4.3%）、GBW07160（TREO 0.486%）、GBW07161（TREO 0.784%）進(jìn)行監(jiān)控，分析精度優(yōu)于5%。

3 研究結(jié)果

3.1 Nb-REE多金屬富集層特征

研究區(qū)的Nb-REE多金屬富集層產(chǎn)出于宣威組底部，即峨眉山玄武巖與宣威組之間的平行不整合面之上。Nb-REE多金屬富集層的巖性主要有灰白色鋁質(zhì)泥巖（圖3b）、灰白色為主夾紫紅色的雜色鐵鋁質(zhì)泥巖（圖3c）、紫紅色鐵質(zhì)泥巖（圖3d）、灰色泥巖、深灰色碳質(zhì)泥巖（圖3e）。紫紅色鐵質(zhì)泥巖，呈紫紅色，位于Nb-REE多金屬富集層下部（圖3i），含鐵質(zhì)較高，泥狀結(jié)構(gòu)，層狀構(gòu)造，不顯層理，下部殘留較多未風(fēng)化完全的灰綠色、墨綠色、褐色玄武巖團(tuán)塊，呈花斑狀，鏡下鑒定礦物成分主要為黏土礦物、褐鐵礦，褐鐵礦多呈塵點(diǎn)狀混雜散布于黏土礦物構(gòu)成的基底中，使其顯示為紫紅色，局部見(jiàn)基本未混雜褐鐵礦的團(tuán)塊狀、不規(guī)則狀小區(qū)域，該區(qū)域未被褐鐵礦渲染，使該區(qū)域顯灰白色，具顯微鱗片狀結(jié)構(gòu)，可見(jiàn)極不明顯的變余火山碎屑巖結(jié)構(gòu)，強(qiáng)烈黏土化、褐鐵礦化，見(jiàn)較多變余基性噴出巖巖屑（圖3h）。灰白色為主夾紫紅色的雜色鐵鋁質(zhì)泥巖，主體呈灰白色，夾雜較多紫紅色不規(guī)則狀斑塊，其中，灰白色區(qū)域經(jīng)鏡下鑒定其原巖為火山碎屑巖，受風(fēng)化作用發(fā)生強(qiáng)烈黏土化蝕變，從殘余成分推測(cè)原巖具凝灰角礫結(jié)構(gòu)，以火山碎屑為主，另有部分火山塵填隙物，火山碎屑以粒度為2～20 mm的火山角礫和＜2 mm的凝灰碎屑組成，主要由殘余玄武巖巖屑、部分晶屑和玻屑組成，均發(fā)生強(qiáng)烈黏土化蝕變（圖3f），紫紅色斑塊經(jīng)鏡下鑒定，其原巖也為火山碎屑巖，由粒度為2～25 mm的火山角礫和＜2 mm的凝灰碎屑等火山碎屑（玄武巖及塑變巖屑、晶屑和玻屑）及少量火山塵填隙物組成（圖3g）?；野咨X質(zhì)泥巖位于Nb-REE多金屬富集層中部（圖3i），呈灰白色，主要由高嶺石等黏土礦物組成，不顯層理，塊狀構(gòu)造。灰色泥巖位于Nb-REE多金屬富集層上部（圖3i），主要由黏土礦物組成，發(fā)育水平層理，薄層狀構(gòu)造。深灰色碳質(zhì)泥巖位于Nb-REE多金屬富集層上部（圖3i），呈深灰色，主要由高嶺石等黏土礦物組成，見(jiàn)斷續(xù)狀水平層理。

圖3 沐川地區(qū)Nb-REE多金屬富集層特征a.宣威組一段與下伏峨眉山玄武巖之間的平行不整合界線；b.灰白色鋁質(zhì)泥巖Nb-REE多金屬富集層；c.灰白色為主夾紫紅色的雜色鐵鋁質(zhì)泥巖Nb-REE多金屬富集層；d.紫紅色鐵質(zhì)泥巖Nb-REE多金屬富集層；e.深灰色碳質(zhì)泥巖Nb-REE多金屬富集層；f.雜色鐵鋁質(zhì)泥巖中的灰白色基質(zhì)的鏡下照片；g.雜色鐵鋁質(zhì)泥巖中的紫紅色斑塊的鏡下照片；h.紫紅色鐵質(zhì)泥巖的鏡下照片；i.Nb-REE多金屬富集層剖面全貌Fig.3 Characteristics of Nb-REE polymetallic enrichment layer in Muchuan area a.The parallel unconformity boundary between the first member of Xuanwei Formation and the underlying Emeishan basalt;b.Nb-REE polymetallic enrichment layer of gray white aluminous mudstone;c.Nb-REE polymetallic enrichment layer of grayish white mixed with purplish red mottled iron mudstone;d.Nb-REE polymetallic enrichment layer of purplish red iron mudstone;e.Nb-REE polymetallic enrichment layer of dark gray carbonaceous mudstone;f.Microscopic photo of grayish white matrix in variegated ferroaluminous mudstone;g.Microscopic photo of purplish red plaques in variegated ferroaluminous mudstone;h.Microscopic photo of the purplish red iron mudstone;i.Profile of the Nb-REE polymetallic enrichment layer

分析測(cè)試顯示，研究區(qū)鈮礦厚度5.09～15.33 m，平均厚度10.10 m，單個(gè)樣品的鈮氧化物w（Nb2O5）為37～909 μg/g，加權(quán)平均值256 μg/g，稀土礦厚度6.38～15.33 m，平均厚度9.86 m，w（TREO）0.02%～1.55%，加權(quán)平均0.12%（表1，表2），由此可知，研究區(qū)的Nb-REE多金屬礦層厚度大、富集程度高，再加上層位穩(wěn)定、分布面積廣，沐川地區(qū)具有較大的找礦潛力。

表2 沐川地區(qū)鈮-稀土多金屬富集層厚度、含量統(tǒng)計(jì)表Table 2 Statistics of thickness and grade of niobium and rare earth ore in the Muchuan area

3.2 巖石地球化學(xué)特征

從表4可以看出，ZK603鉆孔的16件樣品w（SiO2）為25.88%～46.54%，平均38.78%。玄武巖樣品變化較小，其中，弱風(fēng)化玄武巖及杏仁狀玄武巖的w（SiO2）分別為42.62%、43.08%；w（TiO2）較為富集，為1.65%～14.60%，平均5.39%，較玄武巖樣品有所富集（3.85%～4.81%）；w（Al2O3）較 高，為23.71%～33.27%，平均24.67%，較玄武巖樣品有所富集（12.14%～14.77%）；w（TFe2O3）較 高，為3.47%～28.42%，平均16.75%，與峨眉山玄武巖的高鐵背景有關(guān)，紫紅色鐵質(zhì)泥巖的w（TFe2O3）為20.22%～24.92%，較玄武巖樣品有所富集（16.15%～18.37%）；

w（MnO）、w（CaO）、w（Na2O）、w（MgO）、w（K2O）、w（P2O5）較低，分別為0.02%～0.11%、0.27%～0.87%、0.18%～0.66%、0.44%～1.89%、0.41%～1.70%和0.10%～1.72%，與玄武巖相比，這些元素普遍存在流失。

續(xù)表1-1Continued Table 1-1

續(xù)表1-2Continued Table 1-2

續(xù)表1-3Continued Table 1-3

續(xù)表1-4Continued Table 1-4

微量元素?cái)?shù)據(jù)（表4）表明，沐川地區(qū)宣威組一段泥巖w（Th）為10.6～32.1μg/g，平均17.8μg/g，w（Hf）為8.90～38.9 μg/g，平均18.0 μg/g，w（Zr）為444～2295 μg/g，平均1084 μg/g，w（Co）為12.0～95.8 μg/g，平均45.7 μg/g，w（Sc）為10.4～40.5 μg/g，平均28.5 μg/g，w（Nb）為50.6～385.8 μg/g，平均141.9 μg/g，w（Ga）為33.1～80.9 μg/g，平均55.7 μg/g，w（Ga）富集程度較高，達(dá)到綜合利用指標(biāo)，w（V）為144～1110 μg/g，平均503 μg/g。

表4 沐川地區(qū)ZK603鈮-稀土多金屬富集層樣品主量元素（w（B）/%）和微量元素（w（B）/(μg/g)）特征表Table 4 Characteristics of major（w（B）/%）and trace elements（w（B）/(μg/g)）in samples from Nb-REE polymetallic enrichment layer of borehole ZK603 in the Muchuan area

從表5可以看出，23件樣品的稀土元素總量（ΣREE）介于470～12821 μg/g，說(shuō)明稀土元素富集程度較高。輕、重稀土元素比值LREE/HREE為5.72～24.70，反映了研究區(qū)高度富集輕稀土元素的特征。LaN/YbN介于7.19～130.28，δEu為0.23～0.89，均小于1，有顯著的Eu負(fù)異常，δCe為0.63～1.33，9件樣品δCe小于1，表現(xiàn)出Ce負(fù)異常，13件樣品的δCe大于1，表現(xiàn)出Ce正異常，1件樣品的δCe等于1，無(wú)Ce異常。由23件樣品的稀土元素對(duì)球粒隕石標(biāo)準(zhǔn)化配分圖（圖4a、b）可知，La/Yb比值均大于1，曲線為右傾斜模式；La-Eu段曲線較陡，Eu-Lu段曲線相對(duì)于La-Eu段曲線稍平緩；在Eu處呈“V”字形特征，顯示強(qiáng)烈的Eu負(fù)異常；23件樣品與區(qū)域上的峨眉山玄武巖比較，形態(tài)上較為一致，曲線斜率基本一致，不同的是23件樣品的輕、重稀土元素均有富集，且輕稀土元素富集程度高于重稀土元素，峨眉山玄武巖未有Eu負(fù)異常，23件樣品表現(xiàn)出明顯的Eu負(fù)異常。值得一提的是，從圖4a、b可看出，紫紅色鐵質(zhì)泥巖（ZK603GP29、ZK101H17、ZK101H18、ZK101H19、ZK101H20、ZK101H21、ZK101H22、ZK101H24、ZK101H25、ZK101H26）與玄武巖具有更加相近的配分模式，只表現(xiàn)出輕微的Eu負(fù)異常，說(shuō)明紫紅色鐵質(zhì)泥巖型作為主要的富稀土含礦層與玄武巖的親緣關(guān)系更近，這與玄武巖古風(fēng)化殼成因有直接關(guān)系；而深灰色碳質(zhì)泥巖（ZK603GP34、ZK101H12）、灰色泥巖（ZK603GP35、ZK603GP39）、淺灰綠色鋁質(zhì)泥巖（ZK603GP27、ZK101H11、ZK101H13、ZK101H16）和 灰 白 色 鋁 質(zhì) 泥 巖（ZK603GP36、ZK603GP40、ZK603GP26、ZK101H14）作為主要的富鈮、稀土含礦層表現(xiàn)為強(qiáng)烈的Eu負(fù)異常，可能與沉積再循環(huán)及火山灰的混入有關(guān)。

圖4 ZK101鉆孔球粒隕石標(biāo)準(zhǔn)化稀土元素配分模式圖（a）和ZK603鉆孔球粒隕石標(biāo)準(zhǔn)化稀土元素配分模式圖（b）沐川玄武巖稀土標(biāo)準(zhǔn)化值據(jù)Cheng et al.,2019；雷波玄武巖稀土標(biāo)準(zhǔn)化值據(jù)Liu et al.,2019；鹽津玄武巖稀土標(biāo)準(zhǔn)化值據(jù)Ma et al.,2019；昭通玄武巖稀土標(biāo)準(zhǔn)化值據(jù)任光明等，2018；大方玄武巖稀土標(biāo)準(zhǔn)化值據(jù)趙兵等，2015Fig.4 Chondrite-normalized REE patterns of borehole ZK101（a）and chondrite-normalized REE patterns of borehole ZK603（b）Data of Muchuan basalt after Cheng et al.,2019；data of Leibo basalt after Liu et al.,2019；data of Yanjin basalt after Ma et al.,2019；data of Shaotong basalt after Ren,2018；data of Dafang basalt after Zhao et al.,2015

4 討論

4.1 富集特征

從圖5可以看出，整個(gè)Nb-REE多金屬富集層稀土元素總量及鈮元素含量總體上呈“先增加、再降低”的變化規(guī)律。從上述可知，研究區(qū)Nb-REE多金屬富集層可分為2部分，下部為紫紅色鐵質(zhì)泥巖Nb-REE多金屬富集層，上部為灰白色、淺灰綠色、灰色、深灰色泥巖Nb-REE多金屬富集層，在此將2部分的鈮、稀土元素富集規(guī)律分別敘述。

續(xù)表4Continued Table 4

ZK101H16色巖綠泥灰質(zhì)淺鋁155 196 21.2 68.8 12.3 2.65 13.3 1.93 9.48 1.71 4.67 0.68 4.43 0.63 493.1785 456.369 36.8092 12.40 25.13 0.63 0.84 ZK101H14色巖白泥灰質(zhì)鋁157 320 30.5 116 25.7 4.46192.53 11.9 2.19 6.41 0.92 6.11 0.87 703.1406 653.14 50 13.06 18.41 0.62 1.13 ZK101H13 ZK101H12色巖綠泥灰質(zhì)淺鋁色巖灰泥深質(zhì)碳218 312 410 790 43.3 80.8 157 282 33.3 43.1 3.07 3.14 27.6 41.9 4.4 7.94 24.1 51.1 4.65 10.8 13.9 33.1 2.04 4.9 13.6 31.1 1.94 4.46 956.7906 1696.49 864.59 1511.31 92.2 185.18 9.38 8.16 11.51 7.19 0.31 0.23 1.03 1.22表征特素元土稀的品樣土、稀鈮富區(qū)地川沐5表Table 5 REE characteristics of Nb-REE-rich samples in Muchuan area ZK101H11 ZK603GP29 ZK603GP28 ZK603GP27 ZK603GP26 ZK603GP40 ZK603GP39色巖綠泥灰質(zhì)淺鋁色巖紅泥紫質(zhì)鐵鐵巖色泥紅質(zhì)紫鋁色巖綠泥灰質(zhì)淺鋁色巖白泥灰質(zhì)鋁色巖白泥灰質(zhì)鋁巖泥色灰w（B）/(μg/g)232 633 2871 399 275 168 322 562 1158 5598 709 477 412 669 55.7 167 697 70.6 48.0 38.6 73.7 202 705 2420 262 178 136 256 39.0 138 492 52.4 37.3 22.9 40.0 4.15 24.3 96.7 12.7 9.33 2.64 3.37 41.0 65.2 506 65.3 57.9 23.3 38.6 7.53 6.71 29.6 5.53 6.61 4.17 6.97 43.5 22.8 44.1 21.4 28.7 24.5 43.2 8.39 3.27 6.33 3.88 4.95 5.01 9.15 24.1 9.21 38.6 13.9 15.3 15.1 29.2 3.43 0.91 2.31 1.76 2.01 2.18 4.49 21.4 5.67 15.8 10.5 12.3 13.7 29.9 3.04 0.75 2.75 2.16 2.48 1.96 4.41 1247.10 2939.60 12820.56 1629.84 1155.69 870.21 1529.31 1094.75 2825.08 12175.31 1505.30 1025.50 780.31 1363.43 152.35 114.51 645.25 124.54 130.19 89.90 165.89 7.19 24.67 18.87 12.09 7.88 8.68 8.22 7.78 79.99 130.28 27.16 16.07 8.85 7.73 0.32 0.78 0.59 0.66 0.61 0.35 0.26 1.21 0.87 0.97 1.04 1.02 1.25 1.06 ZK603GP36 ZK603GP35 ZK603GP34色巖白泥灰質(zhì)鋁巖泥色灰色巖灰泥深質(zhì)碳257 112 168 614 243 381 64.3 25.5 46.6 243 91.5 211 33.5 21.0 43.3 3.54 3.76 6.39 22.7 22.5 23.2 3.25 4.11 3.14 17.3 23.3 15.3 3.66 4.34 2.91 11.6 11.6 8.56 1.70 1.55 1.16 10.9 9.55 7.53 1.64 1.36 1.11 1287.89 574.52 920.06 1215.12 496.15 857.06 72.76 78.36 62.99 16.70 6.33 13.61 16.91 8.39 16.04 0.39 0.53 0.62 1.17 1.12 1.06分組LaCePrNdSmEuGdTbDyHoErTmYbLu ΣREE LREE HREE LREE/HREE LaN/YbN δEu δCe

5表續(xù)Continued Table 5 DF ZT巖武玄方大巖武玄通58.0 50.9 116 107 17.9 14.2 66.4 61.8 14.6 12.4 2.83 3.68 10.8 10.8 1.98 1.81 11.1 8.98 1.81 1.60 5.01 4.07 0.77 0.63 4.42 3.65 0.66 0.48 312.71 282.31 276.14 250.33 36.58 31.98 7.55 7.83 9.41 10.01 0.69 0.98 0.88 0.98昭YJ巖武玄津58.1 102 15.7 63.1 12.6 3.44 10.5 1.81 9.23 1.88 4.71 0.63 4.00 0.61 288.17 254.83 33.33 7.64 10.43 0.92 0.83鹽LB巖武玄波56.4 103 15.6 64.0 13.0 3.54 10.8 1.89 9.70 1.96 4.88 0.65 4.08 0.62 290.34 255.75 34.58 7.40 9.92 0.91 0.85雷MC巖武玄川45.6 103 15.3 70.3 14.3 3.89 10.2 1.70 8.25 1.51 3.76 0.53 3.24 0.43 282.48 252.87 29.61 8.54 10.09 0.98 0.96沐ZK101H26色巖紅泥紫質(zhì)鐵162 248 26.0 100 20.4 5.80 20.5 3.06 16.4 3.20 8.96 1.17 7.19 1.06 624.27 562.77 61.50 9.15 16.22 0.87 0.94 ZK101H25 ZK101H24色巖紅泥紫質(zhì)鐵色巖紅泥紫質(zhì)鐵w（B）/(μg/g)196 100 284 285 55.0 27.4 243 112 48.2 23.1 13.1 6.22 44.3 19.7 7.58 2.92 40.8 14.2 8.24 2.35 22.4 5.66 2.99 0.84 17.9 5.40 2.53 0.63 985.65 604.93 838.92 553.27 146.73 51.67 5.72 10.71 7.85 13.30 0.86 0.89 0.67 1.33 ZK101H22 ZK101H21 ZK101H20色巖紅泥紫質(zhì)鐵色巖紅泥紫質(zhì)鐵色巖紅泥紫質(zhì)鐵83.9 85.5 165 205 183 305 19.9 23.5 48.5 86.3 107 211 20.5 23.3 40.4 5.43 5.3 7.97 17.8 17.4 27.8 2.65 2.52 3.78 13.4 12.5 17.3 2.35 2.15 2.83 6.4 5.65 7.56 0.84 0.75 1.02 4.99 5.13 6.45 0.67 0.7 0.89 470.1014 474.4107 845.65 420.981 427.586 778.014 49.1199 46.8251 67.6358 8.57 9.13 11.50 12.07 11.95 18.35 0.87 0.80 0.73 1.23 1.00 0.84 ZK101H19色巖紅泥紫質(zhì)鐵114 179 26.4 102 21.1 4.65182.8 14.2 2.39 6.13 0.85.2 0.69 497.8183 447.583 50.2355 8.91 15.73 0.73 0.80 ZK101H18色巖紅泥紫質(zhì)鐵395 530 106.2 449 82.8 13.4 49.7 6.61 26.6 3.72 8.94 0.91 5.73 0.72 1679.676 1576.8 102.873 15.33 49.53 0.64 0.63 ZK101H17色巖紅泥紫質(zhì)鐵286 430 76.6 306 52.4 9.95 39.7 5.87 25.1 3.77 9.01 1.02 6.38 0.9 1252.203 1160.45 91.7528 12.65 32.15 0.67 0.71 1。分組LaCePrNdSmEuGdTbDyHoErTmYbLu ΣREE LREE HREE LREE/HREE LaN/YbN δEu δCe為位單值：比注

紫紅色鐵質(zhì)泥巖Nb-REE多金屬富集層富集規(guī)律：鈮、稀土元素含量均表現(xiàn)為從下到上呈逐漸增高的趨勢(shì)，但鈮、稀土元素總量變化曲線不完全相同。對(duì)稀土元素而言，紫紅色鐵質(zhì)泥巖頂部的稀土元素總量普遍高于中部及下部，另外，稀土元素總量在紫紅色鐵質(zhì)泥巖中變化較大，有忽高忽低的現(xiàn)象，即有低于700 μg/g的樣品，也有高于1000 μg/g的樣品；紫紅色鐵質(zhì)泥巖古風(fēng)化殼的物源主要是下伏的玄武巖，沐川地區(qū)玄武巖中稀土元素含量為214～361 μg/g（程文斌等，2019），玄武巖具有高背景稀土元素，玄武巖經(jīng)風(fēng)化解析出稀土元素，除部分稀土元素遷移到低洼處的湖泊中外，可能還有部分被風(fēng)化殼中的黏土礦物及鐵質(zhì)礦物吸附，根據(jù)TFe2O3含量與稀土氧化物總量的關(guān)系，在紫紅色鐵質(zhì)泥巖中由下到上隨著TFe2O3含量逐漸增高，稀土氧化物總量也逐漸增高，表明鐵氧化物對(duì)稀土的富集有重要作用，故紫紅色鐵質(zhì)泥巖中的稀土元素含量較高，且由下到上呈逐漸增高的趨勢(shì)。對(duì)鈮元素而言，鈮氧化物含量由下到上逐漸增高，但多數(shù)樣品都低于160 μg/g。

總上所述，說(shuō)明稀土元素比鈮元素更易在紫紅色鐵質(zhì)泥巖中富集。前人研究表明,自然界中Nb和Ti具有密切的相關(guān)性，Nb可以異價(jià)類質(zhì)同象取代Ti，常發(fā)生在鈦鈮鈣鈰礦、金紅石、黑稀金礦-復(fù)稀金礦、易解石-釔易解石以及鈦鈮硅酸鹽中（劉英俊等，1984）。杜勝江等（2019）和汪龍波等（2020）研究發(fā)現(xiàn)，榍石、鈦鐵礦、銳鈦礦等含鈦礦物是峨眉山玄武巖風(fēng)化殼中Nb的重要載體，榍石和富鈮銳鈦礦風(fēng)化是Nb富集的關(guān)鍵途徑，表明富鈮含鈦礦物及風(fēng)化作用影響和控制鈮的富集。經(jīng)測(cè)試發(fā)現(xiàn)，研究區(qū)主要含鈦礦物為富鈮銳鈦礦，宣威組一段泥巖中的TiO2含量呈現(xiàn)出由高到低的變化趨勢(shì)，即TiO2含量高到低的次序是紫紅色鐵質(zhì)泥巖→灰白色-淺灰綠色鋁質(zhì)泥巖→灰色泥巖→深灰色碳質(zhì)泥巖，可知下部紫紅色鐵質(zhì)泥巖中的含鈮銳鈦礦含量高于上部灰白色、淺灰綠色、灰色、深灰色泥巖，上部的風(fēng)化、沉積再循環(huán)程度高于下部，可能是銳鈦礦風(fēng)化解析出來(lái)的大量鈮元素及部分銳鈦礦顆粒被遷移匯聚到低洼地帶的湖泊（灰白色、淺灰綠色、灰色、深灰色泥巖沉積物）中，另外可能部分物質(zhì)來(lái)源于堿性火山灰（代世峰等，2014）。與上部灰白色、淺灰綠色、灰色、深灰色泥巖相比，紫紅色鐵質(zhì)泥巖的風(fēng)化和再循環(huán)程度較低，物源主要來(lái)自于銳鈦礦中的鈮，且會(huì)因風(fēng)化流失大量鈮元素，因此，鈮元素在下部紫紅色鐵質(zhì)泥巖中較低，在上部泥巖中較高。

灰白色、淺灰綠色、灰色、深灰色泥巖Nb-REE多金屬富集層富集規(guī)律：總體上，稀土元素與鈮元素含量折線在形態(tài)上基本一致，表現(xiàn)出“同增同減”的規(guī)律。對(duì)鈮元素而言，與下部紫紅色鐵質(zhì)泥巖Nb-REE多金屬富集層不同的是，鈮元素在上部灰白色、淺灰綠色、灰色、深灰色泥巖Nb-REE多金屬富集層中集中出現(xiàn)高于160 μg/g的樣品，說(shuō)明鈮元素主要賦存于灰白色、淺灰綠色、灰色、深灰色泥巖等沉積成因的巖石中，灰白色、淺灰綠色、灰色、深灰色泥巖中的TiO2含量明顯低于紫紅色鐵質(zhì)泥巖，并且其風(fēng)化、沉積再循環(huán)程度高于紫紅色鐵質(zhì)泥巖，古地勢(shì)較高處中紫紅色鐵質(zhì)泥巖中的銳鈦礦等含鈮礦物大量被風(fēng)化分解，鈮元素被大量解析出來(lái)，解析出的鈮元素及含鈮銳鈦礦被遷移匯聚在低洼地帶的湖泊環(huán)境中的灰白色、淺灰綠色、灰色、深灰色泥巖相中，另外，此時(shí)堿性火山灰的混入，也給鈮元素的富集提供了物源，因此，表現(xiàn)出上部Nb-REE多金屬富集層中的鈮元素含量高于下部Nb-REE多金屬富集層的特征，剛好TiO2含量與鈮元素含量變化呈相反的變化趨勢(shì)。對(duì)稀土元素而言，在下部紫紅色鐵質(zhì)泥巖和上部灰白色、淺灰綠色、灰色、深灰色泥巖中均有高含量樣品分布，這分別與玄武巖的風(fēng)化淋濾和玄武巖風(fēng)化產(chǎn)物及火山灰的搬運(yùn)沉積有關(guān)。ZK603、ZK505、ZK205、ZK301等多個(gè)鉆孔取樣分析顯示，在上部灰白色鋁質(zhì)泥巖Nb-REE富集層與下部紫紅色鐵質(zhì)泥巖Nb-REE富集層之間的界面上稀土元素最為富集，即灰白色為主夾紫紅色的雜色鐵鋁質(zhì)泥巖，特別是ZK603鉆孔顯示此界面上的稀土總量高達(dá)15500 μg/g，其原因可能是在側(cè)向遷移的基礎(chǔ)上，成巖期和成巖后期在地下水的作用下將稀土元素元素活化向下遷移到此界面上，鐵鋁質(zhì)泥巖中的黏土礦物和鐵質(zhì)礦物對(duì)稀土元素有強(qiáng)烈的吸附作用，故而在此界面上得到超常富集。

4.2 物源分析

學(xué)者們對(duì)云南和貴州地區(qū)該類型Nb-REE多金屬礦的成礦物質(zhì)來(lái)源持多種觀點(diǎn)。目前，主要有3種觀點(diǎn)，He等（2007）認(rèn)為是峨眉山大火成巖省內(nèi)帶酸性火山巖風(fēng)化剝蝕堆積而成的Nb-REE多金屬礦化層；也有認(rèn)為是本身富集Nb-REE元素的高鈦玄武巖風(fēng)化形成高度富集Nb-REE的黏土礦物（黃訓(xùn)華，1997；楊瑞東等，2006；杜勝江等，2019；陳琦等，2020）；代世峰等（2014）和趙利信（2016）認(rèn)為是峨眉山大火成巖省地幔柱消亡階段噴發(fā)的富含Nb-REE的堿性火山灰降落沉積后，在成巖作用早期或后期階段，在熱液流體作用下進(jìn)一步富集成礦，即堿性火山灰與熱液流體的混合作用下富集的產(chǎn)物，同時(shí)，趙利信（2016）對(duì)He等（2007）提出的酸性火山巖風(fēng)化成因觀點(diǎn)進(jìn)行了反駁，認(rèn)為酸性火山巖的分布面積小，其風(fēng)化蝕變產(chǎn)物不足以遍布西南地區(qū)宣威組及龍?zhí)督M底部，而只有火山灰才能達(dá)到如此效果。

對(duì)于沐川地區(qū)宣威組底部Nb-REE多金屬富集層的物源還是首次研究，通過(guò)多個(gè)鉆孔巖芯及露頭剖面觀察，發(fā)現(xiàn)紫紅色鐵質(zhì)泥巖底部普遍殘留著未經(jīng)搬運(yùn)的玄武巖團(tuán)塊，這是暗示紫紅色鐵質(zhì)泥巖的物源可能是峨眉山玄武巖的最直接的證據(jù)。在地球化學(xué)特征方面，紫紅色鐵質(zhì)泥巖的Al2O3/TiO2比值為3.08～3.80，也暗示研究區(qū)泥巖的物源原始巖漿可能是基性；紫紅色鐵質(zhì)泥巖樣品的ICV指數(shù)在1.33～1.64之間，表明其成分成熟度低，反映出是在強(qiáng)烈的化學(xué)風(fēng)化背景下，幾乎未經(jīng)搬運(yùn)地原地堆積而成，具輕微Eu負(fù)異常的紫紅色鐵質(zhì)泥巖與峨眉山玄武巖具有更加相近的配分模式，紫紅色鐵質(zhì)泥巖的稀土元素配分模式和峨眉山玄武巖的稀土元素配分模式具有一定的繼承性（圖4a、b）；通過(guò)Th/Sc-Zr/Sc圖解（圖6）可知，紫紅色鐵質(zhì)泥巖樣品分布于峨眉山高鈦玄武巖范圍及其附近，指示其物源來(lái)自于峨眉山高鈦玄武巖，且未遭受沉積分選作用和再循環(huán)的影響；從前文可知，紫紅色鐵質(zhì)泥巖的鈮富集系數(shù)與稀土元素富集系數(shù)的平均值基本一致（表3），暗示紫紅色鐵質(zhì)泥巖中的鈮、稀土元素可能來(lái)自于同一物源，即峨眉山玄武巖，無(wú)其他物源的混入。綜上所述，紫紅色鐵質(zhì)泥巖的礦物組成及元素地球化學(xué)組成均表明與下伏的峨眉山玄武巖具有明顯的親緣關(guān)系，物源可能來(lái)自于峨眉山玄武巖。

表3 鈮、稀土元素富集與巖性關(guān)系表Table 3 Relationship between Nb and REE enrichment and lithology

圖6 Th/Sc-Zr/Sc圖解（底圖據(jù)Mclennan et al.,1993；峨眉山玄武巖數(shù)據(jù)引自Xu et al.,2001)Fig.6 Th/Sc-Zr/Sc diagram（base map after Mclennan et al.,1993；data on the Emeishan basalts are quoted after Xu et al.,2001）

據(jù)前人研究，峨眉山大火成巖省內(nèi)帶自下而上演化趨勢(shì)為低鈦玄武巖、高鈦玄武巖及其頂部局部發(fā)育小面積的堿性巖和酸性巖，在形成堿性巖和酸性巖的同時(shí)，分別伴隨著堿性火山灰和酸性火山灰的噴發(fā)沉積，這正是峨眉山地幔柱消亡階段或者巖漿高度演化的產(chǎn)物，而在宣威組底部時(shí)期正好是堿性火山灰的噴發(fā)沉積期，酸性火山灰在宣威組上部時(shí)期才噴發(fā)，在堿性巖和酸性巖及其火山灰中Nb、Ta、Zr等不相容元素的富集程度遠(yuǎn)高于高鈦玄武巖（李霄，2015）。上部灰白色、淺灰綠色、灰色、深灰色泥巖Nb-REE多金屬富集層 的Al2O3/TiO2比 值 為1.75～17.48，多 數(shù) 樣 品 的Al2O3/TiO2比值小于8，個(gè)別樣品的Al2O3/TiO2比值處于12.5～50之間，指示研究區(qū)上部的Nb-REE多金屬富集層的物源可能是在基性巖漿的基礎(chǔ)上，還有堿性火山灰的混入；研究區(qū)灰白色、淺灰綠色、灰色、深灰色泥巖樣品的ICV指數(shù)介于0.29～1.19，平均值0.71，表明其成分的成熟度較高，經(jīng)歷了強(qiáng)烈的化學(xué)風(fēng)化，經(jīng)過(guò)搬運(yùn)再循環(huán)沉積；研究區(qū)樣品的鈧含量平均值（28.5 μg/g）接近中國(guó)基性巖漿巖中鈧的含量均值（29.0 μg/g，遲清華等，2007），也與研究區(qū)玄武巖樣品的鈧含量（21.9～27.1 μg/g）接近，不同的是部分樣品的鈧含量存在進(jìn)一步富集，說(shuō)明其物源在峨眉山玄武巖的基礎(chǔ)上，可能還有其他物質(zhì)的混入。Th/Sc-Zr/Sc圖解（圖6）顯示，灰白色、淺灰綠色、灰色、深灰色泥巖樣品偏離巖漿分異的線性趨勢(shì)，且靠近沉積再循環(huán)，可能是這些泥巖經(jīng)歷了沉積分選及再循環(huán)作用，反映其物源除了峨眉山玄武巖之外，可能還有其他物源的混合，研究區(qū)玄武巖的Zr含量為31.2～41.3 μg/g（程文斌等，2019），而研究區(qū)紫紅色鐵質(zhì)泥巖上覆的淺灰綠色-灰白色鋁質(zhì)泥巖超常富集Zr元素，Dai等（2016）發(fā)現(xiàn)威寧地區(qū)宣威組底部有堿性火山灰的混合，研究區(qū)紫紅色鐵質(zhì)泥巖之上的泥巖中除了峨眉山玄武巖的風(fēng)化物質(zhì)為主要物源外，可能還有堿性火山灰的摻雜。上部灰白色、淺灰綠色、灰色、深灰色泥巖Nb-REE多金屬富集層樣品的稀土元素配分模式與下伏玄武巖和紫紅色鐵質(zhì)泥巖樣品差別很大，具有強(qiáng)烈的Eu負(fù)異常，說(shuō)明其物源不只是峨眉山高鈦玄武巖，間接證明還有其他物質(zhì)的混入。另外，灰白色鋁質(zhì)泥巖、淺灰綠色鋁質(zhì)泥巖、灰色泥巖和深灰色碳質(zhì)泥巖4種巖性的鈮富集系數(shù)平均值是稀土元素富集系數(shù)平均值的2.1～2.3倍（表3），暗示鈮元素的物源除了峨眉山玄武巖外，可能高度富集鈮元素的堿性火山灰為鈮的富集提供了部分物源。

利用Fe、Mg、Ca、Na、Ti、Al和K等主量元素的氧化物投圖（圖7a）可以看出，多數(shù)樣品落在了鐵鎂質(zhì)火成物源區(qū)，個(gè)別灰白色鋁質(zhì)泥巖樣品落在了石英質(zhì)火成物源區(qū)；從La/Yb-ΣREE判別圖（圖7b）中可以看出，大部分樣品落在堿性玄武巖區(qū)，少量灰色泥巖、深灰色碳質(zhì)泥巖及淺灰綠色鋁質(zhì)泥巖樣品落在花崗巖區(qū)，個(gè)別淺灰綠色鋁質(zhì)泥巖樣品落在花崗巖區(qū)與沉積巖重疊區(qū)；上述這些均表明，宣威組一段的物源主要為鐵鎂質(zhì)火成巖，即峨眉山高鈦堿性玄武巖，還有堿性火山灰的混入。

圖7 沐川地區(qū)Nb-REE多金屬富集層判別函數(shù)F1-判別函數(shù)F2圖解（a，據(jù)Roser，1988）和La/Yb-ΣREE圖解（b，據(jù)Floyd，1987）Fig.7 Discriminant function F1-discriminant function F2 diagram of Nb-REE polymetallic enrichment layer in the Muchuan area（a，after Roser，1988）and LA/Yb-∑REE diagram（b，after Floyd，1987）

綜上所述，紫紅色鐵質(zhì)泥巖Nb-REE多金屬富集層的物源和峨眉山玄武巖有密切相關(guān)，紫紅色鐵質(zhì)泥巖型Nb-REE多金屬富集層的物源可能與下伏的高鈦玄武巖的風(fēng)化剝蝕有關(guān)，而上部灰白色、淺灰綠色、灰色、深灰色泥巖型Nb-REE多金屬富集層除了峨眉山玄武巖的剝蝕產(chǎn)物提供物源外，同時(shí)，還有大量堿性火山灰的混入。本次研究的物源認(rèn)識(shí)與代世峰等（2014）和趙利信（2016）的觀點(diǎn)相同，他們都認(rèn)為與堿性火山灰有關(guān)，但筆者發(fā)現(xiàn)下部紫紅色鐵質(zhì)泥巖的Nb-REE多金屬富集層與上部灰白色、淺灰綠色、灰色、深灰色泥巖Nb-REE多金屬富集層的物源截然不同。

4.3 成因機(jī)制

從以往的研究來(lái)看，宣威組底部的Nb-REE多金屬富集層成因主要有3種觀點(diǎn)：第一種是古風(fēng)化殼成因（黃訓(xùn)華，1997；楊瑞東等，2006）；第二種是沉積成因（張海，2014；龔大興等，2019）；第三種是堿性火山灰沉積-熱液流體混合作用成因（代世峰等，2014；趙利信，2016）。本次研究發(fā)現(xiàn)，研究區(qū)的Nb-REE多金屬富集層的物源具有兩分性，即下部紫紅色鐵質(zhì)泥巖型Nb-REE多金屬富集層的物源來(lái)自于下伏的高鈦玄武巖的風(fēng)化剝蝕，而上部灰白色、淺灰綠色、灰色、深灰色泥巖型Nb-REE多金屬富集層的物源是峨眉山玄武巖的剝蝕產(chǎn)物和大量的堿性火山灰。下部紫紅色鐵質(zhì)泥巖的成礦作用主要為風(fēng)化淋濾作用，上部灰白色、淺灰綠色、灰色、深灰色泥巖的成礦作用主要為沉積作用，綜合認(rèn)為研究區(qū)Nb-REE多金屬富集層的成因?qū)儆诠棚L(fēng)化殼-沉積型的復(fù)合成因類型，與已有的研究觀點(diǎn)不同。

根據(jù)以上分析成果，筆者認(rèn)為沐川地區(qū)Nb-REE多金屬富集層的成礦模式可分為峨眉山玄武巖噴溢階段、風(fēng)化富集階段、沉積富集階段（風(fēng)化物質(zhì)遷移沉積及堿性火山灰噴發(fā)沉積）和蓋層沉積階段（圖8a～d）4個(gè)階段。

峨眉山玄武巖噴溢階段：中-晚二疊世，揚(yáng)子板塊西緣的峨眉山地區(qū)發(fā)生地幔柱上升活動(dòng)，巖漿噴溢形成大規(guī)模的高鈦玄武巖，造就了沐川地區(qū)晚二疊世西高東低的古地理格局（圖8a）。

風(fēng)化淋濾富集階段：峨眉山玄武巖長(zhǎng)期暴露地表遭受風(fēng)化、剝蝕，在玄武巖頂部形成了紫紅色鐵質(zhì)風(fēng)化殼，經(jīng)壓實(shí)后形成了如今的紫紅色鐵質(zhì)泥巖，其屬于玄武巖風(fēng)化后的紅土，這種紅土的形成通常是在熱帶-亞熱帶氣候條件，潮濕多雨，蒸發(fā)速度緩慢，地形排水條件好的地區(qū)形成，在此環(huán)境下，紫紅色鐵質(zhì)層遭受風(fēng)化淋濾，Ca2+、Na+、K+等陽(yáng)離子從硅酸鹽礦物中釋放出來(lái)被地表水、地下水帶走，而玄武巖中的Al、Fe、Ga、Hf、Nb、Ta、Th、Zr、Ti、REE等穩(wěn)定元素則保留在風(fēng)化殘積物中，最終形成了紫紅色鐵質(zhì)泥巖古風(fēng)化殼型Nb-REE多金屬富集層（圖8b）。

沉積富集階段：在長(zhǎng)時(shí)期炎熱潮濕的氣候條件下，玄武巖風(fēng)化形成的鐵質(zhì)殘積物在地表水和地下水的淋濾作用下，呈細(xì)粒碎屑顆粒懸浮物形式隨著水溶液和膠體形式搬運(yùn)，顆粒懸浮物攜帶的電荷具有吸附性，吸附Nb、REE等金屬陽(yáng)離子向低洼地帶的湖泊中遷移而富集；與此同時(shí)，在峨眉山地幔柱消亡階段噴發(fā)的堿性火山灰在沐川地區(qū)噴發(fā)沉積，因地勢(shì)差的影響下，也隨著水溶液和膠體形式搬運(yùn)匯聚到低洼地帶的湖泊中富集；其后由于Nb、REE等陽(yáng)離子與不溶性的氧化物或氫氧化物膠體化合，或以離子化合物和類質(zhì)同象的形式進(jìn)入了礦物晶格內(nèi)，隨著電荷中和而發(fā)生聚合、絮凝等作用（劉幼平等，2017），遂形成了灰白色、淺灰綠色、灰色、深灰色泥巖沉積型Nb-REE多金屬富集層（圖8c）。

蓋層沉積階段：宣威組二段沉積初期，大量的陸源碎屑物質(zhì)被帶入湖泊盆地結(jié)束了早期的湖泊相，進(jìn)入了湖泊三角洲相沉積，水下河道沉積的砂礫巖直接覆于Nb-REE多金屬富集層之上，從而將大面積分布的Nb-REE多金屬富集層覆蓋保存（圖8d）。

圖8 沐川地區(qū)宣威組底部鈮-稀土多金屬富集層成礦模式圖1—紫紅色鐵質(zhì)泥巖古風(fēng)化殼型鈮-稀土多金屬富集層；2—灰白色、淺灰綠色、灰色、深灰色泥巖沉積型鈮-稀土多金屬富集層；3—湖泊水體；4—雜色鐵鋁質(zhì)泥巖型鈮-稀土多金屬富集層；5—砂礫巖Fig.8 Schematized metallogenic model of niobium rare earth polymetallic enrichment layer at the bottom of Xuanwei Formation in the Muchuan area 1—Nb-REE polymetallic enrichment layer of purplish red ferritic mudstone;2—Gray white,light gray green,gray and dark gray mudstone sedimentary NB-REE polymetallic enrichment layer;3—Lake water;4—Variegated ferroaluminous mudstone type niobium rare earth polymetallic enrichment layer;5—Glutenite

4.4 與新生代攀西地區(qū)稀土礦床的成因聯(lián)系

根據(jù)沐川地區(qū)宣威組底部Nb-REE多金屬富集層的地質(zhì)特征、富集規(guī)律和物源分析，可知Nb-REE多金屬富集層與具有鈮、稀土元素高背景值的峨眉山玄武巖有密切關(guān)系，而這與峨眉山地幔柱的演化分異過(guò)程相關(guān)（杜勝江等，2019；陳琦等，2020）。另外，在川西冕寧-德昌-會(huì)理一帶分布著長(zhǎng)約300 km的新生代攀西稀土成礦帶（王學(xué)求等，2020），包括牦牛坪超大型、大陸槽大型、木落寨中型和里莊小型REE礦床以及一系列礦點(diǎn)和礦化點(diǎn)，REE成礦作用與侵位于元古代結(jié)晶基底和古生代—中生代沉積蓋層內(nèi)的新生代碳酸巖-堿性雜巖體有關(guān)（侯增謙等，2008；劉琰等，2017）。那么，沐川地區(qū)宣威組底部的Nb-REE多金屬富集層與新生代攀西稀土成礦帶有著怎樣的成因聯(lián)系呢？

新生代攀西稀土成礦帶位于攀西二疊紀(jì)古裂谷中，但實(shí)際上卻形成于碰撞造山的構(gòu)造背景下，受控于印度-亞洲大陸碰撞產(chǎn)生的走滑斷裂（劉琰等，2017）。攀西古裂谷起始與早二疊世前后，至三疊紀(jì)末裂谷閉合，裂谷的消亡起因于印度板塊與歐亞板塊碰撞所產(chǎn)生的強(qiáng)大的側(cè)壓力（陽(yáng)正熙等，2000）。雖然，新生代攀西稀土成礦帶的形成是受印度-亞洲大陸碰撞產(chǎn)生的走滑斷裂所控制的，攀西古裂谷早已消亡，但裂谷帶內(nèi)發(fā)育的古深大斷裂為碳酸巖巖漿沿著新生代走滑斷裂侵入提供了先天優(yōu)勢(shì)通道條件（陽(yáng)正熙等，2000）。已有的研究表明，二疊紀(jì)攀西古裂谷為峨眉山地幔柱活動(dòng)的產(chǎn)物（Xu et al.，2001），宣威組底部Nb-REE多金屬超常富集同樣與峨眉山地幔柱的演化分異過(guò)程密切相關(guān)（Xu et al.，2001；杜勝江等，2019；陳琦等，2020）。從地質(zhì)演化來(lái)看，中-晚二疊世，峨眉山地幔柱的上升造就了攀西古裂谷，并且在晚二疊世形成了鈮、稀土元素高背景值的峨眉山玄武巖和中酸性巖及火山灰，進(jìn)一步的風(fēng)化、沉積而形成了宣威組底部的Nb-REE多金屬富集層，峨眉山地幔柱的上升形成的古深大斷裂為碳酸巖巖漿沿著新生代走滑斷裂侵入提供了良好的通道，但未實(shí)際控制新生代攀西稀土成礦。由此可見(jiàn)，沐川地區(qū)晚二疊世Nb-REE成礦及新生代攀西稀土成礦與峨眉山地幔柱分別有著直接和間接的聯(lián)系，研究?jī)烧叩某梢蚵?lián)系有利于拓展找礦空間。

5 結(jié)論

（1）沐川地區(qū)宣威組底部Nb-REE多金屬富集層中的稀土元素總量及鈮元素含量總體上呈“先增加、再降低”的變化規(guī)律，鈮、稀土元素含量在紫紅色鐵質(zhì)泥巖中均表現(xiàn)為從下到上逐漸增高的趨勢(shì)，但稀土元素的富集程度比鈮元素高。在上部的灰白色、淺灰綠色、灰色、深灰色泥巖Nb-REE多金屬富集層中，稀土元素與鈮元素含量變化曲線表現(xiàn)出“同增同減”規(guī)律，可能是鈮、稀土元素同時(shí)被地表水和地下水遷移到低洼地帶的湖泊中富集和堿性火山灰同時(shí)提供鈮、稀土物源的結(jié)果。

（2）沐川地區(qū)Nb-REE多金屬富集層中下部的紫紅色鐵質(zhì)泥巖的物源為峨眉山玄武巖，上部的灰白色、淺灰綠色、灰色、深灰色泥巖Nb-REE多金屬富集層的物源以峨眉山玄武巖為主，峨眉山地幔柱消亡階段噴發(fā)的堿性火山灰也可能提供了部分物源；成礦模式由峨眉山玄武巖噴溢階段、風(fēng)化富集階段、沉積富集階段和蓋層沉積階段等4個(gè)階段組成，成礦作用以風(fēng)化淋濾和沉積作用為主。

（3）沐川地區(qū)晚二疊世Nb-REE成礦及新生代攀西稀土成礦與峨眉山地幔柱分別有著直接和間接的聯(lián)系，研究?jī)烧叩某梢蚵?lián)系有利于拓展找礦空間。

致謝衷心感謝審稿人對(duì)本文的評(píng)審并提出的修改意見(jiàn)。