贵州早寒武世不同沉积环境中富稀土磷矿床稀土富集机理研究

作     者：王昌建 

作者单位：贵州大学 

学位级别：硕士

导师姓名：谢宏

授予年度：2023年

学科分类：081803[工学-地质工程] 08[工学] 0818[工学-地质资源与地质工程] 

主      题：磷块岩型稀土 沉积环境 富集机理 LA-ICP-MS 早寒武世 

摘      要：磷块岩型稀土矿是稀土的重要来源之一,针对贵州早寒武世不同沉积环境中富稀土磷矿中稀土富集机理问题,本文以织金新华台地相富稀土磷矿床和铜仁坝黄斜坡相富稀土磷矿床为重点研究对象,以详实野外地质工作为基础,并进行全岩主量、微量、稀土元素分析、岩矿鉴定、总有机碳TOC分析、原位微区（LA-ICP-MS）分析,辨析了沉积环境差异,探究了成矿物质来源、控矿地质因素,建立了稀土富集模式,主要取得以下认识:（1）织金新华戈仲伍组含矿岩系富稀土磷矿石矿石矿物以微-细晶磷灰石为主,脉石矿物主要有白云石、石英等;发育生物碎屑结构、砂屑结构、鲕粒结构、条带状构造、透镜状层理、槽状交错层理、人字形交错层理等。铜仁坝黄牛蹄塘组含矿岩系富稀土磷矿石矿物以隐晶质磷灰石为主,脉石矿物主要为粘土矿物、石英及有机质等;发育凝胶结构、粉砂质结构、重结晶结构、水平层理、层纹状构造、脉状构造等。（2）织金戈仲伍组含矿岩系与坝黄牛蹄塘组含矿岩系均高度浓集稀土元素,尤其富集重稀土元素钇（Y）,后者稀土总量（∑REY）平均含量略低,且两含矿岩系∑REY与PO含量分别具有显著正相关关系、中等正相关关系,推测稀土元素可能主要以类质同象形式赋存于磷灰石晶格缺陷之中或被胶磷矿所吸附,坝黄富稀土磷矿石少部分稀土元素还可能被粘土矿物、有机质等吸附。（3）LA-ICP-MS分析显示,织金富稀土磷矿石稀土元素主要集中于生物壳体内及壳壁,其次为砂屑内、边缘和磷酸盐团块及磷酸盐胶结物中。说明台地相区小壳生物死亡后的腔体为富集稀土元素提供了最佳容纳空间,活体生物吸收磷质以建造壳壁的过程中也富集了稀土,另外波浪潮汐作用下产生的砂屑和一些后期孔隙水也是稀土的重要载体;坝黄富稀土磷矿石中稀土元素则主要出现在胶磷矿、有机质及脉体中,表明稀土富集可能与生物有机质有关,后期的热液活动促使稀土元素富集。（4）沉积特征、Ni/Co比值、自生铀（AU）、Sr/Ba比值及AlO/Mg O比值均指示,织金戈仲伍组含矿岩系沉积时水体整体氧化,有时贫氧,气候整体干旱,生物繁盛、水体较浅、水动力较强的环境可能是促使稀土富集的关键。坝黄牛蹄塘组含矿岩系沉积时水体总体还原,有时氧化,古气候整体湿润,水体相对较深、水动力较弱的还原环境中微生物、有机质的作用可能利于稀土的富集。（5）稀土配分曲线、Eu异常、Sb和As元素相对富集,U/Th比值,Si O/AlO比值及LA-ICP-MS分析结果表明,磷和稀土应为同一来源,热水活动和正常海水提供了主要成矿物质,陆源提供部分成矿物质,后期热液为坝黄含矿岩系带来少量成矿物质的同时促使矿石品位提高。（6）磷-稀土的富集受控于古地理条件、氧化还原条件、生物有机质条件,主要经历了海底喷流+海水混合,富磷-稀土水团形成阶段;海平面上升,磷-稀土齐迁移阶段;环境变化,磷-稀土同析出阶段;成岩作用,磷-稀土共沉淀阶段等四个阶段。此外,台地边缘斜坡相区磷-稀土的富集还经历了热液活化,磷-稀土再富集阶段。