川南沐川地区上二叠统宣威组底部Nb-REE超常富集特征及其地质意义*

2021-10-24 09:46刘治成竹合林张航飞张金元钟海仁陈东方郭文彦游学军凌茂前李鹏程何永刚郭宇衡
矿床地质 2021年5期
关键词:灰白色宣威物源

文 俊,刘治成,竹合林**,张航飞,张金元,钟海仁,陈东方,郭文彦,游学军,赵 伟,凌茂前,李鹏程,何永刚,郭宇衡

(1四川省地质矿产勘查开发局二零七地质队,四川乐山614000;2四川乐山地质工程勘察院集团有限公司,四川乐山614000;3四川省地质矿产勘查开发局张金元劳模创新工作室,四川乐山614000;4四川省国土科学技术研究院,四川成都610081;5四川嘉源蓉创地质科技有限公司,四川成都610000)

稀有、稀土元素在军事、能源、农业以及高精尖仪器等领域占据着关键地位,国际需求与日俱增,中国“三稀”等战略性矿产存在明显的急缺性,特别是铌矿高度依赖进口(邓攀等,2019),随着美国、缅甸和澳大利亚等国的稀土产量猛涨,中国稀土的国际地位也面临挑战(郑国栋等,2020),因此,急需加大勘查和研究投入,增加资源储备,研究沐川地区宣威组底部的古风化壳-沉积型Nb-REE多金属富集层对战略性矿产找矿具有极其重要的意义。铌(Nb)是一种典型的稀有元素,其地壳丰度为12.0 μg/g(Tay‐lor et al.,1995),沐川研究区宣威组底部铌氧化物(Nb2O5)含量达37~909 μg/g,显然研究区铌元素经历了“超常富集”,达到了风化壳型铌钽矿床的最低工业品位(160~200 μg/g)。中国是稀土资源大国,其稀土资源主要来源于碱性岩-碳酸岩型(刘琰等,2017)和风化壳离子吸附型2类矿床(周美夫等,2020)。本次在研究区发现宣威组底部富集稀土元素,研究认为其属于新类型古风化壳-沉积型稀土矿床,稀 土 元 素 总 量(TREO)0.02%~1.55%,平 均0.12%,达到了风化壳离子吸附型稀土矿床的最低工业品位(0.10%)。研究区Nb-REE多金属富集层厚度5.09~15.33 m,平均厚度10.10 m,分布面积广,层位稳定,因此,沐川地区寻找新类型Nb-REE多金属矿的潜力巨大。

贵州地区对新类型Nb-REE多金属矿已经开展了近30年的研究,但对于四川省来说,这还是首次较深入的研究。20世纪90年代,黄训华(1997)研究威宁地区宣威组底部的稀土矿认为,是从峨眉山玄武岩中风化解析出来的稀土元素被水介质搬运及高岭石矿物吸附而沉积形成的稀土矿床;杨瑞东等(2006)研究认为毕节赫章地区宣威组底部的稀土矿属于玄武岩古风化壳型稀土矿床;张海(2014)认为是含矿地层中的稀土元素在成岩后被地下水活化、迁移,再富集成矿,属沉积-再造型稀土矿床;龚大兴等(2019)认为黔西北地区宣威组底部的稀土矿床属于沉积型稀土矿床,物源为峨眉山玄武岩风化产物及喷发的凝灰质物质;上述观点共同认为宣威组底部的稀土矿层是其下伏的基性玄武岩的风化产物。而He等(2007)认为宣威组底部的“三稀”富集层是峨眉山大火成岩省中心区顶部的酸性火山岩的风化剥蚀产物堆积形成的,而宣威组的中上部岩石才是酸性火山岩下部的基性玄武岩的风化剥蚀产物;代世峰等(2014)研究滇东地区宣威组底部的新类型Nb-REE多金属层,认为其富集成因是碱性火山灰-热液流体混合作用的结果(Dai et al.,2016;赵利信,2016);杜胜江等(2019)认为是高钛玄武岩中的榍石在风化蚀变作用下为上覆的Nb-REE多金属富集层提供了成矿元素;陈琦等(2020)认为宣威组底部Nb-REE多金属富集层主要是高度富集Nb-REE的玄武岩基质中的磷灰石、榍石及隐晶质/玻璃质的风化淋滤的产物;汪龙波等(2020)认为其是峨眉山玄武岩的风化产物,富铌矿物榍石、锐钛矿等经表生风化很可能是引起Nb富集的重要途径。

除了上述成因研究的成果以外,近几年也开展了赋存状态和选冶技术试验研究工作。徐莺等(2018)研究贵州威宁地区宣威组底部稀土富集层的赋存状态时未发现稀土的独立矿物,稀土元素主要以类质同象替代的形式赋存于黏土矿物中;陈蕤等(2019)对威宁地区宣威组底部的稀土富集层开展了浸出实验,发现稀土元素的浸出率较低(平均为7.14%),表明其离子吸附相占比较低;汪龙波等(2020)研究认为,铌元素可能与锐钛矿有关;据中国地质科学院矿产综合利用研究所的最新研究成果显示(未发表),稀土元素赋存于高岭石层间结构中,可能以磷的化合物形式存在,采用“无焙烧液相复分解-选择性浸出”冶金新工艺,稀土元素浸出率大于85%,铌浸出率大于90%,同时,铝、铁和硅等杂质浸出率小于5%,证实该类型的铌、稀土矿是可回收利用的。

可见,前人对贵州和云南地区宣威组底部的Nb-REE多金属富集层开展了较多研究,在成因机制和选冶技术方面取得了重要进展,但对成因的认识莫衷一是,有待进一步研究。本次在川南沐川地区宣威组底部发现Nb-REE超常富集,说明西南地区晚二叠世地层底部在寻找战略性关键金属方面具有较大的潜力,无疑对补充完善峨眉山大火成岩成矿系统和拓展西南地区战略性关键金属的找矿空间具有重要意义。

1 地质概况

沐川地区位于扬子陆块西缘(图1a)。在加里东晚期—海西早期,峨眉地幔柱的快速上升,地幔物质上隆,在上扬子地区发生了玄武岩岩浆喷溢,于是在云南、贵州、四川等地形成了大面积的玄武岩,称为峨眉山玄武岩。区域上峨眉山玄武岩的分布范围呈长轴近南北向的菱形(图1b),出露面积为2.5×105km2,西南和西北边均以大断裂同三江构造带相连,西南为红河断裂;西北为小菁河-龙门山大断裂(He et al.,2006)。He等(2006)将峨眉山大火成岩省分为内带、中带和外带,内带由早到晚演化为低钛玄武岩和高钛玄武岩,在其顶部的局部发育小面积酸性岩,中带和外带主要由高钛玄武岩组成(Xu et al.,2001),沐川地区位于峨眉山大火成岩省中带(Cheng et al.,2019)。峨眉山玄武岩形成后经过短暂的剥蚀,在峨眉山玄武岩顶部形成了铁质古风化壳,在湿热多雨的古气候环境及地壳振荡性升降运动背景下,沐川地区在古风化壳之上沉积了湖泊相宣威组一段Nb-REE多金属富集层,后来随着气候的变化和地壳的下降,在宣威组一段之上沉积了一套河湖相含煤岩系宣威组二段和三段(文俊等,2019)。

图1 沐川地区构造位置图(a,据Huang et al.,2019)和峨眉山玄武岩分布简图(b,据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)

研究区构造位置处于五指山背斜东、西段转折区域(图2a),其核部地层为上二叠统峨眉山玄武岩,两翼向两侧依次出露上二叠统宣威组、三叠系、侏罗系等(图2b)。

根据岩性组合特征及含矿性的不同,将宣威组分为3段(图2c)。Nb-REE多金属富集层赋存于宣威组底部,即宣威组一段,厚度9.20~25.16 m,底部为紫红色铁质泥岩,之上为灰白色-浅灰绿色铝质泥岩,灰白色-浅灰绿色铝质泥岩之上多数为灰色泥岩、深灰色碳质泥岩夹灰白色铝质泥岩,均富含Nb-REE多金属,底部以紫红色铁质泥岩与下伏峨眉山玄武岩呈平行不整合接触(图3a)。宣威组二段为含煤段,厚度76.08~91.20 m,主要为灰色、深灰色泥岩、粉砂质泥岩、泥质粉砂岩夹灰色细粒岩屑砂岩及薄煤层,底部以灰色细粒岩屑砂岩(局部演变为细砾岩、含砾粗砂岩)与下伏宣威组一段泥岩分界,两者呈整合接触。宣威组三段为含铜矿段,厚度14.63~27.21 m,为灰绿色泥岩、粉砂岩夹细砂岩,产砂页岩型铜矿。

2 样品采集及分析方法

本 次 采 样 在ZK101、ZK205、ZK202、ZK603、ZK303、ZK301、ZK505、ZK509、ZK703共9个钻孔和1条剖面(PM01)中进行,钻孔岩芯采样是在切割1/2后,用清水洗净后再装袋,保证样品干净,在地表剖面采集时,尽量避开风化松散及氧化严重的部分岩石,采集较为新鲜的岩石样品,送样前对样品逐一去除风化分,保证样品干净。稀土元素氧化物总量分析194件,铌氧化物分析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。选取部分样品进行薄片磨制,通过偏光显微镜镜下观察并照相;采样剖面位置、钻孔分布位置见图2b。

图2 沐川地区区域地质图(a)、采样工程位置图(b)及宣威组柱状图(c)1—第四系;2—下白垩统夹关组;3—上侏罗统蓬莱镇组;4—上侏罗统遂宁组;5—中侏罗统沙溪庙组;6—下侏罗统自流井组;7—上三叠统须家河组;8—中三叠统雷口坡组;9—下三叠统;10—嘉陵江组;11—铜街子组;12—飞仙关组;13—上二叠统宣威组;14—宣威组三段;15—宣威组二段;16—宣威组一段;17—上二叠统峨眉山玄武岩;18—中二叠统茅口组;19—逆断层;20—断层;21—地层界线;22—勘查线;23—钻孔位置及编号;24—地表采样点;25—研究区;26—县名;27—泥岩;28—粉砂质泥岩;29—铝质泥岩;30—铁质泥岩;31—碳质泥岩;32—泥质粉砂岩;33—含铜泥质粉砂岩;34—粉砂岩;35—细砂岩;36—含砾砂岩;37—细砾岩;38—玄武岩;39—玄武质凝灰岩;40—煤层;41—铜矿层;42—Nb-REE多金属富集层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

采集的样品在国土资源部成都矿产资源监督检测中心完成稀土氧化物总量、铌氧化物、主量元素、微量元素和稀土元素含量分析,能够保证样品测试精度。主量元素采用Axios PW4400型X射线荧光光谱(XRF)分析,分析精度和准确度优于5%。微量元素采用ELAN6000 ICP-MS完成,分析精度和准确度优于5%;稀土元素分析采用国家标准方法——硅酸盐矿物中稀土元素分析方法(GB/T 14506.29-2010),分析结果采用国家一级标准物质GBW07187(TREO 1.83%)、GBW07188(TREO 4.3%)、GBW07160(TREO 0.486%)、GBW07161(TREO 0.784%)进行监控,分析精度优于5%。

3 研究结果

3.1 Nb-REE多金属富集层特征

研究区的Nb-REE多金属富集层产出于宣威组底部,即峨眉山玄武岩与宣威组之间的平行不整合面之上。Nb-REE多金属富集层的岩性主要有灰白色铝质泥岩(图3b)、灰白色为主夹紫红色的杂色铁铝质泥岩(图3c)、紫红色铁质泥岩(图3d)、灰色泥岩、深灰色碳质泥岩(图3e)。紫红色铁质泥岩,呈紫红色,位于Nb-REE多金属富集层下部(图3i),含铁质较高,泥状结构,层状构造,不显层理,下部残留较多未风化完全的灰绿色、墨绿色、褐色玄武岩团块,呈花斑状,镜下鉴定矿物成分主要为黏土矿物、褐铁矿,褐铁矿多呈尘点状混杂散布于黏土矿物构成的基底中,使其显示为紫红色,局部见基本未混杂褐铁矿的团块状、不规则状小区域,该区域未被褐铁矿渲染,使该区域显灰白色,具显微鳞片状结构,可见极不明显的变余火山碎屑岩结构,强烈黏土化、褐铁矿化,见较多变余基性喷出岩岩屑(图3h)。灰白色为主夹紫红色的杂色铁铝质泥岩,主体呈灰白色,夹杂较多紫红色不规则状斑块,其中,灰白色区域经镜下鉴定其原岩为火山碎屑岩,受风化作用发生强烈黏土化蚀变,从残余成分推测原岩具凝灰角砾结构,以火山碎屑为主,另有部分火山尘填隙物,火山碎屑以粒度为2~20 mm的火山角砾和<2 mm的凝灰碎屑组成,主要由残余玄武岩岩屑、部分晶屑和玻屑组成,均发生强烈黏土化蚀变(图3f),紫红色斑块经镜下鉴定,其原岩也为火山碎屑岩,由粒度为2~25 mm的火山角砾和<2 mm的凝灰碎屑等火山碎屑(玄武岩及塑变岩屑、晶屑和玻屑)及少量火山尘填隙物组成(图3g)。灰白色铝质泥岩位于Nb-REE多金属富集层中部(图3i),呈灰白色,主要由高岭石等黏土矿物组成,不显层理,块状构造。灰色泥岩位于Nb-REE多金属富集层上部(图3i),主要由黏土矿物组成,发育水平层理,薄层状构造。深灰色碳质泥岩位于Nb-REE多金属富集层上部(图3i),呈深灰色,主要由高岭石等黏土矿物组成,见断续状水平层理。

图3 沐川地区Nb-REE多金属富集层特征a.宣威组一段与下伏峨眉山玄武岩之间的平行不整合界线;b.灰白色铝质泥岩Nb-REE多金属富集层;c.灰白色为主夹紫红色的杂色铁铝质泥岩Nb-REE多金属富集层;d.紫红色铁质泥岩Nb-REE多金属富集层;e.深灰色碳质泥岩Nb-REE多金属富集层;f.杂色铁铝质泥岩中的灰白色基质的镜下照片;g.杂色铁铝质泥岩中的紫红色斑块的镜下照片;h.紫红色铁质泥岩的镜下照片;i.Nb-REE多金属富集层剖面全貌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

分析测试显示,研究区铌矿厚度5.09~15.33 m,平均厚度10.10 m,单个样品的铌氧化物w(Nb2O5)为37~909 μg/g,加权平均值256 μg/g,稀土矿厚度6.38~15.33 m,平均厚度9.86 m,w(TREO)0.02%~1.55%,加权平均0.12%(表1,表2),由此可知,研究区的Nb-REE多金属矿层厚度大、富集程度高,再加上层位稳定、分布面积广,沐川地区具有较大的找矿潜力。

表2 沐川地区铌-稀土多金属富集层厚度、含量统计表Table 2 Statistics of thickness and grade of niobium and rare earth ore in the Muchuan area

3.2 岩石地球化学特征

从表4可以看出,ZK603钻孔的16件样品w(SiO2)为25.88%~46.54%,平均38.78%。玄武岩样品变化较小,其中,弱风化玄武岩及杏仁状玄武岩的w(SiO2)分别为42.62%、43.08%;w(TiO2)较为富集,为1.65%~14.60%,平均5.39%,较玄武岩样品有所富集(3.85%~4.81%);w(Al2O3)较 高,为23.71%~33.27%,平均24.67%,较玄武岩样品有所富集(12.14%~14.77%);w(TFe2O3)较 高,为3.47%~28.42%,平均16.75%,与峨眉山玄武岩的高铁背景有关,紫红色铁质泥岩的w(TFe2O3)为20.22%~24.92%,较玄武岩样品有所富集(16.15%~18.37%);

w(MnO)、w(CaO)、w(Na2O)、w(MgO)、w(K2O)、w(P2O5)较低,分别为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%,与玄武岩相比,这些元素普遍存在流失。

续表1-1Continued Table 1-1

续表1-2Continued Table 1-2

续表1-3Continued Table 1-3

续表1-4Continued Table 1-4

微量元素数据(表4)表明,沐川地区宣威组一段泥岩w(Th)为10.6~32.1μg/g,平均17.8μg/g,w(Hf)为8.90~38.9 μg/g,平均18.0 μg/g,w(Zr)为444~2295 μg/g,平均1084 μg/g,w(Co)为12.0~95.8 μg/g,平均45.7 μg/g,w(Sc)为10.4~40.5 μg/g,平均28.5 μg/g,w(Nb)为50.6~385.8 μg/g,平均141.9 μg/g,w(Ga)为33.1~80.9 μg/g,平均55.7 μg/g,w(Ga)富集程度较高,达到综合利用指标,w(V)为144~1110 μg/g,平均503 μg/g。

表4 沐川地区ZK603铌-稀土多金属富集层样品主量元素(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

从表5可以看出,23件样品的稀土元素总量(ΣREE)介于470~12821 μg/g,说明稀土元素富集程度较高。轻、重稀土元素比值LREE/HREE为5.72~24.70,反映了研究区高度富集轻稀土元素的特征。LaN/YbN介于7.19~130.28,δEu为0.23~0.89,均小于1,有显著的Eu负异常,δCe为0.63~1.33,9件样品δCe小于1,表现出Ce负异常,13件样品的δCe大于1,表现出Ce正异常,1件样品的δCe等于1,无Ce异常。由23件样品的稀土元素对球粒陨石标准化配分图(图4a、b)可知,La/Yb比值均大于1,曲线为右倾斜模式;La-Eu段曲线较陡,Eu-Lu段曲线相对于La-Eu段曲线稍平缓;在Eu处呈“V”字形特征,显示强烈的Eu负异常;23件样品与区域上的峨眉山玄武岩比较,形态上较为一致,曲线斜率基本一致,不同的是23件样品的轻、重稀土元素均有富集,且轻稀土元素富集程度高于重稀土元素,峨眉山玄武岩未有Eu负异常,23件样品表现出明显的Eu负异常。值得一提的是,从图4a、b可看出,紫红色铁质泥岩(ZK603GP29、ZK101H17、ZK101H18、ZK101H19、ZK101H20、ZK101H21、ZK101H22、ZK101H24、ZK101H25、ZK101H26)与玄武岩具有更加相近的配分模式,只表现出轻微的Eu负异常,说明紫红色铁质泥岩型作为主要的富稀土含矿层与玄武岩的亲缘关系更近,这与玄武岩古风化壳成因有直接关系;而深灰色碳质泥岩(ZK603GP34、ZK101H12)、灰色泥岩(ZK603GP35、ZK603GP39)、浅灰绿色铝质泥岩(ZK603GP27、ZK101H11、ZK101H13、ZK101H16)和 灰 白 色 铝 质 泥 岩(ZK603GP36、ZK603GP40、ZK603GP26、ZK101H14)作为主要的富铌、稀土含矿层表现为强烈的Eu负异常,可能与沉积再循环及火山灰的混入有关。

图4 ZK101钻孔球粒陨石标准化稀土元素配分模式图(a)和ZK603钻孔球粒陨石标准化稀土元素配分模式图(b)沐川玄武岩稀土标准化值据Cheng et al.,2019;雷波玄武岩稀土标准化值据Liu et al.,2019;盐津玄武岩稀土标准化值据Ma et al.,2019;昭通玄武岩稀土标准化值据任光明等,2018;大方玄武岩稀土标准化值据赵兵等,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 讨论

4.1 富集特征

从图5可以看出,整个Nb-REE多金属富集层稀土元素总量及铌元素含量总体上呈“先增加、再降低”的变化规律。从上述可知,研究区Nb-REE多金属富集层可分为2部分,下部为紫红色铁质泥岩Nb-REE多金属富集层,上部为灰白色、浅灰绿色、灰色、深灰色泥岩Nb-REE多金属富集层,在此将2部分的铌、稀土元素富集规律分别叙述。

续表4Continued Table 4

ZK101H16色岩绿泥灰质浅铝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色岩白泥灰质铝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色岩绿泥灰质浅铝色岩灰泥深质碳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样土、稀铌富区地川沐5表Table 5 REE characteristics of Nb-REE-rich samples in Muchuan area ZK101H11 ZK603GP29 ZK603GP28 ZK603GP27 ZK603GP26 ZK603GP40 ZK603GP39色岩绿泥灰质浅铝色岩红泥紫质铁铁岩色泥红质紫铝色岩绿泥灰质浅铝色岩白泥灰质铝色岩白泥灰质铝岩泥色灰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色岩白泥灰质铝岩泥色灰色岩灰泥深质碳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分组LaCePrNdSmEuGdTbDyHoErTmYbLu ΣREE LREE HREE LREE/HREE LaN/YbN δEu δCe

5表续Continued Table 5 DF ZT岩武玄方大岩武玄通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岩武玄津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盐LB岩武玄波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岩武玄川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色岩红泥紫质铁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色岩红泥紫质铁色岩红泥紫质铁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色岩红泥紫质铁色岩红泥紫质铁色岩红泥紫质铁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色岩红泥紫质铁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色岩红泥紫质铁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色岩红泥紫质铁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。分组LaCePrNdSmEuGdTbDyHoErTmYbLu ΣREE LREE HREE LREE/HREE LaN/YbN δEu δCe为位单值:比注

紫红色铁质泥岩Nb-REE多金属富集层富集规律:铌、稀土元素含量均表现为从下到上呈逐渐增高的趋势,但铌、稀土元素总量变化曲线不完全相同。对稀土元素而言,紫红色铁质泥岩顶部的稀土元素总量普遍高于中部及下部,另外,稀土元素总量在紫红色铁质泥岩中变化较大,有忽高忽低的现象,即有低于700 μg/g的样品,也有高于1000 μg/g的样品;紫红色铁质泥岩古风化壳的物源主要是下伏的玄武岩,沐川地区玄武岩中稀土元素含量为214~361 μg/g(程文斌等,2019),玄武岩具有高背景稀土元素,玄武岩经风化解析出稀土元素,除部分稀土元素迁移到低洼处的湖泊中外,可能还有部分被风化壳中的黏土矿物及铁质矿物吸附,根据TFe2O3含量与稀土氧化物总量的关系,在紫红色铁质泥岩中由下到上随着TFe2O3含量逐渐增高,稀土氧化物总量也逐渐增高,表明铁氧化物对稀土的富集有重要作用,故紫红色铁质泥岩中的稀土元素含量较高,且由下到上呈逐渐增高的趋势。对铌元素而言,铌氧化物含量由下到上逐渐增高,但多数样品都低于160 μg/g。

总上所述,说明稀土元素比铌元素更易在紫红色铁质泥岩中富集。前人研究表明,自然界中Nb和Ti具有密切的相关性,Nb可以异价类质同象取代Ti,常发生在钛铌钙铈矿、金红石、黑稀金矿-复稀金矿、易解石-钇易解石以及钛铌硅酸盐中(刘英俊等,1984)。杜胜江等(2019)和汪龙波等(2020)研究发现,榍石、钛铁矿、锐钛矿等含钛矿物是峨眉山玄武岩风化壳中Nb的重要载体,榍石和富铌锐钛矿风化是Nb富集的关键途径,表明富铌含钛矿物及风化作用影响和控制铌的富集。经测试发现,研究区主要含钛矿物为富铌锐钛矿,宣威组一段泥岩中的TiO2含量呈现出由高到低的变化趋势,即TiO2含量高到低的次序是紫红色铁质泥岩→灰白色-浅灰绿色铝质泥岩→灰色泥岩→深灰色碳质泥岩,可知下部紫红色铁质泥岩中的含铌锐钛矿含量高于上部灰白色、浅灰绿色、灰色、深灰色泥岩,上部的风化、沉积再循环程度高于下部,可能是锐钛矿风化解析出来的大量铌元素及部分锐钛矿颗粒被迁移汇聚到低洼地带的湖泊(灰白色、浅灰绿色、灰色、深灰色泥岩沉积物)中,另外可能部分物质来源于碱性火山灰(代世峰等,2014)。与上部灰白色、浅灰绿色、灰色、深灰色泥岩相比,紫红色铁质泥岩的风化和再循环程度较低,物源主要来自于锐钛矿中的铌,且会因风化流失大量铌元素,因此,铌元素在下部紫红色铁质泥岩中较低,在上部泥岩中较高。

灰白色、浅灰绿色、灰色、深灰色泥岩Nb-REE多金属富集层富集规律:总体上,稀土元素与铌元素含量折线在形态上基本一致,表现出“同增同减”的规律。对铌元素而言,与下部紫红色铁质泥岩Nb-REE多金属富集层不同的是,铌元素在上部灰白色、浅灰绿色、灰色、深灰色泥岩Nb-REE多金属富集层中集中出现高于160 μg/g的样品,说明铌元素主要赋存于灰白色、浅灰绿色、灰色、深灰色泥岩等沉积成因的岩石中,灰白色、浅灰绿色、灰色、深灰色泥岩中的TiO2含量明显低于紫红色铁质泥岩,并且其风化、沉积再循环程度高于紫红色铁质泥岩,古地势较高处中紫红色铁质泥岩中的锐钛矿等含铌矿物大量被风化分解,铌元素被大量解析出来,解析出的铌元素及含铌锐钛矿被迁移汇聚在低洼地带的湖泊环境中的灰白色、浅灰绿色、灰色、深灰色泥岩相中,另外,此时碱性火山灰的混入,也给铌元素的富集提供了物源,因此,表现出上部Nb-REE多金属富集层中的铌元素含量高于下部Nb-REE多金属富集层的特征,刚好TiO2含量与铌元素含量变化呈相反的变化趋势。对稀土元素而言,在下部紫红色铁质泥岩和上部灰白色、浅灰绿色、灰色、深灰色泥岩中均有高含量样品分布,这分别与玄武岩的风化淋滤和玄武岩风化产物及火山灰的搬运沉积有关。ZK603、ZK505、ZK205、ZK301等多个钻孔取样分析显示,在上部灰白色铝质泥岩Nb-REE富集层与下部紫红色铁质泥岩Nb-REE富集层之间的界面上稀土元素最为富集,即灰白色为主夹紫红色的杂色铁铝质泥岩,特别是ZK603钻孔显示此界面上的稀土总量高达15500 μg/g,其原因可能是在侧向迁移的基础上,成岩期和成岩后期在地下水的作用下将稀土元素元素活化向下迁移到此界面上,铁铝质泥岩中的黏土矿物和铁质矿物对稀土元素有强烈的吸附作用,故而在此界面上得到超常富集。

4.2 物源分析

学者们对云南和贵州地区该类型Nb-REE多金属矿的成矿物质来源持多种观点。目前,主要有3种观点,He等(2007)认为是峨眉山大火成岩省内带酸性火山岩风化剥蚀堆积而成的Nb-REE多金属矿化层;也有认为是本身富集Nb-REE元素的高钛玄武岩风化形成高度富集Nb-REE的黏土矿物(黄训华,1997;杨瑞东等,2006;杜胜江等,2019;陈琦等,2020);代世峰等(2014)和赵利信(2016)认为是峨眉山大火成岩省地幔柱消亡阶段喷发的富含Nb-REE的碱性火山灰降落沉积后,在成岩作用早期或后期阶段,在热液流体作用下进一步富集成矿,即碱性火山灰与热液流体的混合作用下富集的产物,同时,赵利信(2016)对He等(2007)提出的酸性火山岩风化成因观点进行了反驳,认为酸性火山岩的分布面积小,其风化蚀变产物不足以遍布西南地区宣威组及龙潭组底部,而只有火山灰才能达到如此效果。

对于沐川地区宣威组底部Nb-REE多金属富集层的物源还是首次研究,通过多个钻孔岩芯及露头剖面观察,发现紫红色铁质泥岩底部普遍残留着未经搬运的玄武岩团块,这是暗示紫红色铁质泥岩的物源可能是峨眉山玄武岩的最直接的证据。在地球化学特征方面,紫红色铁质泥岩的Al2O3/TiO2比值为3.08~3.80,也暗示研究区泥岩的物源原始岩浆可能是基性;紫红色铁质泥岩样品的ICV指数在1.33~1.64之间,表明其成分成熟度低,反映出是在强烈的化学风化背景下,几乎未经搬运地原地堆积而成,具轻微Eu负异常的紫红色铁质泥岩与峨眉山玄武岩具有更加相近的配分模式,紫红色铁质泥岩的稀土元素配分模式和峨眉山玄武岩的稀土元素配分模式具有一定的继承性(图4a、b);通过Th/Sc-Zr/Sc图解(图6)可知,紫红色铁质泥岩样品分布于峨眉山高钛玄武岩范围及其附近,指示其物源来自于峨眉山高钛玄武岩,且未遭受沉积分选作用和再循环的影响;从前文可知,紫红色铁质泥岩的铌富集系数与稀土元素富集系数的平均值基本一致(表3),暗示紫红色铁质泥岩中的铌、稀土元素可能来自于同一物源,即峨眉山玄武岩,无其他物源的混入。综上所述,紫红色铁质泥岩的矿物组成及元素地球化学组成均表明与下伏的峨眉山玄武岩具有明显的亲缘关系,物源可能来自于峨眉山玄武岩。

表3 铌、稀土元素富集与岩性关系表Table 3 Relationship between Nb and REE enrichment and lithology

图6 Th/Sc-Zr/Sc图解(底图据Mclennan et al.,1993;峨眉山玄武岩数据引自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)

据前人研究,峨眉山大火成岩省内带自下而上演化趋势为低钛玄武岩、高钛玄武岩及其顶部局部发育小面积的碱性岩和酸性岩,在形成碱性岩和酸性岩的同时,分别伴随着碱性火山灰和酸性火山灰的喷发沉积,这正是峨眉山地幔柱消亡阶段或者岩浆高度演化的产物,而在宣威组底部时期正好是碱性火山灰的喷发沉积期,酸性火山灰在宣威组上部时期才喷发,在碱性岩和酸性岩及其火山灰中Nb、Ta、Zr等不相容元素的富集程度远高于高钛玄武岩(李霄,2015)。上部灰白色、浅灰绿色、灰色、深灰色泥岩Nb-REE多金属富集层 的Al2O3/TiO2比 值 为1.75~17.48,多 数 样 品 的Al2O3/TiO2比值小于8,个别样品的Al2O3/TiO2比值处于12.5~50之间,指示研究区上部的Nb-REE多金属富集层的物源可能是在基性岩浆的基础上,还有碱性火山灰的混入;研究区灰白色、浅灰绿色、灰色、深灰色泥岩样品的ICV指数介于0.29~1.19,平均值0.71,表明其成分的成熟度较高,经历了强烈的化学风化,经过搬运再循环沉积;研究区样品的钪含量平均值(28.5 μg/g)接近中国基性岩浆岩中钪的含量均值(29.0 μg/g,迟清华等,2007),也与研究区玄武岩样品的钪含量(21.9~27.1 μg/g)接近,不同的是部分样品的钪含量存在进一步富集,说明其物源在峨眉山玄武岩的基础上,可能还有其他物质的混入。Th/Sc-Zr/Sc图解(图6)显示,灰白色、浅灰绿色、灰色、深灰色泥岩样品偏离岩浆分异的线性趋势,且靠近沉积再循环,可能是这些泥岩经历了沉积分选及再循环作用,反映其物源除了峨眉山玄武岩之外,可能还有其他物源的混合,研究区玄武岩的Zr含量为31.2~41.3 μg/g(程文斌等,2019),而研究区紫红色铁质泥岩上覆的浅灰绿色-灰白色铝质泥岩超常富集Zr元素,Dai等(2016)发现威宁地区宣威组底部有碱性火山灰的混合,研究区紫红色铁质泥岩之上的泥岩中除了峨眉山玄武岩的风化物质为主要物源外,可能还有碱性火山灰的掺杂。上部灰白色、浅灰绿色、灰色、深灰色泥岩Nb-REE多金属富集层样品的稀土元素配分模式与下伏玄武岩和紫红色铁质泥岩样品差别很大,具有强烈的Eu负异常,说明其物源不只是峨眉山高钛玄武岩,间接证明还有其他物质的混入。另外,灰白色铝质泥岩、浅灰绿色铝质泥岩、灰色泥岩和深灰色碳质泥岩4种岩性的铌富集系数平均值是稀土元素富集系数平均值的2.1~2.3倍(表3),暗示铌元素的物源除了峨眉山玄武岩外,可能高度富集铌元素的碱性火山灰为铌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图(图7a)可以看出,多数样品落在了铁镁质火成物源区,个别灰白色铝质泥岩样品落在了石英质火成物源区;从La/Yb-ΣREE判别图(图7b)中可以看出,大部分样品落在碱性玄武岩区,少量灰色泥岩、深灰色碳质泥岩及浅灰绿色铝质泥岩样品落在花岗岩区,个别浅灰绿色铝质泥岩样品落在花岗岩区与沉积岩重叠区;上述这些均表明,宣威组一段的物源主要为铁镁质火成岩,即峨眉山高钛碱性玄武岩,还有碱性火山灰的混入。

图7 沐川地区Nb-REE多金属富集层判别函数F1-判别函数F2图解(a,据Roser,1988)和La/Yb-ΣREE图解(b,据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)

综上所述,紫红色铁质泥岩Nb-REE多金属富集层的物源和峨眉山玄武岩有密切相关,紫红色铁质泥岩型Nb-REE多金属富集层的物源可能与下伏的高钛玄武岩的风化剥蚀有关,而上部灰白色、浅灰绿色、灰色、深灰色泥岩型Nb-REE多金属富集层除了峨眉山玄武岩的剥蚀产物提供物源外,同时,还有大量碱性火山灰的混入。本次研究的物源认识与代世峰等(2014)和赵利信(2016)的观点相同,他们都认为与碱性火山灰有关,但笔者发现下部紫红色铁质泥岩的Nb-REE多金属富集层与上部灰白色、浅灰绿色、灰色、深灰色泥岩Nb-REE多金属富集层的物源截然不同。

4.3 成因机制

从以往的研究来看,宣威组底部的Nb-REE多金属富集层成因主要有3种观点:第一种是古风化壳成因(黄训华,1997;杨瑞东等,2006);第二种是沉积成因(张海,2014;龚大兴等,2019);第三种是碱性火山灰沉积-热液流体混合作用成因(代世峰等,2014;赵利信,2016)。本次研究发现,研究区的Nb-REE多金属富集层的物源具有两分性,即下部紫红色铁质泥岩型Nb-REE多金属富集层的物源来自于下伏的高钛玄武岩的风化剥蚀,而上部灰白色、浅灰绿色、灰色、深灰色泥岩型Nb-REE多金属富集层的物源是峨眉山玄武岩的剥蚀产物和大量的碱性火山灰。下部紫红色铁质泥岩的成矿作用主要为风化淋滤作用,上部灰白色、浅灰绿色、灰色、深灰色泥岩的成矿作用主要为沉积作用,综合认为研究区Nb-REE多金属富集层的成因属于古风化壳-沉积型的复合成因类型,与已有的研究观点不同。

根据以上分析成果,笔者认为沐川地区Nb-REE多金属富集层的成矿模式可分为峨眉山玄武岩喷溢阶段、风化富集阶段、沉积富集阶段(风化物质迁移沉积及碱性火山灰喷发沉积)和盖层沉积阶段(图8a~d)4个阶段。

峨眉山玄武岩喷溢阶段:中-晚二叠世,扬子板块西缘的峨眉山地区发生地幔柱上升活动,岩浆喷溢形成大规模的高钛玄武岩,造就了沐川地区晚二叠世西高东低的古地理格局(图8a)。

风化淋滤富集阶段:峨眉山玄武岩长期暴露地表遭受风化、剥蚀,在玄武岩顶部形成了紫红色铁质风化壳,经压实后形成了如今的紫红色铁质泥岩,其属于玄武岩风化后的红土,这种红土的形成通常是在热带-亚热带气候条件,潮湿多雨,蒸发速度缓慢,地形排水条件好的地区形成,在此环境下,紫红色铁质层遭受风化淋滤,Ca2+、Na+、K+等阳离子从硅酸盐矿物中释放出来被地表水、地下水带走,而玄武岩中的Al、Fe、Ga、Hf、Nb、Ta、Th、Zr、Ti、REE等稳定元素则保留在风化残积物中,最终形成了紫红色铁质泥岩古风化壳型Nb-REE多金属富集层(图8b)。

沉积富集阶段:在长时期炎热潮湿的气候条件下,玄武岩风化形成的铁质残积物在地表水和地下水的淋滤作用下,呈细粒碎屑颗粒悬浮物形式随着水溶液和胶体形式搬运,颗粒悬浮物携带的电荷具有吸附性,吸附Nb、REE等金属阳离子向低洼地带的湖泊中迁移而富集;与此同时,在峨眉山地幔柱消亡阶段喷发的碱性火山灰在沐川地区喷发沉积,因地势差的影响下,也随着水溶液和胶体形式搬运汇聚到低洼地带的湖泊中富集;其后由于Nb、REE等阳离子与不溶性的氧化物或氢氧化物胶体化合,或以离子化合物和类质同象的形式进入了矿物晶格内,随着电荷中和而发生聚合、絮凝等作用(刘幼平等,2017),遂形成了灰白色、浅灰绿色、灰色、深灰色泥岩沉积型Nb-REE多金属富集层(图8c)。

盖层沉积阶段:宣威组二段沉积初期,大量的陆源碎屑物质被带入湖泊盆地结束了早期的湖泊相,进入了湖泊三角洲相沉积,水下河道沉积的砂砾岩直接覆于Nb-REE多金属富集层之上,从而将大面积分布的Nb-REE多金属富集层覆盖保存(图8d)。

图8 沐川地区宣威组底部铌-稀土多金属富集层成矿模式图1—紫红色铁质泥岩古风化壳型铌-稀土多金属富集层;2—灰白色、浅灰绿色、灰色、深灰色泥岩沉积型铌-稀土多金属富集层;3—湖泊水体;4—杂色铁铝质泥岩型铌-稀土多金属富集层;5—砂砾岩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 与新生代攀西地区稀土矿床的成因联系

根据沐川地区宣威组底部Nb-REE多金属富集层的地质特征、富集规律和物源分析,可知Nb-REE多金属富集层与具有铌、稀土元素高背景值的峨眉山玄武岩有密切关系,而这与峨眉山地幔柱的演化分异过程相关(杜胜江等,2019;陈琦等,2020)。另外,在川西冕宁-德昌-会理一带分布着长约300 km的新生代攀西稀土成矿带(王学求等,2020),包括牦牛坪超大型、大陆槽大型、木落寨中型和里庄小型REE矿床以及一系列矿点和矿化点,REE成矿作用与侵位于元古代结晶基底和古生代—中生代沉积盖层内的新生代碳酸岩-碱性杂岩体有关(侯增谦等,2008;刘琰等,2017)。那么,沐川地区宣威组底部的Nb-REE多金属富集层与新生代攀西稀土成矿带有着怎样的成因联系呢?

新生代攀西稀土成矿带位于攀西二叠纪古裂谷中,但实际上却形成于碰撞造山的构造背景下,受控于印度-亚洲大陆碰撞产生的走滑断裂(刘琰等,2017)。攀西古裂谷起始与早二叠世前后,至三叠纪末裂谷闭合,裂谷的消亡起因于印度板块与欧亚板块碰撞所产生的强大的侧压力(阳正熙等,2000)。虽然,新生代攀西稀土成矿带的形成是受印度-亚洲大陆碰撞产生的走滑断裂所控制的,攀西古裂谷早已消亡,但裂谷带内发育的古深大断裂为碳酸岩岩浆沿着新生代走滑断裂侵入提供了先天优势通道条件(阳正熙等,2000)。已有的研究表明,二叠纪攀西古裂谷为峨眉山地幔柱活动的产物(Xu et al.,2001),宣威组底部Nb-REE多金属超常富集同样与峨眉山地幔柱的演化分异过程密切相关(Xu et al.,2001;杜胜江等,2019;陈琦等,2020)。从地质演化来看,中-晚二叠世,峨眉山地幔柱的上升造就了攀西古裂谷,并且在晚二叠世形成了铌、稀土元素高背景值的峨眉山玄武岩和中酸性岩及火山灰,进一步的风化、沉积而形成了宣威组底部的Nb-REE多金属富集层,峨眉山地幔柱的上升形成的古深大断裂为碳酸岩岩浆沿着新生代走滑断裂侵入提供了良好的通道,但未实际控制新生代攀西稀土成矿。由此可见,沐川地区晚二叠世Nb-REE成矿及新生代攀西稀土成矿与峨眉山地幔柱分别有着直接和间接的联系,研究两者的成因联系有利于拓展找矿空间。

5 结论

(1)沐川地区宣威组底部Nb-REE多金属富集层中的稀土元素总量及铌元素含量总体上呈“先增加、再降低”的变化规律,铌、稀土元素含量在紫红色铁质泥岩中均表现为从下到上逐渐增高的趋势,但稀土元素的富集程度比铌元素高。在上部的灰白色、浅灰绿色、灰色、深灰色泥岩Nb-REE多金属富集层中,稀土元素与铌元素含量变化曲线表现出“同增同减”规律,可能是铌、稀土元素同时被地表水和地下水迁移到低洼地带的湖泊中富集和碱性火山灰同时提供铌、稀土物源的结果。

(2)沐川地区Nb-REE多金属富集层中下部的紫红色铁质泥岩的物源为峨眉山玄武岩,上部的灰白色、浅灰绿色、灰色、深灰色泥岩Nb-REE多金属富集层的物源以峨眉山玄武岩为主,峨眉山地幔柱消亡阶段喷发的碱性火山灰也可能提供了部分物源;成矿模式由峨眉山玄武岩喷溢阶段、风化富集阶段、沉积富集阶段和盖层沉积阶段等4个阶段组成,成矿作用以风化淋滤和沉积作用为主。

(3)沐川地区晚二叠世Nb-REE成矿及新生代攀西稀土成矿与峨眉山地幔柱分别有着直接和间接的联系,研究两者的成因联系有利于拓展找矿空间。

致谢衷心感谢审稿人对本文的评审并提出的修改意见。

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