皖北九顶山组灰岩稀土元素地球化学特征及对古海水的制约

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1、第38卷第3期2011年6月中国地质GEoLoGYINCHINAV01．38．No．3jun．，2011皖北九顶山组灰岩稀土元素地球化学特征及对古海水的制约陈松桂和荣孙林华刘向红马艳平(宿州学院地球科学与工程学院，安徽宿州234000)提要：采集皖北新元古代九顶山组灰岩进行了系统的岩石学和稀土地球化学分析，研究了灰岩中稀土元素的来源，并对海水的稀土配分模式进行反演，结果表明：灰岩中稀土元素主要受控于古海洋，基本不受陆源物质影响；灰岩样品中稀土含量很低，平均为8．54×10-o．轻重稀土分异明显，为正常浅海沉积；海水稀土配分模式与灰岩相似，为重稀土亏损，灰岩和海水的Y

2、／HoY／Dv值呈正相关；海水具有较高的Y／Ho比、ce负异常，且海水的6Eur,。sc值小于1，表明了新元古代海水与现代海水的稀土元素特征基本相似。关键词：稀土元素；九顶山组；古海水；沉积环境；安徽北部中圈分类号：P588．24+5文献标志码：A文章编号：1000—3657(2011)03-0664-09稀土元素(Re81"earthelements)具有独特的地球化学性质，其化学性质非常相似，稳定性好，溶解度普遍较低。研究表明。沉积岩中稀土元素含量的变化与物源区的成分、沉积环境中的交换反应密切相关111，稀土元素的化学性质对揭示沉积岩的物源特征、沉积环境变化和大

3、地构造背景等具有重要意义刚。利用稀土的上述特征．不少学者在碳酸盐岩稀土元素地球化学研究方面取得了显著成果㈣。最近的一些研究表明．化学沉积岩类．包括碳酸盐岩、铁质条带、燧石和磷酸盐结核等，它们的微量元素配分模式可以作为古海水的良好反应。因此，一些学者利用稀土元素(包括Y)的属性及差异，来反演古海水稀土元素特征，并区分不同类型的海水沉淀的矿物岩石类型删。皖北地区新元古代地层序列的研究和对比研究程度较高19-1”。但目前尚未有关于该区灰岩稀土元素研究的系统报道。本文在前人研究基础上．以皖北九顶山组地层中的灰岩为研究对象．通过系统的岩石学和稀土元素地球化学研究，并结合海相碳

4、酸盐岩稀土研究的最新进展，反演皖北新元古代海相沉积环境中海水的稀土配分模式。并对皖北新元古代海相沉积环境特征进行探讨。对于理解皖北新元古代海洋环境及古海水稀土元素特征具有一定的意义。1区域地质背景研究区在构造上位于华北板块南缘淮北凹陷带。更细分则归为灵璧台隆[121，乔秀夫等称之为古郯庐带191。东临郯庐断裂，现今的构造布局主要受控于燕山期因扬子板块和华北板块挤压所导致的北西向挤压作用。在地层区划上．属华北地层大区晋冀鲁豫地层分区徐州一宿县地层小区【121。其中本文所涉及的区域位于皖北灵璧县北部地区九顶山(图1)，区内新元古代以碳酸盐岩为主，局部有薄层泥岩、砂岩。从

5、底到顶依次为贾园组、赵圩组、倪园组、九顶山组、张渠组、魏集组、史家组和望山组(图2)，其岩性特点如图2所示．该区仅在朝阳集等部分地区有少量辉绿岩出露．较少受到岩浆及后期变质作用的影R[甸[121。区内新元古界沉积相以碳酸盐岩台地为主。总收稿日期：2010—09—04；改回日期：2010—12—05基金资助：国家自然科学基金(40873015)、宿州学院硕士科研启动基金伫009YSs01、2009YSS05)、安徽省教育厅自然科学项目(1q20118177)资助。作者简介：陈松，男，1983年生，硕士，助教，主要从事沉积学、地球化学的科研和教学；E—mail：szxy

6、chensong@163．com。第38卷第3期陈松等：皖北九顶山组灰岩稀土元素地球化学特征及对古海水的制约图1研究区大地构造位置(a)和地质简图(b)Fig．1Tectoniclocation(a)andsimplifiedgeologicalmap(b)ofthestudyal'e：l体_kN陆表浅海环境．但沉积环境变化相对频繁。2样品采集及测试样品均采自安徽北部宿州市灵璧县九顶山(图1~2)．岩性为九顶山组中段黑色一灰黑色中厚层微晶灰岩。岩石手标本颜色较深，致密均一，微晶结构，均一块状构造。全岩样品首先用切割机除去表面，仅采用中间无裂隙且相对坚硬的部分，随后将

7、其粉碎至lcm3左右的小块．并用超纯水进行3次振荡清洗。然后用无污染的玛瑙碾钵破碎至200目以下。送至实验室进行制样分析。样品元素测试分析均在广州地球化学研究所同位素年代学与地球化学重点实验室完成．采用ICP—MS方法，具体分析流程见刘颖等旧．大多数元素分析精度优于3％。共测试了lO个样品。结果见表1。3结果3．1稀土元素含量及其特征值从皖北九顶山组灰岩稀土元素测试结果(表1)。可以看出，皖北新元古代灰岩稀土总量∑REE较小，为4．74x10—6～12．31xlO’6．平均8．54x10。6，其中LREE为3．98x10-。6～10．59x10吒(平均5．36x