新疆阿泰勒地區礦山稀土元素地球化學特征及物源分析

紀子偉，魏 軍

（新疆地礦局第二區調大隊 新疆昌吉 831100）

新疆阿泰勒是一個穩定升降盆地，位于準噶爾盆地北緣、東北與蒙古國接壤，存在典型的礦山地貌牲特征。阿泰勒地區的城巴斷裂帶演化時間漫長，因其獨特的構造條件，衍生出了較為豐富的礦山礦源層。由于新疆阿泰勒地區特有的大型多旋回結構，為我國提供了大量的石油、煤炭與鈾礦資源，隨著板塊的遷移，沉積盆地與造山帶逐漸被發現，根據相對位置的改變，造成了一系列裂陷盆地的出現[1]。

從新元古代開始，稀土元素從出現到元素改變，這為礦山的形成打下了良好基礎。在新疆阿泰勒地區礦山的逐漸壯大下，近十年來，沉積了較多厚重的黑色巖系，從中得到了巨大儲量的鈾礦資源。物源分析是礦山稀土元素研究的重要內容，根據大地構造背景的不同，不同區域下，地球化學特征也存在差異，對地區的物源分析方法也不盡相同。就目前發展趨勢而言，有重礦物法、同位素法、地球化學法、裂變徑跡法等應用廣泛，就比如說在物源年齡的測定上，同位素法得出的數據較為準確；在推測物源區構造背景時，地球化學法得出的結果更符合當下實際情況。依據地區稀土元素存在情況，為進一步研究該地區提供有利的判別依據。

1 新疆阿泰勒地區地質背景

阿泰勒地處新疆，沉積蓋層厚大，依阿爾泰山，因盛產黃金而得名。在積盆地與造山帶之間，物源為主要連接紐帶，區域中各個沉積板塊，具有明顯特征差異。阿泰勒地區礦山最下部地層為釣魚臺剖面，通西部地塊，依據地區化學特征，可以將新疆阿泰勒地區劃分成多個地層小區，不同地層小區中的構成元素不同，稀土元素占主要地位[2]。阿泰勒地區與陰山相鄰，處于阿爾泰山山腳，地層產狀多變，處于新疆整體發育中的穩定發育期，區域內存在層薄粒度細的特點，由各類變質巖與巖漿巖構成阿泰勒地區礦山巖系。在區域周邊環境的海進與海退中，使礦山歷經多次旋回，逐漸沉積成為一套全區穩定的礦山系統。

隨著古亞洲洋的閉合與俯沖，西緣地層小區逐漸向中間區域隆起，變遷中不乏各類巖漿變化，與釣魚臺剖面相比，阿泰勒地區礦山主要由多個極薄層組成，由東向西，可以顯示為沉積環境變化。據前人對阿泰勒地區礦山的分析研究，及對可追蹤對比的碳酸鹽巖建造，采用重礦物法、稀土元素法對該區域進行物源分析，可以發現在北緣古老巖系中，頂部砂巖呈現正粒序層理發育，由濱淺海到大陸斜坡，變質巖系為其中的主要沉積物源，變質巖中的稀土元素相對穩定，泥巖中炭質豐富，使阿泰勒地區具備明顯的二元結構。隨沉積物源的搬運，地層在垂向與側向穩定分布，偶見含砂屑白云巖，應用稀土元素法，在新疆阿泰勒地區礦山獲得一些認識與成果。

2 新疆阿泰勒地區礦山稀土元素地球化學特征

新疆阿泰勒地區內主要由黑色巖系構成，剔除風化與已經蝕變的樣品，以球粒隕石標準值為礦山稀土元素的標準特征值，對研究區泥巖樣品進行標準化處理，經鏡下觀察，對新疆阿泰勒地區礦山內的稀土元素地球化學分析，可以得出相關參數與特征。在阿泰勒地區礦山的風化殼中，源巖是礦山稀土元素的唯一來源，源巖的質量分數即為稀土元素的質量分數。為研究新疆阿泰勒地區礦山稀土元素地球化學特征，選擇3 組黑色巖系砂巖樣品，分別是YTR-01 為輕稀土、GDT-02 為三道坎組砂巖、FSD-03為重稀土，對其化學元素進行提取，探究其中稀土元素的分析精度，可得稀土元素的標準化蛛網效果如下圖1 所示。

據圖1 可以發現，這三種樣品的稀土總量均高于PAAS 標準含量，這樣的情況，可以反映出三種樣品均呈現相對富集的特征。稀土元素具有穩定性，與多金屬富集層的稀土元素總量有關，在三種樣品的稀土元素配分模式相同的情況下，風化和成巖的作用對樣品檢測的影響相對較小，從而形成輕稀土元素富集的狀態。由圖2 可知，0～Pb 段的稀土元素展示出明顯的右傾情況，這種情況是因為灰色中薄層石灰巖夾層的緣故，說明阿泰勒地區稀土元素的分餾情況較為明顯，而重稀土段的相對平緩，說明重稀土元素的分餾較小。三道坎組砂巖中礦物質量分數不高，造成稀土元素總量整體偏低的狀況，表明物源較為一致，該地區的稀土元素相對富集。

3 新疆阿泰勒地區礦山稀土元素物源分析

3.1 物源分析

稀土元素在水體中易被溶解，與細粒沉積物發生反應，所以能夠很好的保留源區內礦物質的地球化學信息。應用稀土元素配分模式的方法，來判斷新疆阿泰勒地區礦山稀土元素的物源物質來源，可以較好的對沉積物進行示蹤。根據區分物源區屬性，對阿泰勒地區礦山稀土元素進行物源分析[3]。在實際應用中，相同來源的物質配分模式曲線一致，稀土元素也頗為相近，進而判別沉積物物源的構造環境。在物源示蹤研究中，最可靠的指標就是稀土元素的常規分布模式，因此在此項研究領域中，稀土元素的應用較為廣泛。

阿泰勒地區中，基性巖混合物源區域為石英巖沉積的主要區域，可以在較大程度上反映盆地物源區的復雜性，由于區域內重稀土含量穩定，且輕稀土富集，采用標準化配分模式后，可以發現阿泰勒地區的樣品中，出現了Rb 的明顯負異常，這種異常狀況可能在暗示，Rb 元素相應的沉積環境水體較淺，輕稀土元素分異程度明顯，研究區三組樣品的分布模式，與上地殼基本保持一致，未發生明顯變化情況，說明樣品黑色巖系中的沉積巖應來源于上地殼。與周緣變質巖配分模式相比，該地區物源存在混源區域，稀土元素的配分模式顯示呈平行趨勢，與礦體中部的花崗巖有極高的吻合度，表明稀土的含量大致變化呈現上升趨勢。

圖1 稀土元素的地殼標準化蛛網圖

3.2 物源區分析

為進一步研究新疆阿泰勒地區礦山稀土元素的物源情況，對該區域進行深入分析。新疆阿泰勒地區的地塊內部相對穩定，不同樣品之間存在較高的相似度，在火山熱運動沒有發生的基礎上，富集的輕稀土元素表明此時礦山的物源穩定性較好。上覆沉積的巨厚的黑色巖系沉積巖，為物源流通提供的良好的陸源碎屑，因此通過碎屑錯石年齡方法，約束判斷物源區的判定。不同樣品的稀土元素含量相對分散，對西南地區來說，平行性相對較差。在研究區3 個樣品的稀土元素配分模式時，可以發現稀土元素含量各有特點，不過總體差異不大。

依據碎屑錯石年齡方法，測定新疆阿泰勒地區各時代的年齡時，可得在奧陶紀初期，主要物源為華北板塊，隨著時間的推移，該時期物源具有多源性。而這種變遷下，各個地區物源存在相對差異特征，進而對物源區特征與沉積物來源進一步判別，北東部樣品投點分散情況明顯，阿泰勒地區物源存在多源性。在準噶爾盆地與陰山地塊之間，表明該礦山周圍存在一個巨大的物源區，北西部樣品投點較為緊密，明顯靠近沉積巖區，且全部落在了沉積巖，在礦山頂部存在一套火山凝灰巖。綜上所述，依據同位素研究顯示，頂部巖層與礦山稀土元素有關，且二者錯石年齡具有一致性，物源來自于阿泰勒地區礦山嶺造山帶。

4 結束語

通過對新疆阿泰勒地區礦山稀土元素進行分析，可以發現該地區具有多個造山帶，沉積巖主要為黑色巖系組成，受阿爾泰山逆沖推覆帶控制，巖屑類型主要為火山巖，阿泰勒地區稀土元素總量，比大陸上地殼的平均值要高，源巖形成背景為大陸島弧，巖石指示近源沉積特征。在新疆阿泰勒地區中，重稀土元素相對穩定，而輕稀土元素相對富集，依據樣品的稀土元素，能夠對該地區的元素分布情況進行判別，采用地球化學分析的手段，發現樣品呈現明顯右傾。

阿泰勒地區稀土元素的物源，主要受阿爾泰山影響，通過物源區構造背景的不同，表明新疆阿泰勒地區的構造背景主要為大陸島弧環境。稀土元素特征值，在重稀土段則呈平緩趨勢，與須二段相比，須四段逆沖推覆運動有了明顯升高，借用SPSS 軟件，對阿泰勒地區礦山稀土元素地球物源進行研究，可以發現其與上地殼的分布模式十分相似，均在輕稀土處存在較大抖率，為阿泰勒地區提供了大量的物源，屬于較典型殼源沉積。